DE2410735A1 - CONTROL PROCEDURE AND DEVICE FOR METAL MELT CASTING IN A CONTINUOUS CASTING PLANT - Google Patents
CONTROL PROCEDURE AND DEVICE FOR METAL MELT CASTING IN A CONTINUOUS CASTING PLANTInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-ing. E Weickmann,Patent attorneys Dipl.-ing. E Weickmann,
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke • Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke • Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN . . POSTFACH 860 8208 MUNICH 86, DEN. . PO Box 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 98 39 21/22
Anmelder: Sumitomo Metal Industries Limited,Applicant: Sumitomo Metal Industries Limited,
15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka City, Japan15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka City, Japan
und Sumitomo Shipbuilding and Machinery Co. Ltd., 2-2-1, Ohtemachi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japanand Sumitomo Shipbuilding and Machinery Co. Ltd., 2-2-1, Ohtemachi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan
Regelverfahren und -vorrichtung für das Metallschmelze-Gießen bei einer kontinuierlichen GießanlageControl method and device for molten metal casting with a continuous caster
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.The invention relates to a control method and an apparatus for molten metal casting in which continuous molten metal casting from a tundish into a mold in a continuous casting plant is monitored with the aid of a slide nozzle.
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.Unlike a conventional steelmaking process, this is continuous Casting process automated to a considerable extent; however, until now only a portion of the molten metal casting process has been automated. With regard to the monitoring of the molten metal mirror in the In the form of a large continuous slab caster, the pouring speed becomes monitored with the help of a slide, which is provided on the tundish. The outflow speed is a function of the Rotation of execution is controlled.
409840/0727 -2-409840/0727 -2-
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.As far as the regulation only concerns the outflow velocity, this can be controlled in such a way that the molten metal level in the mold by means of a gamma ray of cobalt 60 or other means is determined, whereupon the signal is fed back in order to achieve a change in the rotational movement of the execution roller. This Process is already partially used in the metal melt casting process. The disadvantage with this method is that the Casting speeds change, although the molten metal at that desired level, i.e. at the same height, can be maintained, resulting in poor quality for the slab produced.
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.To keep the molten steel level in the mold and the casting speed To be as constant as possible, it is necessary to regulate the pouring speed of the steel melt from the tundish. However, this method is difficult when using a conventional valve because of the ratio between the diameter of the valve nozzle and the hub is so involved that it has not yet been theoretically made clear. Furthermore, it is actually an effective measure all in one such a case has not been taken in which it is necessary to change the nozzle diameter in the course of the casting process.
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.The present invention therefore relates to an improved control method and a device for controlling the constant level of the molten steel in the casting mold, while the casting speed of the Steel melt is kept constant, which results in improved properties in the cast slab, ingot or ingot.
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.The present invention also relates to a method and to provide a device in which the tundish is provided with a slide nozzle and part of the stroke for regulation the opening of a nozzle is used as the full control range.
Α098ΛΠ/0727Α098ΛΠ / 0727
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.The invention also relates to a method and a device provide, in which or which a desired nozzle diameter can be selected and provided in the tundish.
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.The invention also relates to a limiting circuit for the closing movement of the nozzle to prevent the nozzle from being completely closed, thereby causing clogging the nozzle is prevented.
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:Further details, features and advantages of the invention result from the claims in conjunction with the description and the drawing, in which the invention is illustrated by way of example. In this drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Regelkreises einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;Fig. 1 is a schematic representation of a control loop of a preferred Embodiment according to the invention;
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. 2 is a diagram showing the relationship between the opening area and the stroke of the nozzle, where a nozzle diameter was taken as a parameter;
Fig. 3 ein Schaltbild eines Potentiometers;Fig. 3 is a circuit diagram of a potentiometer;
Fig. 4 eine Vorderansicht eines Düsendurchmesser-Wählschalters;Fig. 4 is a front view of a nozzle diameter selection switch;
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; undFig. 5a is a diagram in which the relationship between the stroke and the potentiometer output voltage is shown, which represents the nozzle opening, the nozzle diameter is used as a parameter; and
Fig. 5b einen vergrößerten Schnitt durch eine Schieberdüse, die im Verhältnis zur Fig. 5a dargestellt ist.Fig. 5b shows an enlarged section through a slide nozzle, which in Relation to Fig. 5a is shown.
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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.An 'example of a control method according to the invention is shown below in the. each explained with reference to the drawings. As in As shown in FIG. 1, the principle of the present invention consists in installing a slide nozzle 2 on a tundish 1. It is known, that the opening area of the valve nozzle 2 can be determined so that it is approximately proportional to the stroke, as shown in FIG. Therefore, the flow rate from the tundish can theoretically be a function regulated by the level of molten steel in the tundish.
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 / ,As shown in Fig. 2, the gate valve orifice area change curves are graphs specific in relation to the stroke by selecting the full opening area preselected to the desired values as indicated by V /, W /, X /,
PPP Yy und Z / in Fig. 2 bezeichnet sind. PPP Yy and Z / are denoted in FIG.
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.Reference is now made to Figures 1 and 5b. The slide of the Slider nozzle 2 is mechanically by means of a connecting rod with a Working cylinder 3 coupled and actuated by hydraulic pressure in the area between the fully open position and the closed position, which is fed through a servo valve 10 and a line 14. The hydraulic Line 14 is arranged in series or in parallel with respect to a servo cylinder 4, on which the opening of the slide valve nozzle is exactly transmitted. The servo cylinder 4 is in turn connected to a potentiometer 5, which the opening movement of the slide converts it into an electrical signal.
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 cJ, 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 istThe potentiometer 5, which is shown schematically in FIG. 3, has a central point 31 as a reference point and has two sets of resistors g, f, e, d and c as well as g ', f', e *, d on either side thereof 'and c J , which correspond to the nozzle diameters V, W, X, Y and Z. Corresponding connections 21 and 22, 23 and 24, 25 and 26, 27 and 28 and 29 and 30 are connected to a nozzle diameter selection switch 6, which is shown in FIGS. The selection switch 6 is
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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.able to select a desired nozzle diameter. The potentiometer 5 has a potentiometer resistor between Terminals 31 and 33 is provided and on which a tongue contact, which is in communication with a conductor 32, is displaceable and the Opening movements of the servo cylinder 4 follows, whereby the electrical signal corresponding to the opening movement of the working cylinder 3 is supplied will. Accordingly, it can be seen from the circuit mentioned above that the change in the stroke of the working cylinder 3 on a constant value h at all times when the Gate valve 2 and is held at another constant value k when fully closed, as shown in FIG. The whole Closing the slide nozzle 2 is not desirable in a continuous casting process because the slide nozzle 2 is closed Condition tends to clog. For this reason, it is necessary to provide a suitable limiting circuit which operates to reduce the Decrease in the output voltage to a certain value, for example k + oO is limited before the nozzle is the fully closed position reached, i.e. the movement of the valve nozzle in the direction of the closed position is stopped. The present invention prevents that the slide nozzle 2 during the automatic Regelvor gear completely is closed. This function of the limiting circuit can can be obtained in such a way that a certain voltage is applied to the potentiometer circuit or, even more simply, by one attach a small limit switch to the tongue contact of the potentiometer or deoa servo cylinder. It can be seen that the stroke control range is greatly expanded in relation to the nozzle diameter, namely from V * to Z 'as shown in Figure 5a.
Das Ausgangsspannungssignal von dem Potentiometer 5 wird als Rückkopplungssignal für die Düsenöffnung zum Eingang eines ServoverstärkersThe output voltage signal from the potentiometer 5 is used as a feedback signal for the nozzle opening to the inlet of a servo amplifier
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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.routed, which is shown in Fig. 1, to this signal with one of a controller 8 to compare the signal coming. If both signals are not balanced, a servo valve 10 operates to open the Regulate nozzle.
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.Around. the level of molten metal in the form of a continuous Gxeßanlage to determine is a gamma ray source 11, which cobalt or similar elements, as well as a scintillator 12 arranged, wherein the detected input is converted into an electrical signal which is displayed or recorded on an indicator 13 for the molten metal will. The converted output signal is compared with the reference value which has been preselected by a setting device 9. The difference between these two signals is sent to the servo amplifier 7, in which the input signal with the feedback signal from the nozzle opening is compared, whereby the servo valve 10, as described above, is operated. The circuits described above include the entire control system for molten metal casting in a continuous Casting plant, in FIG. 1 the nozzle diameter is indicated by the reference symbol 15.
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-An advantage of the fiction like outer design is that the Outflow can be regulated in a simple manner according to the nozzle diameter. Another advantage is that the control process is accurate because the nozzle diameter and the feedback signal are directly proportional to each other at all times »Accordingly, the response characteristic of the entire control system so precisely that it can quickly follow a change in the continuous casting process. Farther the gate valve shut-off part does not cause a large loss of melt in the Nozzle so that it can be used for twenty to thirty uses for a stable control process. Even if the nozzle diameter gradually increases due to the melt loss at the nozzle part, this can easily be compensated for by the fact that the amount of melt
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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.Loss measured before use and the nozzle diameter accordingly is changed with the diameter selector switch. This method is very effective for a desired control process. The present Invention brings with it a metallurgical advantage, which consists in that the casting speed of the molten metal is so unchangeable is that the quality of the cast is considerably improved.
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.From the above mentioned scheme and the metallurgical advantages is It can be seen that the present invention has considerable advantages and remarkable properties in the continuous caster brings itself.
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