DE3806583A1 - Verfahren an einer giessanlage zur erzeugung von straengen - Google Patents
Verfahren an einer giessanlage zur erzeugung von straengenInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren an einer Stranggießanlage zur
Erzeugung von Strängen, insbesondere von Stahlsträngen, bei dem
flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille eingeführt und im
teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen wird, sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Stranggießanlagen vom Senkrecht- oder Bogentyp wird die
Ausziehmaschine nach einer vorgegebenen Strangabzugsgeschwindigkeit
geregelt. Abzugsrichtung und Abzugsgeschwindigkeit während eines Gusses
sind im Normalfall gleichbleibend. Zur Einhaltung vorgegebener
Bedingungen und/oder zur Feststellung von Anomalien in der
Führungsstrecke des Gußstranges oder in der Kokille ist es bekannt
(US-PS 34 78 808 und 33 58 743), die Stromaufnahme der
Antriebseinrichtung der Ausziehmaschine zu messen und in einen
Regelkreis zur Steuerung bzw. Regelung einer Stranggießanlage
einzubeziehen. Bei gleichbleibender Abzugsrichtung und oszillierender
Kokille soll diese Methode Aufschluß geben über die Gleitverhältnisse
des Stranges in der Kokille. Aus diesen Schriften ist es ferner
bekannt, weitere Informationen über den erzeugten Strang zu erhalten,
beispielsweise durch Messung der Oberflächentemperatur des Stranges
unterhalb der Kokille, über die Strangdicke oder auch über eine
Längenmessung des erzeugten Stranges und diese Informationen in den
Regelkreis der Stranggießanlage einzubeziehen.
Bei Horizontalstranggießanlagen, mit oszillierender oder auch
feststehender Kokille kann die Abzugsrichtung bei kontinuierlicher
Bewegung des Stranges gleich bleiben; der Strang kann jedoch auch
schrittweise mit zwischengeschalteten Haltezeiten oder auch zusätzlich
mit einem kurzen Rückwärtshub und einer weiteren Haltezeit gefördert
werden. Je nach Strangabmessung und Abzugsgeschwindigkeit liegt beim
Vergießen von Stahl zwischen der Kokille und der Antriebseinheit für
den Strang eine Strecke von mehreren Metern, da die Antriebseinheit
üblicherweise im Bereich des durcherstarrten Stranges angeordnet ist.
Zwischen Kokille und Antriebsaggregat, also im Bereich der
Erstarrungsstrecke, ist ein Teil des Stranges noch flüssig und die dünne
Strangschale weist bei den hohen Temperaturen nur eine geringe
Festigkeit auf. Andererseits weiß man, daß ein reproduzierbarer
Abzugsrhythmus des Stranges für die Strangschalenbildung in der Kokille
und für die Erzielung einer einwandfreien Strangoberfläche von
ausschlaggebender Bedeutung ist. Aufgrund der mechanischen Instabilität
des teils flüssigen Stranges läßt sich mit den vorgenannten Methoden
jedoch nicht feststellen, ob und in welcher Auswirkung der dem
Antriebsaggregat vorgegebene Ziehrhythmus auch durch den Strang auf den
Kokillenabschnitt des Stranges übertragen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verhaltensweise eines
Metallstranges möglichst dicht an der Erzeugungsstelle zu erfassen und
ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist,
insbesondere das Antriebsaggregat für den Strangabzug einer
Stranggießanlage, insbesondere einer Stranggießanlage mit horizontal
angeordneter Kokille und diskontinuierlichem Strangabzug derart zu
steuern bzw. zu regeln, daß den tatsächlichen Gegebenheiten besser
Rechnung getragen wird.
Bei einem Verfahren an einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen,
insbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine
Durchlaufkokille eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der
Kokille abgezogen wird, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
der Bewegungsablauf des Stranges in einem Bereich möglichst unmittelbar
nach Verlassen der Kokille erfaßt wird, daß das Erfassen des
Bewegungsablaufes berührungslos und verzögerungsfrei durch auf Strahlung
ansprechende Sensoren erfolgt und daß die Sensoren derart ausgelegt und
angeordnet sind, daß sie ein auswertbares Meßsignal über das
Weg-Zeit-Verhalten des Stranges erzeugen und das Meßsignal einer
Anzeige- und/oder Auswerteinheit zugeführt wird.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens schlägt die Erfindung vor, daß
das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges charakterisierende Signal in der
Auswerteinheit mit einem Signal, das einem Steuerbefehl für das den
Strang aus der Kokille ausziehende Antriebsaggregat entspricht - nach
entsprechender regelungstechnischer Aufbereitung - verglichen wird und
Abweichungen des Meßsignals vom Steuersignal einer Steuereinheit des
Antriebsaggregates aufgeschaltet werden derart, daß der vom
Antriebsaggregat auf den Strang übertragene Bewegungsablauf einem
vorgegebenen Weg-Zeit-Verhalten des Stranges am Meßort entspricht.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, erstmals das
tatsächliche Bewegungsverhalten des Stranges zu erfassen. Ferner wird
erreicht, daß der Strangabzug nach dem gewünschten Bewegungsverhalten
des Stranges gesteuert werden kann. Dies ist von besonderer Wichtigkeit.
Man hat sich bisher darauf verlassen, daß die mittelbaren Meßmethoden
(Messung der Stromaufnahme des Antriebsaggregates oder Meßrolle mit
bekannten Nachteilen, wie Schlupf, Verschleiß, Wärmebelastung) den
Anforderungen genügen. Man hat sich also mit Indizien für die
Strangbewegung begnügt, ohne das tatsächliche Verhalten zu
berücksichtigen und beeinflussen zu können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das
Weg-Zeit-Verhalten des Stranges an einem weiteren Meßort zwischen
Kokille und Antriebsaggregat gleichzeitig erfaßt wird. Die beiden
Meßorte sollen im Abstand voneinander angeordnet sein. Der zweite Meßort
liegt zweckmäßig unmittelbar vor Einlauf des Stranges in das
Antriebsaggregat. Durch die gleichzeitige Erfassung der Strangbewegung
an zwei voneinander getrennten Meßorten ist es möglich, Informationen
darüber zu erhalten, ob unter bestimmten Bedingungen, abhängig z.B. von
Gießgeschwindigkeit, Format, Temperatur, Qualität, möglicherweise durch
Eigenschwingungen des Stranges das am Kokillenaustritt erhaltene
Meßsignal verfälscht wird. Es ist damit möglich eine Gießanlage, ggf.
bei selbsttätiger Regelung des Ausziehsystems, außerhalb eines Bereiches
kritischer Schwingungen zu betreiben.
Mit zur Erfindung gehört eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Gießanlage, die aus einem Gießgefäß,
einer Stranggießkokille und einem Antriebsaggregat für den Strangabzug
besteht. Die Erfindung sieht bei einer derartigen Vorrichtung vor, daß
mindestens eine, die Strangoberfläche erfassende Diodenzeilenkamera der
Kokille nachgeordnet ist, deren Meßsignal einer Auswerteinheit zugeführt
wird und daß die Steuereinheit des Antriebsaggregates ebenfalls mit der
Auswerteinheit verbunden ist, wobei die Auswerteinheit gleichzeitig
regelnd in die Steuereinheit des Antriebsaggregates eingreifen kann und
daß an die Auswerteinheit eine Anzeigeneinheit angeschlossen ist.
Zur Erläuterung der Erfindung dient die beiliegende Zeichnung.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen
Einrichtung. Einem Gießgefäß 1, das eine Pfanne oder auch einen
Verteiler darstellen kann, ist die Kokille 2 nachgeordnet, aus der der
Strang 3 mit Hilfe des Antriebsaggregates 4 abgezogen wird. Das
Antriebsaggregat 4 ist ausgelegt, um einen schrittweisen Strangabzug zu
ermöglichen. Das Antriebsaggregat 4 wird von einer Steuereinheit 7
gesteuert. Der von dem Antriebsaggregat 4 auf den Strang 3 übertragene
Bewegungsablauf wird mittels einer Diodenzeilenkamera 5, die unmittelbar
der Kokille 2 nachgeordnet ist, erfaßt. Die Diodenzeilenkamera 5 ist so
angeordnet, daß sie die Oberfläche des Stranges in diesem Bereich
betrachten kann. Markante Merkmale der Oberfläche werden als Meßsignale
von der Diodenzeilenkamera 5 auf die Auswerteinheit 6 übertragen. Die
Auswerteinheit 6 ermittelt zyclisch mit hoher Frequenz relevante
Bildpunkte und ordnet sie einem Weg-/Zeitschema zu. Diese Auswertung
ermöglicht einen unmittelbaren Rückschluß auf den tatsächlichen
Bewegungsablauf, also auf das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges
unmittelbar an der Kokille. In der Auswerteinheit 6 wird ferner ein
Vergleich dieses tatsächlichen Bewegungsablaufes mit den Signalen der
Steuereinheit 7 für das Antriebsaggregat 4 vorgenommen. Bei Abweichungen
des Meßsignals der Diodenzeilenkamera 5 von den Steuersignalen der
Steuereinheit 7 wird eine Korrektur des Steuerprogramms dahingehend
vorgenommen, daß die von Antriebsaggregat 4 erzeugte Strangbewegung mit
der gewünschten und über die Diodenzeilenkamera 5 kontrollierbaren
Strangbewegung übereinstimmt.
Zur Erfassung von Eigenschwingungen des Stranges ist eine weitere
Diodenzeilenkamera 5′ in der Nähe des Einlaufes des Stranges in das
Antriebsaggregat 4 angeordnet. Die Meßsignale der Diodenzeilenkamera 5′
werden ebenfalls der Auswerteeinheit 6 zugeführt. Damit ist es möglich,
Eigenschwingungen des Stranges oder der Anlage zu berücksichtigen bzw.
die Fahrweise der gesamten Anlage so einzustellen, daß kritische
Bereiche vermieden werden. Das Meßergebnis der Strangbewegung kann
natürlich auf einer Anzeigeeinheit 8 dargestellt werden.
Es liegt natürlich mit im Rahmen der Erfindung, den vorbeschriebenen
Regelkreis zu trennen. Es ist also im einfachsten Fall möglich, mittels
der Zeilenkamera 5 der Auswerteinheit 6 und der Anzeigeeinheit 8 den
Bewegungsablauf des Stranges zu erfassen und lediglich zur Kontrolle des
durch das Antriebsaggregat 4 erzeugten Bewegungsverhaltens des Stranges
3 zu benutzen.
Claims (4)
1. Verfahren an einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen,
insbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine
Durchlaufkokille eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der
Kokille abgezogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bewegungsablauf des Stranges in einem Bereich möglichst
unmittelbar nach Verlassen der Kokille erfaßt wird, das Erfassen
des Bewegungsablaufs berührungslos und verzögerungsfrei durch auf
Strahlung ansprechende Sensoren erfolgt und die Sensoren derart
ausgelegt und angeordnet sind, daß sie ein auswertbares Meßsignal
über das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges erzeugen und das
Meßsignal einer Anzeige- und/oder Auswerteinheit zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges charakterisierende
Signal in der Auswerteinheit mit einem Signal, das einem
Steuerbefehl für das den Strang aus der Kokille ausziehende
Antriebsaggregat entspricht verglichen wird und Abweichungen des
Meßsignals vom Steuersignal einer Steuereinheit des
Antriebsaggregates aufgeschaltet werden derart, daß der vom
Antriebsaggregat auf den Strang zu übertragende Bewegungsablauf
einem vorgegebenen Weg-Zeit-Verhalten des Stranges am Meßort
entspricht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges an einem weiteren Meßort
zwischen Kokille und Antriebsaggregat gleichzeitig erfaßt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
an einer aus einem Gießgefäß, einer Stranggießkokille und einem
Antriebsaggregat für den Strangabzug bestehenden Gießanlage,
gekennzeichnet durch mindestens eine der Kokille (2) nachgeordnete,
die Oberfläche des Stranges (3) erfassende Diodenzeilenkamera (5,
5′), einer Auswerteinheit (6), die mit der Diodenzeilenkamera
(5, 5′) verbunden ist, einer Steuereinheit (7) des
Antriebsaggregates (4), die ebenfalls mit der Auswerteinheit (6)
verbunden ist und einer an die Auswerteinheit (6) angeschlossenen
Anzeigeeinheit (8).
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