DE3117407C2 - Method and device for drawing out the strand in a horizontal continuous caster - Google Patents
Method and device for drawing out the strand in a horizontal continuous casterInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausziehen des Stranges bei einer Horizontal-Stranggießanlage für Metalle, bei dem der Strang mit veränderlicher Geschwindigkeit ausgezogen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for drawing out the strand in a horizontal continuous caster for Metals in which the strand is pulled out at a variable speed. Furthermore, the Invention an apparatus for performing the method.
Es ist bekannt, beim horizontalen oder vertikalen Stranggießen von Metallen und deren Legierungen zwischen Kokille und Strang eine sich ändernde Relativbewegung einzuhalten, um einen Strangabriß zu vermeiden und die Gießqualität zu beeinflussen. Bei einem bekannten Verfahren der eingangs angegebenen Art (CH-PS 4 37 660) wird der Strang durch ein elektrohydraulisches Abzugssystem in einer Vielzahl von Einzelhüben abgezogen, zwischen denen eine Rastzeit liegt, in welcher die Abzugsgeschwindigkeit gleich Null ist (Go/Stop-Verfahren). Die Anzahl der Abzugshübe beträgt 20 bis 300 pro Minute, was einer Hubfrequenz von 03 bis 5 Hz entspricht. Diese bekannte Verfahrensweise erfordert ein aufwendiges Abzugssystem und liefert außerdem eine nicht homogene Gefügequalität des Stranges. It is known in the horizontal or vertical continuous casting of metals and their alloys between Mold and strand to maintain a changing relative movement in order to avoid strand breakage and to influence the casting quality. In a known method of the type specified at the beginning (CH-PS 4 37 660) is the strand through an electrohydraulic trigger system in a number of individual strokes subtracted, between which there is a rest time in which the withdrawal speed is zero (Go / Stop procedure). The number of trigger strokes is 20 to 300 per minute, which is a stroke frequency of 03 to 5 Hz. This known procedure requires a complex take-off system and also provides a non-homogeneous structural quality of the strand.
Es ist auch schon ein Stranggießverfahren bekannt, bei dem die Relativgeschwindigkeit zwischen Strang und Kokille einer zyklischen Änderung unterworfen ist, indem die Kokille sich abwechslungsweise mit dem Strang bewegt und dann in ihre Ausgangslage zurückkehrt (Herrmann »Handbuch des Stranggießens« 1958, S. 140 bis 142). Dieses bekannte Verfahren läßt jedoch nur eine verhältnismäßig niedrige Schwankungsfrequenzder Relativgeschwindigkcit zu, die nicht an diejenige des vorstehend beschriebenen Verfahrens heranreicht und deshalb eine noch geringere Qualität bezüglich der Gefügehomogenität des Stranges erwarten läßt. Dies macht sich insbesondere bei dem Stranggießen von dünnen Strängen mit Durchmessern bis zu 15 mm, wie es für die Herstellung von Hartlegierungen, Magnetlegierungen und Edelstahlen bekannt ist, nachteilig bemerkbar. A continuous casting process is also known in which the relative speed between the strand and the mold is subjected to a cyclical change in that the mold alternates with the Strand moves and then returns to its starting position (Herrmann "Handbuch des Stranggießens" 1958, Pp. 140 to 142). However, this known method allows only a relatively low fluctuation frequency Relative speed which does not come close to that of the method described above and therefore an even lower quality with regard to the structural homogeneity of the strand can be expected. This is particularly useful in the continuous casting of thin strands with diameters of up to 15 mm, such as it is known for the production of hard alloys, magnetic alloys, and stainless steels, is disadvantageously noticeable.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Stranggießverfahren zum Stranggießen insbesondere dünner Stränge unter 15 mm zu schaffen, bei dem auch bei hoher Gießleislung mit Abzugsgeschwindigkeiten bis etwa 1000 mm je Sekunde ein störungsfreier Betrieb des Stranggießprozesses möglich ist und ein homogenes Gefüge erreicht werden kann.The invention is therefore based on the object of a continuous casting process for continuous casting in particular to create thin strands under 15 mm, with take-off speeds even with high casting tracks Trouble-free operation of the continuous casting process is possible up to around 1000 mm per second and homogeneous Structure can be achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während der Abziehbewegung dem Strang eine Oszillationsbewegung
überlagert wird.
Erfindungsgemäß wird der Strang somit so ausgezogen, daß der Auszugshub bzw. — bei Durchführung des
Go/Stop-Ausziehverfahrens oder des Pilgerschrittverfahrens — die Auszugshübe mit einer innerhalb des
Auszugshubes bzw. der Auszugshübe periodisch über dem Wert Null schwankenden Ausziehgeschwindigkeit
ausgeführt wird bzw. werden. Im Gegensatz zu dem eingangs genannten bekannten Go/Stop-Vcrfahren, bei
dem die Strangabzugsgeschwindigkeit innerhalb eines Hubes von Null auf einen Maximalwert ansteigt und
wieder auf den Wert Null abfällt, wobei zwischen den einzelnen Hüben ausgeprägte Haltezeiten vorgesehen
sind, erreicht die Abzugsgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemrißen
Verfahren im Verlauf des Hubes bzw. der einzelnen Auszugshübe nicht den Geschwindigkeitswert
Null. Diese Betriebsweise führt dazu, daß die Temperatur der festen Strangschale an den Kontaktstellen
zwischen fester Strangschale und flüssiger Schmelze im Einlaufbereich der Kokille weit weniger
stark absinkt als bei hubweiser Förderung im Go/Stop- oder im Pilgerschrittverfahren, so daß ein gleichmäßiges
GcfUgc die Folge ist, und daß die Volumenschwindung bei der Erstarrung auf die gesamte Stranglänge besser
verteilt wird. Auf der Oberfläche des gegossenen Stranges zeigen sich nur sehr feine Markierungen entsprechend
dem oszillierenden Bewegungsablauf innerhalb eines Hubes bzw. der Hübe.According to the invention, this object is achieved in that an oscillating movement is superimposed on the strand during the withdrawal movement.
According to the invention, the strand is drawn out in such a way that the pull-out stroke or - when carrying out the go / stop pull-out method or the pilgrim step method - the pull-out strokes are carried out with a pull-out speed that fluctuates periodically above the value zero within the pull-out stroke or the pull-out strokes. In contrast to the known go / stop method mentioned at the beginning, in which the strand withdrawal speed increases from zero to a maximum value within one stroke and then falls back to zero, with pronounced holding times being provided between the individual strokes, the withdrawal speed in the case of the invention Do not move the speed value zero in the course of the stroke or the individual pull-out strokes. This mode of operation means that the temperature of the solid strand shell at the contact points between the solid strand shell and the liquid melt in the inlet area of the mold falls far less than when conveying in strokes using the go / stop or pilgrim step process, so that a uniform GcfUgc is the result, and that the volume shrinkage during solidification is better distributed over the entire length of the strand. On the surface of the cast strand there are only very fine markings corresponding to the oscillating sequence of movements within a stroke or strokes.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens einen Wechselstrom-Schrittmotor für hohe Schrittfrequenz als Antrieb für die Abzugsvorrichtung, der bis zu 5000 Schaltungen je Minute möglich macht. Dieser hat gegenüber dem bekannten elektrohydraulischen Abzugssystem den Vorteil, daß man ohne mechanische Übertragungskomponenten wie Getriebe, Kupplungen, Ketten od. dgl. auskommen kann. Die Abzugsrolle ist direkt auf dem Wellenstumpf des Schrittmotors angeordnet, wobei der Durchmesser der Abzugsrolle zweckmäßigerweise an den Strangdurchmesser angepaßt wird. Im Interesse einer gleichbleibenden Gießleistung, y> d. h. einer Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit bei sinkendem Strangdurchmesser, kann bei unveränderter Betriebsfrequenz des Schrittmotors eine Vergrößerung des Durchmessers der Abzugsrolle erfolgen, soweit die Rücksicht auf das Rotationsträgheitsmoment der Abbo zugsrolle und auf das Lastträgheitsmoment des abzufordernden Stranges dies zuläßt. So ist beispielsweise für einen Schrittmotor mit einem maximalen Drehmoment von 2b Nm bei Strängen mit einem Durchmesser von 3 mm ein Schcibendurchmesscr von 200 mm. bei Stränbi gen von 8 mm Durchmesser ein solcher von 50 mm praktikabel.The device for carrying out the method according to the invention is characterized by at least one alternating current stepper motor for a high step frequency as a drive for the extraction device, which enables up to 5000 operations per minute. This has the advantage over the known electro-hydraulic extraction system that you can do without mechanical transmission components such as gears, clutches, chains or the like. The take-off roller is arranged directly on the stub shaft of the stepping motor, the diameter of the take-off roller being expediently adapted to the strand diameter. In the interest of a constant casting performance, y> that is, an increase in the take-off speed with decreasing strand diameter, the diameter of the take-off roller can be increased while the operating frequency of the stepper motor remains unchanged, as long as this allows for the rotational moment of inertia of the Abbo traction roller and the load inertia of the strand to be requested. For example, for a stepper motor with a maximum torque of 2 Nm for strands with a diameter of 3 mm, a pulley diameter of 200 mm. in the case of strands of 8 mm in diameter, a 50 mm diameter is practicable.
Für einen störungsfreien Betrieb des Stranggießverfahrens und für die erwünschte gleichbleibende Gefüge-For a trouble-free operation of the continuous casting process and for the desired constant microstructure
qualität ist eine konstante Strangaustrittstemperatur von wesentlicher Bedeutung. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb ein elektronisches Steuersystem zur Regelung der Schrittfrequenz des oder der Schrittmotore in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Stranges vorgesehen. Dabei wird die Strangaustrittstemperatur laufend gemessen, und bei Abweichungen von dem Sollwert erfolgt eine Änderung der Betriebsfrequenz des oder der Schrittmotore in dem Sinn, daß die Strangaustrittstempeiatur wieder auf den Sollwert zurückgeführt wird. Die bisher bekannte Regelung über die Veränderung der Kühlwassermenge in der Kokille ist dieser Verfahrensweise bei hohen Strangabzugsgeschwindigkeiten wegen des zu langsamen Ansprechens unterlegen.quality, a constant strand outlet temperature is essential. According to another embodiment The invention is therefore an electronic control system for regulating the step frequency of the or the stepper motors depending on the outlet temperature of the strand provided. The strand outlet temperature is continuously measured, and in the event of deviations from the nominal value, there is a change in the operating frequency of the stepper motor or motors in the sense that the strand exit temperature is again is returned to the setpoint. The previously known regulation of changing the amount of cooling water in the mold this procedure is at high strand withdrawal speeds because of the inferior to slow response.
Um eine Störung der Abzugsbewegung beim Durchlaufen der Übergangsstelle von Kaltstrang zu Warmstrang durch die Abzugsvorrichtung auszuschließen, ist es zweckmäßig, zwei in Strangdurchlaufri<~htung hintereinander angeordnete Schrittmotore vorzusehen, die im Wechsel den Strang erfassen, bis die Übergangsstelle Kaltstrang zu Warmstrang die Abzugsvorrichtung passiert hat Sobald die Übergangsstelle den ersten Schrittmotor erreicht, hebt das von ihm angetriebene Abzugsrollenpaar ab und der in Stranglaufrichtung folgende Schrittmotor zieht mit dem von ihm getriebenen Abzugsrollenpaar den Strang. Sobald die Übergangsstelle den ersten Schrittmotor passiert hat, treten dessen Abzugsrollen wieder in Tätigkeit, während das vom zweiten Schrittmotor getriebene Abzugsrollenpaar abhebt, um die Übergangsstelle durchlaufen zu lassen. Dieser Wechsel erfordert bei hoher Abzugsgeschwindigkeit eine geeignete Steuerung, die durch ein elektronisches Steuersystem verwirklicht wird, welches die Schrittmotore synchronisiert, d. h. ihre oszillierende Bewegung innerhalb jedes Hubes aufeinander abstimmt. Hierzu ist nach einer weiteren Ausgestaltung jedem Schrittmotor eine eigene Leistungsendstufe zugeordnet. Dies ermöglicht die Beibehaltung einer hohen Abzugsgeschwindigkeit auch beim Anfahren, eine verbesserte Geradführung des Stranges und eine Verminderung des Verschleißes. To disrupt the haul-off movement when passing through the transition point from cold strand to hot strand to be excluded by the haul-off device, it is advisable to place two in a row one behind the other to provide arranged stepper motors that alternately capture the strand until the transition point Cold strand to hot strand has passed the take-off device as soon as the transition point has reached the first stepper motor reached, the take-off roller pair driven by it lifts off and the one following in the direction of strand travel Stepper motor pulls the strand with the pair of take-off rollers driven by it. Once the transition point has passed the first stepper motor, its take-off rollers come into action again, while that of the second Stepper motor driven pair of take-off rollers lifts off to pass through the transition point. This Change requires a suitable control at high haul-off speed, which is carried out by an electronic Control system is implemented which synchronizes the stepper motors, d. H. their oscillating motion coordinated within each stroke. According to a further embodiment, each stepper motor is for this purpose assigned its own power output stage. This enables a high withdrawal speed to be maintained even when starting up, improved straight line guidance of the strand and a reduction in wear and tear.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention is explained below with reference to the drawings explained in more detail. In the drawings shows
F i g. 1 ein Diagramm für den oszillierenden Bewegungsablauf des Stranges innerhalb eines Abzugshubes; F i g. 2a, b, c rein schematisch eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine teilweise Schnittansicht in Stranglängsrichtung einer Abzugsvorrichtung nach der Erfindung, undF i g. 1 shows a diagram for the oscillating sequence of movements of the strand within a withdrawal stroke; F i g. 2a, b, c, purely schematically, a side view, a top view and a partial sectional view in the longitudinal direction of the strand a trigger device according to the invention, and
Fig.3 ein Blockschaltbild einer Steuerung der Schrittmotore der Abzugsvorrichtung nach F i g. 2.3 shows a block diagram of a control of the stepping motors of the extraction device according to FIG. 2.
In F i g. 1 ist der oszillierende Bewegungsablauf innerhalb eines Hubes von etwa 40 mm grafisch als Winkelgeschwindigkeit über der Förderstrecke dargestellt. Nach dem Hub von 40 mm, in dem die Abzugsgeschwindigkeit zwischen etwa 2 und 6 s~' (Winkelgeschwindigkeit) oszilliert, schließt sich eine Haltedauer von 0,15 Sekunden an.In Fig. 1 is the oscillating motion sequence within a stroke of approx. 40 mm is shown graphically as an angular speed over the conveyor line. After the stroke of 40 mm, in which the withdrawal speed is between about 2 and 6 s ~ '(angular speed) oscillates, it is followed by a holding period of 0.15 seconds at.
Fi g. 2 zeigt die Abzugsvorrichtung. In einer verwindungssteifen Profilrahmenkonstruktion 21 sind zwei Schrittmotore 20 eingesetzt. Auf ihren Wellenenden ist jeweils unmittelbar eine verschleißfeste Ab/.ugsrolle 11 aufgesetzt. Die Abzugsrolle 11 ist mit einem rillenförmigen Einschnitt versehen, der zusätzlich an seinen Flanken radial verlaufende Kerben aufweisen kann, um einen guten Reibschluß zwischen Strang und Abzugsrolle sicherzustellen. Auf der dem Schrittmotor 20 gegenüberliegenden Seite ist ein zusätzliches Radiallager 15 angeordnet, das die von einer Andruckrolle 10 ausgeübten Kräfte mit aufnimmt Die jeweils oberhalb der Abzugsrollen U angeordneten, ebenfalls verschleißfesten, zylinderförmigen Andruckrollen 10 sind vom Kolben eines pneumatischen Druckzylinders 1 in einer senkrechten Führung gehalten. Durch eine von entsprechenden (nicht gezeigten) Ventilen gesteuerte Beaufschlagung der Druckzylinder 1 mit Preßluft werden alternativ oder auch gemeinsam die Abzugsrcllen 11 an dem Strang zur Wirkung gebracht.Fi g. 2 shows the trigger device. In a torsion-resistant Profile frame construction 21, two stepper motors 20 are used. On their shaft ends is a wear-resistant pull-off roller 11 directly in each case put on. The take-off roller 11 is provided with a groove-shaped incision, which is also on its flanks may have radially extending notches to ensure a good frictional connection between the strand and the take-off roller to ensure. On the opposite of the stepping motor 20 On the side an additional radial bearing 15 is arranged, which is exerted by a pressure roller 10 Also absorbs forces The wear-resistant, likewise wear-resistant, arranged above the take-off rollers U cylindrical pressure rollers 10 are from the piston of a pneumatic pressure cylinder 1 in a vertical Leadership held. By means of an application controlled by corresponding valves (not shown) the pressure cylinder 1 with compressed air are alternatively or jointly the trigger rollers 11 on the Strand brought into effect.
Die Steuerung der beiden Schrittmotore 20 geht aus dem Blockschaltbild gemäß F i g. 3 hervor. Die wichtigsten Komponenten sind in einem sogenannten Hochgeis schwindigkeitstranslator zusammengefaßt Er sorgt für eine netzgespeiste Stromversorgung sowie eine umschaltbare Ansteuerung der Endstufen für die Speisung der Schrittmotore 20, die sowohl unabhängigen als auch gemeinsamen Betrieb beider Schrittmotore 20 gestattet, Die Steuerung ergibt folgenden Funktionsablauf: Nach dem Startbefehl läuft der Schrittmotor 20 in Rechtsdrehrichtung eine Schrittanzahl, die an einer Vorwahl I digital einstellbar ist, was einen entsprechenden Vorwärtshub des Stranges bewirkt Dessen Größe ist bestimmt vom Durchmesser der Abzugsrolle 11 und der vorgewählten Schrittanzahl. Beispielsweise führt eine Schrittzahl von 51 bei einem Schrittmotor mit einem Schrittwinkel von 1,8° und bei Verwendung einer Abzugsrollc mit einem Durchmesser von 50 mm zu einem Hub von 40 mm. Für den gleichen Hub wird nur eine Schrittanzahl von 13 benötigt, wenn der Durchmesser der Abzugsrolle 200 mm beträgt.The control of the two stepper motors 20 is based on the block diagram according to FIG. 3 emerges. The most important Components are combined in what is known as a high speed translator a mains-fed power supply as well as a switchable control of the output stages for the supply the stepper motors 20, which allows both independent and joint operation of both stepper motors 20, The control results in the following functional sequence: After the start command, the stepper motor 20 runs in Clockwise rotation a number of steps that can be set digitally at a preselection I, which is a corresponding Forward stroke of the strand causes the size of which is determined by the diameter of the take-off roller 11 and the preselected number of steps. For example, a step number of 51 results in a stepper motor with a Step angle of 1.8 ° and when using a trigger roller with a diameter of 50 mm to one Stroke of 40 mm. Only 13 steps are required for the same stroke, if the diameter is the take-off roller is 200 mm.
Nach Durchführung der vorgewählten Schrittanzahl wird mit dem Ausgangssignal COINZ I ein Zeitglied für js die von Null bis 10 Sekunden in Schritten von 0,01 Sekunden digital vorwählbare Haltedauer II angesteuert Nach deren Ablauf wird der Schrittmotor 20 durch das Eingangssignal INDEX II in Linksdrehrichtung versetzt, bis eine an der digital einstellbaren Vorwahl II eingestellte Schrittanzahl durchgeführt ist. Dies entspricht einem Rückwärtshub des Stranges. Nach dessen Ausführung wird mit dem Ausgangssignal COINZ II ein Zeitglied für die von Null bis 10 Sekunden digital vorwählbare Haltedauer I angesteuert, nach deren Ablauf mit dem Eingangssignal INDEX I der Zyklus von neuem beginnt.After the preselected number of steps has been carried out, a timer for js controls the digitally preselectable holding period II from zero to 10 seconds in steps of 0.01 seconds After this has elapsed, the stepping motor 20 is set in the counterclockwise direction of rotation by the input signal INDEX II, until a number of steps set on the digitally adjustable preselection II has been carried out. This matches with a backward stroke of the strand. After this has been carried out, the output signal COINZ II turns on Timing element for the digitally preselectable holding period I from zero to 10 seconds activated after its expiry the cycle starts again with the input signal INDEX I.
Die für die Geschwindigkeit der Schrittmotore 20 bestimmende Betriebsfrequenz wird über einen Geschwindigkcitssteller eingestellt. Eine Erhöhung der Betriebsfrequenz führt zu einer Erhöhung der Strangabzugsgeschwindigkeit und damit bei sonst unveränderten Betriebsbedingungen zu einem Temperaturanstieg des aus der Kokille austretenden Stranges. Umgekehrt führt eine Verringerung der Strangabzugsgeschwindigkeit zu einer Temperaturerniedrigung. Mit Hilfe eines geeignet angepaßten Reglers kann die Temperatur des austretenden Stranges durch entsprechende Veränderung der Strangabzugsgeschwindigkeit konstant gehalten werden. The operating frequency determining the speed of the stepper motors 20 is set via a speed controller set. An increase in the operating frequency leads to an increase in the strand withdrawal speed and thus, with otherwise unchanged operating conditions, a rise in temperature of the strand emerging from the mold. Conversely, a reduction in the strand withdrawal speed leads to a temperature decrease. With the help of a suitably adapted controller, the temperature of the exiting Strand can be kept constant by changing the strand withdrawal speed accordingly.
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8180 | Miscellaneous part 1 |
Free format text: ES ERFOLGT EIN NEUDRUCK DER ZEICHNUNG, FIG. 2 |
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