EP3088102B1

EP3088102B1 - Verfahren zum stranggiessen von verschiedenen stahlqualitäten

Info

Publication number: EP3088102B1
Application number: EP13900119.2A
Authority: EP
Inventors: Sung Jool Kim
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: EP3088102A1; WO2015099213A1; JP6220457B2; EP3088102B9; KR101485913B1; JP2017500206A; CN105848808A; EP3088102B2; EP3088102A4; CN105848808B

Claims

Verfahren zum Stranggießen von heterogenen Stählen, wobei das Verfahren umfasst:
Erhalten dimensionsloser Relativkonzentrationen von nachfolgendem Stahl zu vorausgehendem Stahl jeweils an der Oberfläche und im Innern eines stranggegossenen Strangs in Echtzeit;

Berechnen von Positionen in einer Längsrichtung des Strangs, welche die in Echtzeit erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentrationen der Oberfläche und des Innern aufweisen;

Vorhersagen eines gemischten Abschnitts in dem Strang durch jeweiliges Vergleichen der erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentrationen der Oberfläche und des Innern mit Referenzkonzentrationen; und

Abschneiden des vorhergesagten gemischten Abschnitts.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Positionen des Strangs, von denen die dimensionslosen Relativkonzentrationen erhalten werden, eine Oberfläche und eine Mitte in einer Höhenrichtung des Strangs sind.
Verfahren zum Stranggießen von heterogenen Stählen, wobei das Verfahren umfasst:
Erhalten dimensionsloser Relativkonzentrationen von nachfolgendem Stahl zu vorausgehendem Stahl jeweils an einer Vielzahl von Positionen in einer Höhenrichtung eines erstarrten und aus einer Kokille stranggegossenen Strangs in Echtzeit unter Verwendung relativer Mengen des vorausgehenden Stahls und des nachfolgenden Stahls in einem Zwischenbehälter und relativer Mengen des vorausgehenden Stahls und des nachfolgenden Stahls in der Kokille;

Berechnen von Positionen in einer Längsrichtung des Strangs, welche die in Echtzeit erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentrationen aufweisen;

Vorhersagen eines gemischten Abschnitts in dem Strang durch jeweiliges Vergleichen der erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentrationen mit Referenzkonzentrationen; und

Abschneiden des vorhergesagten gemischten Abschnitts.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Positionen in der Höhenrichtung des Strangs, von der die dimensionslosen Relativkonzentrationen erhalten werden, eine Oberfläche und eine Mitte des Strangs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, weiterhin umfassend das Festlegen der Referenzkonzentrationen vor dem Erhalten der dimensionslosen Relativkonzentrationen des nachfolgenden Stahls zum vorausgehenden Stahl in dem stranggegossenen Strang in Echtzeit,
wobei das Festlegen der Referenzkonzentrationen umfasst:
Festlegen einer untersten Grenzkonzentration unter oberen Grenzkonzentrationen jeder Komponente des vorausgehenden Stahls als eine erste Referenzkonzentration; und

Festlegen einer obersten Grenzkonzentration unter unteren Grenzkonzentrationen jeder Komponente des nachfolgenden Stahls als eine zweite Referenzkonzentration.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Festlegen der ersten Referenzkonzentration und der zweiten Referenzkonzentration umfasst:
Berechnen von Konzentrationen der Komponenten des vorausgehenden Stahls als dimensionslose untere Grenzkonzentrationen und dimensionslose obere Grenzkonzentrationen;

Festlegen einer dimensionslosen untersten Grenzkonzentration unter den dimensionslosen oberen Grenzkonzentrationen der jeweiligen Komponente des vorausgehenden Stahls als erste Referenzkonzentration;

Berechnen von Konzentrationen der Komponenten des nachfolgenden Stahls als dimensionslose untere Grenzkonzentrationen und dimensionslose obere Grenzkonzentrationen; und

Festlegen einer dimensionslosen obersten Grenzkonzentration unter den dimensionslosen unteren Grenzkonzentrationen der jeweiligen Komponente des nachfolgenden Stahls als zweite Referenzkonzentration.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Berechnen der Konzentrationen der jeweiligen Komponente des vorausgehenden Stahls als dimensionslose untere Grenzkonzentrationen und dimensionslose obere Grenzkonzentrationen das Ersetzen eines dimensionslosen unteren Grenzkonzentrationswerts des vorausgehenden Stahls durch einen dimensionslosen oberen Grenzkonzentrationswert des vorausgehenden Stahls und das Ersetzen des dimensionslosen oberen Grenzkonzentrationswerts des vorausgehenden Stahls durch den dimensionslosen unteren Grenzkonzentrationswert des vorausgehenden Stahls umfasst, wenn die dimensionslose untere Grenzkonzentration des vorausgehenden Stahls größer ist als die dimensionslose obere Grenzkonzentration des vorausgehenden Stahls; und
das Berechnen der Konzentrationen der jeweiligen Komponente des nachfolgenden Stahls als dimensionslose untere Grenzkonzentrationen und dimensionslose obere Grenzkonzentrationen das Ersetzen eines dimensionslosen unteren Grenzkonzentrationswerts des nachfolgenden Stahls durch einen dimensionslosen oberen Grenzkonzentrationswert des nachfolgenden Stahls und das Ersetzen des dimensionslosen oberen Grenzkonzentrationswerts des nachfolgenden Stahls durch den dimensionslosen unteren Grenzkonzentrationswert des nachfolgenden Stahls umfasst, wenn die dimensionslose untere Grenzkonzentration des nachfolgenden Stahls größer ist als die dimensionslose obere Grenzkonzentration des nachfolgenden Stahls.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, wobei der Strang als in einem Mischzustand befindlich bestimmt wird, wenn wenigstens eine dimensionslose Relativkonzentration der erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentrationen der Oberfläche und der Mitte von der Referenzkonzentration abgewichen ist, und
eine Position in der Längsrichtung des Strangs, an der wenigstens eine dimensionslose Relativkonzentration der erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentrationen der Oberfläche und der Mitte von der Referenzkonzentration abgewichen ist, als der gemischte Abschnitt bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Position in der Längsrichtung des Strangs, an der die erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Mitte die Referenzkonzentration erreicht, als Anfangspunkt des gemischten Abschnitts bestimmt wird, und
eine Position in der Längsrichtung des Strangs, an der die erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche die Referenzkonzentration erreicht, als Endpunkt des gemischten Abschnitts bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, weiterhin umfassend:
Online-Empfang von Daten über eine Restmenge an geschmolzenem Stahl in dem Zwischenbehälter, Gießgeschwindigkeit und Konzentrationen des jeweiligen vorausgehenden Stahls und des jeweiligen nachfolgenden Stahls und Speichern der Daten; und

Erkennung eines Signals der Öffnung der nachfolgenden Gießpfanne vor dem Erhalten der dimensionslosen Relativkonzentrationen des nachfolgenden Stahls zum vorausgehenden Stahl.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend:
Erhalten von dimensionslosen Relativkonzentrationen der jeweiligen Oberfläche und der jeweiligen Mitte des Strangs in Echtzeit ab einem Zeitpunkt der Erkennung des Öffnungssignals der nachfolgenden Gießpfanne, und Zählen einer Erfassungszeit der dimensionslosen Konzentration ab dem Zeitpunkt der Erkennung des Öffnungssignals der nachfolgenden Gießpfanne, die mit einer Referenzzeit in Echtzeit verglichen werden soll;

Vergleichen der erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentration der Mitte mit der ersten Referenzkonzentration und Vergleichen der erhaltenen dimensionslosen Relativkonzentration der Oberfläche mit der zweiten Referenzkonzentration, wenn die Erfassungszeit der dimensionslosen Konzentration der Referenzzeit entspricht oder kürzer ist; und

Beenden der Erfassung der dimensionslosen Relativkonzentrationen der jeweiligen Oberfläche und der jeweiligen Mitte des Strangs, wenn die Konzentrationserfassungszeit länger ist als die Referenzzeit.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend:
Bestimmen, ob ein Typ zwischen dem vorausgehenden Stahl und dem nachfolgenden Stahl ein Typ ist, der in einer vorgegebenen Abschneide-Tabelle für heterogenen Stahl enthalten ist, oder nicht;

Schneiden des Strangs auf eine Abschneidelänge des entsprechenden heterogenen Stahltyps, wenn der Typ zwischen dem vorausgehenden Stahl und dem nachfolgenden Stahl, die einem gegenwärtigen Arbeitsgang unterzogen werden, der Typ ist, der in der vorgegebenen Abschneide-Tabelle für heterogenen Stahl enthalten ist; und

Schneiden des Strangs auf eine vorgegebene vorbestimmte Abschneidelänge, wenn der Typ zwischen dem vorausgehenden Stahl und dem nachfolgenden Stahl, die dem gegenwärtigen Arbeitsgang unterzogen werden, nicht in der vorgegebenen Abschneide-Tabelle für heterogenen Stahl enthalten ist, nach dem Beenden der Erfassung der dimensionslosen Relativkonzentrationen der jeweiligen Oberfläche und der jeweiligen Mitte des Strangs.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Erkennung des Öffnungssignals der nachfolgenden Gießpfanne umfasst:
Senden eines virtuellen Gießpfannenöffnungssignals;

Erfassen eines Gewichts des Zwischenbehälters in Echtzeit, in Millisekunden (ms) ab einem Zeitpunkt, an dem das virtuelle Gießpfannenöffnungssignal gesendet wird;

Berechnen des in Millisekunden (ms) erfassten Gewichts des Zwischenbehälters als Durchschnittsgewicht des Zwischenbehälters in vorbestimmten Zeitintervallen in Sekunden (s); und

Festlegen eines Zeitpunkts der Öffnung der nachfolgenden Gießpfanne mittels eines Zeitpunkts der kontinuierlichen Erhöhung des Durchschnittsgewichts des Zwischenbehälters.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei, wenn W_td(t) ein Gewicht einer Reststahlmenge in dem Zwischenbehälter zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist und W_dt(t-Δt) ein Gewicht einer Reststahlmenge in dem Zwischenbehälter zu einem früheren Zeitpunkt ist,
t-2*Δt als der Zeitpunkt der Öffnung der nachfolgenden Gießpfanne bestimmt wird, wenn sowohl Wtd(t) - W_td(t-Δt) als auch W_td(t) - W_td(t-2*Δt) größer als oder gleich "0" sind,
die dimensionslosen Relativkonzentrationen der jeweiligen Oberfläche und der jeweiligen Mitte des Strangs ab t-2*Δt erhalten werden, und
die Reststahlmenge in dem Zwischenbehälter und die Gießgeschwindigkeit ab t-4*Δt gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, wobei das Erhalten der dimensionslosen Relativkonzentrationen des nachfolgenden Stahls zum vorausgehenden Stahl an der Oberfläche und in der Mitte des Strangs umfasst:
Berechnen eines Eintrittsvolumenstroms (Q_td-in) des nachfolgenden Stahls in dem Zwischenbehälter;

Berechnen einer durchschnittlichen dimensionslosen Relativkonzentration (C_td-ave(t+Δt)) des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt mittels des Eintrittsvolumenstroms (Q_td-in) des nachfolgenden Stahls in dem Zwischenbehälter;

Berechnen einer dimensionslosen Relativkonzentration (C_td-out(t+Δt)) des aus dem Zwischenbehälter austretenden geschmolzenen Stahls zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt mittels der durchschnittlichen dimensionslosen Relativkonzentration (C_td-ave(t+Δt)) des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt;

Berechnen einer durchschnittlichen dimensionslosen Relativkonzentration (C_md-aver(t+Δt)) des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt mittels der dimensionslosen Relativkonzentration (C_td-out(t+Δt)) des aus dem Zwischenbehälter austretenden geschmolzenen Stahls zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt; und

Berechnen einer dimensionslosen Relativkonzentration (C_md-out(t+Δt)) des aus der Kokille austretenden Strangs zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt mittels der durchschnittlichen dimensionslosen Relativkonzentration (C_md-aver(t+Δt)) des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einer dimensionslosen Relativkonzentration (C_md-in(t+Δt)) des in die Kokille eingeleiteten geschmolzenen Stahls zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Eintrittsvolumenstrom (Q_td-in) des nachfolgenden Stahls in dem Zwischenbehälter durch Gleichung 5 berechnet wird, $Q_{td - in} = \frac{W_{td} (t + Δ t) - W_{td} (t)}{Δ t \times ρ_{L}} + Q_{td - out}$
wobei W_td(t) ein Gesamtgewicht des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem früheren Zeitpunkt ist, W_td(t+Δt) ein Gesamtgewicht des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist, Q_td-out ein Volumenstrom des aus dem Zwischenbehälter austretenden geschmolzenen Stahls ist und ρ_L die Flüssigdichte des geschmolzenen Stahls ist,
die durchschnittliche Konzentration (C_td-ave(t+Δt)) des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt durch Gleichung 6 berechnet wird, $C_{td - ave} (t + Δ t) = \frac{W_{td} (t) \times C_{td - ave} (t) + Q_{td - in} (t) \times Δ t \times ρ_{L} \times C_{td - in} (t)}{W_{td} (t + Δ t)} - \frac{Q_{td - out} (t) \times Δ t \times ρ_{L} \times C_{td - out} (t)}{W_{td} (t + Δ t)}$
wobei C_td-ave(t) eine durchschnittliche dimensionslose Relativkonzentration des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem früheren Zeitpunkt ist, Q_td-in(t) ein Eintrittsvolumenstrom des in den Zwischenbehälter eingeleiteten geschmolzenen Stahls zu einem früheren Zeitpunkt ist, C_td-in(t) eine Eintrittskonzentration (dimensionslose Relativkonzentration) des nachfolgenden Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem früheren Zeitpunkt ist, Q_td-out(t) ein Volumenstrom des aus dem Zwischenbehälter austretenden geschmolzenen Stahls zu einem früheren Zeitpunkt ist, C_td-out(t) eine Konzentration (dimensionslose Relativkonzentration) des aus dem Zwischenbehälter austretenden geschmolzenen Stahls zu einem früheren Zeitpunkt ist und ρ_L die Flüssigdichte des geschmolzenen Stahls ist,
die Konzentration ((C_td-out(t+Δt)) des aus dem Zwischenbehälter austretenden geschmolzenen Stahls zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt durch Gleichung 7 berechnet wird, $C_{td - out} (t + Δ t) = f_{td} \times C_{td - ave} (t + Δ t) + (1 - f_{td}) \times C_{td - in} (t + Δ t)$
wobei f_td ein Interpolations- und Extrapolationsfaktor des Zwischenbehälters ist, C_td-ave(t+Δt) eine durchschnittliche dimensionslose Relativkonzentration des geschmolzenen Stahls in dem Zwischenbehälter zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist und C_td-in(t+Δt) eine dimensionslose Relativkonzentration des in den Zwischenbehälter eingeleiteten geschmolzenen Stahls zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist,
die durchschnittliche Konzentration (C_md-aver(t+Δt)) des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt durch Gleichung 8 berechnet wird, $C_{md - ave} (t + Δ t) = \frac{W_{md} (t) \times C_{md - ave} (t) + Q_{md - in} (t) \times Δ t \times ρ_{L} \times C_{md - in} (t)}{W_{md} (t + Δ t)} - \frac{Q_{md - out} (t) \times Δ t \times ρ_{L} \times C_{md - out} (t)}{W_{md} (t + Δ t)}$
wobei W_md(t) ein Gesamtgewicht des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem früheren Zeitpunkt ist, C_md-aver(t) eine durchschnittliche dimensionslose Relativkonzentration des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem früheren Zeitpunkt ist, Q_md-in(t) ein Eintrittsvolumenstrom des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem früheren Zeitpunkt ist, C_md-in(t) eine Eintrittskonzentration (dimensionslose Relativkonzentration) des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem früheren Zeitpunkt ist, W_md(t+Δt) ein Gesamtgewicht des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist, Q_md-out(t) ein Volumenstrom des aus der Kokille austretenden geschmolzenen Stahls ist, C_md-out(t) eine dimensionslose Relativkonzentration des aus der Kokille austretenden Strangs zu einem früheren Zeitpunkt ist und ρ_L die Flüssigdichte des geschmolzenen Stahls ist, und
die Konzentration (C_md-out(t+Δt)) des aus der Kokille austretenden Strangs zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt durch Gleichung 9 berechnet wird, $C_{md - out} (t + Δ t) = f_{md} \times C_{md - ave} (t + Δ t) + (1 - f_{md}) \times C_{md - in} (t + Δt)$
wobei f_md ein Interpolations- und Extrapolationsfaktor der Kokille ist, C_md-aver(t+Δt) eine durchschnittliche dimensionslose Relativkonzentration des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist und C_md-in(t+Δt) eine dimensionslose Relativkonzentration des in die Kokille eingeleiteten geschmolzenen Stahls zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei beim Berechnen der dimensionslosen Relativkonzentration der Mitte des Strangs
4±2 auf den Interpolations- und Extrapolationsfaktor (f_td) von Gleichung 7 angewandt wird, und
0,7±0,4 auf den Interpolations- und Extrapolationsfaktor (f_md) von Gleichung 9 angewandt wird, um die dimensionslose Relativkonzentration (C_{md-out-center}) der Mitte des Strangs zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei beim Berechnen der dimensionslosen Relativkonzentration der Oberfläche des Strangs
2,2±0,6 auf den Interpolations- und Extrapolationsfaktor (f_td) von Gleichung 7 angewandt wird, und
0,5±0,2 auf den Interpolations- und Extrapolationsfaktor (f_md) von Gleichung 9 angewandt wird, um die dimensionslose Relativkonzentration (C_{md-out-surface}) der Oberfläche des Strangs zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Flüssigdichte des geschmolzenen Stahls als Dichte(ρ_L)-Wert in den Gleichungen 5, 6 und 8 verwendet wird, und
ein Wert von 7.000 kg/m³ bis 7.400 kg/m³ als Dichte des geschmolzenen Stahls verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend:
Festlegen einer Position des Strangs, bei welcher die dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche des Strangs beginnt erhalten zu werden; und

Festlegen einer Position des Strangs, bei welcher die dimensionslose Relativkonzentration der Mitte des Strangs beginnt erhalten zu werden,

wobei eine Position des Strangs zum Zeitpunkt der Öffnung der nachfolgenden Gießpfanne als die Position festgelegt wird, bei welcher die dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche des Strangs beginnt erhalten zu werden, und

eine Position -4±4 m von der Position des Strangs zum Zeitpunkt der Öffnung der nachfolgenden Gießpfanne als die Position festgelegt wird, bei welcher die dimensionslose Relativkonzentration der Mitte des Strangs beginnt erhalten zu werden.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei beim Berechnen der Position in der Längsrichtung des Strangs, welche die erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche aufweist,
die Position durch Gleichung 10 berechnet wird, in der ein Volumenstrom (Q_md-out) des aus der Kokille austretenden geschmolzenen Stahls durch ein Produkt einer Querschnittsfläche (A_md) des Strangs und einer Festkörperdichte (ρs) des geschmolzenen Stahls dividiert wird, $L (t + Δ t) = L (t) + \frac{Q_{md - out} \times ρ_{L}}{A_{md} \times ρ_{S}} \times Δ t$
wobei Q_md-out ein Volumenstrom des aus der Kokille austretenden geschmolzenen Stahls ist, A_md eine Querschnittsfläche des Strangs ist und ρs die Festkörperdichte des geschmolzenen Stahls ist, wobei ein Wert von 7.600 kg/m³ bis 8.000 kg/m³ verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei beim Berechnen der Position in der Längsrichtung des Strangs, welche die erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Mitte aufweist,
eine Position -4±4 m von der Position, welche die erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche aufweist, als die Position festgelegt wird, welche die dimensionslose Relativkonzentration der Mitte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei ein Bereich von einem Punkt des Strangs, an welchem die in Echtzeit erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Mitte des Strangs die erste Referenzkonzentration erreicht, bis zu einem Punkt des Strangs, an welchem die in Echtzeit erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche des Strangs die zweite Referenzkonzentration erreicht, als der gemischte Abschnitt vorhergesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, weiterhin umfassend:
Festlegen des Punkts des Strangs, an welchem die in Echtzeit erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Mitte des Strangs die erste Referenzkonzentration erreicht, als eine erste Abschneideposition;

Festlegen des Punkts des Strangs, an welchem die in Echtzeit erhaltene dimensionslose Relativkonzentration der Oberfläche des Strangs die zweite Referenzkonzentration erreicht, als eine zweite Abschneideposition; und

Abschneiden des gemischten Abschnitts durch jeweiliges Schneiden des Strangs an der ersten Abschneideposition und der zweiten Abschneideposition.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Vorhersagen des gemischten Abschnitts des Strangs und das Abschneiden des vorhergesagten gemischten Abschnitts als Online-Prozess durchgeführt werden.