DE1964273A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Waermeuebergangs an einen laenglichen Koerper - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Waermeuebergangs an einen laenglichen KoerperInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Wärmeübergangs an einen länglichen Körper0
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Steuerung des Wärmeübergangs an einen länglichen Körper,
der von einem ersten Punkt kontinuierlich zu einer veränderlichen Wärmeübergangsstation läuft, und betrifft
insbesondere die Steuerung der Kühlgeschwindigkeit eines gegossenen Stahlstrangs, der die Form verlälJt und durch
ein veränderliches Kühlmittel, beispielsweise einen Wasser strahl, läuft. Ferner befaßt sich die Erfindung mit einer
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,
^.- 009829/1025
Patentanwälte Dipl.-Ing. MaWn Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
8 MÖNCHEN 2, THE RESIENSTRASSE 33 · Teltfom 281202 · T«l«gramm-A(ireiis, Lipatli/MOnchtn
Bayer V»reinsbank MOnchin, Zweig»». Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 382495 ■ Potticheck-Kontoi München Nr. 1433 97
*■■
BAD ORIGINAL
Da sich die Gießgeschwindigkeit aus verschiedenen Gründen ändert, kann die Wassermenge unmöglich auf einen
konstanten Wert eingestellt werden, weil die pro Längeneinheit des Gußstrangs zugeführte Wassermenge sich ändert,
wenn sich die Geschwindigkeit ändert, und zwar auch dann, wenn der Querschnitt des Gußstrangs konstant bleibt. Ferner
ist es unmöglich, eine gleichmässlge Abkühlung dadurch zu erhalten, daß die Wassermenge proportional der Geschwindigkeit
geändert wird, weil die Stärke der zwischen der Gießform und dem Wasserstrahl stattfindenden Abkühlung sich
L· auf die Wassermenge auswirkt, die erforderlich ist, um die gewünschte Kühlung zu erhalten, und diese normale
Kühlung nicht direkt proportional der Stranggeschwindigkeit
ist, wenn sich die Geschwindigkeit änderto
Das gleiche Problem stellt sich ein, wenn einem länglichen Körper, der sich kontinuierlich von einem ersten
Punkt zu einer veränderlichen Wärmeübertragungsstation bewegt, Wärme zugeführt wird oder wenn von diesem Körper
Wärme abgezogen wird. So könnte beispielsweise verlangt werden, die Temperatur eines Stahlbandes zu erhöhen. In
diesem Fall wäre dann die Wärmeübertragungsstation eine Heizvorrichtung,
Erfindungsgemäß wird nun die Zeit gemessen, die für jedes Längeninkrerneut des Gußkörpers vergeht, wenn es
von der Gießform austretend oder irgendeinem anderen gewählten Punkt bis zu der Wärmeübergangsstation wandert, und dann
wird die Wärmeübertragungsstation gemäß der Zeit gesteuert,
die bis zum Erhalten der gewünschten Kühlgeachi/indigkoit
verstreicht ο Erfindungsgemäß wird also ein Vorfahren zur
Schaffung einor gewünschten WärmeUbergangä3gosohwlndigkeit
an einen länglichen Körper geschaffen, dor kontinuierlich von einem ersten Punkt zu einer veränderllohen WtirmeUbergangsstation
wandert, wobei sioh dieses Verfahren dadurch
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kennzeichnet, daß die für jedes Längeninkrement des Körpers vergangene Zeit gemessen wird, in der sieh das Längeninkrement
von dem ersten Punkt zu der Wärmeübergangsstatioii
bewegt, und daß die Wärmeübergangsstation in Abhängigkeit von der vergangenen Zeit gesteuert wird, um eine gewünschte
Wärmeübergangsgeschwindigkeit zu erhalten.
Des weiteren wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung
zur automatischen Steuerung der Kühlgeschwindigkeit eines eine Kokille verlassenden Gußstrangs geschaffen, die sich
dadurch kennzeichnet, daß sie eine variable Kühlvorrichtung enthält, die von der Kokille mit Abstand getrennt und neben
dem Bewegungspfad des Gußstrangs angeordnet ist, daß sie ferner eine Vorrichtung zur Messung der für jedes Längeninkrement
des Gußstrangs vergangenen Zeit, in der der Guß— strang von dem Kokillenaustritt zu der Kühlvorrichtung
wandert, aufweist, und daß sie schließlich mit Mitteln versehen ist, die auf die Meßvorrichtung in der Weise ansprechen,
daß sie die Kühlgeschwindigkeit der Kühlvorrichtung einstellen.
In der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, sind in den Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes gezeigt, während Figur y ein Diagramm mit einer typischen Kurve zeigt,
die den Zusammenhang zwischen der Wanderungszeit eines Gußstranginkrementes
zwischen der Kokille und der Kühlzone und der zur Erhaltung einer konstanten Kühlung erforderlichen
Wassermenge beschreibt.
In Figur i bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Kokille, aus der ein Gußstrang C mit erhöhter Temperatur
austritt und darm durch Abzugswalzen h läuft„ Zwischen der
Kokille 2 und den Walzen k befindet sich eine veränderliche
WärmeUbergangsstation oder mehrere Stationen dieser Art, die
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in Form von zwei Reihen Yiasserstrahlen 8 und 10 angedeutet
sind, die durch Ventile 1.2 bzwo 14 gesteuert werden =
Erfindungsgemäß wird nun ein Impulsgeneratür 16
angeschlossen, der durch die Walzen 4 mit einer Gescnwindigkeit angetrieben wird, die proportional der Gußs traug—
geschwindigkeit ist. Die Impulsquelle Io kann ein magnetise..er
Zungenschalter beispielsweise ein bO-iiotopulser, hergestellt
von der jjynapar Corporation of Gurnee,Illinois, sein,
der in der Lage ist, jedesmal wenn ein Längeninkremeiit des
Gußstrangs durch die Walzen 4 läuft, ein Signal zu er—
t zeugen. Zu Besehreibuncszweoken wird für dieses Längeninkreinent
eine Länge von 15 »2 cm gewählt, und 36 solcher
Inkremente sind in der Zeichnung auf dem Gußstrang angezeigt. Der Ausgang des Iiiipulsgeneraturs Ib ist auf den Eingangs-Ausgangs-Abschnitt
16 eines digitalen Computers 20 geschaltet, beispielsweise des Modells 63t>, hergestellt von
der Control Data Corporation, Californien. Der Computer weist außerdem einen zentralexi Prozessrechnerteil 22 und
einen Speicherten 24 auf. Die Stellung der Ventile 12 und wird durch den Eingangs—Ausgangs—Abschnitt Ιο gesteuert. Ein
Taktgeber oder eine Uhr 2(> ist an den zentralen Prozessrechnerteil 22 angeschlossen. Die Ausgange der Temperaturfühler
28, die neben dem Gull st-rang C angeordnet sind,
f stehen mit dem Eingangs-Ausgangs—Teil la in Verbindung.
Obgleich hier nur zwei Temperaturfühler 26 dargestellt sind,
können Anzahl und Lage dieser Fühler geändert werden, obgleich es sich als vorteilhaft herausgestellt hat, einen
dieser Fühler an der Austrittsseite der Wasserstrahlen 10 anzuordnen, wie dies dargestellt ist«
Eine Tafel mit 36 Zellen ist im Speicher oder dem
Erinnerungsteil 2h enthalten, wobei eier Inhalt jeder Zelle
zu Beginn Null ist« Man wird erkennen» daß diese Aiieahl
gleich der Anzahl der Lünp;eninkreniente dos Gußstrangs zwischen
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der Kokille 2 und den Falzen 4 ist, und daß die Zelle 1
dem Gußstranginkrement entspricht, das unmittelbar am Xokillenaustritt liegt, während die Zelle 36 dem die Walzen
k verlassenden Inkrement entspricht.
Bei Betriebsbeginn wird ein nicht dargestellter Anfahrstrang durch die Walzen k gezogen, der den Guflkörper
aus der Kokille herauszieht. Der Computer wird so eingestellt, daß, sobald das erste Inkrement des Gußstrangs
die Kokille verläßt, ein Signal vom Impulsgeneratur 16 in den 1Ml 18 und damit in den Teil 22 abgegeben wird, wo
es mit einem von dem Taktgeber 26 kommenden Signal kombiniert wird und der Speicherzelle 1 als die Laufzeit des ersten
Gußstrangsegments oder -inkrements aufgedrückt wird. Wird angenommen, daß die Gußstranggeschwindigkeit 1,83 m/min»
ist, dann ergibt sich ein Zeitwert von 5 Sekunden,, Wenn
das Signal von dem nächsten Längeninkrement in den Speicher gelangt, darin wird der 5-Sekunden-Wert der nächsten oder
zweiten Zelle aufgedrückt, und die neue Zeit auf die erste Zelle übertragen,, Wird angenommen, daß die Strang-Geschwindigkeit
für die ersten neunzehn Inkremente konstant bleibt, dann wird die Zahl 5 den ersten neunzehn Zellen
aufgedrückt. Wird angenommen, daß die Geschwindigkeit auf 0,9p/niin. zurückgeht, so daß die Zeit für eine Bewegungsstrecke von 0,15 m 10 Sekunden beträgt, dann wird die Zahl
5 auf die erste Zelle mit 5 aufgedrückt, die auf die zweite
Zelle bis zur zwanzigsten Zelle aufgedrückt wird. Unter der Voraussetzung, daß sich dann die Geschwindigkeit auf
0,9ni/min. bis zum sechsunddreißigsten Inkrement hält, nehmen
die Zahlen in den Zellen I-36 die gezeigten Werte an. Somit
ergibt sich, daß beim Auftreten eines von dem Generator kommenden Signals der Inhalt jeder Zelle durch den Inhalt
der unmittelbar vorhergehenden Zelle ersetzt wird. Unter den genannten Bedingungen hat der Computer, wenn das vordere
Ende des Gußstrangs die Mitte der Wasserstrahlreihe 8 erreioht
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BAD
hat, die Zeit berechnet, die seit seinem Verlassen der Kokille vergangen ist, und diese Zeit ist dann gleich der
Gesamtzeit der ersten fünfzehn Speicherzellen, beträgt also 75 Sekunden. Der Computer hat veranlaßt, daß sich
das Ventil 12 öffnet, wie dies zur Erreichung der gewünschten Kühlung erforderlich ist. Sobald das Vorderende
des Gußstrangs die Mitte des Wasserstrahlsatzes 10 erreicht hat, hat der Computer die Zeit berechnet, die vergangen
ist, seit-dem der Gußstrang die Kokille 2 verlassen hat, und diese Zeit ist dann gleich der gesamten Zeit der ersten
k dreiundzwanzig Zellen oder 135 Sekunden,, Dadurch wurde das
Ventil 14t in der erforderlichen Weise geöffnet, um die
gewünschte Kühlung herbeizuführen«, Die erforderliche Wassermenge hängt grundsätzlich von der Fahrzeit des Gußstrangs
ab, die von der Kokille bis zu der Kühlvorrichtung vergeht, wobei der Computer 20 die Wassermenge für jedes Gußstranginkrement
berechtnet, basierend auf einer vorherbestimmten Konstanten, um die gewünschte Kühlung herbeizuführen.
Diese vorher festgelegte Konstante kann in Abhängigkeit von der Güte des Stahls und der Ktthlwassertemperatur variiert
werden. Die Kühlgeschwindigkeit läßt sich durch ein von den Temperaturfühlern 28 an den Computer abgegebenes Signal
verändern, das die Oberflächentemperatur des Gußstrangs ' anzeigt. Auch die Verweilzeit des Metalls in der Kokille
kann dem Computer in irgendeiner geeigneten Weise eingegeben wird, um den Ausgang zu modifizieren und damit die
Abkühlung des Gußstrangs Ketter zu steuern,, Bei der i,n
Figur 1 gezeigten Ausführungsform ließe sich dies auf die
folgende Weise erreichen: Angenommen, der Metallspiegel in der Kokille wäre konstant, ein Merkmal, das für die richtige
Betriebsweise der Vorrichtung notwendig ist, und dieser Spiegel würde 0,9 m betragen» Dies würde dann in der Kokille
sechs Inkremente zu je 0,15 m Länge orgeben. Unter diesen
Bedingungen wäre die Verweilzeit des Inkrements 22 in der
Kokille gleich der in den sechs Zellen 15-20 einschließlich
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angezeigten Zeit oder 25 Sekunden. Ffills in der Kokille
fünf Metallinlcremente vorhanden wären, würde die Zeit gleich der in den fünf Zellen 15-19 gezeigten sein, und
mit sieben Inkrementell würde die Zeit gleich der in den sieben Zellen 15-21 gezeigten sein, mit anderen Worten,
die Verweilzeit ist immer gleich der in der Anzahl von Zellen aufgezeichneten Zeit, die der Anzahl der Inkremente
in der Kokille entspricht, beginnend mit der Zelle 15.
Falls gewünscht, läßt sich der Computer 20 so betreiben, dai3 die Speicherzelle 1 die Gesamtzeit aufnimmt,
die seit Beginn des Herausziehens des Gußstrangs aus der Kokille vergangen ist, wobei nach'dem Abgeben jedes Signals
von dem Generator 16 der Inhalt jeder Speicherzelle durch den Inhalt der unmittelbar vorhergehenden Zelle ersetzt
wird. Auf diese \/eise läßt sich die Zeit, die für irgendein
Inkrement erforderlich ist, um die Mitte der Kühlzone zu erreichen, dadurch bestimmen, daß der Inhalt der Zelle
des betreffenden Inkrements von dem Inhalt der Zelle 1 subtrahiert wird.
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform wird
ein sich automatisch rüekstellender, eingestellter Zähler 30 zwiseilen dem Impulsgenerator k und dem Computer 20
verwendet, wobei die Steuerung des liasserstroms mit Hilfe
eines genormten', analogen Reglers 32 erfolgt, der mit dem
Computer 20 verbunden ist, und wobei Vorkehrungen für eine Ferneinstellung des Einstellpunktes mit Hilfe des Computers
getroffen sind und nur ein Wasserstrahlsatz 34 vorgesehen
ist, der von einem einzigen Ventil 36 gesteuert wird» Der eingestellte Zähler 30 Bammelt die von dem Generator 16
kommenden Impulse und erzeugt nach Ansammlung einer Anzahl Impulse, die die Lieferung des gewünschten Gußstranginkreraents
(im vorliegenden Beispiel 15oin) darstellt, ein Ausgangssignäl.
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BAD ORIGINAL
Es versteht sich, daß diese Veränderungen in der Ausrüstung nichts mit den grundlegenden, hier angeführten Gedanken zu
tun haben, so daß die in den Figuren ί und 2 gezeigte Ausrüstung
auswechselbar ir I5 wobei die einzigen Unterschiede
in dc?r Datenspeicher^;'*; und Ja tenbereohnung auftreteiu Hei
der hier gezei.'/tci! Außi'üiirnn.'irjiorm entopricht die Abgäbezeit
im Speicher der ■■ -<tjgiuI :-:oi ΐ, die von Beginn des Gießvorgangs
I)Ii; zum Zei tpnnir- d^r .^-rnuriZXOiieHO dei? entsprechenden Guß—
strang inkrcinen te ;ήο f^ rokille vergangen iEifc. Daher betract
Ίϊο verfraii'ii.-nf- '/.■.-' ;., die IHr das lnkremenfc 22 lii g
JjrreJ oüurifT. der Mitte ö ■.?■:- lasKers !".ralilsntzes ei'f order] i eil
ißt, £6[i —125 O'5'ir l^-:<>
:_:e"ln3nden« l:·: versteht yieli, daß
* dabei eine Geeohiri.udi c-Irel t:sänderwnE: von 1,8 m/min« aui 0,9 m/niin,
nnoli 'lein Austrete;« ds?« nciPi'^eiin ί en Inlu'einents aus der Koltille
giat ί ißiid.
In Fi^ur 3 "Ji;il flie verlangten Veränderungen des
aui cii! ΐ4ίΐπΕθϊϊ1ΐ>]·-ΐ"οκ:6ηί, d-i5 Guflßtraugf? auftretenden liasserstrahls
bei dear:!.::-: Ih?r-;h,': an/r du roh die Ivasserstrahlkaim'seifür
einen be&i"/r: ..·.■·" ·'■".·t;;h I *:'rp unter '^scüRneii ik-dingun." cn
dargoßtellt. \ on «'er KiO-O f atui ^· κ;:?:!; werden, daß sie. der
Gleichung
oute· " ielrlc In «ü-.u.-f-i- :-Il i riim1.·.1" ΐί-i'ic-i: ί·£ ι» ί Γ - 'Oi.-isermiMige
in ;:;j : 1/ml υ ef Γ :■-: «I :* «_- »ui1 «lie in:1':;- ί.ν DKi-J ;;\£=-. .uicai f ν ηη«Η:ί'πη·ΐ"
lloi::iile ,-. ü γ-( .. *,.".· -f-;r-:i;: : t rnUI "■:; ::; i:;:chu /oit, und
Ii.., f K-, und Lr kor;--";?ä-i: ^?ί■^;;io
iie&'fv-. ic he H- -:jn- :κϋ t-- ■- ;·?:■ f-.in« 'Hr -.-O=I-! (;i""i ^i-fitil'uite ader
:--:- lit- ÜCii i- <5ϊ"'.'ί
BAD ORIGINAL
daß die verstrichene Zeit gemessen wird, die erforderlich
ist, um ein Längeninkreinent von der Kokille zur Kühlvorrichtung
gelangen zu lassen, und daß die Kühlvorrichtung in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit gesteuert wird.
Durch Verkleinerung der Länge der Inkremente erholt sich die Steuerungsgenauigkeit, wobei jedoch die hier beschriebene
Inkrementlänge sich in der Praxis als geeignet erwiesen nat.
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Claims (1)
- Pa tentansprUche1. Verfahren zur Steuerung des Wärmeübergangs an einen länglichen Körper, der sich kontinuierlich von einem ersten Punkt zu einer veränderlichen Wärmeübergangsstation bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die für jedes Längeniukroment dieses Körpers vergangene Zeit gemessen wird, in der sich das Längeninkrement von dem ersten Punkt zu der Wärmeüberganges ta tion bewegt, und daß die Wärmetibergang ssta tion in Abhängigkeit von der vergangenen Zeit gesteuert wird, inu die gewünschte Wärmeübergangsgeschwindigkeit zu erhalten.20 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Abklihlungsgeschwindigkeit eines eine Kokille verlassenden und durch eine veränderliche, von der Kokille mit Abstand getrennte Kühlvorrichtung laufenden GuUstrangs gesteuert wird, wobei die für jedes Längeninkreuiei des üußstrarigs auf seiner fahrt von dom Kokillonausbritt zu der Kühlvorrichtung vergangene Zeit gemessen wird, und daßPatentanwalts Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtith.-lnq. Axel Hartmann, Dipl. Phys. Sebastian Herrmann8 MÖNCHEN J, ΓΗ2 RES IENSTRASSE 33 ■ Ttlifan 381302 ■ Tiiaarawüi -AJre«·« UpMU/Mandwn Bayer. Vsreinibink M1Jd Stasi, Zvdigit. Oikar-von-Mllltr Rir.g, Kto.-Mr. 862493 · Poituhsdc Konto: /Λϋη*»η Nr. 163397.■,\rjiii-arBüroi PATiNTANVVAU DR. REINHOLD SCHMIDTBAD ORIGINALdie Kühlvorrichtniiii in Abhängigkeit von der vergangenen Zeit gesteuert vrird, um die gewünschte Abkühlgeschwindigkeit zu erhalten.3. Verfahren nach Anspruch C5 dadurch gekennzeichnet,. ύϊ-'Λ ein Signa] er/o: et wird, v;emi jedes Ijängeninkroiuent tief: Gußstrangs die If^ i:iiIe verläßt, daß die Anzahl der Lan?eninkreoente der- Gui'-si rangs zwischen deia Eolcil.lenaustri tt und der Kühlvorrichtung bestimmt virü, und daß die Zeit ermittelt v/irt?E dia fin- jedes? Lün/r.eiii.nlfj'einent erforderlich iptj, uiu sich von dir Kokille zn entfernen.h« Υθ3":·ΐ·νϊ;1,υί.·7 :eur tuf-onBati&chGn Steuerung der Abk."Uhl unfis.itfis'." h\n ndi -ik^it eirms eine Kokille verlassentlen (iußsfci-aiifit-, rif:-'iu;-=-..ii ^ckcnnsei clniet, daß die Vorrichtung iair vci-fiiiderliciH1!·, Kl·.hl^;jnrieJiton^ei! C51.0) eusgestettet sindj die von der r.o!ri':e (i:} a(?i,rr-~:}iit η (3 lien dem Bei.-egungspf nd dos Gu/ißtrsiig;? C -■·]}:.-;-nj 1CJiH-1 ;. lud, dal? oine Einrichtung (l'ö) /uv ricsßusr, uci' *-!■ j ... voi"üa;jfk;a istf die jedes Langeniiikrp.Ksent dee (iui'strangii *ΐί?i?ii1 igt, um ron d^iii ifokillenaustritt ?:\% αβί iülJilvorriohtuTi'A Cj, K)) zu gGlnn^eu, nut» daß ani." diese ιίοϋ^Η!^ anijjirecheiHie i-'itiel (12,i;ij vorgesehen sindP die die Ahkiihlmjcse,esc;.:rjn?ii i^rsil dor L'.iihlvorriohtung einstellen,::jr Yen richtung noch Anspruoh kv darlurcli gekcnii.-"-ii:h.-"i:-Hf;i UhIa Jin iiinriohtung zur ί-lossung der '-"eretri ohciien Zf-ifc fin ^ !ui,;.^l.i: (2b) y^nr TivougUDg eines lUrnGlr., teenn jeder.·. ?-?:nt0T·· inlirenen i fic:R aui'-^i-ran^s die Kokille Πι) verliißt.s v?;ri<chci· if? S.. r--f-i-;i(-: πι = κλ ΐ t«;-Tii (20) ϊηγ iiep.sung der ';.i;it UA*. r^r j * ·.?'- ri f.-aiiRr.-iii" --J-.;=;-^.?.'* «ij'i ordcrl J ah ifj(. ς uü« £:'?.clf tob ■;;:«1 .= rc fü Bii"n"lrf ö», :.'■ «5c?r op|- ■:' ■ '-^.-C- i-v.-'r-Zif-^ii ,BAD ORIGINAL7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadui~ch gekennzeichnet, daß die veränderliche Kühlvorrichtung (8,10, 3'Ji) eine Wassersprühvorrichtung aufweist sowie ein Ventil (l2f14,36) zur Steuerung des Wasserzuflusses zu dieser Sprühvorrichtung,8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Messeinrichtung ansprechenden Mittel einen Reeler zur Veränderung der Stellung des Ventils (36) aufweisen.ü 0 S-8 2 9 / 1 0 / KBAD OHfGINAL
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8235 | Patent refused |