EP2010348A1 - Verfahren und vorrichtung für die bestimmung der rollenabstände von stützrollen und strangführungsgerüst einer stranggiessanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung für die bestimmung der rollenabstände von stützrollen und strangführungsgerüst einer stranggiessanlage

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EP2010348A1
EP2010348A1 EP07723964A EP07723964A EP2010348A1 EP 2010348 A1 EP2010348 A1 EP 2010348A1 EP 07723964 A EP07723964 A EP 07723964A EP 07723964 A EP07723964 A EP 07723964A EP 2010348 A1 EP2010348 A1 EP 2010348A1
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EP
European Patent Office
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roller
strand
roll
casting
continuous casting
Prior art date
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Ceased
Application number
EP07723964A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Streubel
Axel Weyer
Christoph Tischner
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2010348A1 publication Critical patent/EP2010348A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the roll spacings of support rollers in a strand guide framework of a continuous casting plant for the casting of liquid metals, in particular of liquid steel materials, in which the formed in a stationary, oscillating continuous casting mold, in the interior still liquid cast strand is pulled out and the extraction force in pairs, individually driven or idler support rollers is transmitted, wherein the respective jaw width is continuously adjusted to the thickness of the further solidifying G toysstrangs, the distances of the roller pairs or roller segments in the casting direction are set to a transient, moving with variable casting speed bulge and Badadorschwankonne be reduced in the continuous casting mold by influencing the resulting individual frequency.
  • a method for determining the roller distances in a strand guiding framework of a continuous casting plant is known from DE 199 51 262 C1.
  • the oppositely arranged rollers of the respective rows of at least one support roller segment have such spacings that, for a transient, moving with casting speed bulge of the casting strand, they have a phase shift delta with respect to a sinusoidal wave length with the roll distance. This changes the base roll distance of ⁇ l. As a result, a rocking of the casting mirror in the stationary continuous casting mold is to be avoided.
  • a defined frequency is established in a continuous casting plant. This frequency is caused by a non-uniformity of the strand shell when passing through the roller distances.
  • the roll spacings can take on positive as well as negative values during roll shifting. Therefore, the proposal seeks to eliminate pouring mirror variations that occur through the described string-shaped bulges in many places between the rollers and hereby lead to excessive G manapttikschwankept by which a certain and thus a targeted number of phase shifts to fix. This is a special way of designing the role plan to compensate for irregularities.
  • the invention is based on the object, starting from the present on a continuous casting geometric shapes, the G hasslestrangumble, the strand thickness and the possible casting speeds and possibly other G stealparametem from the actual bulges occur at Sisrollenabpartyn and thereby primarily the effects on the Bad- Mirror as the starting point of the considerations to choose.
  • the object is achieved according to the invention in that such different roller distances are combined, the result of the base roller spacing and the casting speed of several or all Einzelfrequen- zen the respective support roller a total distance profile (F) of the strand guide framework, from which an optimum for maximum damping of all Bumping effects is determined, due to which optimal roll distances are divided.
  • the advantages are a stronger attenuation of the BadLiteschwankungen and the bulges at different casting conditions.
  • This optimum of low initial amplitude, a continuous decay, a fast damping and a high overall time constant causes a small change in volume Kokillenbadapt.
  • the susceptibility to failure or the swinging behavior of the mold bath mirror during process-related parameter changes such as, for example, changes in the casting speed, the steel quality, thickness or width changes, cooling changes, and the like. Like. cause less bulge effects.
  • One embodiment provides that the optimum of the maximum attenuation of bath level fluctuations is determined from a graph of all vertices of the oscillations by an envelope that largely affects the vertices.
  • the measurement of the vibrations of the bath level can, for example.
  • a logarithmic curve is determined for the envelope.
  • V sum of the volume units on the considered casting length
  • Vgi eß casting speed in [mm / sec]
  • t time in [sec]
  • Another embodiment provides that the logarithmic envelope determined by the vertex "1" and the respective vertex “n” is determined according to the following factors:
  • the enveloping logarithm curve is selected as a geometrically exact curve, which includes all vertices, according to the function, / ':
  • Such a strand guide framework is formed in the design of the device of the invention from support roller segments or groups whose pairs of rollers are provided with optimally adjusted intervals in the casting direction, ie with mutually unequal distances, such that several or all individual frequencies of the respective support role to a summarized Total track profile of the strand guide framework, an optimum for a maximum attenuation of all bulge effects arise, due to which the roll distances are set optimally.
  • the advantages are greater attenuation of bath level fluctuations and bulges under different casting conditions.
  • the design of the roll carpet is based on the segment design of a continuous casting plant. The replacement of the support roller segments can be considered here.
  • the optimization of the support roll distances in the casting direction also takes into account the geometric parameters of the strand guide elements, such as roll diameter, roll distances, grid lengths, solidification values (strand shell thickness, solidification length) and a variable casting speed.
  • An embodiment of the device consists in the fact that the base roller spacing is reduced in the course of individual sections of the strand guide frame to an optimally set roller spacing between 5 - 40 mm.
  • 1 is a side view of a sheet continuous casting with continuous casting mold and strand guide frame
  • Fig. 1A shows a detail of Figure 1 on an enlarged scale
  • Fig. 2 is a graph of the vibrations on the bath mirror of
  • Fig. 3 is a further graph of the vibrations which act on the bath level after the roll pitch has been changed according to the invention.
  • a strand guiding framework 3 for supporting, transporting and further cooling a casting strand 6 is provided, wherein the supporting roll spacings 4 in the casting direction 8 are influenced by the frequency of the driving and supporting forces on the supporting rolls 5.
  • each roller pair 4 a has a base roller spacing 4 b to the lower edge of the continuous casting mold 2.
  • the cast strand 6 formed in the stationary, oscillated continuous casting mold 2 is still liquid in the interior and the pull-out force is transmitted to the strand shell by pairs, individually driven or idle support rollers 5, wherein the respective mouth width 5a to the thickness 6a of the further solidifying cast strand. 6 is adjusted continuously.
  • the pairs of rollers 4a and the support roll 5 or whole roller segments 7 or support roller groups 7a effect in the casting 8 transient, moving with variable casting speed bulges 9, whereby the harmful Badadorschwankache 10 are caused.
  • roller spacings 4 of the support rollers 5, the roller pairs 4a or the support roller segments 7 or the support roller group 7a through an optimally adjusted roller spacing 4c are combined, wherein from a roller spacing 4 and the casting speed several or all individual frequencies of the respective support roller 5 are combined to form a total section profile F of the strand guide frame 3, from which an optimum for maximum damping of all bulge effects 9 is determined the support roller spacings 4 are set in optimum roller spacings 4c.
  • the thickness and the width of the casting strand 6 are not shown with their change in different casting strands 6 in the plane, but must be taken into account in each individual case with:
  • Ci valence of the roll "/" (effect parameter at the nth roll position)
  • d / distance of the roll "/" to the bottom edge of the continuous casting mold in mm
  • the optimized roller spacings 4c according to FIG. 1A (d1, d2, d3, d4) can be enlarged or reduced in an irregular sequence and conversely also reduced or enlarged, whereby due to the succession of constantly changing support roller distances, the bath level fluctuation can be minimized or completely avoided.
  • the invention is for example.
  • the optimum of the maximum attenuation of the BadLiteschwankeptept 10 can be taken from a graph 11 of all vertices 12, which are visible through small crosses 12a in Fig. 2.
  • the envelope 13a determined by the mathematical relationship described in Equation A) is formed from the plurality of vertices 12.
  • the vertices 12 are shown in their absolute magnitude so that the associated negative vertices find themselves in the positive part of the xy coordinate system. From Fig. 2 thus the envelope 13a can be seen before the optimization of the support roller spacings 4 in the casting 8.
  • the graph 11 from FIG. 2 shows in a modified form:
  • the envelope 13b is produced after the optimization.
  • a logarithmic curve 13c can be calculated.
  • the envelope 13c determined by the vertex "1" and the respective vertex "n” is calculated according to the following factors:
  • the gray shaded area enclosed by the envelope 13b after optimization is a measure of the effect of the strand guide on the bath level in the continuous casting mold 2 and is referred to below as the bulge index ⁇ .
  • the envelope 13b which includes the shaded area, is represented by the optimized logarithmic envelope 13c according to formula D). If this determined curve lies below the original envelope curve 13a, a low bulging index ⁇ is achieved and the effect on the bath level is already improved.
  • the optimization is achieved if the following condition is met:
  • ß Opt bulge index after optimization [m / sec]
  • ß before bulge index before optimization [m / sec]
  • the device for supporting and transporting a casting strand 6 in a strand guiding framework 3 of the continuous casting plant 1 is based on a continuous casting mold 2, from which all reference variables in the strand withdrawal direction 8 are measured.
  • To the continuous casting mold 2 close the roller pairs 4a with their support roller spacing 4 at.
  • the calculated and / or determined on the basis of measured variables ( Figure 2) optimally set roll spacing 4c (on one side, for example, the lot side of the strand guide) generates a single frequency (roller spacing linked to the casting speed) with one of the amplitudes shown.
  • the respective amplitude is dependent on the roll diameter and the roll position and the respectively present solidification of the casting strand 6 at these corresponding position.
  • the sum of the given individual amplitudes produces the total line profile "F" as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the design of the roll carpet is based on the support roll segment construction of the continuous casting plant 1.
  • An exchange of support roller segments 7 can be considered.
  • the functions of the formulas A) to E) are part of an optimization program in the computer program of the casting process.
  • the optimization program includes the geometric parameters of the strand guide elements, such as roll diameter, support roller distances (4), grid lengths, as well as the solidification values, such as strand shell thickness, solidification length, and also detects variable casting speeds.
  • the device with the strand guide frame 3 forms an optimized roller conveyor (from roller pairs 4a, support roller segments 7 or support roller groups 7a) and has correspondingly adapted bearings and traverses.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Ein Verfahren für die Bestimmung der Rollenabstände (4) von Stützrollen (5) und das zugehörige Strangführungsgerüst (3) einer Stranggießanlage (1) zum Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, geht von den Wirkungen von Ausbauchungen (9) auf den Badspiegel aus und schlägt vor, dass solche unterschiedlichen Rollenabstände (4c) kombiniert werden, die ein Gesamtstreckenprofil (F) aus Einzelfrequenzen der jeweiligen Stützrolle (5) ergeben, aus dem ein Optimum für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungs-Effekte (9), wie bspw. der Badspiegelschwankungen (10), ermittelt wird, aufgrund dessen optimale Rollenabstände (4c) eingeteilt werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG FUR DIE BESTIMMUNG DER ROLLENABSTÄNDE VON STÜTZROLLEN UND STRANGFÜHRUNGSGERÜST EINER STRANGGIESSANLAGE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Bestimmung der Rollenabstände von Stützrollen in einem Strangführungsgerüst einer Stranggießanlage zum Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, bei dem der in einer stationären, oszillierenden Stranggießkokille gebildete, im Inneren noch flüssige Gießstrang ausgezogen wird und die Ausziehkraft durch paarweise, einzeln angetriebene oder leerlaufende Stützrollen übertragen wird, wobei die jeweilige Maulweite auf die Dicke des weiter erstarrenden Gießstrangs kontinuierlich eingestellt wird, die Abstände der Rollenpaare oder der Rollensegmente in Gießrichtung auf eine instationäre, sich mit veränderbarer Gießge- schwindigkeit bewegenden Ausbauchung eingestellt werden und Badspiegelschwankungen in der Stranggießkokille durch Beeinflussung der hierdurch entstehenden Einzelfrequenz reduziert werden.
Ein Verfahren für die Bestimmung der Rollenabstände in einem Strangfüh- rungsgerüst einer Stranggießanlage ist aus der DE 199 51 262 C1 bekannt. Die gegenüberliegend angeordneten Rollen der jeweiligen Reihen mindestens eines Stützrollensegmentes besitzen solche Abstände, dass sie für eine instationäre, sich mit Gießgeschwindigkeit bewegende Ausbauchung des Gießstrangs eine Phasenverschiebung Delta gegenüber einer Sinusschwingung mit der WeI- lenlänge des Rollenabstandes aufweisen. Damit wird der Basisrollenabstand von Δl geändert. Dadurch soll ein Aufschaukeln des Gießspiegels in der stationären Stranggießkokille vermieden werden. Entsprechend dem Rollenplan stellt sich bei einer Stranggießanlage eine definierte Frequenz ein. Diese Frequenz entsteht durch eine Ungleichförmigkeit der Strangschale bei Durchlaufen der Rollenabstände. Die Rollenabstände können bei der Rollenverschiebung sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Der Vorschlag versucht daher, Gießspiegelschwankungen, die durch die beschriebenen stranggebundenen Ausbauchungen an vielen Stellen zwischen den Rollen auftreten und hier- bei zu starken Gießspiegelschwankungen führen, durch die eine bestimmte und damit eine gezielte Anzahl von Phasenverschiebungen zu beheben. Darin besteht ein spezieller Weg, den Rollenplan so zu gestalten, dass sich Unregelmäßigkeiten kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den an einer Stranggießanlage vorhandenen geometrischen Gestaltungen, der Gießstrangbreite, der Strangdicke und der möglichen Gießgeschwindigkeiten und eventuell weiteren Gießparametem, von den tatsächlich auftretenden Ausbauchungen bei Ba- sisrollenabständen auszugehen und dabei primär die Wirkungen auf den Bad- Spiegel als Ausgangspunkt der Überlegungen zu wählen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass solche unterschiedliche Rollenabstände kombiniert werden, die aufgrund des Basisrollenabstandes und der Gießgeschwindigkeit aus mehreren oder allen Einzelfrequen- zen der jeweiligen Stützrolle ein Gesamtstreckenprofil (F) des Strangführungsgerüstes ergeben, aus dem ein Optimum für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungs-Effekte ermittelt wird, aufgrund dessen optimale Rollenabstände eingeteilt werden. Die Vorteile sind eine stärkere Dämpfung der Badspiegelschwankungen und der Ausbauchungen bei unterschiedlichen Gießbedingun- gen. Dieses Optimum aus geringer Anfangsamplitude, einem kontinuierlichen Abklingverhalten, einer schnellen Dämpfung und einer hohen Gesamtzeitkonstanten bewirkt eine geringe Volumenänderung im Kokillenbadspiegel. Die Störanfälligkeit bzw. das Aufschwingverhalten des Kokillenbadspiegels bei prozessbedingten Parameteränderungen, wie bspw. Änderungen der Gießge- schwindigkeit, der Stahlqualität, Dicken- oder Breitenänderungen, Abkühlungsänderungen u. dgl. verursachen weniger Ausbauch-Effekte.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Optimum der maximalen Dämpfung von Badspiegelschwankungen aus einer Grafik aller Scheitelpunkte der Schwingun- gen durch eine die Scheitelpunkte weitgehend tangierende Hüllkurve ermittelt wird. Die Messung der Schwingungen des Badspiegels kann bspw. in der Stranggießkokille in Abhängigkeit des Durchlaufs des Gießstrangs zwischen einem Rollenpaar mit optischen Mitteln durchgeführt oder über ein Computerprogramm in Abhängigkeit von Gießparametern berechnet werden.
Nach der weiteren Ausgestaltung wird für die Hüllkurve eine logarithmische Kurve ermittelt.
Dabei ist vorgesehen, dass das Gesamtstreckenprofil (F) aus den Einzelfrequenzen nach der Funktion
berechnet wird, worin bedeuten
V = Summe der Volumen-Einheiten auf der betrachteten Gieß- stranglänge
/ = Rollenindex, beginnend mit 1 für die 1. Rolle unterhalb der Stranggießkokille, bis zur letzten Rollenposition der Strangführung n = Anzahl aller Rollen in dem Stützrollengerüst C, = Wertigkeit der Rolle „/" (Wirkungsparameter an der n-ten Rollenposition) dj = Abstand der Rolle „/"zur Unterkante der Stranggießkokille in mm
Vgieß = Gießgeschwindigkeit in [mm / sec ] t = Zeit in [ sec ]
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die durch den Scheitelpunkt „1 " und den jeweiligen Scheitelpunkt „n" bestimmte logarithmische Hüllkurve gemäß folgender Faktoren ermittelt wird:
B) und worin bedeuten: a„ = Dämpfungsfaktor für eine Kurve durch den Scheitelpunkt
" bn n " = Wende [ fü }r die Kurve durch den Scheitelpunkt n [ ]
U = Zeit des ersten Scheitelpunktes [ sec ] tn = Zeit des n-ten Scheitelpunktes [ sec ] di = Depressionswert des ersten Scheitelwerts [ mm ] dn = Depressionswert des n-ten Scheitelwertes [ mm ]
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass als geometrisch genaue Kurve, die alle Scheitelpunkte einschließt, die einhüllende Logarithmuskurve gemäß der Funktion ,/' gewählt wird:
D) Aθ = a • hl t + b
worin bedeuten a = Dämpfungsfaktor [ ] b = Wendepunkt [ ] t = Zeit [ sec ]
Weitere Maßnahmen bestehen darin, dass durch ein gezieltes Kombinieren von unterschiedlichen Stützrollenabständen eine Optimierung gegenüber gleichgroßen Stützrollenabständen in einer weitestgehenden Annäherung eingestellt wird, die aus
E) ß opt ≤ 0, 9 • ßvorher
berechnet werden, worin bedeuten: ß opt = Ausbauch-Index nach der Optimierung [ m / sec ] ß vorher = Ausbauch-Index vor der Optimierung [ m / sec ] Die Einrichtung zum Stützen und Transportieren eines Gießstrangs in einem Strangführungsgerüst einer Stranggießanlage beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, mit in Strangabzugsrichtung an eine stationäre, oszillierbare Stranggießkokille anschließenden Stützrollenseg- menten bzw. Stützrollengruppen, deren paarweise Stützrollen mit ihrer jeweiligen Maulweite auf die Dicke des erstarrenden Gießstrangs einstellbar sind und die Stützrollenabstände von Rollenpaar zu Rollenpaar auf eine instationäre sich mit Gießgeschwindigkeit bewegende Ausbauchung in dem Sinn abgestimmt sind, dass Badspiegelschwankungen in der Stranggießkokille und dem Strang- führungsgerüst durch Änderung des Basisrollenabstandes reduziert sind.
Ein solches Strangführungsgerüst ist in Gestaltung der Vorrichtung der Erfindung aus Stützrollensegmenten bzw. - gruppen gebildet, deren Rollenpaare mit optimal eingestellten Abständen in Gießrichtung, d.h. mit untereinander un- gleichen Abständen vorgesehen sind, derart, dass mehrere oder alle Einzelfrequenzen der jeweiligen Stützrolle zu einem zusammengefassten Gesamtstreckenprofil des Strangführungsgerüstes ein Optimum für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungs-Effekte ergeben, aufgrund dessen die Rollenabstände optimal eingestellt sind. Die Vorteile sind eine stärkere Dämpfung der Badspie- gelschwankungen und der Ausbauchungen bei unterschiedlichen Gießbedingungen. Die Volumenänderungen im Badspiegelbereich der Stranggießkokille und damit die Badspiegelschwankungen sind geringer. Die Gestaltung des Rollenteppichs wird auf die Segmentbauweise einer Stranggießanlage bezogen. Der Austausch der Stützrollensegmente kann hierbei berücksichtigt werden. Die Optimierung der Stützrollenabstände in Gießrichtung berücksichtigt auch die geometrischen Parameter der Strangführungselemente, wie bspw. Rollendurchmesser, Rollenabstände, Gitterlängen, Erstarrungswerte (Strangschalendicke, Erstarrungslänge) und eine variable Gießgeschwindigkeit. Eine Ausgestaltung der Vorrichtung besteht noch darin, dass der Basisrollenabstand im Verlauf einzelner Abschnitte des Strangführungsgerüstes auf einen optimal eingestellten Rollenabstand zwischen 5 - 40 mm verkleinert ist.
Analog zu der vorstehenden Maßnahme ist noch vorgesehen, dass der Basisrollenabstand im Verlauf einzelner Abschnitte des Strangführungsgerüstes auf einen optimal eingestellten Rollenabstand zwischen 10-50 mm vergrößert ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nach- stehend näher beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bogen-Stranggießanlage mit Stranggießkokille und Strangführungsgerüst,
Fig. 1A einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 2 eine Grafik der Schwingungen, die auf dem Badspiegel der
Stranggießkokille auftreten, und
Fig. 3 eine weitere Grafik der Schwingungen, die auf den Badspiegel einwirken, nachdem die Rollenteilung gemäß der Erfindung abgeändert wurde.
In einer Stranggießanlage 1 mit einer Stranggießkokille 2 ist ein Strangführungsgerüst 3 zum Abstützen, Transportieren und weiterem Kühlen eines Gießstrangs 6 vorgesehen, wobei die Stützrollenabstände 4 in Gießrichtung 8 durch die Frequenz der Antriebs- und Stützkräfte an den Stützrollen 5 beeinflusst werden. Im Allgemeinen weist unterhalb der Stranggießkokille 2 jedes Rollenpaar 4a einen Basisrollenabstand 4b zur Unterkante der Stranggießkokille 2 auf. Der in der stationären, oszillierten Stranggießkokille 2 gebildete Gießstrang 6 ist im Inneren noch flüssig und die Ausziehkraft wird auf die Strangschale durch paarweise, einzeln angetriebene oder leerlaufende Stützrollen 5 übertra- gen, wobei die jeweilige Maulweite 5a auf die Dicke 6a des weiter erstarrenden Gießstrangs 6 kontinuierlich eingestellt wird. Die Rollenpaare 4a bzw. die Stütz- rollen 5 bzw. ganze Rollensegmente 7 oder Stützrollengruppen 7a bewirken in Gießrichtung 8 instationäre, sich mit veränderbarer Gießgeschwindigkeit bewegende Ausbauchungen 9, wodurch die schädlichen Badspiegelschwankungen 10 hervorgerufen werden.
Es wird aufgrund der Erfindung ein Verfahren für das Bestimmen der Rollenabstände 4 der Stützrollen 5, der Rollenpaare 4a bzw. der Stützrollensegmente 7 oder der Stützrollengruppe 7a durch einen optimal eingestellten Rollenabstand 4c beschrieben. Dabei werden unterschiedliche Rollenabstände 4c kombiniert, wobei aus einem Rollenabstand 4 und der Gießgeschwindigkeit mehrere oder alle Einzelfrequenzen der jeweiligen Stützrolle 5 zu einem Gesamtstreckenprofil F des Strangführungsgerüstes 3 zusammengefasst werden, aus dem ein Optimum für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungs-Effekte 9 ermittelt wird, aufgrund dessen die Stützrollenabstände 4 in optimale Rollenabstände 4c eingestellt werden. Es ist dabei zu beachten, dass die Dicke und die Breite des Gießstrangs 6 mit ihrer Veränderung bei unterschiedlichen Gießsträngen 6 in der Ebene zwar nicht dargestellt sind, jedoch in jedem Einzelfall mit berücksichtigt werden müssen:
worin bedeuten V = Summe der Volumen-Einheiten auf der betrachteten Gieß stranglänge
/ = Rollenindex, beginnend mit 1 für die 1. Rolle unterhalb der Stranggießkokille, bis zur letzten Rollenposition der Strangführung n = Anzahl aller Rollen in dem Stützrollengerüst
Ci = Wertigkeit der Rolle „/" (Wirkungsparameter an der n-ten Rollen- po sition) d/ = Abstand der Rolle „/"zur Unterkante der Stranggießkokille in mm
Vgiβß = Gießgeschwindigkeit in [mm / sec ] t = Zeit in [ sec ]
Die optimierten Rollenabstände 4c gemäß Fig. 1 A (d1 , d2, d3, d4) können in unregelmäßiger Folge vergrößert oder verkleinert und umgekehrt auch verkleinert oder vergrößert sein, wobei durch die Aufeinanderfolge ständig wechselnder Stützrollenabstände die Badspiegelschwankung 10 minimiert oder ganz vermieden werden kann. Die Erfindung ist bspw. für Brammenanlagen im Dickenbereich 150 - 300 mm bei Gießgeschwindigkeit bis 4 m / min, für mittlere Gießstränge im Dickenbereich 100 mm bis 180 mm mit Gießgeschwindigkeit von bis zu 6 m / min und für dünne Gießstränge im Dickenbereich von 40 mm bis 100 mm mit Gießgeschwindigkeiten von 2 bis 12 m / min besonders günstig einzusetzen.
Das Optimum der maximalen Dämpfung der Badspiegelschwankungen 10 kann aus einer Grafik 11 aller Scheitelpunkte 12, die durch kleine Kreuze 12a in Fig. 2 sichtbar sind, entnommen werden. Dabei wird die durch den in Gleichung A) beschriebenen mathematischen Zusammenhang ermittelte Hüllkurve 13a aus der Vielzahl der Scheitelpunkte 12 gebildet. Die Scheitelpunkte 12 sind in ihrem absoluten Betrag dargestellt, so dass sich die zugehörigen negativen Scheitelpunkte im positiven Teil des x-y-Koordinatensystems wieder finden. Aus Fig. 2 ist somit die Hüllkurve 13a vor der Optimierung der Stützrollenabstände 4 in Gießrichtung 8 zu ersehen. In Fig. 3 stellt die Grafik 11 aus Fig. 2 in veränderter Form dar: Neben der Hüllkurve 13a vor der Optimierung, aus den Kreuzen 12a und Wendepunkten 14 gebildet, entsteht die Hüllkurve 13b nach der Optimierung. Für die Hüllkurve 13b kann eine logarithmische Kurve 13c errechnet werden.
Dabei wird die durch den Scheitelpunkt „1" und den jeweiligen Scheitelpunkt „n" bestimmte Hüllkurve 13c gemäß den folgenden Faktoren berechnet:
und
worin bedeuten:
an = Dämpfungsfaktor für eine Kurve durch den Scheitelpunkt
„n" [ ] bn = Wende für die Kurve durch den Scheitelpunkt n
[ ] ti = Zeit des ersten Scheitelpunktes [ sec ] tn = Zeit des n-ten Scheitelpunktes [ sec ] di = Depressionswert des ersten Scheitelwerts [ mm ]
Ofn = Depressionswert des n-ten Scheitelwertes [ mm ]
Als geometrisch genaue Kurve, die alle Scheitelpunkte 12 einschließt, wird die einhüllende Logarithmuskurve 13c mit der Funktion „f bestimmt:
worin bedeuten a = Dämpfungsfaktor [ ] b = Wendepunkt [ ] t Zeit [ sec ]
(In = Logarithmus naturalis; Basis e = 2,7 ...)
Die grau schattierte Fläche, die von der Hüllkurve 13b nach der Optimierung eingeschlossen wird, ist ein Maß für die Auswirkung der Strangführung auf den Badspiegel in der Stranggießkokille 2 und wird nachstehend als Ausbauch- Index ß bezeichnet. Die Hüllkurve 13b, die die schattierte Fläche einschließt, wird durch die optimierte logarithmische Hüllkurve 13c gemäß Formel D) dargestellt. Sofern diese ermittelte Kurve unterhalb der ursprünglichen Hüllkurve 13a liegt, wird ein geringer Ausbauch-Index ß erzielt und die Auswirkung auf den Badspiegel ist bereits verbessert. Die Optimierung ist erreicht, wenn die nach- stehende Bedingung erfüllt ist:
E) ß opt ≤ 0, 9 • ß vorher
worin bedeuten: ß Opt = Ausbauch-Index nach der Optimierung [ m / sec ] ß vorher = Ausbauch-Index vor der Optimierung [ m / sec ]
Die Einrichtung zum Stützen und Transportieren eines Gießstrangs 6 in einem Strangführungsgerüst 3 der Stranggießanlage 1 geht von einer Stranggießkokille 2 aus, von der alle Bezugsgrößen in Strangabzugsrichtung 8 gemessen werden. An die Stranggießkokille 2 schließen die Rollenpaare 4a mit ihrem Stützrollenabstand 4 an. Der berechnete und / oder aufgrund von Meßgrößen (Fig.2) ermittelte optimal eingestellte Rollenabstand 4c (auf eine Seite, bspw. die Losseite der Strangführung bezogen) erzeugt eine Einzelfrequenz (Rollenabstand verknüpft mit der Gießgeschwindigkeit) mit einer der dargestellten Amplituden. Die jeweilige Amplitude ist abhängig von dem Rollendurchmesser und der Rollenposition und der jeweils vorliegenden Erstarrung des Gießstrangs 6 an die- ser entsprechenden Position. Die Summe der gegebenen einzelnen Amplituden erzeugt das Gesamtstreckenprofil „F", wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Die Gestaltung des Rollenteppichs wird auf die Stützrollensegment-Bauweise der Stranggießanlage 1 bezogen. Ein Austausch von Stützrollensegmenten 7 kann berücksichtigt werden.
Die Funktionen der Formeln A) bis E) sind Teil eines Optimierungsprogramms im Rechenprogramm des Gießprozesses. Das Optimierungsprogramm umfasst die geometrischen Parameter der Strangführungselemente, wie bspw. Rollendurchmesser, Stützrollenabstände (4), Gitterlängen, außerdem die Erstarrungswerte, wie bspw. Strangschalendicke, Erstarrungslänge, und erfasst auch variable Gießgeschwindigkeiten.
Die Einrichtung mit dem Strangführungsgerüst 3 bildet eine optimierte Rollenbahn (aus Rollenpaaren 4a, Stützrollensegmenten 7 oder Stützrollengruppen 7a) und weist entsprechend angepasste Lager und Traversen auf.
Bezugszeichenliste
1 Stranggießanlage
2 Stranggießkokille
3 Strangführungsgerüst
4 Stützrollenabstand in Gießrichtung 4a Rollenpaar 4b Basisrollenabstand
4c optimal eingestellter Rollenabstand
5 Stützrolle 5a Maulweite
6 Gießstrang 6a Dicke des Gießstrangs
7 Stützrollensegment 7a Stützrollengruppe
8 Gießrichtung, Strangabzugsrichtung
9 Ausbauchung, Ausbauchungs-Effekt 10 Badspiegelschwankung
11 Grafik
12 Scheitelpunkt 12a Kreuz
13a Hüllkurve vor der Optimierung 13b Hüllkurve nach der Optimierung
13c logarithmische Hüllkurve
14 Wendepunkt
F Gesamtstreckenprofil di - d4 Kombination ungleicher Stützrollenabstände

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren für die Bestimmung der Rollenabstände (4) von Stützrollen (5) in einem Strangführungsgerüst (3) einer Stranggießanlage (1 ) zum Gie- ßen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, bei dem der in einer stationären, oszillierenden Stranggießkokille (2) gebildete, im Inneren noch flüssige Gießstrang (6) ausgezogen wird und die Ausziehkraft durch paarweise, einzeln angetriebene oder leerlaufende Stützrollen (5) übertragen wird, wobei die jeweilige Maulweite (5a) auf die Dicke (6a) des weiter erstarrenden Gießstrangs (6) kontinuierlich eingestellt wird, die Abstände (4) der Rollenpaare (4a) oder der Rollensegmente (7) in Gießrichtung (8) auf eine instationäre, sich mit veränderbarer Gießgeschwindigkeit bewegenden Ausbauchung (9) eingestellt werden und Badspiegelschwankungen (10) in der Stranggießkokille (2) durch Beeinflussung der Einzelfrequenz reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass solche unterschiedliche Rollenabstände (4) kombiniert werden, die aufgrund des Basisrollenabstandes (4b) und der Gießgeschwindigkeit aus mehreren oder allen Einzelfrequenzen der jeweiligen Stützrolle (5) ein Gesamtstreckenprofil (F) des Strangführungsgerüstes (3) ergeben, aus dem ein Optimum für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungs- Effekte (9) ermittelt wird, aufgrund dessen optimale Rollenabstände (4c) eingeteilt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Optimum der maximalen Dämpfung von Badspiegelschwankungen (10) aus einer Grafik (11 ) aller Scheitelpunkte (12) der Schwingungen durch eine die Scheitelpunkte (12) weitgehend tangierende Hüll- kurve (13b) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hüllkurve (13b) eine logarithmische Kurve (13c) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtstreckenprofil (F) aus den Einzelfrequenzen nach der Funktion
berechnet wird, worin bedeuten
V = Summe der Volumen-Einheiten auf der betrachteten Gieß- stranglänge
/ = Rollenindex, beginnend mit 1 für die 1. Rolle unterhalb der Stranggießkokille, bis zur letzten Rollenposition der Strangführung n = Anzahl aller Rollen in dem Stützrollengerüst Ci = Wertigkeit der Rolle „/"(Wirkungsparameter an der n-ten Rollenposition) αf/ = Abstand der Rolle „/"zur Unterkante der Stranggießkokille in mm
Vgieß = Gießgeschwindigkeit in [mm / sec ] t = Zeit in [ sec ]
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 , 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Scheitelpunkt „1" und den jeweiligen Scheitelpunkt „n" bestimmte logarithmische Hüllkurve (13c) gemäß folgender Faktoren ermittelt wird: B)
und
worin bedeuten: a„ = Dämpfungsfaktor für eine Kurve durch den Scheitelpunkt „n" [ ] bn = Wende für die Kurve durch den Scheitelpunkt n [ ]
U = Zeit des ersten Scheitelpunktes [ sec ] tn = Zeit des n-ten Scheitelpunktes [ sec ] d) = Depressionswert des ersten Scheitelwerts [ mm ] dn = Depressionswert des n-ten Scheitelwertes [ mm ]
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als geometrisch genaue Kurve, die alle Scheitelpunkte (12) einschließt, die einhüllende Logarithmuskurve gemäß der Funktion ,/' gewählt wird:
D) Λθ= a • \n t + b
worin bedeuten a = Dämpfungsfaktor [ ] b = Wendepunkt [ ] t = Zeit [ sec ]
(In = Logarithmus naturalis; Basis e = 2,7 ...)
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein gezieltes Kombinieren von unterschiedlichen Stützrollenabständen (4c) eine Optimierung gegenüber gleichgroßen Stützrollenabständen (4b) in einer weitestgehenden Annäherung eingestellt wird, die aus
E) ß opt < 0, 9 • ß vorher
berechnet werden, worin bedeuten: ß opt = Ausbauch-Index nach der Optimierung [ m / sec ] ß vorher = Ausbauch-Index vor der Optimierung [ m / sec ]
8. Einrichtung zum Stützen und Transportieren eines Gießstrangs (6) in einem Strangführungsgerüst (3) einer Stranggießanlage (1 ) beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, mit in Strangabzugsrichtung (8) an eine stationäre, oszillierbare Stranggießkokille (2) anschließenden Stützrollensegmenten (7) bzw. Stützrollen- gruppen ( 7a), deren paarweise Stützrollen (5) mit ihrer jeweiligen Maulweite (5a) auf die Dicke (6a) des erstarrenden Gießstrangs (6) einstellbar sind und die Stützrollenabstände (4) von Rollenpaar (4a) zu Rollenpaar (4a) auf eine instationäre sich mit Gießgeschwindigkeit bewegende Ausbauchung (9) in dem Sinn abgestimmt sind, dass Badspiegelschwankun- gen (10) in der Stranggießkokille (2) und dem Strangführungsgerüst (3) durch Änderung des Basisrollenabstandes (4b) reduziert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangführungsgerüst (3) aus Stützrollensegmenten (7) bzw. -gruppen (7a) gebildet ist, deren Rollenpaare (4a) mit optimal eingestell- ten Abständen (4c) in Gießrichtung (8) , d.h. mit untereinander ungleichen Abständen (4c) vorgesehen sind, derart, dass mehrere oder alle Einzelfrequenzen der jeweiligen Stützrolle (5) zu einem zusammenge- fassten Gesamtstreckenprofil (F) des Strangführungsgerüstes (3) ein Optimum für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungs-Effekte (9) ergeben, aufgrund dessen die Rollenabstände (4c) optimal eingeteilt sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisrollenabstand (4b) im Verlauf einzelner Abschnitte des Strangführungsgerüstes (3) auf einen optimal eingestellten Rollenabstand (4c) zwischen 5-40 mm verkleinert ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisrollenabstand (4b) im Verlauf einzelner Abschnitte des Strangführungsgerüstes (3) auf einen optimal eingestellten Rollenab- stand (4c) zwischen 10 - 50 mm vergrößert ist.
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