DE69601409T2

DE69601409T2 - Verfahren und Vorrichtung zum geregelten Vorwalzen von aus einer Stranggiessanlage austretenden Dünnbramme

Info

Publication number: DE69601409T2
Application number: DE69601409T
Authority: DE
Inventors: Andrea Carboni; Giovanni Coassin; Alfredo Lavazza; Umberto Meroni; Mirco Striuli
Original assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Current assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: BR9604624A; CA2191180A1; MX9605824A; DE69601409D1; EP0776708B1; ES2128816T3; CA2191180C; ATE175904T1; KR970025786A; US5941299A; EP0776708A1; KR100263780B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum geregelten Vorwalzen von aus einer Stranggießanlage austretenden Dünnbrammen, wie im Hauptanspruch dargelegt.
Genauer gesagt, wird das erfindungsgemäße Verfahren unmittelbar stromabwärts bezüglich der Fußwalzen eines Formwerkzeugs an Dünnbrammen ausgeführt, die das einen Stranggießvorgang für Dünnbrammen ausführende Formwerkzeug verlassen.
Unter Dünnbrammen sind Brammen mit einer Breite von 800 bis 2500 mm oder mehr und einer Dicke von 25 bis 90 mm zu verstehen.
Die Erfindung wird in vorteilhafter Weise, jedoch nicht ausschließlich, bei Brammen mit einer Enddicke zwischen 30 und 60 mm am Auslass der Stranggießmaschine angewandt.
Die Erfindung kann auch beim Stranggießen von Barren angewandt werden, seien sie rund, quadratisch, rechteckig usw. Die Erfindung kann bei geraden und gekrümmten Stranggießanlagen angewandt werden.
Das Dokument EP-A-625.388 im Namen der vorliegenden Anmelder offenbart ein geregeltes Vorwalzverfahren, bei dem eine Dünnbramme einem Vorwalzvorgang in einer Zone stromabwärts bezüglich der Fußwalzen unterzogen wird.
Dieses Dokument gibt die Funktion eines geregelten Vorwal zens mit einer Verkleinerung eines Flüssigkerns, oder Weichreduktion, für eine Bramme an, die die Kokille verlässt, um am Ende der Gießmaschine eine Bramme mit verringerter Dicke zu erzeugen.
Wie es in diesem Dokument aus dem Stand der Technik offenbart ist, sind die Hauptvorteile des geregelten Vorwalzens die Fähigkeit, am Auslass der Gießmaschine eine Bramme mit geringer Dicke (30-60 mm) zu erhalten, wenn eine Kokille mit größerer Dicke verwendet wird, und auch die Fähigkeit, eine Verfeinerung der Erstarrungsstruktur des Metalls und eine Vermeidung der zentralen Seigerung in der Bramme zu erzielen.
Die Weichreduktion muss, damit sie wirkungsvoll ist, als kontinuierliche, geregelte Reduktion der Dicke der Bramme erfolgen, und diese Bedingung kann mit einer erheblich verjüngten Ausbildung desjenigen Brammensegments erzielt werden, das der Weichreduktion unterzogen wird.
Das obige bekannte Dokument gibt an, dass dieses verjüngte Segment eine Länge zwischen ungefähr 0,8/l Meter und ungefähr 7 Metern aufweisen muss, wobei die größere Länge dem Ende der Aufnahmezone entspricht, die durch leerlaufende Aufnahmewalzen, die stromabwärts bezüglich der Kokille vorhanden sind, und die Fußwalzen gebildet ist.
Darüber hinaus beruht das in diesem Dokument beschriebene Vorwalzverfahren auf einem Online-Erstarrungsmodell, das, auf Grundlage der aktuellen Gießbedingungen, das exakte Erstarrungsprofil der Bramme bestimmt.
Dieses Verfahren sorgt dafür, die Dicke der Bramme mit einem flüssigen Kern auf kontrollierte und erforderliche Weise entsprechend den Hauptgießparametern (Entnahmegeschwindig keit, Temperaturdifferenz in der Gießpfanne, Sekundärkühlung stromabwärts bezüglich des Formwerkzeugs, Stahltyp, Dicken) zu verringern, die teilweise beim Start des Prozesses eingestellt werden und teilweise durch geeignete Sensoren und/- oder Wandler kontinuierlich überwacht werden.
Den den Vorwalzvorgang ausführenden Walzen sind Belastungszellen und/oder Druckwandler zugeordnet, die den auf die Dünnbramme ausgeübten Druck überwachen und prüfen, dass dieser Druck, für jedes Walzenpaar oder für jede Anordnung von Walzenpaaren, dem Druck entspricht, das das dynamische Programm dazu einstellt, den gewünschten Effekt auf die Bramme zu erzielen und den gewünschten Vorwalzvorgang auszuführen.
Darüber hinaus ist jedem Walzenpaar ein Positionswandler zugeordnet, der den Abstand oder den Zwischenraum zwischen den einander zugewandten Walzen jedes Paars überwacht.
Auch in diesem Fall besteht die Aufgabe des Positionswandlers hauptsächlich darin, zu prüfen, dass die Position des Walzenpaars oder der Anordnungen von Walzenpaaren dem Wert entspricht, das das Programm für diesen Vorwalzzyklus einstellt.
Das Gesamtsystem wird durch eine den Vorwalzvorgang steuernde Datenverarbeitungseinheit gelenkt, die Signale von Druckwandlern und Positionswandlern, die mit Walzenanordnungen oder Einzelwalzen zusammenwirkende Wandler sein können, und auch von Geschwindigkeitsmonitoren für die Bramme, Monitoren für Sekundärkühlparameter und Monitoren für die Temperatur des geschmolzenen Materials in der Gießpfanne sowie die Temperatur der die Kokille verlassenden Bramme empfängt.
Es kann auch ein Monitor zum Erkennen des Vorhandenseins oder Fehlens eines flüssigen Kerns innerhalb einer Bramme vorhanden sein.
Die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit gemäß dem Dokument aus dem Stand der Technik verarbeitet diese Parameter und versorgt das Walzenpaar in Echtzeit mit den besten Einstellwerten.
Unter Walzen sind hierbei durchgehende Walzen, Walzensektoren, Bänder usw. zu verstehen, d. h. jedes beliebige System aus dem Stand der Technik.
Der Vorwalzanordnung sind Einrichtungen für die Sekundärkühlung einer Bramme zugeordnet, die z. B. aus mehreren Sprühdüsen bestehen.
Darüber hinaus kann der Vorwalzanordnung mindestens eine Entzunderungsanordnung zugeordnet sein.
Das Dokument US-A-5,018,569 offenbart ein Vorwalzverfahren, durch das dafür gesorgt wird, dass eine ein Formwerkzeug und die Fußwalzen verlassende Bramme mit mehreren Paaren folgender Walzen so zusammenwirkt, dass mit einem flüssigen Kern die gewünschte Dickenreduktion erzielt wird.
Dieses Dokument aus dem Stand der Technik sorgt dafür, dass das Ende des Flüssigkeitskegels dadurch erkannt und bestimmt wird, dass der Druck gelesen wird, wie er durch die Walzen auf die Bramme ausgeübt wird, wenn diese durch sie hindurchläuft.
Genauer gesagt, erfolgt die Einstellung des Hydraulikdrucks der Stellgliedpressen, die den auf die Bramme einwirkenden Walzen zugeordnet sind, durch ein Steuerelement in solcher Weise, dass die gewünschte Dickenverringerung der durch sie hindurchlaufenden Bramme erzielt wird.
Jedoch sind die einander zugewandten Walzen eines Paars gemäß diesem Dokument durch stationäre Abstandshalter voneinander getrennt, und daher können sie sich einander nur nähern, bis die Halterungen an diese Abstandshalter anstoßen.
Daher kann, wenn die Position dieser Abstandshalter bestimmt ist, die Maschine nicht weiter eingestellt werden, und sie kann daher nicht an spezielle Erfordernisse angepasst werden, wie sie von Zeit zu Zeit auftreten können.
Darüber hinaus ist die nur auf der Druckeinstellung der Stellgliedpressen beruhende Einstellung und Positionsklemmung der Walzen sehr instabil und in keiner Weise zuverlässig.
Tatsächlich ändert sich der erforderliche Druck, den die Walzen auf eine Bramme ausüben müssen, während der Gießschritte insbesondere weil in den verschiedenen Schritten die Temperatur und die Geschwindigkeiten nicht immer völlig konstant gehalten werden können; diese Druckänderungen können nicht auf so genaue Weise vorhergesehen werden, dass es möglich ist, einen Ausgleich mit Druckschwankungen bei der Einstellung der Stellgliedpressen zu erzielen und es so zu ermöglichen, dass die entsprechende Walze an der gewünschten Position verbleibt, die diesem Durchlauf beim Vorwalzen entspricht.
Wenn die Walzen nicht an der gewünschten Position fixiert bleiben, können in der verarbeiteten Bramme Risse und Biegungen hervorgerufen werden.
Wenn im Fall dieses Dokuments aus dem Stand der Technik der Druck der Stellgliedpressen einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Entnahmegeschwindigkeit geändert, um die Länge des Flüssigkeitskegels innerhalb einer Bramme zu ändern.
Eine Änderung der Entnahmegeschwindigkeit hat jedoch mehrere Nachteile zur Folge.
Zu allererst hat eine Änderung der Geschwindigkeit eine Auswirkung auf alle Bearbeitungsparameter, und sie erfordert eine Neuprogrammierung und Neuanpassung der gesamten Gießmaschine entsprechend dieser Änderung.
Ferner kann eine Geschwindigkeitsänderung Konsequenzen hinsichtlich der Qualität des Erzeugnisses und der Ausgangsleistung der Anlage zur Folge haben.
Außerdem hat jede Geschwindigkeitsänderung Übergangszustände zur Folge, die den Ebenheitszustand des Meniskus und damit die Oberflächenqualität des Gießerzeugnisses ändern können. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeitsänderung hinsichtlich Anpassungszeiten gering sein, und diese Tatsache kann eine Verzögerung beim Erreichen der Bedingungen für die beste Einstellung zur Folge haben.
Ein weiterer Mangel von in der Technik bekannten Systemen ist es, wie es sich gezeigt hat, dass die Positionsregulierung der stromabwärts bezüglich der Fußwalzen vorhandenen Vorwalzelemente, die ausschließlich oder hauptsächlich auf Online erhaltenen Werten beruht, wie in einem dynamischen Programm verwendet, das kontinuierlich mit den Überwachungsergebnissen aktualisiert wird, nicht immer zufriedenstellende Ergebnisse liefern kann.
Insbesondere bestanden in einigen Fällen Verzögerungen in den Anpassungs- und Regulierzeiten, Schwierigkeiten beim Erzielen der erforderlichen Genauigkeit sowie Fehlfunktionen, die aus dem großen Umfang von Berechnungen herrührten, die jedesmal dann ausgeführt werden mussten, wenn einer der überwachten Parameter geändert wurde.
Dies bedeutet, dass extrem komplizierte Software verwendet werden musste, da die Software eine sehr große Datenmenge ausarbeiten musste, die korrekten Dickenverringerungswerte, die entsprechend den überwachten Parametern angewandt werden mussten, in Echtzeit neu berechnen musste, und die dann die Ausgangsdaten liefern musste, um eine sehr hohe Anzahl von Einrichtungen zu regulieren und anzupassen, was insgesamt die Maschinen zu reaktionsfreudig und instabil machte.
Die vorliegenden Anmelder haben diese Erfindung konzipiert, getestet und realisiert, um diese Mängel zu überwinden und um das geregelte Vorwalzverfahren gemäß dem Dokument EP-A- 625.388 zu perfektionieren und auch weitere Vorteile zu erzielen.
Die Erfindung ist im Hauptanspruch dargelegt und gekennzeichnet, während die abhängigen Ansprüche Varianten der Idee der Hauptausführungsform beschreiben.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum geregelten Vorwalzen von aus einer Stranggießanlage austretenden Dünnbrammen zu erhalten, das das System einer dynamischen Einstellung der Wirkung der Vorwalzelemente auf die durch sie hindurchlaufende Bramme perfektioniert.
Bei der Erfindung sind unter Vorwalzelementen Walzen, Platten, Bänder, Abkratzklingen oder andere Einrichtungen zu verstehen, die dieselbe Funktion ausüben.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfah ren zu schaffen, das die Kompliziertheit der Software zum Verwalten und Steuern des Systems verringert, und den Umfang von Berechnungen zu verringern, die jedesmal ausgeführt werden müssen, um die Position und/oder Funktion der Vorwalzelemente zu regulieren, wobei dennoch eine wirkungsvolle Steuerung und Überwachung des Gesamtsystems erhalten bleibt.
Beim Positionieren und Einstellen der Vorwalzelemente, unabhängig davon, ob sie einzeln oder in Anordnungen vorliegen, sorgt das erfindungsgemäße Verfahren, gemäß einer ersten Ausführungsform, dafür, dass mehrere durch einen Techniker voreingestellte Tabellen oder technologische Karten verwendet werden, die im Speicher der Datenverarbeitungseinheit vorhanden sind, die die Einrichtung zum Positionieren und Einstellen der Vorwalzelemente lenkt.
In diesen Tabellen oder technologischen Karten definiert die Erfindung Einstellwerte in Zusammenhang mit der Dickenverringerung einer die Kokille verlassenden Bramme, wobei diese Werte auf den Weg ausgehend vom Auslass der Kokille bezogen sind.
Anders gesagt, wird jede dieser Tabellen durch den Techniker voreingestellt, der die speziellen optimalen Bedingungen für den Vorwalzvorgang auf Grundlage von vorab bekannten Daten (Stahltyp, Form, Temperatur in der Gießpfanne, Brammentemperatur, Gießgeschwindigkeit, Kühlbedingungen usw.) kennt, wobei dann jede dieser Tabellen die erforderlichen Werte in Zusammenhang mit der fortschreitenden Dickenverringerung enthält.
Z. B. ist es möglich, eine Dickenverringerung von 10% auf den ersten zwei Metern stromabwärts bezüglich der Kokille, eine weitere Verringerung von 5% auf den folgenden zwei Metern usw. voreinzustellen.
Diese festen Werte zur Dickenverringerung entsprechen im wesentlichen den mittleren Optimumswerten, wie sie proportional zu den Hauptparametern des Gießprozesses vorhergesehen werden, wie der Temperatur des Metalls in der Gießpfanne, der Gießgeschwindigkeit, den Parametern einer Primär- und einer Sekundärkühlung, des Stahltyps, der Temperatur einer die Kokille verlassenden Bramme, Schwingungsparametern betreffend dem Massel-Formwerkzeug usw.
Jedesmal dann, wenn während des Gießprozesses eine deutliche Änderung von mindestens zwei dieser Parameter festgestellt wird, geht die Datenverarbeitungseinheit automatisch, oder durch Handsteuerung, auf eine neue Tabelle über, die die festgelegten Optimumswerte einschließlich des neuen Werts des Parameters, der sich geändert hat, enthält.
Wenn alle anderen Parameter gleich sind, ist jedem kontinuierlich kontrollierten und überwachten Parameter eine Mehrzahl von Tabellen zugeordnet, und zwar so viele, wie erforderlich sind, um alle verschiedenen Werte zu enthalten, die eine deutliche Schwankung der Vorwalzbedingungen verursachen können.
Anders gesagt, existiert für jeden dieser Parameter eine Tabelle, die, wenn alle anderen Parameter fest bleiben, für einen Bereich von Werten gültig bleibt, die in einem Toleranzfeld um einen Mittelwert enthalten sind.
Diese Lösung ermöglicht es, den Umfang von Berechnungen wesentlich zu verringern, die jedesmal dann auszuführen sind, wenn eine Änderung im Gießprozess vorliegt, da alles auf eine Tabellenauswahl voreingestellter Daten bezogen wird, nämlich Daten, die sicher zuverlässig sind, da sie so voreingestellt sind, dass optimale Vorwalzbedingungen gewähr leistet sind.
Dies führt auch zu einer festen Verringerung des Regelungssystems und ermöglicht es, wenn dies gewünscht ist, auf eine halbautomatische Regelung (mit einer Handsteuerung der Tabellen) überzugehen, die sehr wirkungsvoll und einfach genutzt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Vorwalzdurchläufe dynamisch durch die Datenverarbeitungseinheit entsprechend den empfangenen Signalen eingestellt, die die tatsächliche Schließkraft der Walzen bezüglich der Bramme anzeigen.
Diese Signale werden, auf eine im Dokument EP-A-625.388 offenbarte Weise, dadurch erhalten, dass der Druck gemessen wird, wie er in den auf die Vorwalzwalzen wirkenden hydraulischen Stellgliedpressen wirkt, oder andernfalls mittels Lastzellen, die unmittelbar mit diesen Walzen verbunden sind.
Wenn diese Signale anzeigen, dass die Schließkraft größer als ein voreingestellter Schwellenwert ist, und zwar als Funktion des ferrostatischen Drucks an diesem Punkt, zeigt dies an, dass die Walzen auf eine Bramme einwirken, die bereits vollständig erstarrt ist.
In diesem Fall wird die abschließende Vorwalzzone auf dasjenige Paar einstellbarer Walzen verlagert, die unmittelbar stromaufwärts positioniert sind.
Die Überwachung des Schwellenwerts wird wiederholt, bis die Schließkraft, die sich an einem vorgegebenen Walzenpaar ergibt, nicht unter diesen Schwellenwert fällt.
Wenn diese Situation festgestellt wird, stabilisiert sich der Zustand der Gießmaschine, und er wird aufrechterhalten, bis ein neuer Zustand mit einer Überschreitung des Schwellenwerts auftritt.
Gemäß einer Variante werden zwei Schwellenwerte bereitgestellt, nämlich ein maximaler und ein minimaler Schwellenwert.
Wenn in diesem Fall die gemessene Schließkraft den maximalen Schwellenwert überschreitet, wird die abschließende Vorwalzzone zum Paar einstellbarer Walzen, das unmittelbar stromaufwärts liegt, verlagert, wohingegen dann, wenn die Schließkraft unter den minimalen Schwellenwert fällt, die abschließende Vorwalzzone auf dasjenige Paar einstellbarer Walzen verlagert wird, das unmittelbar stromabwärts liegt.
In einem Grenzzustand können diese zwei Schwellenwerte zusammenfallen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Vorwalzdurchläufe durch die Datenverarbeitungseinheit dynamisch entsprechend denjenigen Signalen eingestellt, die von den Positionswandlern empfangen werden und die tatsächliche Position der Walzen in Relation zur Bramme anzeigen.
Auf Grundlage dieser Überwachung passt die Gießmaschine die Konfiguration der Walzenpaar dynamisch an, wenn die Datenverarbeitungseinheit angibt, dass der tatsächliche Abstand zwischen den einander zugewandten Walzen jedes Paars größer ist, nachdem ein voreingestellter Toleranzwert zugelassen ist, als der voreingestellte Wert für dieses spezielle Paar. Dieses Signal zeigt die Tatsache an, dass die Walzen auf eine Bramme einwirken, die bereits vollständig erstarrt ist.
In diesem Fall wird daher der Einstellwert für den Abstand zwischen den einander zugewandten Walzen eines Paars für das stromaufwärts liegende Walzenpaar usw. verwendet, bis die besten für den Vorwalzvorgang eingestellten Konfigurationsbedingungen wiedererrichtet sind.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Länge der Weichreduktionszone zwischen 0,3 und 14 Metern, abhängig von den Gießparametern betreffend mindestens die Entnahmegeschwindigkeit, die Kühlintensität, den Stahltyp und die fraglichen Dicken.
Dieses lange Vorwalzsegment ermöglicht einen weiteren und flexibleren Bereich von Wahlmöglichkeiten betreffend die Arbeitsbedingungen der Walzen sowie eine bessere und ausgedehntere Verteilung der Wirkung der Vorwalzanordnungen auf die Bramme im Entnahmevorgang.
Außerdem sind die Oberflächenspannungen am Material und die durch die Walzen während der Bearbeitung abgestützten Kräfte kleiner, weswegen eine geringere Überhitzung der Walzen und eine längere Lebensdauer derselben bestehen.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens einige der Walzen oder Walzenanordnungen, die die Vorwalzelemente bilden, die stromabwärts der Fußwalzen liegen und die Aufgabe haben, die Reduktion einer Bramme- mit flüssigem Kern auf geregelte Weise auszuführen, angetrieben.
Bei einer anderen Variante ist mindestens eine aufnehmende Abkratzeinrichtung als Element zum Ersetzen oder Ergänzen der Walzen vorhanden, und sie führt nicht nur den Reduktionsvorgang mit einem flüssigen Kern auf gewünschte Weise aus, sondern wirkt auch mittels eines Vorgangs auf die durchlaufende Bramme ein, durch den Zunder und Reste von Schmierschlacke an der Oberfläche der Bramme entfernt werden.
Die beigefügten Zeichenblätter, die als nichtbeschränkendes Beispiel angegeben sind, zeigen wie folgt eine bevorzugte Lösung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 ist eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorwalzanordnung;
Fig. 2 und 3 sind Blockdiagramme zweier bevorzugter Lösungen gemäß der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 wird das erfindungsgemäße Vorwalzverfahren durch mindestens eine Vorwalzanordnung 10 ausgeführt, die aus mehreren Paaren von Walzen 14 besteht.
Dieses Vorwalzverfahren wird ausgeführt, um die Dicke einer eine Kokille 11 verlassenden Bramme 20 fortschreitend auf einen gewünschten Wert zu verringern; diese Reduktion kann sich auf zwischen 10% und 15% des Dickenwerts der Bramme 20 belaufen.
Fig. 1 zeigt nur die erste der Vorwalzanordnungen 10, die Fußwalzen 12 zugeordnet sind, und mit einer Kokille 11, die kontinuierlich eine Dünnbramme 20 erzeugt; eine zweite Vorwalzanordnung 10, die unmittelbar stromabwärts angebracht ist, ist nur teilweise dargestellt.
Die erste Vorwalzanordnung ist mit einem Abstand von ungefähr 0,3 bis 0,4 Meter unmittelbar stromabwärts bezüglich der Kokille 11 angebracht.
Bei der Ausführungsform, die lediglich als Beispiel dargestellt ist, umfasst die erste Vorwalzanordnung 10 zwei Paare von Leerlaufwalzen 14, denen zwei Paare angetriebener Walzen 114, denen jeweilige Motoren 22 zugeordnet sind, und eine Abkratzeinrichtung 16 folgen, die auch die Funktion einer Dickenverringerung der entnommenen Bramme 20 aufweist.
Die dargestellten Paare von Walzen 14, 114 können kontinuierliche Anordnungen sein, oder sie können Inspektoren oder Anordnungen von zwei oder mehr Arten unterteilt sein, oder sie können von beliebigem bekanntem Typ sein.
Den Walzen 14, 114 und den Schneiden 23 der Abkratzeinrichtung 16 ist mindestens eine Lastzelle 15 einzeln oder in Anordnungen zugeordnet, wobei diese Zelle Signale an eine die Vorwalzeinrichtung steuernde Datenverarbeitungseinheit 21 liefert.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist den Walzen 14, 114 einzeln oder in Anordnungen mindestens eine Druckeinrichtung oder eine hydraulische Stellpresse 17 zugeordnet, wohingegen den Schneiden 23 der Abkratzeinrichtung 16 hydraulische Stellpressen 13 oder Pressen mit Schraubengewinde zugeordnet sind.
Jede Stellpresse 13, 17 wird durch ein Regelventil 19 eingestellt, und es ist ihr ein Druckwandler 18 zugeordnet; die Regelventile 19 werden durch die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 der Vorwalzeinrichtung so gesteuert, dass die Einheit 21 die Daten betreffend die tatsächliche Schließkraft erhält, wie sie durch die Walzen 14, 114 und die Schneiden 23 auf die Bramme 20 ausgeübt wird.
In diesem Fall sind jedem Paar von Walzen 14, 114 und der Abkratzeinrichtung 16 die eigenen, individuellen Positions wandler 24 zugeordnet.
Ferner können mit den Walzenanordnungen zusammenwirkende Positionswandler vorhanden sein, jedoch sind sie in diesem Fall nicht dargestellt.
Jeder Druckwandler 18, jeder individuelle Positionswandler 24 und jeder mögliche Positionswandler, wie er mit einer Anordnung zusammenarbeitet, übertragen ihre eigenen Signale an die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21.
Um den Vorwalzprozess zu steuern und die gewünschte Dickenverringerung der Bramme 20 zu erzielen, umfasst das Verfahren Temperaturmonitore 25a und 25b in einer Gießpfanne am Auslass der Kokille 11, Geschwindigkeitsmonitore 26, Monitore 28 für den flüssigen Kern sowie eine Einrichtung 29 zum Einstellen der Sekundärkühlung durch Düsen 30, wobei alle diese Monitore und Einrichtungen Signale an die/von der Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 senden und/oder empfangen.
Zu Beginn eines Walzdurchlaufs werden in der Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 diejenigen Parameter eingestellt oder eingegeben, die mit dem Vorwalzvorgang in Verbindung stehen, der ausgeführt werden soll, wobei diese Parameter möglicherweise in Zusammenhang mit dem Typ des gegossenen Materials und den Abmessungen der Dünnbramme 20 stehen. Als Funktion dieser Parameter sorgt die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 für eine Vorausbildung der Konfiguration der Paare von Walzen 14, 114 und der Abkratzeinrichtung 16, um die gewünschten Vorwalzdurchläufe zu erzielen, und insbesondere wird dasjenige Walzenpaar ausgewählt, das in diesem Fall allgemein mit der Nr. X bezeichnet ist, an dem sich das Ende des Vorwalzvorgangs befindet, d. h., an dem sich eine vollständig erstarrte Bramme 20 befindet.
Dieser Schritt ist in den Fig. 2 und 3 durch den Durchlauf 31 gekennzeichnet.
Die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 greift ein, falls dies erforderlich ist, um die Konfiguration der Vorwalzelemente 14, 114, 16 zu modifizieren, und zwar in diesem Fall auf Grundlage einer speziellen und vorbestimmten Tabelle, oder technologischen Karte, 27, die in diesem Fall im Speicher der zentralen Datenverarbeitungseinheit 121 enthalten ist. Wenn ein Gießvorgang gestartet wird, steuert, wenn der Kaltstrang entnommen wird, die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 die Paare von Walzen 14, 114 sowie die Abkratzvorrichtung 16 in solcher Weise, und sie stellt sie so ein, dass der gewünschte Vorwalzvorgang erzielt wird.
Wenn mindestens zwei der dauernd überwachten Parameter Schwankungen, seien sie natürlich, zufällig oder von außen auferlegt, bezüglich des voreingestellten Werts unterliegen, wählt die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 eine neue Tabelle 27 aus, wie sie im Speicher, oder im internen Archiv, der zentralen Verarbeitungseinheit 121 vorhanden ist; diese neue Tabelle 27 enthält intern, als Identifikationsdaten, die während der Verarbeitung überwachten Parameter, mit dem sich geänderten Wert, wie er durch die Relativüberwachungseinrichtung überwacht wird, und als Ausgangsdaten die Werte zum Positionieren und Einstellen der Vorwalzelemente 14, 114, 16.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bewirkt jede Änderung außerhalb eines festgelegten Felds mindestens zweier überwachter Parameter die Auswahl einer neuen Tabelle 27, die die neuen Werte zum Positionieren und Einstellen der Vorwalzelemente 14, 114, 16 in ihrer Gesamtheit enthält.
Die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 kann auch auf die Motoren 22 der angetriebenen Walzen 114 und falls erforderlich auf die Stellpressen 13, vom Typ mit Schraubengewinde oder vom hydraulischen Typ, einwirken, wie sie den Schneiden 23 der Abkratzvorrichtung 16 zugeordnet sind.
In diesem Fall werden sowohl der Durchfluss als auch der Auslassdruck der Sprühdüsen 30 der Sekundärkühleinrichtung 29 in vorteilhafter Weise durch die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 und/oder die zentrale Verarbeitungseinheit 121 eingestellt, was eine kontinuierliche Überwachung der Bedingungen der Bramme 20 gewährleistet.
Gemäß dem in der Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 21 oder 121 voreingestellten Programm kann die Dickenverringerung mit konstantem Gradienten oder abschnittsweise mit verschiedenen Verringerungsgradienten fortschreitend sein.
Bei einer weiteren Lösung der Erfindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, werden in einem Anfangsschritt zwei Schwellenwerte (Durchlauf 32) vorab eingestellt, nämlich ein maximaler P1 bzw. ein minimaler P2, die Werten der Schließkraft entsprechen, die die Walzen 14, 114 oder die anderen Vorwalzelemente, wie z. B. die Schneiden 23, auf die Oberfläche der Bramme 20 ausüben.
Während des Prozesses werden die der Schließkraft für jedes Paar von Vorwalzelementen entsprechenden Werte kontinuierlich dadurch überwacht, dass der Druck in den hydraulischen Stellpressen 17, 13 eingestellt wird oder andernfalls die durch die Lastzellen 15 ausgeführte Überwachung kontrolliert wird.
Insbesondere wird der Wert der Schließkraft Px überprüft, wie er sich am Walzenpaar Nr. X findet, und zwar in Beziehung zu den Schwellenwerten P1 und P2 (Durchlauf 33).
Wie es aus Fig. 2 erkennbar ist (Durchlauf 34), bedeutet es, wenn die Schließkraft Px größer als der maximale Schwellenwert P1 ist, dass die Walzen auf eine Bramme 20 einwirken, die bereits erstarrt ist, und daher wird die Abschlusszone für den Vorwalzvorgang auf das Paar Walzen Nr. X - 1 verlagert, das unmittelbar stromabwärts liegt.
Wenn die Schließkraft Px zwischen den zwei Schwellenwerten P1 und P2 liegt, wird die Anordnung der Vorwalzelemente nicht geändert (Durchlauf 35), wohingegen dann, wenn die Schließkraft Px unter der Minimalschwelle P2 liegt, dies bedeutet, dass der flüssige Kern den programmierten Wert überschreitet und daher die Abschlusszone des Vorwalzvorgangs zum Walzenpaar Nr. X + 1 zu verlagern ist, das unmittelbar stromabwärts liegt (Durchlauf 36).
Diese Prüfschritte werden ausgeführt, bis sich der dem Durchlauf 35 entsprechende Zustand findet.
Auf konzeptmäßig analoge Weise, die eine Alternative zum oben Ausgeführten sein kann, oder komplementär hierzu vorliegen kann, kann die dynamische Prüfung der korrekten Entwicklung des Vorwalzvorgangs auf Grundlage der tatsächlichen Werte des Zwischenraums, oder des Abstands, zwischen den gegenüberstehenden Walzen ausgeführt werden, wie von den Positionswandlern 24 überwacht, unabhängig davon, ob die letzteren Überwachungseinrichtungen für einzelne Walzen oder für Walzenanordnungen sind.
In diesem Fall wird im anfänglichen Voranordnungsschritt ein Toleranzwert D (Durchlauf 37) eingestellt, der z. B. als fester Prozentsatz des Zwischenraums G oder entsprechend genau en und speziellen Berechnungsalgorithmen berechnet wird.
Während des Prozesses wird der Ist-Wert der Zwischenräume und insbesondere der Wert des Zwischenraums Gx, der dem Walzenpaar entspricht, das in der als abschließende Vorwalzzone spezifizierten Zone liegt (Durchlauf 38), kontinuierlich überwacht.
In diesem Fall bedeutet es, wie es aus Fig. 3 erkennbar ist, wenn der Ist-Wert des Spalts Gx den Wert G zuzüglich der eingestellten Toleranz D überschreitet, dass die Walzen auf eine Bramme einwirken, die bereits erstarrt ist, und daher wird die abschließende Vorwalzzone zum stromabwärtigen Walzenpaar Nr. X - 1 verlagert (Durchlauf 39).
Wenn das Gegenteil der Fall ist, wird die Anordnung der Maschine so beibehalten, wie sie zuvor durch die Datenverarbeitungseinheit 21 vorab ausgebildet wurde (Durchlauf 40). Alle obigen Einstellungen können dynamisch dadurch erzielt werden, dass die gesamte Anordnung der Gießmaschine auf Grundlage der neuüberwachten Parameter neu berechnet wird, oder andernfalls durch Auswählen der oben beschriebenen Tabellen 27.
Das erfindungsgemäß Verfahren sorgt dafür, dass das Vorwalzen einer Bramme 20 bis zu einem Abstand von ungefähr 14 Metern vom Auslass der Kokille 11 unter Verwendung von Vorwalzanordnungen 10 ausgeführt werden kann, die aufeinanderfolgend positioniert sind und nur Leerlaufwalzen 14 oder angetriebene Walzen 114 oder andernfalls Walzen aufweisen, die abwechselnd mit aufnehmenden Abkratzeinrichtungen 16 positioniert sind.

Claims

1. Verfahren zum geregelten Vorwalzen von Brammen, vorzugsweise dünner Brammen, die eine Stranggießanlage verlassen, wobei das Vorwalzen mit Paaren von Vorwalzelementen (14, 114, 16) wie leerlaufenden Walzen, angetriebenen Walzen, Platten, Bändern oder Abkratzeinrichtungen, ausgeführt wird, die zumindestens in einer Vorwalzanordnung (10) zusammengebaut sind, wobei die erste dieser Vorwalzanordnungen (10) unmittelbar stromabwärts bezüglich der Fußwalzen (12) einer Kokille (11) angeordnet ist, wobei allen diesen Vorwalzelementen (14, 114, 16) oder einem Teil derselben mindestens eine Druckwandlereinrichtung (18), eine hydraulische Stellpresseinrichtung (17) und eine Positionswandlereinrichtung (24) zugeordnet sind, wobei auch eine Einrichtung (28) zum Überwachen des flüssigen Kerns innerhalb der Bramme (20), eine Einrichtung (25a) zum Überwachen der Temperatur in der Gießpfanne sowie eine Einrichtung (25b) zum Überwachen der Temperatur der Bramme, sowohl wenn sie die Kokille (11) verlässt, als auch wenn sie sich innerhalb der Vorwalzeinheit (10) befindet, vorhanden sind, und auch eine Einrichtung, die die Parameter einer Sekundärkühlung überwacht, und eine Einrichtung (26), die die Gießgeschwindigkeit überwacht, vorhanden sind, wobei alle diese Wandler und/oder Überwachungseinrichtungen mit mindestens einer Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (21) verbunden sind, die die Positionierung und die Einstellung der Vorwalzelemente (14, 114, 16) lenkt, wobei die abschließende Vorwalzzone als spezielles Paar (Nr. X) der Vorwalzelemente vordefiniert ist, die entlang dem Entnahmepfad der Bramme (20) liegen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (21) Zugriff auf ein intern abgespeichertes Archiv hat, in dem sich eine Anzahl vordefinierter Tabellen oder technologischer Karten (27) befindet, die die Auflistung der gewünschten Werte einer Dickenverringerung während des Vorwalzschrittes als Funktion der Bearbeitungsparameter enthalten, die voreingestellt wurden und/- oder kontinuierlich überwacht und/oder erfasst werden, wobei jede deutliche Änderung mindestens zweier dieser Parameter bewirkt, dass eine neue Tabelle oder technologische Karte (27) ausgewählt hat, was eine Neudefinition der Positionierung und/oder Wirkung der Vorwalzelemente (14, 114, 16) zur Folge hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jede Änderung mindestens eines der mehreren wesentlichen Bearbeitungsparameter außerhalb eines um einen Mittelwert herum definierten Toleranzfelds, wobei alle anderen Parameter gleich sind, die Auswahl einer neuen Tabelle oder technologischen Karte (27) bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die bei der Vordefinition der Tabellen oder technologischen Karten (27) berücksichtigten Bearbeitungsparameter mindestens zwei der folgenden umfassen:

- Temperatur des geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne;

- Temperatur der Bramme (20), wenn sie die Kokille (11) verlässt;

- Temperatur der Bramme (20) an mehreren Punkten entlang dem Vorwalzschritt;

- Gießgeschwindigkeit;

- Parameter einer Sekundärkühlung;

- Stahltyp;

- Vorhandensein und/oder Gesamtheit eines flüssigen Kerns innerhalb der Bramme (20);

- Parameter einer Primärkühlung;

- Verlauf und Frequenz von Schwingungen, denen das Masselformwerkzeug unterliegt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Dickenverringerung der Bramme (20) bei einem Durchlauf erzielt wird, der von einem Minimalweg von 0,3 Meter bis zu einem Maximalwert von 14 Metern ausgehend vom Auslass der Kokille (11) variieren kann.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (21) während des Prozesses kontinuierlich die Ist-Werte betreffend die Schließkraft (P) und/oder den Zwischenraum (G) an mindestens dem Paar (X) von Vorwalzelementen, das in der abschließenden Vorwalzzone liegt, empfängt, wobei diese Werte (Px) bzw. (Gx) sind, sie diese Werte mit voreingestellten Schwellenwerten vergleicht und sie die Anordnung aller Paare von Vorwalzelementen innerhalb des Entnahmewegs auf Grundlage dieses Vergleichs konfiguriert.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem dann, wenn die Schließkraft (Px) größer als der Wert des maximalen voreingestellten Schwellenwerts (P1) ist, die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (21) die abschließende Vorwalzzone auf dasjenige Walzenpaar (X - 1) verlagert, das unmittelbar stromaufwärts liegt, und sie den Vorgang n-mal wiederholt, bis (Px) (Durchlauf N) ≤ (P1) erzielt ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem dann, wenn die Schließkraft (Px) kleiner als der Wert des minimalen voreingestellten Schwellenwerts (P2) ist, die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (21) die abschließende Vorwalzzone auf dasjenige Walzenpaar (X + 1) verlagert, das unmittelbar stromabwärts liegt, und sie den Vorgang n-mal wiederholt, bis (P2) ≤ (Px) (Durchlauf n) ≤ (P1) erzielt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem (P1 = P2) gilt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem dann, wenn der Zwischenraum (Gx) größer als der um einen voreingestellten Toleranzwert (D) erhöhte Voreinstellwert (G1) ist, die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (21) die abschließende Vorwalzzone auf dasjenige Walzenpaar (X -1) verlagert, das unmittelbar stromabwärts positioniert ist, und die den Vorgang n-mal wiederholt, bis (Gx) (Durchlauf n) ≤ (G1) + (D) erzielt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Toleranzwert (D) als Prozentsatz des Werts des Relativzwischenraums (G) erhalten wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Dickenverringerung der Bramme bei einem Durchlauf erzielt wird, der von einem Minimalweg von 0,3 Metern bis zu einem Maximalwert von 14 Metern ausgehend vom Auslass der Kokille (11) variieren kann.