浇铸方法、尤其连铸方法技术

一种用于制造由液态金属浇铸的材料块或材料段的方法，在其中借助于基于动态温度调节(DynamicSolidificationControl)的温度计算模型来计算在材料块或材料段的内部中存在的温度分布，其中，在一计算步骤中来确定由材料块或材料段形成的系统的总焓以及处理为在温度计算模型中的输入量并且在浇铸过程的调节和/或控制过程中使用温度计算模型的一个或多个输出量，应提供一种解决方案，其使能够提供一种解决方案，其使在凝固过程期间在由液态金属浇铸的材料段或材料块中的温度分布的改善的计算和预测成为可能且尤其在连铸方法或过程中使在凝固的金属坯中的凝固长度(集水包尖端的位置)的改善的计算或预测成为可能。这由此来实现，即由在材料块或材料段中当前存在的所有相和/或相成分的自由摩尔焓(Gibbs能量)的总和来计算总焓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于制造由液态金属浇铸的材料块或材料段的方法，在其中借助于基于动态温度调节(DynamicSolidificationControl)的温度计算模型来计算在材料块或材料段的内部中存在的温度分布，其中，在一计算步骤中来确定由材料块或材料段形成的系统的总焓以及处理为在温度计算模型中的输入量并且在浇铸过程的调节和/或控制过程中使用温度计算模型的一个或多个输出量，应提供一种解决方案，其使能够提供一种解决方案，其使在凝固过程期间在由液态金属浇铸的材料段或材料块中的温度分布的改善的计算和预测成为可能且尤其在连铸方法或过程中使在凝固的金属坯中的凝固长度(集水包尖端的位置)的改善的计算或预测成为可能。这由此来实现，即由在材料块或材料段中当前存在的所有相和/或相成分的自由摩尔焓(Gibbs能量)的总和来计算总焓。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于制造由液态金属浇铸的材料块或材料段(Materialabschnitt)的烧铸方法，在其中借助于基于动态温度调节(DynamicSolidification Control)的温度计算模型来计算在材料块或材料段的内部中存在的温度分布，其中，来确定由材料块或材料段形成的系统的总焓以及处理为在温度计算模型中的输入量并且在浇铸过程的调节和/或控制过程中使用温度计算模型的一个或多个输出量。此外，本专利技术涉及这样的浇铸方法的应用。
技术介绍
在执行用于制造由液态金属、尤其含铁材料浇铸的材料块或材料段的浇铸方法中重要的可以是能够识别和确定内部的温度分布和尤其还是液态的金属的区域和已凝固的金属的区域，尤其能够将浇铸方法调节和控制成使得获得最佳的凝固产品。这在执行液态金属连铸时尤其是重要的。由此，温度分布的认知对于在连铸设备的运行的范围中符合规定地执行连铸方法以获得高质量的产品(如薄板坯或厚板坯以及由钢和铁合金构成的棍形或长形产品)非常重要。如果会在连铸期间构造为材料块或材料段的金属还(Metallstrang)中建立过高的温度，这在金属还的连铸期间导致还在滚子之间鼓起(bulging)。如果在连铸期间在金属坯中建立过低的温度，在弯曲和矫正期间可导致在由金属坯制成的板坯的表面上的缺陷现象，其可能造成在板坯中的裂纹。在浇铸过程、尤其连铸过程中的温度分布例如受较高的浇铸温度和较高的浇铸速度影响。如果这些参数变大，则凝固长度也增加，这意味着集水包尖端(Sumpfspitze)在金属坯中的位置在浇铸方向上更多地朝向金属坯的端部移动。在此，在连铸设备处最大可能的浇铸速度受凝固长度限制，因为其必须小于机器长度、也就是说连铸设备长度。非常小的浇铸速度相对地导致在实际的连铸区域的端部处金属坯或板坯的较小的温度。但是因为这里经常直接后置有用于处理所获得的板坯的炉(其在连续的连铸过程的范围中被板坯经过)，例如在所谓的CSP (CompactStrip Production)设备中，浇铸速度不允许太小，因为否则炉进入温度太低且在炉进入温度下降时不以所期望的质量来执行必要时所期望的组织转变或者但是必须提供相应提高的能量用于板坯在炉区域中的再加热。金属坯或板坯的凝固长度和温度分布因此尤其对于浇铸方法或浇铸过程的控制是非常重要的(测量)量或参数，但是其不可直接在连铸设备的任意部位处被确定或测定。高温计例如在连铸设备处通常仅在所谓的次级冷却区之后且在通常存在的剪之前供使用。因此可在表面处来测量在板坯中或在浇铸的金属坯中的温度和因此还有温度分布。但是对于尤其连铸方法的控制重要的是在次级冷却区中的温度分布的认知。这里由于通过以水喷洒金属坯的表面而出现的喷水几乎不能借助于高温计来测量温度。此外，利用高温计基本上不能测量在金属坯或板坯的内部中的温度，从而仅可借助于温度计算模型来确定在材料块或金属坯的内部中的温度分布。同样地，在连铸时产生的金属坯内的集水包尖端的位置仅可借助于温度计算模型确定。由于在集水包尖端的区域中在坯中心中的液态核，不可能借助于直接测量方法确定其位置。这样的温度计算模型是所谓的动态温度调节模型或DSC(DynamicSolidification Control)模型/程序。借助于该模型可根据在相应的连铸设备中的过程条件来确定温度分布、壳厚和凝固长度(集水包尖端的位置)。附加地，该模型或程序可应用于在连铸设备的次级冷却水区中的调节目的。金属坯的表面温度或在金属坯中的凝固长度(集水包尖端的位置)可应用为调节量。在这些变量规定为设定值时，该模型/程序计算对于在次级冷却区中达到这些值/参数所需的水量。结果被直接显示且在每个新的周期性的计算中被更新。在该意义上存在在线计算和控制。在该DSC模型/程序中基于傅里叶热平衡方程来计算坯温度和凝固长度。到该热平衡方程中的必要的输入量是系统的总焓。然而该焓不可测量且对于一定的金属成分、尤其铁或钢合金仅可不精确地借助于近似方程来描述。例如，Schwerdtfeger作为出版者在其书籍“Metallurgie des Stranggiessens”出版社Stahleisen mbH, 1992中说明了用于非合金的碳素钢的焓的根据经验的回归方程，其可以以可用的精度被应用在一定的、狭窄的分析界限内。然而，这些回归方程是近似方程而不具有物理基石出° Richter 在 “Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von52 Eisenwerkstoffen”出版社 Stahleisen Diisseldorf, 1973 中对于纯铁说明了用于单个相的焓的精确的热力学关系。然而，纯铁不具有技术意义。对于钢材而言，对于系统的总焓不存在精确的热力学数据。这导致，傅里叶热平衡方程的数值解产生不精确的、至少在其精度方面能改善的温度结果和因此相应不精确的或在其精度方面能改善的集水包尖端的位置(凝固长度)的确定。该现有技术的缺点即在于，利用数值方法来执行傅里叶热平衡方程的解，其根据输入数据的质量提供温度结果、也就是说在金属坯中的温度分布，使得所获得的结果在焓-输入数据有缺陷或不精确的情况下导致在算出的温度分布或温度与相应真实存在的、必要时通过测量来确定的温度分布之间的偏差。此外，在输入不精确的焓值时液相和固相温度的位置不被准确地确定，使得同样不相应于实际来计算集水包尖端的位置或凝固长度。由此，尤其当在连铸方法中通过滚子部段的调整来进行所谓的轻压下、即金属坯的变形时会导致滚子部段的不准确的调整，使得结果达不到通过轻压下(Softreduktion)所期望的板坯材料的质量改善。
技术实现思路
因此本专利技术目的在于提供一种解决方案，其使在凝固过程期间在由液态金属浇铸的材料段或材料块中的温度分布的改善的计算和预测成为可能且尤其在连铸方法或过程中使在凝固的金属坯中的凝固长度(集水包尖端的位置)的改善的计算或预测成为可能。在开头详细说明的类型的浇铸方法中，该目的根据本专利技术由此来实现，即由在材料块或材料段中当前存在的所有相和/或相成分的自由摩尔焓(Gibbs能量)的总和来计算总焓。同样地，该目的通过这样的浇铸方法在金属材料在连铸设备中的连铸中的应用来实现，其用于预测和控制温度分布以及用于确定在浇铸的铸坯中的集水包尖端的位置或凝固长度。适宜的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造由液态金属浇铸的材料块或材料段的浇铸方法，在其中借助于基于动态温度调节(Dynamic Solidification Control)的温度计算模型来计算在所述材料块或材料段的内部中存在的温度分布，其中，在一计算步骤中来确定由所述材料块或材料段形成的系统的总焓以及处理为在所述温度计算模型中的输入量并且在浇铸过程的调节和/或控制过程中使用所述温度计算模型的一个或多个输出量，其特征在于，由在所述材料块或材料段中当前存在的所有相和/或相成分的自由摩尔焓(Gibbs能量)的总和来计算所述总焓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A施普罗克，HJ奥德欣肯，T海曼，C哈泽尔，
申请(专利权)人：SMS西马格股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE