DE1558332A1

DE1558332A1 - Vorrichtung zur Fluessigkeitsstandsteuerung in einer Stranggussform

Info

Publication number: DE1558332A1
Application number: DE19661558332
Authority: DE
Inventors: Wilson James Howell
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1965-09-21
Filing date: 1966-09-20
Publication date: 1970-03-19
Also published as: DE1558332B2; GB1160886A; US3349834A; BE687095A; NL155747B; ES331414A1; NL6613207A; DE1558332C3; SE326531B; NO116926B

Description

UNITED STATES STEEL CORPORATION PITTSBURGH, PENNSYLVANIA WILLIAM PENN PLACE 525 V.St.A.

Vorrichtung zur Pliissigkei tsstandsteuerung in einer Stranggußform.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung des Spiegels der Metallschmelze in einer Stranggußform, wobei die Ausgußgeschwindigkeit der Metallschmelze in die Form und die Geschwindigkeit,mit der der Gußstrang von der Form durch ein Andruckwalzenmotorgetriebe abgezogen wird, mit Hilfe eines Fehlersignals steuerbar sind, das die Schwankungen des Metallschmelzenspiegels in der Form wiedergibt.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESiENSTRASSE 33 · Telefon: 292102 · Telegramm-Adresse: Upaili/MOndtwi

Bankverbindungen: Deutsche Bank AG, Filiale Mönchen, Dsp.-Kasse Vücrualienmarkt, Konto-Nr. 70/30438 Bayer. Verainsbank München, Zweigst Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postsdiedc-Konfo: München Nr. 163397

Oppenauor Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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Erfindungsgemäß wird eine Stererungseinriehtung geschaffen, die mit einem Fliissigkeitshöhenabweichanzeiger ausgerüstet ist, der ein Fehlersignal erzeugt, dessen Polarität und Höhe die Richtung der Flüssigkeitsspiegelabweichung von einem bestimmten Höhenwert und das Ausmaß dieser Abweichung anzeigt. Des weiteren ist die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Geschwindigkeitsregclkreis für eine Andruckwalze versehen, der an den Anzeiger angeschlossen ist und die Abzugsgeschwindigkeit des Gußstrangs gemäß dem Fehlersignal verändert. Ferner weist die Einrichtung mit dem Andruckwalzenmotorgetriebe gekoppelte Mittel auf, die ein zweites Fehlersignal erzeugen, dessen Polarität und Höhe die Veränderungen in der Abzugsgeschwindigkeit und deren Größe im Hinblick auf eine gewählte Abzugsgeschwindigkeit anzeigen. Außerdem sorgt ein Begrenzungskreis für die Erzeugung von Vorspannungen, die das zweite Fehlersignal für einen bestimmten Bereich der Abzugsgeschwindigkeiten sperren. Schließlich sind Mittel vorhanden, mit denen die ungesperrten zweiten Signale für einen Flüssigkeitsstandsteuerkreis verwendet werden, die die Gießgeschwindigkeit der Metallschmelze entsprechend der Polarität und Höhe des zweiten zugeschalteten Fehlersignals verändern.

Mit der Erfindung wird eine doppelte Betriebsweise geschaffen. Die eine Art der Betriebsweise dient der Steuerung des Andruckantriebsmotors, und zwar bezüglich Richtung und Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Polarität und Höhe eines

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ersten Fehlersignals, das eine Abweichung von einem ge— wünschten Flüssigkeitsstand anzeigt. Die zweite Betriebsweise ergibt zusätzlich eine Kontrolle über die Giellgeschwindigkeit des Metalls in die Form, je nach dem ob die Geschwindigkeit des Andruckwalzenantriebs bestimmte festgesetzte Grenzwerte über-oder unterschreitet. Der zweite Betriebsweg spricht auf ein zweites Falschsignal an, dessen Polarität und Höhe die Richtung und Größe der Strangabzugsgeschwindigkeit (z.B.Andruckwalzendrehzahl ) im Hinblick auf eine gewünschte, vorbestimmte Geschwindigkeit darstellen. Die Steuerungseinrichtung, auf die sich der Erfindungsgegenstand bezieht, verwendet ein erstes Falschsignal zur Steuerung eines Hydrauliksystems, das seinerseits die Sperrstange einer Gießpfanne steuert, mit der die Ausgieügesehwindigkeit in die Form bestimmt werden kann. Sobald übermäßige Veränderungen der Gießgeschwindigkeit auftreten, kann das Falschsignal zur zusätzlichen Steuerung des Aiidruckwalzenantriebmotors benutzt werden. Bei bekannten Verfahren dieser Art wird, sobald das Falschsignal anzeigt, daß der Flüssigkeitsstand in der Form zu hoch ist, eine Hydraulikeinrichtung in der Weise betätigt, daß die Sperrstange in einer Richtung verschoben wird, die zu einer Verringerung der Geschwindigkeit führt, mit der die Metallschmelze aus der Form in die Gießpfanne ausfließt. Gleichzeitig wird dann die Geschwindigkeit des Andruckwalzenmotors vergrößert, wenn bestimmte Bedingungen vorherrschen, so daß sich auch die Abzugsgeschwindigkeit des Gußstranges erhöht.

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Die Erfindung stellt eine Verbesserung des bekannten Steuerungssysteins dar, indem sie eine größere Sicherheit dafür bietet, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Gußes (Andruckwalzendrehzahl) in einem festgelegten Bereich bleibt, so daß keine anderen kontinuierlichen Vorgänge des Gießprozesses, beispielsweise die Abkühlung des Gußes und das nachfolgende Walzen, unterbrochen werden.

Mit Hilfe des Erfindungsgegenstandes wird ein stabilerer Flüssigkeitsstand über dem größten Teil des Spiegelabweichungsbereiches erreicht, der mit Wahrscheinlichkeit dann angetastet wird, wenn die Hauptsteuerung die Abzugsgeschwindigkeit beeinflußt. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung hält den richtigen Flüssigkeitsstand in der Form unter den meisten Betriebsbedingungen aufrecht, die sich wahrscheinlich einstellen werden, und zwar auch dann, wenn die Zuflußsteuerung zur Form aufgrund einer beschädigten Sperrstange oder Verstopfung der Düse plötzlich unterbrochen werden sollte.

Ein wichtiges Merkmal des Erfindungsgegenstandes besteht in dem Vorhandensein einer solchen Vorrichtung wie einer Totbereichsteuerung, die sicherstellt, daß das zweite Fehlersignal an die Steuereinrichtung für die Gießgeschwindigkeit nur dann abgegeben wird, wenn das Signal einen bestimmten Wert beiderseits der Nullage überschreitet. Die Grenzen dieses Totbereiches sind so gesetzt, daßdas zweite Fehlersignal zur Veränderung der Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit aus der Gießpfanne in die Form eingegoßen wird, nur dann in Tätigkeit tritt, wenn

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-die Gußstrangabzugsgeschwindigkeit um einen festgelegten Höchstbetrag vom Optimum abweicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der ein elektrisches Schaltbild des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein Potentiometer 11 verwendet, das über eine Batterie 13 geschlossen ist, so daß die gewünschte Bezugsspannung E durch Einstellung des Abgriffs 12 abgegriffen werden kann. Diese Bezugsspannung E wird so gewählt, daß sie der Höhe eines Spannungsausgangssignals E., das von einem an den Andruckwalzenantriebsmotor 79 angeschlossenen Tachometer 15 abgegeben wird, gleich ist. Die Drehzahl des Andruckwalzenantriebsmotors 79 wird durch einen Drehzahlregelkreis 75 geregelt, der demjenigen entsprechen kann, welcher in der früheren Patentanmeldung U Ii 550 VIa/31c beschrieben ist. Der Regelkreis 75 für die Andruckwalzendrehzahl wird seinerseits durch ein Fehlersignal E gesteuert, das von einem Abweichungsanzeiger 40 für den Flüssigkeitsstand geliefert wird, der gleichfalls so. beschaffen sein kann, wie er in der obengenannten früheren Anmeldung benutzt wird. Das Fehlersignal E_Ä besitzt eine Polarität und Höhe, die die Richtung der Abweichung des Flüssigkeitsspiegels in der Forat von einem bestimmten gewünschten Höhenwert bzw. die Größe der Abweichung anzeigen.

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Wenn der Motor 79 ait der optimalen, gewünschten Drehzahl betrieben wird, dann sind die Tachometerausgangsspannung E_t und die vorgewählte Bezugsspannung E Null. Wenn die Andruckwalzendrehzahl nicht den gewünschten Wert besitzt, dann ist die von den Tachometergenerator 14 erzeugte Spannung E. nicht der vorbestimmten Bezugsspannung E gleich, und eine zweite Fehlerspannung E' wird erzeugt. Diese zweite Fehler-

spannung E'_e besitzt eine Polarität, die die Richtung der Abweichung der Gußgeschwindigkeit von der gewünschten Geschwindigkeit anzeigt, sowie eine Höhe, die proportional der Größe der Gußgeschwindigkeitsabweichung von der gewünschten optimalen Geschwindigkeit ist.

Es wird ein FlUssLgkeitsstandsteuerkreis 45 verwendet, der demjenigen in der obengenannten früheren Patentanmeldung gleich sein kann und die Ausgangssignale E . und E „ erzeugt, die ihrerseits die Stellung der Sperrstange in einer Gießpfanne so verändern, daß die Geschwindigkeit mit der die Schmelze in die Form gegossen wird, beeinflußt wird. Der Schalter 19 ist in einer neutralen Stellung gezeigt,und sobald der Schalter ■it den Klemmen T„ in Verbindung gebracht wird, empfängt der Flüssigkeitsstands teuerkreis 45 das zweite Fehlersignal E'_e Die Wirkung dieses Flüssigkeitsstandsteuerkreises 45 auf das zweite Fehlersignal E'_e wird jedoch von einem Begrenzungssteuerkreis 18 beeinflußt.

Dieser Begrenzungssteuerkreis 18 stellt sicher, dad der FlüBBigkeitsstandsteuerkreis 45 aar dann auf das zweite Fehlersignal E'_e anspricht, wenn die Grööe des zweiten Feillersignals E»_e

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aus dem Wertbereich herausfällt, der so gewählt ist, daß er die Töleranzgrenzeh der Gußabzugsgeschwindigkeit dafs'tel It.

Für den Begrenzuna;skreis 18 werden zwei Widerstände 20 und 21 mit Abgriffen öder Abzweigungen 23 und Zk verwendet. Diese Widerstände 20 und 21 sind in Reihe geschaltet, und diese Reihenschaltung ist über die Batterien 26 und 27 so geschaltet, daß an dem Abgriff 23 eine positive und am Abgriff 2k eine negative Spannung auftritt. Die veränderlichen Abgriffe 23 und 2Ί werden auf beliebise Spannungen eingestellt, die den Wert des zweiten Fehlersignals E' darstellen, wenn die GuiJabzugsgeSchwindigkeit an dem größten und kleinsten Wert der Toleranzgrenzen liegt. Auf diese Weise wird der Bereich, innerhalb dessen das zweite Fehlersignal E' unwirksam ist. durch die Einstellung der Abgriffe 23 und Zk bestimmt. Die Diode 30 verhindert, daß eine positive Spannung am Abgriff 23 einen Strom zu dem Steuerkreis k^ry bewirkt, und in ähnlicher Weise verhindert die Diode 3i, daß eine negative Spannung am Abgriff Zk einen Strom zum Steuerkreis k5 bewirkt. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Begrenzungskreis 18 eine Vorspannung liefert, die einen Totbereich für positive und negative zweite Fehlersignale E'_e begrenzt. Auf diese Weise wird der Bereich, innerhalb dessen das zweite Fehlersignal E¹ unwirksam ist, durch die Einstellung der Abgriffe 23 und 2k bestimmt. Das zweite Fehlersignal E' besitzt einen mittleren Bereich, der, wie aus dem Steuerkreis k$ ersichtlich ist, von diesem entfernt ist.

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Im einzelnen wird die Signal- oder Geschwindigkeitsspannung, die von dem Tachometer erzeugt wird, an eine der Klemmen T„ angeschlossen. Die andere Klemme T₂ wird mit der Anode der Diode JQ und der Kathode der Diode 31 gekoppelt. Die Kathode der Diode 30 und die Anode der Diode 31 empfangen die positive bzw. negative Vorspannung und das zweite Fehlersignal. Auf diese Weise fließt der elektrische Strom zu der anderen Klemme T„, sobald die Differenz zwischen den Absolutwerten der Signalspannung und der Bezugsspannung die Absolutwerte beider Vorspannungen übersteigt.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich leicht erkennen, daß der Flüssigkeitsstandsteuerkreis ky niemals in Tätigkeit gesetzt werden kann, bevor nicht das zweite Fehlersigna] E¹ entweder einen ausreichenden negativen oder positiven Wert besitzt, um anzuzeigen, daß die Gußabzugsgeschwindigkeit die Toleranzgrenzen überschritten hat. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit die primäre Kontrolle über die Flüssigkeitsspiegelabweichung durch Kontrolle der Gußabzugsgeschwindigkeit durchgeführt. Aus anderen dem System innewohnenden Gründen sind jedoch zu hohe and zu geringe Abzugsgeschwindigkeiten unerwünscht. Deshalb wird beim Erfinduncsgegcnstand ein zustäfasliches Steuermittel in Tätigkeit gesetzt, wenn - und nur dann - der Flüssigkeitsstand mit Hilfe der Veränderung der Gußabzugsgeschwindigkeit innerhalb gegebener, an sich beliebiger Toleranzgrenzen, die das Stranggußsystem insgesamt gesehen ermöglicht, nicht in angemessener Weise gesteuert werden kann.

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Die Klemmen T, sind deshalb vorgesehen, damit der Schalter in eine Stellung gebracht werden kann, in der der Flüssigkeitsspiegelsteuerkreis mi dem Flüssigkeitsspiegelabweichanzeiger in Verbindung steht, um dadurch den Druckrollendrehzahlreglerkreis abzuschalten. Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet nur, wenn der Zweiwegeschalter 19 auf die Klemmen T„ geschaltet ist.

Im obigen wurde der Erfindungsgegenstand im Zusammenhang mit einer Stranggußform beschrieben, bei der eine von einer Sperrstange gesteuerte Gießpfanne zum Ausguß der Metallschmelze in die Form verwendet wird. Selbstverständlich läßt sich der Erfindungsgegenstand in seinem Detailaufbau vom Fachmann noch in mancher Hinsicht abändern. Insbesondere läßt sich der Erfindungsgegenstand auch bei einem Stranggußverfahren verwenden, bei dem eine Zwischenpfanne oder eine Vakuumflasche als Gefäß benutzt werden, aus den die flüssige Schmelze in die Form gegossen wird. Auch in diesen beiden Fällen besteht die Bedeutung des Erfindungsgegenstandes darin, daß mit Hilfe der Steuerung und der Gußabzugsgeschwindigkeit eine genaue Kontrolle über den Flüssigkeitsstand und Bit Hilfe einer Steuerung der Gießgeschwindigkeit eine Gesamtsteuerung des Flüssigkeitsspiegels erreicht wird.

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Claims

1. Einrichtung zur Steuerung des Standes der Metallschmelze in einer Stranggußform, bei der die Ausgießgeschwindigkeit der Metallschmelze in die Form und die Abzugsgeschwindigkeit des Gußes aus der Fora mit Hilfe eines Andruckwalzenmotorantriebs durch ein Fehlersignal steuerbar sind, das die Veränderungen des Metallschmelzenspiegels in der Form anzeigt, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsstandabweichanzeiger (40), der ein Fehlersignal (E ) einer Polarität und Größe erzeugt, die die Richtung der Flüssigkeitsstandabweichung von eines bestimmten Stand und das Ausmaß dieser Abweichung anzeigen; einen Kreis (75) zur Regelung der Andruckwalzengeschwindigkeit, der mit dem Anzeiger (40) in

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Patentanwalt· Dipl.-Ing. Martin Licht, DipL-Wirtstk-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Her t MÖNCHEN 2. THEtESIENSTIASSE 33 · Τ·Μμ: 2»2I S2 · Utigramm Aarmn: UfoHi/Wliilii. Dwhdn tmk AG, BIW* Miwhw, Dtp.-*·««· YiUvaH-maria, KaMo^r. JDOHM

. V.fitbcHik Ha*amm, ZwiftL O+m-m-HiHK-Hna. Xk)-Nf. M24K · PiHhdwdt-IConte= MBndwii Mr. MB» OwmwNi«: PATENTANWALT OC. KEINHOLD SCHMIDT

Verbindung steht untf die Abzugsgeschwindigkeit des Gusses aufgrund der Wirkung des Fehlersignals (E ) verändert; mit dem Andruekvra I zenmo torantrieb (7⁽0 gekoppelte Mittel zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals (E' ), dessen Polarität und Größe die Veränderungen der Abzugsgeschwindigkeit und deren Ausmaß bezüglich einer gewählten Abzugsgeschwindigkeit anzeigen; einen Begrenzuneskreis (16) zur Erzeugung von Vorspannungen, die das zweite Fehlersignal (E¹ ) für einen bevorzugten Bereich der Abzugsgeschwindigke'iten aussperren; und Mittel zur Schaltung von ungesperrten zweiten Fehlersignalen (E' ) auf einen Flüssigkeitsstandsteuerkreis (45). der die Gießgeschwindigkeit der Metallschmelze entsprechend der Polarität und Größe des zugeführten zweiten Fehlersignals verändert .

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des zweiten Fehlersignals (E¹ ) einen Tachometergenerator (i'i) aufweisen, der an den Andruckwalzenmotorantrieb (79") angeschlossen ist und eine Signal— spannung (E.) erzeugt, die der Drehzahl des Antriebsmotors (79) entspricht, daß die Mittel ferner ein Potentiometer (ll) mit einem Abgriff (12) zur Erzeugung eines bestimmten Bezugssignals (E ) aufweisen, das dem Wert einer an die Motordrehzahl abgegebenen Signalspannung (E.) entspricht, die eine gewünschte Abzugs-

bedingt, und daß Mittel zum Vergleich der Signalspannung (E,) des Tachometers (15) mit der Bezugsspannung (E ) vorhanden sind, die zur Erzeugung des zweiten Fehlersignals (E¹ )

mit einer Polax'ität und Größe dienen, die eine Abweichung der

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Gußabzugsgeschwindigkeit von der gewünschten Abzugsgeschwindigkeit anzeigen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dor Begrenzungskreis (18) mit zwei vorgespannten Dioden (3O,3i) und Mitteln verseilen ist, mit denen die erste Diode (3<>) unter eine positive und die zweite Diode (31) unter eine negative Vorspannung gesetzt werden können, wobei das zweite Fehlersignal (E¹ ) auf die Dioden (30, 31) geschaltet ist, und die Größe der Vorspannungen einen Totbereich begrenzt, innerhalb dessen das zweite Fehlersignal gesperrt ist.

k. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Tachometer (15) erzeugte Signalspannung (E.) mit einer ersten Eingangsklemme (T.) des Flüssigkeitsstandsteuerkreises (45) und daß die Anode der ersten Diode (30) und die Kathode der zweiten Diode (31) ^an eine zweite Eingangsklemme (T₂) des Flüssigkeitsstandsteuerkreises (45) angeschlossen sind, daß die Kathode der ersten Diode (30) und die Anode der zweiten Diode (3I) an die entsprechenden Vorspannungen angeschlossen sind, und daß die Bezugsspannung (E ) an der Kathode und Anode der ersten bzw. zweiten Diode liegt, wodurch an der zweiten Klemme (T₂) ein elektrischer Strom fließt, sobald die Differenz der Absolutwerte der Signalspannung (E.) und der liezugspannung (E ) den Absolutwert der Vorspannungen übersteigt.

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