AT515566A1 - Method for cooling liquid-cooled molds for metallurgical processes - Google Patents
Method for cooling liquid-cooled molds for metallurgical processes Download PDFInfo
- Publication number
- AT515566A1 AT515566A1 ATA161/2014A AT1612014A AT515566A1 AT 515566 A1 AT515566 A1 AT 515566A1 AT 1612014 A AT1612014 A AT 1612014A AT 515566 A1 AT515566 A1 AT 515566A1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- coolant
- mold
- temperature
- cooling
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 title description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/055—Cooling the moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/182—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/06—Melting-down metal, e.g. metal particles, in the mould
- B22D23/10—Electroslag casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D45/00—Equipment for casting, not otherwise provided for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
- B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
- B22D7/064—Cooling the ingot moulds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/18—Electroslag remelting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/20—Arc remelting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Um beim Stranggießen oder Umschmelzen von Stählen und Legierungen eine über den Meniskus des Metallspiegels fortschreitende Erstarrung zu vermeiden, werden die Kühlbedingungen so eingestellt, dass bei Eintrittstemperaturen des Kühlmittels bei Raumtemperatur oder auch erheblich darüber Austrittstemperaturen des Kühlmittels von mindestens 80 °C erreicht werden. Als Kühlmittel kommen unter Druck stehendes Wasser, unter 100 °C flüssige Metalle sowie über Raumtemperatur und bis mindestens 200 °C flüssige ionische Flüssigkeiten (Salzschmelzen) in Betracht, wobei die Temperaturdifferenzen zwischen Kühlmitteleintritt und - austritt in der Kokille zwischen 5 °C und 150 °C betragen können.In order to avoid solidification proceeding during the continuous casting or remelting of steels and alloys over the meniscus of the metal mirror, the cooling conditions are set such that coolant outlet temperatures of at least 80 ° C. are attained at inlet temperatures of the coolant at room temperature or considerably higher. Suitable coolants are water under pressure, metals which are liquid at 100 ° C. and ionic liquids (molten salts) which are liquid above room temperature and at least 200 ° C., the temperature differences between coolant inlet and outlet in the mold being between 5 ° C. and 150 ° C may be.
Description
Verfahren zur Kühlung von flüssigkeitsgekühlten Kokillenfür metallurgische ProzesseMethod for cooling liquid-cooled molds for metallurgical processes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Kühlungflüssigkeitsgekühlter Kokillen, welche in Anlagen zum Stranggießen undUmschmelzen Anwendung finden und zur Herstellung von Strängen oder Blöckenaus Stählen und Metallen wie z.B. Aluminium, Kupfer, Nickel und Kobalt und derenLegierungen verwendet werden.The present invention relates to an improved method of cooling liquid cooled molds used in continuous casting and remelting plants and to produce strands or blocks of steels and metals, e.g. Aluminum, copper, nickel and cobalt and their alloys are used.
Die dafür verwendeten Kokillen bestehen üblicherweise aus einem legierten oderunlegierten Kupfereinsatz, der in einen sogenannten, meist aus einer Stahl-Schweißkonstruktion bestehenden „Wassermantel“ eingebaut ist, wobei dieWärmeabfuhr durch das durch den Spalt zwischen Kokilleneinsatz undWassermantel durchlaufende Kühlwasser bewirkt wird. DieStrömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers muss dabei so groß sein, dass eineDampfblasenbildung auf der Wasserseite des Kokilleneinsatzes vermieden wird.The molds used for this purpose usually consist of an alloyed or unalloyed copper insert which is incorporated in a so-called "water jacket", which usually consists of a welded steel construction, the heat removal being effected by the cooling water passing through the gap between the mold insert and the water jacket. The flow rate of the cooling water must be so great that vapor bubble formation on the water side of the mold insert is avoided.
Außer den oben beschriebenen, aus Kokilleneinsatz und Kühlmantel bestehendenKokillen, werden auch sogenannte Plattenkokillen aus Kupfer eingesetzt, welcheentweder über Bohrungen verfügen, durch welche die Kühlflüssigkeit geleitet wirdoder aber an der Kühlwasserseite über ausgefräste Nuten verfügen, die alsKühlkanäle dienen und die durch eine aufgeschraubte Stahlplatte abgedichtetwerden.In addition to the molds and chill shells described above, so-called copper plate molds are also used, which either have holes through which the cooling liquid is passed, or have milled grooves on the cooling water side which serve as cooling channels and which are sealed by a screwed-on steel plate.
Bei allen diesen dem Stand der Technik entsprechenden Kokillenarten erfolgt dieErstarrung des flüssigen Metalls im Kontakt mit der Innenwand und die Abfuhr derWärme von der mit dem Kühlmittel in Kontakt stehenden Außenwand desKokilleneinsatzes.In all of these prior art mold types, the solidification of the liquid metal in contact with the inner wall and the removal of the heat from the outer wall of the kokilleneinsatzes in contact with the coolant takes place.
Derartige Kokillen sind in Verwendung in Stranggießanlagen, wie auch in Anlagenzum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden entweder in einem heißenSchlackenbad - dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren - oder durch einenLichtbogen unter Vakuum - dem Vakuum-Lichtbogen Umschmelzverfahren.Such molds are in use in continuous casting plants, as well as in plants for remelting self-consumable electrodes either in a hot slag bath - the electroslag remelting process - or by an arc under vacuum - the vacuum arc remelting process.
Beim Stranggießen wird das zu vergießende flüssige Metall von einemVerteilergefäß (Tundish) in eine oder mehrere wassergekühlte oszillierendeKupferkokillen vergossen. Die verwendeten Kokillen sind nach unten offen undkönnen auch eine gewisse Konizität haben. In der Kokille entsteht eine erstetragfähige Strangschale welche kontinuierlich aus der Kokille abgezogen wird. Umdie Reibung zwischen Strang und Kokilleninnenwand gering zu halten und denflüssigen Stahl gegen den Atmosphäreneinfluss zu schützen, werdenGießpulverschlacken verwendet.In continuous casting, the liquid metal to be poured is poured from a tundish into one or more water-cooled oscillating copper molds. The molds used are open at the bottom and can also have a certain conicity. In the mold, a erstetragfähige strand shell which is withdrawn continuously from the mold. In order to minimize the friction between the strand and mold inner wall and to protect the liquid steel against the influence of the atmosphere, casting powder slags are used.
Bei den Umschmelzverfahren wird ein bereits erstarrter Metallblock(selbstverzehrende Elektrode) in einer elektrisch leitenden Schlacke oder unterVakuum durch einen Lichtbogen abgeschmolzen. Der flüssige Stahl sammelt sich ineinem flüssigen Metallsumpf der sich in einer wassergekühlten Kokille befindet understarrt in dieser zu einem Umschmelzblock. Beim Umschmelzen können einerseitsnach unten offene Kokillen (Gleitkokillen) und andererseits nach unten geschlosseneKokillen (Standkokillen) verwendet werden. Je nach Ausführungsart können dieKokillen eine gewisse Konizität aufweisen. Bei Verwendung einer Gleitkokille wirdder Umschmelzblock nach unten aus der Kokille mit Hilfe einer verfahrbarenBodenplatte abgezogen. Es sind auch Anlagen in Betrieb welche mit einer nach obenverfahrbaren Kokille und einer fixen Bodenplatte ausgerüstet sind.In the remelting process, an already solidified metal block (self-consumable electrode) is melted in an electrically conductive slag or under vacuum by an arc. The liquid steel collects in a liquid metal sump which is located in a water-cooled mold in which it forms a remelt block. During remelting, on the one hand downwardly open molds (sliding molds) and on the other hand downwardly closed molds (stand molds) can be used. Depending on the embodiment, the kokillen may have a certain conicity. When using a sliding mold, the remelt block is pulled down from the mold by means of a movable bottom plate. There are also plants in operation which are equipped with an upwardly movable mold and a fixed base plate.
Bei den oben genannten Verfahren erfolgt die Ersterstarrung des flüssigen Metalls indirektem Kontakt mit der Kupferkokille oder in Kontakt mit einer erstarrtenSchlackenschicht, welche sich zwischen Strang- bzw. Umschmelzblock und Kokillebilden kann. Die Ausbildung einer festen Schlackenschicht ist hauptsächlich von denGieß- bzw. Umschmelzparametem sowie vom Schrumpfverhalten der Stahlqualitätabhängig. Dem Stand der Technik entsprechend werden die Kokillen für dasStranggießen und das Umschmelzen durch umlaufendes Wasser eineskonventionellen Wasserkreislaufs gekühlt, der meist aus einemKühlwasservorratstank, einem Pumpensatz sowie einem Wärmetauscher bestehtund Schieber, Ventile, Mess- und Regelgeräte zum Zweck der Kontrolle undSteuerung des Wasserdurchlaufs aufweist.In the above-mentioned processes, the first solidification of the liquid metal takes place in indirect contact with the copper mold or in contact with a solidified coating layer, which may form between the strand and the mold. The formation of a solid slag layer is mainly dependent on the casting parameters and the shrinkage behavior of the steel grade. According to the state of the art, the molds for strand casting and remelting are cooled by circulating water of a conventional water cycle, which usually consists of a cooling water storage tank, a pump set and a heat exchanger and has valves, valves, measuring and control devices for the purpose of controlling and controlling the water flow.
Wasser hat üblicherweise eine vergleichsweise geringe Betriebstemperatur.Beispielhaft kann hier eine maximale Vorlauftemperatur von 50 - 60 °C bei einerTemperaturdifferenz zwischen der Kühlwasservorlauf- und -Rücklauftemperatur (ΔΤ)von etwa 10 °C genannt werden. Diese geringe Temperatur des Wassers führt zueinem starken Kühleffekt aufgrund des sich einstellenden hohenTemperaturgradienten zwischen Stahl und Kokilleninnenwand. Diese starkeKühlwirkung kann zu einer Erstarrung des Meniskus des flüssigen Stahls an derGrenzlinie flüssiges Metall und Atmosphäre oder Schlacke führen. Wird der bereitserstarrte Meniskus durch lokale Strömungsturbulenzen im flüssigen Stahl oder durcheinen Anstieg des flüssigen Metallspiegels in der Kokille von flüssigem MetallÜberflossen, kommt es zu Oberflächenfehlern, welche in der Strangguss-Literatur alssogenannte „Haken“ bezeichnet werden. Beim Umschmelzen in Gleitkokillen kann eszudem beim Blockabzug zu einem Aufreißen der festen Schlackenschicht kommen.Dies ermöglicht dem flüssigen Metall ebenfalls den bereits erstarrten Meniskus zuüberfließen und es kommt zu sogenannten „Tränen“ oder „Metallfinnen“. Dieses„Überfließen“ kann auch durch eine über den Meniskus vorauseilendeErstarrungsfront auftreten, welche sich aus der starken Kühlwirkung des Wassersergibt. Diese Oberflächenfehler am fertigen Strang bzw. Umschmelzblockerschweren eine nachfolgende Weiterverarbeitung der Gussprodukte.Water typically has a comparatively low operating temperature. For example, here a maximum flow temperature of 50-60 ° C may be cited at a temperature difference between the cooling water supply and return temperatures (ΔΤ) of about 10 ° C. This low temperature of the water results in a strong cooling effect due to the high temperature gradient between steel and inner mold wall. This strong cooling effect can lead to solidification of the meniscus of the liquid steel at the boundary line of liquid metal and atmosphere or slag. If the already solidified meniscus is flooded by local flow turbulence in the liquid steel or by an increase in the liquid metal level in the liquid metal mold, surface defects, referred to in the Continuous Casting literature as "hooks", occur. During remelting in molds, the solid slag layer may also be ruptured during block removal. This also allows the liquid metal to overflow the already solidified meniscus and leads to so-called "tears" or "metal fines". This "overflow" may also be due to a meniscus leading solidification front resulting from the strong cooling effect of the water. These surface defects on the finished strand or remelt blocker make subsequent processing of the cast products difficult.
Aus den oben erwähnten Gründen ist es daher wünschenswert, dass dieErsterstarrung des flüssigen Metalls erst unterhalb des Meniskus einsetzt und dasssich flüssiges Metall vor der Erstarrungszone befindet. In diesem Fall kann eineglatte Oberflächenbildung erzielt werden.Therefore, for the reasons mentioned above, it is desirable that the first solidification of the liquid metal begin just below the meniscus and that liquid metal be in front of the solidification zone. In this case, a smooth surface formation can be achieved.
Um das zu erreichen ist es erforderlich, den Temperaturgradienten imMeniskusbereich zu verringern was durch eine verringerte Wärmeabfuhr bewirktwerden kann und so eine Erstarrung des Metalls im Bereich des Meniskusverhindert.In order to achieve this it is necessary to reduce the temperature gradient in the meniscus area, which can be effected by a reduced heat dissipation and thus prevents a solidification of the metal in the area of the meniscus.
In der Vergangenheit sind einige Versuche gemacht worden die Wärmeabfuhr zusenken. Es ist bekannt, dass eine definierte Rauigkeit auf der Oberfläche der Kokilleaufgebracht werden kann. Die in den Rillen eingeschlossene Luft wirkt isolierend aufdie Wärmeabfuhr und verringert diese dadurch. In der Literatur wird auch eine Möglichkeit beschrieben den oberen Teil der Kokille im Bereich der GrenzschichtSchlacke - Stahl durch einen Feuerfesteinsatz oder Keramikeinsatz zu isolieren. Esgibt auch den Vorschlag, die Kokille auf der Innenwand mit einem anderen Materialals Kupfer zu beschichten.In the past, some attempts have been made to reduce heat dissipation. It is known that a defined roughness can be applied to the surface of the mold. The air trapped in the grooves acts to insulate and thereby reduce heat dissipation. The literature also describes a possibility of insulating the upper part of the mold in the area of the boundary layer slag - steel by a refractory insert or ceramic insert. There is also a proposal to coat the mold on the inner wall with a material other than copper.
Alle diese Verfahren waren aber nur bedingt erfolgreich bzw. haben keinereproduzierbaren Ergebnisse erbracht.However, all of these methods were only partially successful or did not produce any reproducible results.
In keiner der dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Maßnahmen wurdeversucht über eine Erhöhung der Kühlmitteltemperatur die Wärmeabfuhr zubeeinflussen, da dies bei Verwendung von Wasser als Kühlflüssigkeit nur bedingtmöglich ist.In none of the state-of-the-art measures has been attempted to influence the heat dissipation via an increase in the coolant temperature, since this is only conditionally possible when using water as the cooling liquid.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen bei dem dieKokilleninnenwandtemperatur erhöht und dadurch die Wärmeabfuhr gesenkt wirdunter Verwendung von Flüssigkeiten, welche mit höheren Betriebstemperaturen alsWasser bei Atmosphärendruck zum Einsatz kommen.It is the object of the present invention to provide a method in which the inner wall wall temperature is increased and thereby the heat dissipation is lowered using liquids which are used at higher operating temperatures than atmospheric pressure water.
Eine Möglichkeit auf die das erfindungsgemäße Verfahren abzielt ist esbeispielsweise den Kühlwasserkreislauf der Kokille als Druckkreislauf auszuführen.Dadurch kann die Wassertemperatur auf bis zu 180°C gesteigert werden, waseinem Wasserdruck von ca. 11 - 14 bar entspricht. Dieser Lösungsansatz erforderteine anlagentechnische Beherrschung des Druckkreislaufes, wobei auchsicherheitstechnische Aspekte mitberücksichtigt werden müssen.One way in which the method according to the invention is aimed is, for example, to carry out the cooling water circulation of the mold as a pressure circuit. This allows the water temperature to be increased up to 180 ° C, which corresponds to a water pressure of approximately 11-14 bar. This approach requires equipment control of the pressure circuit, and safety aspects must also be considered.
Eine andere, im Vergleich zu einem Druckwasserkreislauf einfachere Lösung ist es,die Kokille mit Flüssigmetall oder Salzschmelzen zu kühlen, welche in einem demüblichen Wasserkreislauf vergleichbaren Druckbereich betrieben werden können. Dieeinzige Modifikation betrifft hier die Dichtringe der bestehenden Kokillen, welche füreine Verwendung bei höheren Temperaturen geeignet sein müssen.Another, compared to a pressurized water circuit simpler solution is to cool the mold with liquid metal or salt melts, which can be operated in a conventional water cycle comparable pressure range. The only modification here concerns the sealing rings of existing molds, which must be suitable for use at higher temperatures.
Für diesen Zweck geeigneten Salzschmelzen werden in der Literatur auch alsionische Flüssigkeiten bezeichnet. Ionische Flüssigkeiten zeichnen sich dadurch aus,dass sie in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 600 °C vorzugsweise zwischen Raumtemperatur und 300 °C flüssig sind, ohne dass dafüreine Druckerhöhung notwendig ist. Im Prinzip können alle an sich bekanntenionischen Flüssigkeiten verwendet werden. Arten und Herstellungsverfahren vonionischen Flüssigkeiten sind WO 2005/021484, WO 2008/052860, WO 2008/052863und WO 2013/113461 zu entnehmen. An dieser Stelle wird angemerkt, dass dieKühlung der Kokille wie bei der, dem Stand der Technik entsprechendenWasserkühlung indirekt ausgeführt ist, das heißt, das Kühlmedium kommt nicht indirekten Kontakt mit dem flüssigen zu vergießenden Metall.Salt melts suitable for this purpose are also referred to in the literature as ionic liquids. Ionic liquids are characterized in that they are liquid in a temperature range between room temperature and 600 ° C, preferably between room temperature and 300 ° C, without a pressure increase is necessary. In principle, all ionic liquids known per se can be used. Types and production methods of ionic liquids can be found in WO 2005/021484, WO 2008/052860, WO 2008/052863 and WO 2013/113461. At this point, it is noted that the cooling of the mold is carried out indirectly as in the prior art water cooling, that is, the cooling medium does not make indirect contact with the liquid metal to be cast.
Eine Anwendung von Flüssigmetallen und Salzschmelzen für die direkte Kühlungunterhalb der Kokille eines Strangs als Alternative zu einer Sekundärkühlung mitSprühwasser beim Stranggießen wird in der WO 2004/076096 beschrieben.An application of liquid metals and molten salts for direct cooling below the mold of a strand as an alternative to secondary cooling with spray water during continuous casting is described in WO 2004/076096.
Um die Bedingungen für die Primärerstarrung während des Prozesses konstant zuhalten, ist es erforderlich eine kontrollierte und definierte Wärmeabfuhr aus derKokille zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wird gleich wie bei der Verwendung vonWasser als Kühlmittel entweder der Durchfluss des verwendeten Kühlmediumsgeregelt (durchflussgeregelt) oder andererseits eine bestimmte Temperaturdifferenzzwischen Kokillenvorlauf und -rücklauf eingestellt (ΔΤ-geregelt), wobei hier höhereTemperaturdifferenzen als bei konventioneller Wasserkühlung möglich sind.In order to keep the conditions for the primary solidification constant during the process, it is necessary to ensure a controlled and defined heat removal from the mold. For this purpose, as with the use of water as coolant, either the flow rate of the cooling medium used is regulated (flow-controlled) or, on the other hand, a certain temperature difference between mold flow and return is set (ΔΤ-controlled), whereby higher temperature differences are possible here than with conventional water cooling.
Die abgeführte Wärme wird über einen Wärmetauscher abgeführt bzw.rückgewonnen, so dass eine konstante Einlauftemperatur des Kühlmittelssichergestellt werden kann.The dissipated heat is dissipated or recovered via a heat exchanger, so that a constant inlet temperature of the coolant can be ensured.
Durch die sehr hohe Differenz zwischen Eintritts- und Austrittstemperatur desKühlmediums wird eine sehr große Menge an Abwärme frei, welche ganz oderteilweise in die Atmosphäre entweichen würde. Durch die Verwendung einesWärmetauschers kann diese rückgewonnene Wärme in einen Heizkreislaufeingespeist werden. Desweiteren kann durch ein dem Wärmetauschernachfolgendes geeignetes Aggregat ebenfalls diese Abwärme zur Dampf- und inweiterer Folge zur Stromerzeugung genutzt werden.Due to the very high difference between the inlet and outlet temperature of the cooling medium, a very large amount of waste heat is released, which would completely or partially escape into the atmosphere. By using a heat exchanger, this recovered heat can be fed into a heating circuit. Furthermore, by means of a heat exchanger following the suitable unit also this waste heat for steam and inweiterer sequence for power generation can be used.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Flüssigmetall oder Salzschmelzen ist,dass bei Schäden an der Kokille keine Reaktion des Kühlmittels mit dem zuvergießenden oder umgeschmolzenen flüssigen Metall auftritt.Another advantage of using liquid metal or molten salts is that, in the case of damage to the mold, there is no reaction of the refrigerant with the liquid metal to be molten or remelted.
Der wesentliche Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch dieVerwendung von unter erhöhtem Druck stehendem Wasser bzw. von flüssigenMetallschmelzen oder ionischen Flüssigkeiten ein positiver Effekt auf die Qualität desStranges bzw. Umschmelzblockes erreicht wird. Durch die höhere Temperatur dieserKühlmedien wird die Ersterstarrung des Metalls so verzögert, dass diese erstunterhalb des Meniskusbereiches einsetzt.The essential effect of the process according to the invention is that a positive effect on the quality of the strand or remelt block is achieved by the use of water under elevated pressure or liquid metal melts or ionic liquids. Due to the higher temperature of these cooling media, the initial solidification of the metal is delayed so that it begins only below the meniscus area.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Kühlungflüssigkeitsgekühlter, meist aus Kupfer bestehender Kokillen, zum Stranggießen oderUmschmelzen selbstverzehrender Elektroden aus Stählen bzw. Metallen, beiwelchem die Kühlwirkung des verwendeten Kühlmittels im Vergleich zu Wasserdadurch stark reduziert wird, sodass die primäre Erstarrung des flüssigen Metallsverzögert wird und erst unterhalb des Meniskus im Kontakt mit der Kokillenwanderfolgt. Um diesen Zweck zu erreichen, wird die Durchflussmenge des Kühlmittelsbei Eintrittstemperaturen von Raumtemperatur, aber auch erheblich darüber soeingestellt, dass eine Austrittstemperatur des Kühlmittels von über 80 °C erreichtwird.The present invention is a process for cooling liquid cooled, mostly copper, molds for continuously casting or re-melting self-consuming electrodes of steels in which the cooling effect of the coolant used is greatly reduced as compared to water, such that the primary solidification of the liquid Metal is delayed and only below the meniscus in contact with the Kokillenwander follows. To achieve this purpose, the flow rate of the refrigerant is adjusted at inlet temperatures of room temperature, but also significantly higher, so that an exit temperature of the refrigerant of over 80 ° C is achieved.
Die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmitteleintritt und -austritt kann zur Erzielungdes erfindungsgemäßen Zwecks dabei zwischen 5 °C und maximal 150 °C betragen. Für die Erzielung guter Bedingungen wird vorzugsweise eine Eintrittstemperatur desKühlmittels zwischen 60 °C und 100 °C gewählt und die Austrittstemperatur beiTemperaturdifferenzen zwischen 40 °C und 100 °C auf 100 °C bis 200 °C eingestellt.Um die erfindungsgemäß geforderten Temperaturen des Kühlmittels zu erreichen,kann grundsätzlich unter Druck stehendes Wasser verwendet werden. Dabei ist eserforderlich, den Druck im Kreislauf so einzustellen, dass eine Bildung vonDampfblasen im Kontakt mit der Kokillenwand verhindert wird.The temperature difference between the coolant inlet and outlet may be between 5 ° C and at most 150 ° C to achieve the purpose of the invention. To achieve good conditions, an inlet temperature of the coolant between 60 ° C and 100 ° C is preferably selected and the outlet temperature is set at 100 ° C to 200 ° C at temperature differences between 40 ° C and 100 ° C. In order to achieve the temperatures of the coolant required according to the invention , basically pressurized water can be used. It is necessary to adjust the pressure in the circuit so as to prevent formation of vapor bubbles in contact with the mold wall.
Vorteilhaft ist auch die Verwendung von Metallschmelzen, die unter 100 °C flüssigsind.Also advantageous is the use of molten metals which are liquid below 100 ° C.
Eine besonders günstige Lösung stellt die Verwendung ionischer Flüssigkeiten mitund ohne Wasseranteil dar, die über Raumtemperatur und bis mindestens 200 °Cflüssig sind. Für eine effektive Steuerung und Kontrolle der Erstarrungsvorgänge des flüssigenMetalls in der Kokille ist eine definierte Steuerung der Temperaturdifferenz zwischenEintritt und Austritt des Kühlmittels im Bereich von mindestens 5 °C und maximal150°C erforderlich. Wesentlich ist dabei einerseits die Einhaltung der jeweilsgewählten bzw. gewünschten Temperaturdifferenz bei einer definiertenKühlmitteleintrittstemperatur, die durch Rückkühlung des Kühlmittels in einemWärmetauscher eingehalten werden kann.A particularly favorable solution is the use of ionic liquids with and without water content which are above room temperature and at least 200 ° C liquid. For effective control and control of the solidification processes of the liquid metal in the mold, a defined control of the temperature difference between inlet and outlet of the refrigerant in the range of at least 5 ° C and at most 150 ° C is required. On the one hand, it is essential to maintain the respectively selected or desired temperature difference at a defined coolant inlet temperature which can be maintained by re-cooling the coolant in a heat exchanger.
Ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneterKühlkreislauf verfügt über einen Vorratstank als Ausgleichsbehälter für dasKühlmittel, und eine Umwälzpumpe, mittels welcher das Kühlmittel durch dieStranggieß- bzw. Umschmelzkokille und einen Wärmetauscher gefördert wird, sowieentsprechende Ventile und Messgeräte zur Überwachung und Steuerung.A cooling circuit suitable for carrying out the method according to the invention has a storage tank as a reservoir for the coolant, and a circulation pump, by means of which the coolant is conveyed through the casting mold and a heat exchanger, and corresponding valves and measuring instruments for monitoring and control.
Der Kühlkreislauf kann sowohl offen ausgeführt sein, sodass der Vorratstank aufAtmosphärendruck liegt oder auch geschlossen mit einem unter Druck stehendenVorratstank.The refrigeration cycle may be both open, such that the storage tank is at atmospheric pressure or also closed with a pressurized storage tank.
Claims (10)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA161/2014A AT515566A1 (en) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Method for cooling liquid-cooled molds for metallurgical processes |
| ES15710448T ES2747801T3 (en) | 2014-03-06 | 2015-03-03 | Method and installation for cooling liquid-cooled shells for metallurgical processes |
| PCT/EP2015/054369 WO2015132237A1 (en) | 2014-03-06 | 2015-03-03 | Method and plant for cooling liquid-cooled moulds for metallurgical processes |
| EP15710448.0A EP3113895B1 (en) | 2014-03-06 | 2015-03-03 | Method and plant for cooling liquid-cooled moulds for metallurgical processes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA161/2014A AT515566A1 (en) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Method for cooling liquid-cooled molds for metallurgical processes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT515566A1 true AT515566A1 (en) | 2015-10-15 |
Family
ID=52686333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA161/2014A AT515566A1 (en) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Method for cooling liquid-cooled molds for metallurgical processes |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3113895B1 (en) |
| AT (1) | AT515566A1 (en) |
| ES (1) | ES2747801T3 (en) |
| WO (1) | WO2015132237A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108031806A (en) * | 2017-10-17 | 2018-05-15 | 襄阳远锐资源工程技术有限公司 | A kind of lead ingot device and casting method |
| CN114101607A (en) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 北京科技大学 | Novel continuous casting crystallization cooling system in steel industry |
| CN114799105A (en) * | 2022-05-06 | 2022-07-29 | 山东钢铁股份有限公司 | Crystallizer molten steel auxiliary cooling device and using method |
| CN117568611A (en) * | 2023-11-30 | 2024-02-20 | 中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司 | An electroslag furnace crystallizer cooling system and its cooling method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002040726A1 (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-23 | Inteco Internationale Technische Beratung Ges.M.B.H. | Method and device for producing ingots or strands of metal by melting electrodes in an electroconductive slag bath |
| WO2003092931A1 (en) * | 2002-04-27 | 2003-11-13 | Sms Demag Aktiengesellschaft | Adjustment of heat transfer in continuous casting moulds in particular in the region of the meniscus |
| DE10308982B3 (en) * | 2003-03-01 | 2004-03-04 | Ald Vacuum Technologies Ag | Device for equalizing pressures prevailing in a melting chamber and cooling water system in an electroslag remelting plant comprises a chamber of a piston storage unit |
| WO2011151162A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh | Method and device for generating hot steam in a continuous casting machine |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3157919A (en) * | 1960-05-13 | 1964-11-24 | Firth Sterling Inc | Apparatus for producing improved ingot metal |
| AT308302B (en) * | 1970-12-16 | 1973-06-25 | Voest Ag | Device for cooling a continuous casting mold |
| JPS57187151A (en) * | 1981-05-13 | 1982-11-17 | Nippon Steel Corp | Cooler for continuously cast ingot |
| JPH06277804A (en) * | 1993-03-26 | 1994-10-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Cooling method for continuous casting mold |
| DE19728098A1 (en) * | 1997-07-02 | 1999-01-07 | Inteco Int Techn Beratung | Funnel mold with funnel-shaped insert tube for electro-slag remelting and process for it |
| JP2000210758A (en) * | 1999-01-26 | 2000-08-02 | Kawasaki Steel Corp | Continuous casting method and mold for continuous casting |
| EP1452252A1 (en) | 2003-02-28 | 2004-09-01 | Hubert Dipl.-Ing. Sommerhofer | Continuous casting method |
| US8075803B2 (en) | 2003-08-27 | 2011-12-13 | Roland Kalb | Method for producing ionic liquids, ionic solids or mixtures thereof |
| DE102006002355A1 (en) * | 2006-01-11 | 2007-07-12 | Hartmut Ricken | Device for continuous casting of metal products holding of low melting alloy between mold and heat removal cooler used in casting bars, strips, tubes or sheets where alloy is molten at room temperature |
| SI2079705T1 (en) | 2006-10-10 | 2011-02-28 | Proionic Production Of Ionic Substances Gmbh & Co Kg | Method for producing quaternary carbonates |
| PL2079707T3 (en) | 2006-10-10 | 2015-05-29 | Proionic Gmbh | Method for reacting 1,3-heteroaromatic 2-carboxylates with water |
| CH705326A2 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-31 | Heinrich Marti | A process for the utilization of heat energy, preferably in a continuous casting plant. |
| CN104080880B (en) | 2012-02-02 | 2017-07-25 | 普罗伊奥尼克有限公司 | For the ionic liquid cooled down in hot environment |
-
2014
- 2014-03-06 AT ATA161/2014A patent/AT515566A1/en not_active Application Discontinuation
-
2015
- 2015-03-03 WO PCT/EP2015/054369 patent/WO2015132237A1/en not_active Ceased
- 2015-03-03 ES ES15710448T patent/ES2747801T3/en active Active
- 2015-03-03 EP EP15710448.0A patent/EP3113895B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002040726A1 (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-23 | Inteco Internationale Technische Beratung Ges.M.B.H. | Method and device for producing ingots or strands of metal by melting electrodes in an electroconductive slag bath |
| WO2003092931A1 (en) * | 2002-04-27 | 2003-11-13 | Sms Demag Aktiengesellschaft | Adjustment of heat transfer in continuous casting moulds in particular in the region of the meniscus |
| DE10308982B3 (en) * | 2003-03-01 | 2004-03-04 | Ald Vacuum Technologies Ag | Device for equalizing pressures prevailing in a melting chamber and cooling water system in an electroslag remelting plant comprises a chamber of a piston storage unit |
| WO2011151162A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh | Method and device for generating hot steam in a continuous casting machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3113895A1 (en) | 2017-01-11 |
| EP3113895B1 (en) | 2019-07-03 |
| WO2015132237A1 (en) | 2015-09-11 |
| ES2747801T3 (en) | 2020-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69931141T2 (en) | Melting process in an induction cold-melt crucible | |
| DE60317527T2 (en) | DOUBLE ROLLING OF MAGNESIUM AND MAGNESIUM ALLOYS | |
| JP5363813B2 (en) | Homogenization and heat treatment of cast metal | |
| DE202013012631U1 (en) | In-situ homogenization of DC cast metals with additional quenching | |
| EP3113895B1 (en) | Method and plant for cooling liquid-cooled moulds for metallurgical processes | |
| AT406384B (en) | METHOD FOR ELECTROSHELL STRAND MELTING OF METALS | |
| EP0571703B1 (en) | Process for the production of castings by investment casting | |
| DE69531965T2 (en) | Metallic ingot for plastic forming | |
| CN102912152A (en) | Vacuum arc remelting method for inhibiting macrosegregation of high-temperature alloy with high content of Nb | |
| AT409233B (en) | METHOD AND ARRANGEMENT FOR PRODUCING CAST BODIES FROM METALS | |
| EP0035958B1 (en) | Mold for continuous casting | |
| EP1925681B1 (en) | Method for electro slag remelting of metals and mould therefor | |
| DE1953716C3 (en) | Process for the production of an ingot | |
| CA1264522A (en) | Continuous casting method and ingot produced thereby | |
| DE891725C (en) | Process for the continuous casting of metallic materials | |
| DE2804487C2 (en) | Device for filling the block heads of cast metal blocks using the electroslag remelting process | |
| DE3721945C2 (en) | ||
| DE892230C (en) | Process for the continuous casting of metallic materials | |
| AT395389B (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF BLOCK AND MOLDED CASTING PIECES AND DEVICE FOR PRODUCING THE SAME | |
| DE667070C (en) | Process for the production of pure copper | |
| DE1583565A1 (en) | Method and device for the continuous production of castings from molten metal | |
| DE876573C (en) | Process for cooling casting molds and casting mold for practicing the process | |
| DE60017077T2 (en) | Electric slag remelting systems with floor spout and controlled electric current path | |
| KR20220076837A (en) | Manufacturing method of iron-copper alloy material | |
| DE902303C (en) | Method of pouring straits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REJ | Rejection |
Effective date: 20190815 |