DE2410735A1

DE2410735A1 - Regelverfahren und -vorrichtung fuer das metallschmelzegiessen bei einer kontinuierlichen giessanlage

Info

Publication number: DE2410735A1
Application number: DE19742410735
Authority: DE
Inventors: Moriki Hashio; Toshio Terashima
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumitomo Shipbuilding and Machinery Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Sumitomo Shipbuilding and Machinery Co Ltd
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2410735B2; JPS5345774B2; DE2410735C3; FR2220332B1; FR2220332A1; JPS49114524A; GB1463624A

Description

Patentanwälte Dipl.-ing. E Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke • Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN . . POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Anmelder: Sumitomo Metal Industries Limited,

15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka City, Japan

und Sumitomo Shipbuilding and Machinery Co. Ltd., 2-2-1, Ohtemachi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Regelverfahren und -vorrichtung für das Metallschmelze-Gießen bei einer kontinuierlichen Gießanlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelverfahren und eine Vorrichtung für das Metallschmelzgießen, bei welchem das kontinuierliche Metallschmelzgießen von einer Gießwanne in eine Form bei einer kontinuierlichen Gießanlage mit Hilfe einer Schieberdüse überwacht wird.

Anders als bei einem üblichen Stahlherstellungsverfahren ist das kontinuierliche Gießverfahren in erheblichem Maße automatisiert; jedoch ist bis jetzt nur ein Teil des Metallschmelzegießverfahrens automatisiert worden. Mit Rücksicht auf die Überwachung des Metallschmelze spiegeis in der Form einer großen kontinuierlichen Brammen-Gießanlage wird die Eingußgeschwindigkeit mit Hilfe eines Schiebers überwacht, der an der Gießwanne vorgesehen ist. Die Ausflußgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von der Rotation der Ausführung s walz en geregelt.

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Was die Regelung nur der Ausflußgeschwindigkeit anlangt, so kann diese in der Weise geregelt werden, daß der Metallschmelzespiegel in der Form mittels eines Gammastrahls von Kobalt 60 oder mit Hilfe anderer Mittel festgestellt wird, worauf das Signal rückgekoppelt wird, um eine Änderung der Drehbewegung der Ausführungswalze-zu erreichen. Dieses Verfahren wird bereits teilweise bei dem Metallschmelzegießverfahren angewendet. Der Nachteil bei diesem Verfahren besteht darin, daß die Gießgeschwindigkeiten sich ändern, obgleich die Metallschmelze an dem gewünschten Spiegel, d.h. an der gleichen Höhe, gehalten werden kann, woraus sich eine schlechte Qualität für die erzeugte Bramme ergibt.

Um den Stahlschmelzespiegel in der Form zu halten und dabei die Gießgeschwindigkeit so konstant wie möglich einzurichten, ist eine Regelung der Gießgeschwindigkeit der Stahlschmelze aus der Gießwanne notwendig. Dieses Verfahren ist jedoch bei Verwendung eines üblichen Schiebers schwierig, da das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Schieberdüse und dem Hub so verwickelt ist, daß es bisher theoretisch nicht klargelegt wurde. Weiterhin ist tatsächlich eine wirkungsvolle Maßnahme in einem solchen Fall nicht ergriffen worden, bei dem es erforderlich ist, den Düsendurchmesser im Laufe des Gießverfahrens zu verändern.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein verbessertes Regelverfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des konstanten Spiegels der Stahlschmelze in der Gießform, während die Gießgeschwindigkeit der Stahlschmelze konstant gehalten wird, wodurch sich verbesserte Eigenschaften bei der gegossenen Bramme, Block oder Barren ergeben.

Weiterhin ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem bzw. der die Gießwanne mit einer Schieberdüse versehen ist und ein Teil des Hubes zur Regelung der Öffnung einer Düse als voller Regelbereich verwendet wird.

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Weiterhin ist es Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem bzw. der ein gewünschter Düsendurchmesser ausgewählt und bei der Gießwanne vorgesehen werden kann.

Darüber hinaus ist es Gegenstand der Erfindung, eine Begrenzungsschaltung für die Schließbewegung der Düse vorzusehen, um zu verhindern, daß die Düse vollständig geschlossen wird, wodurch ein Verstopfen der Düse verhindert wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung-, in der die Erfindung beispielsweise dargestellt ist. In dieser Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Regelkreises einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, bei dem das Verhältnis zwischen der Öffnungsfläche und des Hubes der Düse dargestellt ist, wobei ein Düsendurchmesser als Parameter genommen wurde;

Fig. 3 ein Schaltbild eines Potentiometers;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines Düsendurchmesser-Wählschalters;

Fig. 5a ein Diagramm, bei dem das Verhältnis zwischen dem Hub und der Potentiometer-Aus gangs spannung dargestellt ist, welche die Düsenöffnung repräsentiert, wobei der Düsendurchmesser als Parameter verwendet ist; und

Fig. 5b einen vergrößerten Schnitt durch eine Schieberdüse, die im Verhältnis zur Fig. 5a dargestellt ist.

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Ein'Beispiel eines Regelverfahrens nach der Erfindung wird nachfolgend im. einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht das Prinzip der vorliegenden Erfindung darin, eine Schieberdüse 2 an einer Gießwanne 1 zu installieren. Es ist bekannt, daß die Öffnungsfläche der Schieberdüse 2 so bestimmt werden kann, daß sie annähernd proportional dem Hub ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Deshalb kann die Ausflußmenge aus der Gießwanne theoretisch in Abhängigkeit von dem Spiegel der Stahlschmelze in der Gießwanne geregelt werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Schieberdüsenöffnungsflächen-Änderungskurven in Bezug auf den Hub spezifisch durch Auswahl der vollen öffnungsfläche auf die gewünschten Werte vorgewählt, wie sie durch V / , W / , X / ,

PPP Yy und Z / in Fig. 2 bezeichnet sind.

Es wird nun auf die Fig. 1 und 5b Bezug genommen. Der Schieber der Schieberdüse 2 ist mechanisch mittels einer Verbindungsstange mit einem Arbeitszylinder 3 gekoppelt und in dem Bereich zwischen der vollen öffnung ε st ellung und der Schließstellung durch hydraulischen Druck betätigt, der durch ein Servoventil 10 und eine Leitung 14 zugeführt wird. Die hydraulische Leitung 14 ist in Bezug auf einen Servozylinder 4 in Reihe oder parallel angeordnet, auf den das öffnen des Schiebers der Schieberdüse genau übertragen wird. Der Servozylinder 4 ist seinerseits mit einem Potentiometer 5 verbunden, welches die Öffnungsbewegung des Schiebers in ein elektrisches Signal umwandelt.

Das Potentiometer 5, das in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, weist einen Zentralpunkt 31 als Bezugspunkt auf und besitzt zu beiden Seiten hiervon zwei Sätze von Widerständen g, f, e, d und c sowie g', f' , e*, d' und c^J, die den Düsendurchmessern V, W, X, Y und Z entsprechen. Entsprechende Anschlüsse 21 und 22, 23 und 24, 25 und 26, 27 und 28 sowie 29 und 30 sind mit einem Düsendurchmesserwählschalter 6 verbunden, der in Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Der Auswählschalter 6 ist

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in der Lage, einen gewünschten Düsendurchmesser auszuwählen. Das Potentiometer 5 weist einen Potentiometerwiderstand auf, der zwischen Anschlüssen 31 und 33 vorgesehen ist und auf dem ein Zungenkontakt, der mit einem Leiter 32 in Verbindung steht, verschiebbar ist und den Öffnungsbewegungen des Servozylinders 4 folgt, wodurch das elektrische Signal entsprechend der öffnungsbewegung des Arbeitszylinders 3 geliefert wird. Demgemäß ist aus der weiter oben erwähnten Schaltung ersichtlich, daß die mit Änderung des Hubes des Arbeitszylinders 3 auf einem.konstanten Wert h zu jeder Zeit bei vollständiger öffnung der Schieberdüse 2 und auf einem anderen konstanten Wert k bei vollständiger Schließung gehalten wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das vollständige Schließen derSchieberdüse 2 ist bei einem kontinuierlichen Gießverfahren nicht wünschenswert, da die Schieberdüse 2 im geschlossenen Zustand zum Verstopfen neigt. Aus diesem Grunde ist es notwendig, eine geeignete Begrenzungsschaltung vorzusehen, die so arbeitet, daß sie die Abnahme der Aus gangs spannung auf einen bestimmten Wert, beispielsweise k+ oO begrenzt, ehe die Düse die vollständig geschlossene Stellung erreicht, d.h. es wird die Bewegung der Schieberdüse in Richtung auf die Schließstellung angehalten. Die vorliegende Erfindung verhindert, daß die Schieberdüse 2 während des automatischen Regelvor ganges vollständig geschlossen wird. Diese Funktion der Begrenzungsschaltung kann in der Weise erhalten werden, daß eine bestimmte Spannung an die Potentiometer schaltung angelegt wird oder noch einfacher dadurch, daß man einen kleinen Endschalter an denaZungenkontakt des Potentiometers oder deoaServozylinder anbringt. Es ist ersichtlich, daß der Hub-Regelbereich in Bezug auf den Düsendurchmesser stark ausgedehnt ist, und zwar von V* bis Z', wie dies in Fig. 5a gezeigt ist.

Das Ausgangsspannungssignal von dem Potentiometer 5 wird als Rückkopplungssignal für die Düsenöffnung zum Eingang eines Servoverstärkers

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geleitet, der in Fig. 1 dargestellt ist, um dieses Signal mit einem von einem Regler 8 kommenden Signal zu vergleichen. Falls beide Signale nicht ausgeglichen sind, arbeitet ein Servoventil 10, um das Öffnen der Düse zu regeln.

Um. den Spiegel der Metallschmelze in der Form einer kontinuierlichen Gxeßanlage festzustellen, ist eine Gammastrahlenquelle 11, welche Kobalt oder ähnliche Elemente enthält, sowie ein Szintillator- 12 angeordnet, wobei der festgestellte Eingang in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches an einem Anzeiger 13 für die Metallschmelze angezeigt oder aufgezeichnet wird. Das umgewandelte Ausgangs signal wird mit dem Bezugs wert verglichen, welcher durch eine Einstellvorrichtung 9 vorgewählt wurde. Die Differenz dieser beiden Signale wird zu dem Servoverstärker 7 geleitet, in welchem das Eingangssignal mit dem Rückkopplungssignal von der Düsen öffhung verglichen wird, wodurch das Servoventil 10, wie weiter oben beschrieben, betätigt wird. Die weiter oben beschriebenen Schaltungen umfassen das gesamte Regelsystem für das Metallschmelzegießen einer kontinuierlichen Gießanlage, In Fig. 1 ist der Düsendurchmesser durch das Bezugpzeichen 15 angedeutet.

Ein Vorteil der erfindungs gern äßen Ausgestaltung besteht darin, daß die Ausflußmenge entsprechend dem Düsendurchmesser in einfacher Weise geregelt werden kann. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß der Regelvorgang genau ist, da der Düsendurchmesser und das Rückkopplungs signal zu jeder Zeit direkt proportional zueinander sind» Demgemäß ist die Ansprechcharakteristik des gesamten Regelsystems so genau, daß es schnell einem Wechsel des kontinuierlichen Gießvorganges folgen kann. Weiterhin verursacht der Schieberabsperrteil keinen großen Schmelz verlust in der Düse, so daß er für einen stabilen Regelvorgang für zwanzig bis dreißig Einsätze verwendet werden kann. Selbst wenn der Düsendurchmesser allmählich aufgrund des Schmelverlustes am Düsenteil zunimmt, so kann dies dadurch leicht kompensiert werden,, daß der Betrag des Schmelz-

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Verlustes vor dem Einsatz gemessen und der Düsendurchmesser demgemäß mit dem Durchmesserwählschalter geändert wird. Dieses Verfahren ist für einen gewünschten Regelvorgang sehr wirksam. Die vorliegende Erfindung bringt einen metallurgischen Vorteil mit sich, der darin besteht, daß die Gießgeschwindigkeit der Metallschmelze derart unveränderbar ist, daß die Qualität des Gusses beträchtlich verbessert ist.

Aus der oben erwähnten Regelung und den metallurgischen Vorteilen ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung beträchtliche Vorteile und bemerkenswerte Eigenschaften bei der kontinuierlichen Gießanlage mit sich bringt.

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Claims

1. Regelverfahren für das Metallschmelzgießen bei einer kontinuierlichen Gießanlage, bei welcher eine .Metallschmelze kontinuierlich von einer Gießwanne in eine Form gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Hubes einer an der Gießwanne vorgesehenen Schieberdüse als Gesamtregelbereich für die Regelung der Öffnungsfläche der Schieberdüse verwendet und einen gewünschten Düsendurchmesser auslegt und einstellt,

2. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungsschaltung beim Schließhub der Schieberdüse wirksam ist, um zu verhindern, daß die Schieberdüse vollständig geschlossen wird, wodurch vermieden wird, daß die Schieberdüse verstopft.

3. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung vorgesehen ist, die einen Arbeitszylinder, der mit dem Schieber verbunden ist, mit einem Servoventil verbindet, wobei diese Leitung einen Servozylinder umfaßti welcher zur genauen Übertragung des Grades der öffnung des Schiebers dient, und daß ein Potentiometer dem Servozylinder zugeordnet ist, um den Betrag der Öffnung in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

4. Regelverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Änderung des Hubes des ArbeitsZylinders erzeugte Spannung nach dem vollständigen öffnen und nach dem Schließen der Schieberdüse jeweils auf einem bestimmten Wert gehalten wird.

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5. Regelverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Spannung s signal als Rückkopplungs signal für die Düsenöffnung verwendet und einem Servoverstärker zugeführt wird, der mit dem Servoventil verbunden ist, und daß dieses Signal mit einem von einer Regelvorrichtung kommenden Signal verglichen und dann das Servoventil betätigt wird, so daß dieses die öffnung der Schieberdüse verändert, wenn beide Signale nicht übereinstimmen.

6. Regelvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis S₃ gekennzeichnet durch eine Schieberdüse (2) zur Überwachung der Menge der Schmelze, die von einer Gießwanne (1) in eine Form gegossen wird, einen Arbeitszylinder (3) zur Bewegung eines Schiebers in der Düse, einen Servozylinder (4), der mit dem Arbeitszylinder (3) verbunden ist, ein Potentiometer (5) zur Umwandlung des Servohubes des Servozylinders (4) in ein elektrisches Signal, eine Servovorrichtung (7 bis 10) zur Regelung der öffnung des Schiebers unter Verwendung eines Signals, das von einer den Spiegel der Metallschmelze in der Form feststellenden Vorrichtung (11, 12) kommt und gekennzeichnet durch eine Begrenzungsschaltung zum Anhalten der Schließbewegung des Schiebers bei einem bestimmten Abstand vor der vollständigen Schließung der Schieberdüse»

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Feststellen des Spiegels der Metallschmelze eine Gammastrahlenquelle (11) und einen an der gegenüberliegenden Seite angeordneten Szintillator (12) umfaßt.

8» Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung ein Servoventil (10), welches mit dem Arbeitszylinder (3) und dem Servozylinder (4) durch eine Leitung (14) verbunden ist, einen Servoverstärker (7), um das Servoventil (10) je nach Bedarf

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zu betätigen, und eine Regeleinrichtung (8) zur Erzeugung eines Eingangs signals für den Servoverstärker (7) umfaßt.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung so ausgebildet ist, daß sie eine bestimmte Spannung (k + '^v^ ) an das Potentiometer (5} anlegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung einen Endschalter umfaßt, der an dem Servozyiinder (4) angebracht ist,

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsendurchmesser-Auswählschalter (6) zur wahlweisen Festlegung des Düsendurchmessers des Schiebers vorgesehen ist.

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