EP2555889B1 - VERFAHREN ZUM EINSTELLEN DER LAGE DER SUMPFSPITZE IN EINEM GIEßSTRANG - Google Patents

VERFAHREN ZUM EINSTELLEN DER LAGE DER SUMPFSPITZE IN EINEM GIEßSTRANG Download PDF

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EP2555889B1
EP2555889B1 EP11710744.1A EP11710744A EP2555889B1 EP 2555889 B1 EP2555889 B1 EP 2555889B1 EP 11710744 A EP11710744 A EP 11710744A EP 2555889 B1 EP2555889 B1 EP 2555889B1
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EP
European Patent Office
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pulse
cast strip
casting
cast
casting speed
Prior art date
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Albrecht Girgensohn
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SMS Group GmbH
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Publication date
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    • B22D2/00Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
    • B22D2/003Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass for the level of the molten metal

Definitions

  • the present invention relates to a method for adjusting the position of the sump tip in a cast strand during the continuous casting of liquid metal, in particular steel materials in a continuous casting plant.
  • a known method for determining the position of the sump tip discloses the DE 10 2004 048 618 , Other known methods are in the EP 0 980 295 and the EP 1 731 243 A2 described.
  • Another method is, for example, from the international patent application WO 2005/068109 A1 known.
  • the disclosure provides that arranged at various points along the strand guide from the immediate area below the continuous casting mold to a maximum theoretical point of complete solidification of the casting mold cast constant casting rate pressure stamp in the form of support roller guides or individual support rollers and suitable actuators, for example in shape can be controlled by hydraulic cylinders. Actuated via force and / or path signals, the actuators give a controlled impulse to the surface of the cast strand via the support rollers. If the pulse is applied to a region of the casting strand with a still liquid core, the momentum leads to a displacement of the liquid volume.
  • This displacement of the liquid volume typically leads to a temporary change in the molten bath level in the continuous casting mold, the change being detectable via a suitable sensor device.
  • a suitable sequence of impulse tasks on the cast strand in or against the casting direction can be determined in particular whether the cast strand at a certain time at a certain location of the impulse task nor a liquid core, a lower or higher Partial solidification or completely solidified. In this way, the position of the swamp tip can be located.
  • the present invention seeks to provide an alternative method for adjusting the position of the sump tip.
  • the bath level shows no reaction to the discontinued momentum, this means that the strand at the level of the fixed location already has a more or less severe partial solidification or is even completely solidified; in any case, he no longer has a liquid core there.
  • the position of the sump tip can be adjusted at the fixed location by casting the casting strand at a casting speed which is greater than the velocity V1 and less than or equal to the casting speed V2.
  • the inventive method is characterized by the fact that it describes less a way to determine the position of the sump tip at constant G manparametern, but rather shows a possibility, the sump tip by a suitable choice of the casting speed at the level of a particular location in the strand guide, namely the Set the location of the impulse task.
  • the sump tip in the casting strand is adjusted at the fixed location within the strand guide by selecting a velocity V S which is greater than a first casting velocity V 1 at which the impulse applied to the casting strand does not react at the bath level to cast the casting strand dissolves, and is less than a second casting speed V2, at which the discontinued on the cast strand pulse triggers the reaction at the bath level.
  • the difference between the first and the second casting speed in the repeated passage through the method steps (b) and (c) is chosen as small as possible.
  • the invention provides according to a further embodiment, that the impulse is applied to the cast strand in all runs of the method steps (b) and (c), each with an equal predetermined force or with an equal predetermined path of the plunger.
  • This procedure allows an improved allocation of the reactions at the bath level to the impulses applied to the cast strand and thus ultimately a more precise adjustment of the bottom level at the level of the fixed location.
  • the force applied to the cast strand with the impulse or the path of the plunger traveled when the impulse is detected are measured and evaluated together with the observed reaction or non-reaction to the impulse at the bath level decide whether at the location of the impulse task of the cast strand still has a liquid core or a more or less higher partial solidification or even completely solidified.
  • this force or pressure is about one third higher than the ferrosstatic pressure in the interior of the not yet solidified strand. Only when the applied pressure is greater than the ferrosstatic pressure is the buckling of the cast strand, which is typically caused by the ferrosstatic pressure, overcompensated, and is there a local temporary compression of the shells of the casting strand below the normal format thickness. Only then does a significant displacement of the optionally still liquid core volume in the interior of the cast strand with the invention desired consequence of a measurable increase in the bath level in the mold.
  • the reaction of the bath level in the form of an increase of the same is checked to determine the second casting speed v2, but also - in the sense of an AND operation - if at a given momentum - the indentation depth in the cast strand at the location of the impulse task a predetermined threshold exceeds, or whether - for a given pulse path - the counteracting of the G manstrangober Design the pressure punch force falls below a certain threshold.
  • the description is a single figure attached, showing the structure of the device.
  • the figure shows the device 100 for adjusting the position of the sump tip in a cast strand 200 in the continuous casting of liquid metals, in particular steel materials in a continuous casting plant 300. Die
  • Continuous casting plant comprises a continuous casting mold 310 for casting the casting strand and a strand guide 320 arranged downstream in the casting direction.
  • the strand guide consists of a plurality of roller guides 322 arranged one behind the other for guiding the freshly cast casting strand 200 until it solidifies.
  • the strand guide roller 130-n is acted on by an actuator 140 with the pulse, wherein the actuator is again controlled by a control device 180 with a control signal.
  • the device 100 comprises, in addition to the already mentioned plunger 130, the actuator 140 and the control device 180, a sensor device 160 for detecting a change in the bath level 312 in the mold 310 and an evaluation device 150 for evaluating the detected by the sensor device change of the bath level and of the
  • the evaluation device 150 may be associated with a display device 170, for displaying the position of the sump tip at a certain casting speed with respect to the predetermined fixed location in the strand guide 320, which by the fixed position of the plunger 130-n.
  • the method according to the invention for adjusting the position of the sump tip at the level of the fixed location in the strand guide provides for repeated repetition of certain method steps at respectively changed casting speed.
  • the setting of a first casting speed takes place in a step a).
  • a process step b) at least one pulse at the fixed predetermined location within the strand guide on the casting strand 200 abandoned.
  • the pulse is applied to the cast strand with the above-mentioned plunger 130-n, for example in the form of a strand guide roller.
  • the momentum must be so strong that it causes a local compression of the casting strand in its thickness, in particular in the presence of still liquid core.
  • This compression of the casting strand in its thickness results in a still existing liquid core volume to a shift of this volume of liquid, this shift possibly causes a reaction at the bath level.
  • this displacement of the liquid volume causes a temporary increase of the bath level in immediate proximity to the task of the pulse. If there is no displacement of the liquid core volume due to the discontinued momentum, because the strand already has no liquid core volume at the level of the fixed location where the pulse is given up, then no reaction to the momentum will be evident at the bath level.
  • the method therefore provides, in a method step c), for the bath level to be monitored as to whether or not it shows a reaction in the form of a temporary increase in an appropriate temporal proximity, that is to say directly on the pulse.
  • each with different casting speeds then either a reaction at the bath level or not.
  • a first casting speed V1 can be detected, in which the impulse applied to the casting strand does not trigger a reaction at the bath level, and a second casting speed V2 is still detectable, which is greater in comparison to the first speed and in which the impingement on the Cast strand applied impulse dissolves the reaction at the bath level; see method step e).
  • the triggering of no reaction at the bath level at the casting speed V1 means that at this casting speed V1 at the fixed location of the impulse task no liquid core volume was present in the cast strand 200.
  • the detection of a reaction of the bath level with casting at the casting speed V2 means that at this casting speed liquid core volume was still present in the casting strand at the location of the impulse application; see step e).
  • This knowledge uses the inventive method for adjusting the sump tip in the cast strand at the level of the fixed location by casting the cast strand with a casting speed VS which is greater than the casting speed V1 but less than the casting speed V2.
  • the actuators 140 are typically hydraulic cylinders are formed, preferably formed either force-controlled or path-controlled.
  • the forces or paths or indentation forces actually exerted on the cast strand in the impulse task are detected metrologically with the aid of a second sensor device 120 and likewise evaluated with regard to the presence of a still liquid core, partial solidification or solidification.
  • the evaluation of the measurement results with regard to the threshold values alone allows conclusions to be drawn regarding the internal state of the cast strand: however, this inference is too inaccurate for the determination of the position of the sump tip in practice. For example, it may be that a measured indentation depth of the plunger 130-n into the cast strand 200 exceeds a predetermined threshold value; then this may be due to the fact that the strand shell is still viscous, although no liquid core volume is already present in the cast strand, or that actually still a liquid core is present in the cast strand. The evaluation of only the indentation depth does not allow a clear conclusion on the internal state of the cast strand. In order to exclude this case of uncertainty, the reaction of the bath level is checked for the pulse according to the invention.
  • the reaction of the bath level would be unique to the example described: that is, in the case where the strand shell is still viscous, but no liquid core volume is present, the bath level would show no reaction while in the other case, if still liquid core volume would be present, the Badapt react with a corresponding increase.
  • the observation at the bath level can basically be regarded as a substitute for the evaluation of the indentation depth or counterforce in the case of pulse application to the cast strand.
  • the criterion could be defined that both - for a given force - a certain minimum depth of indentation in the cast strand due to the pulse must be determined as well as directly on this impulse also a reaction at the bath level are detected got to. If both events AND-linked meet, can be closed with particular security on the presence of the sump tip at the level of the location of the plunger or the driven support or driver role.
  • a reaction of the bath level in the form of an increase of the same need not necessarily be due to a shortly before discontinued pulse of the plunger or role in the strand guide; rather, it often comes to fluctuations in the bathroom, for example, turbulent incoming new melt.
  • the said AND operation provides additional security in determining or setting the position of the sump tip in comparison to the sole evaluation of the reaction at the bath level.
  • the method according to the invention is particularly suitable for optimizing a model calculation for determining or adjusting the position of the sump tip.
  • the position of the sump tip under the same casting conditions on the same cast strand is then estimated or set with the aid of a model calculation or simulation.
  • the variables of the model calculation or of the simulation program are optimally adjusted in such a way that the position of the sump tip estimated using the model calculation or simulation matches as closely as possible with the previously determined real position or setting of the sump seats. This procedure makes sense because it is assumed that the position of the sump tip can be determined particularly accurately or adjusted to the location of the pulse task with the inventive method.
  • at least the so-called correction K factor should be optimally set as a variable.

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  • Casting Devices For Molds (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze in einem Gießstrang beim Stranggießen von flüssigem Metall, insbesondere Stahlwerkstoffen in einer Stranggießanlage.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Bestimmen der Lage der Sumpfspitze offenbart die DE 10 2004 048 618 . Andere bekannte Verfahren sind in der EP 0 980 295 und der EP 1 731 243 A2 beschrieben.
  • Ein weiteres Verfahren ist zum Beispiel aus der internationalen Patentanmeldung WO 2005/068109 A1 bekannt. Konkret sieht die Offenbarung vor, dass an verschiedenen Punkten entlang der Strangführung vom unmittelbaren Bereich unterhalb der Stranggießkokille bis zu einem maximalen theoretischen Punkt der völligen Durcherstarrung des mit konstanter Gießgeschwindigkeit gegossenen Gießstrangs Druckstempel in Form von StützRollenführungen oder Einzelstützrollen angeordnet und über geeignete Aktoren zum Beispiel in Form von Hydraulikzylindern ansteuerbar sind. Angesteuert über Kraft- und/oder Wegsignale geben die Aktoren über die Stützrollen einen gesteuerten Impuls auf die Oberfläche des Gießstrangs. Wird der Impuls auf einen Bereich des Gießstrangs mit noch flüssigem Kern gegeben, so führt der Impuls zu einer Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens. Diese Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens führt typischerweise zu einer temporären Veränderung des Schmelzbadspiegels in der Stranggießkokille, wobei die Veränderung über eine geeignete Sensoreinrichtung detektierbar ist. Durch eine geeignete Abfolge von Impulsaufgaben am Gießstrang in oder entgegen der Gießrichtung kann insbesondere festgestellt werden, ob der Gießstrang zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort der Impulsaufgabe noch einen flüssigen Kern, eine geringere oder höhere Teilerstarrung aufweist oder völlig durcherstarrt ist. Auf diese Weise kann auch die Lage der Sumpfspitze lokalisiert werden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze aufzuzeigen.
  • Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst.
  • Wenn bei der eingestellten Gießgeschwindigkeit V1 der Badspiegel keine Reaktion auf den aufgegebenen Impuls zeigt, so bedeutete dies, dass der Strang auf Höhe des festen Ortes bereits eine mehr oder weniger starke Teilerstarrung aufweist oder gar völlig durcherstarrt ist; jedenfalls weist er dort keinen flüssigen Kern mehr auf. Demgegenüber zeigt eine festgestellte Reaktion am Badspiegel bei der größeren Gießgeschwindigkeit V2, dass dann auf Höhe des festen Ortes noch flüssiger Kern im Gießstrang vorhanden sein muss, weil der Impuls dann eine lokale Komprimierung des Gießstrangs und damit eine temporäre Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens im Kern bewirkt. Demzufolge lässt sich die Lage der Sumpfspitze auf Höhe des festen Ortes einstellen, indem der Gießstrang mit einer Gießgeschwindigkeit gegossen wird, welche größer ist als die Geschwindigkeit V1 und aber kleiner gleich der Gießgeschwindigkeit V2 ist.
  • Im Unterschied zu dem aus der WO 2005/068109 A1 bekannten Verfahren zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass es weniger eine Möglichkeit zur Bestimmung der Lage der Sumpfspitze bei konstanten Gießparametern beschreibt, als vielmehr eine Möglichkeit aufzeigt, die Sumpfspitze durch geeignete Wahl der Gießgeschwindigkeit auf Höhe eines bestimmten Ortes in der Strangführung, nämlich den Ort der Impulsaufgabe einzustellen.
  • Konkret wird die Sumpfspitze in dem Gießstrang auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes innerhalb der Strangführung eingestellt, indem zum Gießen des Gießstrangs eine Geschwindigkeit VS gewählt wird, welche größer ist als eine erste Gießgeschwindigkeit V1, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebenen Impuls keine Reaktion am Badspiegel auflöst, und kleiner gleich einer zweiten Gießgeschwindigkeit V2 ist, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auslöst.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Gießgeschwindigkeit beim wiederholten Durchlaufen der Verfahrensschritte (b) und (c) möglichst klein gewählt. Je kleiner die Differenz/Stufe gewählt wird, desto genauer kann die Sumpfspitze auf Höhe des festen Ortes eingestellt werden.
  • Die Erfindung sieht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vor, dass der Impuls auf den Gießstrang bei allen Durchläufen der Verfahrensschritte (b) und (c) mit jeweils einer gleichgroßen vorgegebenen Kraft oder mit jeweils einem gleichgroßen vorgegebenen Weg des Druckstempels erfolgt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine verbesserte Zuordnung der Reaktionen am Badspiegel zu den auf den Gießstrang aufgegebenen Impulsen und damit letzten Endes eine präzisere Einstellung der Sumpfspitze auf Höhe des fest- vorgegebenen Ortes.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die mit dem Impuls auf den Gießstrang aufgegebene Kraft oder der bei Aufgabe des Impulses zurückgelegte Weg des Druckstempels messtechnisch erfasst und zusammen mit der beobachteten Reaktion oder Nicht-Reaktion auf den Impuls am Badspiegel ausgewertet wird um zu entscheiden, ob am Ort der Impulsaufgabe der Gießstrang noch einen flüssigen Kern oder eine mehr oder weniger höhere Teilerstarrung aufweist oder gar völlig durcherstarrt ist.
  • Wenn der Impuls auf den Gießstrang mit einer vorgegebenen Kraft bzw. einem vorgegebenen Druck aufgegeben wird, ist es vorteilhaft, dass diese Kraft bzw. der Druck um ca. ein Drittel höher liegt als der ferrosstatische Druck im Innern des noch nicht durcherstarrten Strangs. Erst wenn der aufgegebene Druck größer als der ferrosstatische Druck ist, wird die durch den ferrosstatischen Druck typischerweise bewirkte Bombierung bzw. Aufwölbung des Gießstrangs überkompensiert und es erfolgt ein lokales temporäres Zusammendrücken der Schalen des Gießstrangs unter die normale Formatdicke. Erst dadurch erfolgt eine deutliche Verdrängung des gegebenenfalls noch flüssigen Kernvolumens im Innern des Gießstrangs mit der erfindungsgemäß gewünschten Konsequenz einer messbaren Anhebung des Badspiegels in der Kokille.
  • Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der zweiten Gießgeschwindigkeit v2 nicht nur die Reaktion des Badspiegels in Form einer Anhebung desselben überprüft, sondern zusätzlich auch - im Sinne einer UND-Verknüpfung -, ob bei vorgegebener Impulskraft - die Eindrücktiefe in den Gießstrang am Ort der Impulsaufgabe einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, oder ob - bei vorgegebenem Impulsweg - die von der Gießstrangoberfläche dem Druckstempel entgegenwirkende Kraft einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet. Durch die kombinierte Auswertung der beiden UNDverknüpften Kriterien wird mit besonders hoher Sicherheit festgestellt, dass bei eingestellter Gießgeschwindigkeit v2 am Ort der Impulsaufgabe tatsächlich Sumpf im Gießstrang vorliegt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Der Beschreibung ist eine einzige Figur beigefügt, welche den Aufbau der Vorrichtung zeigt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannte Figur detailliert beschrieben.
  • Die Figur zeigt die Vorrichtung 100 zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze in einem Gießstrang 200 beim Stranggießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahlwerkstoffen in einer Stranggießanlage 300. Die
  • Stranggießanlage umfasst eine Stranggießkokille 310 zum Gießen des Gießstrangs und eine in Gießrichtung nachgeordnete Strangführung 320. Die Strangführung besteht aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Rollenführungen 322 zum Führen des frisch gegossenen Gießstrangs 200 bis zu seiner Durcherstarrung. Im Auslauf der Strangführung ist eine einzelne Strangführungsrolle 130-n mit n = 1-N (oder Treibrolle) zu erkennen, welche in dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckstempel 130-n zur Aufgabe eines Impulses auf den Gießstrang 200 dient. Zu diesem Zweck, dass heißt zur Aufgabe des Impulses auf den Gießstrang wird die Strangführungsrolle 130-n von einem Aktuator 140 mit dem Impuls beaufschlagt, wobei der Aktuartor wiederum von einer Steuereinrichtung 180 mit einem Steuersignal entsprechend angesteuert wird.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst neben dem bereits erwähnten Druckstempel 130, dem Aktuator 140 und der Steuereinrichtung 180 eine Sensoreinrichtung 160 zum Erfassen einer Veränderung des Badspiegels 312 in der Kokille 310 und eine Auswerteeinrichtung 150 zum Auswerten der von der Sensoreinrichtung erfassten Veränderung des Badspiegels und des von der Steuerungseinrichtung 180 übermittelten Zeitpunktes der Aufgabe des Impulses auf den Gießstrang 200. Der Auswerteeinrichtung 150 kann eine Anzeigeeinrichtung 170 zugeordnet sein, zum Anzeigen der Lage der Sumpfspitze bei einer bestimmten Gießgeschwindigkeit in Bezug auf den vorgegebenen festen Ort in der Strangführung 320, welcher durch die ortsfeste Position des Druckstempels 130-n repräsentiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes in der Strangführung sieht das mehrfache Wiederholen bestimmter Verfahrensschritte bei jeweils geänderter Gießgeschwindigkeit vor.
  • Das Einstellen einer ersten Gießgeschwindigkeit erfolgt in einem Schritt a).
  • Nachfolgend wird in einem Verfahrensschritt b) mindestens ein Impuls an dem fest vorgegebenen Ort innerhalb der Strangführung auf den Gießstrang 200 aufgegeben. Der Impuls wird mit dem oben erwähnten Druckstempel 130-n, zum Beispiel in Form einer Strangführungsrolle, auf den Gießstrang aufgegeben. Wie bereits oben erwähnt, muss der Impuls so stark sein, dass er eine lokale Komprimierung des Gießstrangs in seiner Dicke, insbesondere bei vorhandenem noch flüssigen Kern bewirkt. Diese Komprimierung des Gießstrangs in seiner Dicke führt bei noch vorhandenem flüssigen Kernvolumen zu einer Verschiebung dieses Flüssigkeitsvolumens, wobei diese Verschiebung gegebenenfalls eine Reaktion am Badspiegel bewirkt. Konkret bewirkt diese Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens eine temporäre Anhebung des Badspiegels in zeitlich unmittelbarer Nähe zu der Aufgabe des Impulses. Erfolgt durch den aufgegebenen Impuls keine Verschiebung des flüssigen Kernvolumens, weil der Strang auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes, wo der Impuls aufgegeben wird, bereits kein flüssiges Kernvolumen mehr aufweist, dann zeigt sich auch am Badspiegel keine Reaktion auf den Impuls.
  • Das Verfahren sieht deshalb in einem Verfahrensschritt c) vor, dass der Badspiegel dahingehend beobachtet wird, ob er in angemessener zeitlicher Nähe, dass heißt unmittelbar auf den Impuls, eine Reaktion in Form einer temporären Anhebung zeigt oder nicht.
  • Die Verfahrensschritte b) und c) werden erfindungsgemäß mindestens einfach vorzugsweise jedoch mehrfach mit jeweils geänderten Gießgeschwindigkeiten wiederholt, wobei allerdings die Impulse jeweils immer an demselben festen Ort innerhalb der Strangführung auf den Gießstrang 200 aufgegeben werden; siehe Verfahrensschritt d).
  • Während der wiederholten Durchführung der Schritte b) und c) mit jeweils unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten zeigt sich dann am Badspiegel entweder eine Reaktion oder nicht. Dies bedeutet, es ist eine erste Gießgeschwindigkeit V1 detektierbar, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls keine Reaktion am Badspiegel auslöst, und es ist weiterhin eine zweite Gießgeschwindigkeit V2 detektierbar, welche im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit größer ist und bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auflöst; siehe Verfahrensschritt e). Das Auslösen keiner Reaktion am Badspiegel bei der Gießgeschwindigkeit V1 bedeutet, dass bei dieser Gießgeschwindigkeit V1 an dem festen Ort der Impulsaufgabe kein flüssiges Kernvolumen mehr in den Gießstrang 200 vorhanden war. Andererseits bedeutet das Feststellen einer Reaktion des Badspiegels bei Gießen mit der Gießgeschwindigkeit V2, dass bei dieser Gießgeschwindigkeit noch flüssiges Kernvolumen in dem Gießstrang am Ort der Impulsaufgabe vorhanden war; siehe Schritt e).
  • Diese Erkenntnis nutzt das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Sumpfspitze in dem Gießstrang auf Höhe des festen Ortes durch Gießen des Gießstrangs mit einer Gießgeschwindigkeit VS welche größer als die Gießgeschwindigkeit V1 aber kleiner gleich der Gießgeschwindigkeit V2 ist.
  • Je kleiner die Differenz zwischen den Gießgeschwindigkeiten V2 und V1 ist, desto präziser ist die Sumpfspitze auf Höhe des festen Ortes, dass heißt des Ortes der Impulsaufgabe einstellbar.
  • Für eine bessere Vergleichbarkeit der bei den einzelnen Durchläufen der Verfahrensschritte b) und c) jeweils durchgeführten Auswertungen der Reaktionen am Badspiegel ist es sinnvoll, die Impulse auf den Gießstrang bei allen Durchläufen der Verfahrensschritte b) und c) mit jeweils einer gleichgroßen vorgegebenen Kraft oder mit jeweils einem gleichgroßen vorgegebenen Weg durchzuführen. Zu diesem Zweck sind die Aktoren 140, welche typischerweise als Hydraulikzylinder ausgebildet sind, vorzugsweise entweder kraftgesteuert oder weggesteuert ausgebildet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die bei der Impulsaufgabe auf den Gießstrang tatsächlich ausgeübten Kräfte oder Wege bzw. Eindrücktiefen messtechnisch mit Hilfe einer zweiten Sensoreinrichtung 120 erfasst und ebenfalls im Hinblick auf das Vorhandensein eines noch flüssigen Kerns, einer Teilerstarrung oder einer Durcherstarrung ausgewertet. Diese entsprechenden Rückschlüsse sind insbesondere möglich, wenn - bei vorgegebener Impulskraft - die Eindrücktiefe in den Gießstrang einen vorbestimmten Schwellenwert unter- oder überschreitet, oder wenn - bei vorgegebenem Impulsweg - die von der Gießstrangoberfläche dem Druckstempel entgegenwirkende Kraft einen bestimmten Schwellenwert unter- oder überschreitet.
  • Theoretisch lässt die Auswertung der Messergebnisse im Hinblick auf die Schwellenwerte bereits alleine einen Rückschluss auf den inneren Zustand des Gießstrangs zu: allerdings ist dieser Rückschluss für die Bestimmung der Lage der Sumpfspitze in der Praxis zu ungenau. So kann es beispielsweise sein, dass eine gemessene Eindrücktiefe des Druckstempels 130-n in den Gießstrang 200 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet; dann kann dies sowohl darin begründet liegen, dass die Strangschale noch zähflüssig ist, obwohl bereits kein flüssiges Kernvolumen mehr im Gießstrang vorhanden ist, oder aber dass tatsächlich noch ein flüssiger Kern in dem Gießstrang vorhanden ist. Die Auswertung von alleine der Eindrücktiefe lässt insofern keinen eindeutigen Rückschluss auf den inneren Zustand des Gießstrangs zu. Um diesen Fall der Unsicherheit auszuschließen wird erfindungsgemäß die Reaktion des Badspiegels auf den Impuls überprüft. Die Reaktion des Badspiegels wäre zu dem beschriebenen Beispiels jeweils eindeutig: dass heißt, in dem Fall, wenn die Strangschale noch zähflüssig ist, aber kein flüssiges Kernvolumen mehr vorhanden ist, würde der Badspiegel keine Reaktion zeigen während in dem anderen Fall, wenn noch flüssiges Kernvolumen vorhanden wäre, würde der Badspiegel mit einer entsprechenden Anhebung reagieren. Insofern kann die Beobachtung am Badspiegel grundsätzlich als Ersatz für die Auswertung der Eindrücktiefe oder Gegenkraft bei Impulsaufgabe auf den Gießstrang angesehen werden.
  • Für eine besonders präzise Bestimmung der Lage der Sumpfspitze kann es jedoch auch sinnvoll sein, nicht alleine die Reaktion am Badspiegel auszuwerten, sondern zusätzlich auch die Gegenkraft oder die Eindrücktiefe am Ort der Impulsaufgabe auf den Gießstrang und die Messergebnisse dieser unterschiedlichen Auswertungen miteinander UND zu verknüpfen. Für die Detektion der Sumpfspitze am Ort der Impulsaufgabe könnte dann das Kriterium definiert werden, dass sowohl - bei vorgegebener Kraft - eine gewissen Mindest-Eindrücktiefe in dem Gießstrang aufgrund des Impulses festgestellt werden muss als auch unmittelbar auf diesen Impuls außerdem eine Reaktion am Badspiegel festgestellt werden muss. Wenn beide Ereignisse UND-Verknüpft zusammentreffen, kann mit besonders hoher Sicherheit auf das Vorhandensein der Sumpfspitze auf Höhe des Ortes des Druckstempels bzw. der angesteuerten Stütz- oder Treiberrolle geschlossen werden.
  • Eine Reaktion des Badspiegels in Form einer Anhebung desselben muss nicht zwangsläufig aufgrund eines kurz zuvor aufgegebenen Impulses des Druckstempels bzw. Rolle in der Strangführung erfolgen; vielmehr kommt es oftmals auch zu Schwankungen des Badspiegels, zum Beispiel bei turbulentem Einlaufen neuer Schmelze. Bei derartig ungünstigen Konstellationen könnte deshalb rein theoretisch eine solche Reaktion am Badspiegel zwar in zeitlicher Nähe zu einem gegebenen Impuls gemessen werden, allerdings müsste dann der Impuls nicht zwangsläufig auf den gegebenen Impuls zurückzuführen sein, wenn nicht gleichzeitig auch der gemessene Weg bzw. die Eindringtiefe der Treiberrolle oder die gemessene Gegenkraft an der Gießstrangoberfläche einen gewissen Schwellenwert überschreiten würde. Insofern bietet die besagte UND-Verknüpfung eine zusätzlich Sicherheit bei der Bestimmung bzw. Einstellung der Lage der Sumpfspitze im Vergleich zu der alleinigen Auswertung der Reaktion am Badspiegel.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich gemäß einer ersten Verwendung besonders dazu an, eine Modellrechnung zum Bestimmen bzw. Einstellen der Lage der Sumpfspitze zu optimieren. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, zunächst die reale Lage der Sumpfspitze möglichst genau mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens einzustellen. Parallel dazu wird dann die Lage der Sumpfspitze unter den gleichen Gießbedingungen an demselben Gießstrang mit Hilfe einer Modellrechnung bzw. Simulation abgeschätzt bzw. eingestellt. Schließlich werden dann die Variablen der Modellrechnung bzw. des Simulationsprogramms in der Weise optimal eingestellt, dass die mit Hilfe der Modellrechnung bzw. Simulation abgeschätzte Lage der Sumpfspitze möglichst genau mit der zuvor bestimmten realen Lage bzw. Einstellung der Sumpfsitze übereinstimmt. Diese Vorgehensweise macht deshalb Sinn, weil davon ausgegangen wird, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lage der Sumpfspitze besonders genau bestimmt bzw. auf den Ort der Impulsaufgabe eingestellt werden kann. Bei der beschriebenen Optimierung der Modellrechnung sollte zumindest der sogenannte Korrektur K-Faktor als Variable optimal eingestellt werden.
  • Schließlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für eine zweite Verwendung, nämlich zum Verschieben der Lage der Sumpfspitze in gewünschter Weise. Dazu sind folgende Schritte durchzuführen:
    • Zunächst wird die Sumpfspitze auf Höhe des Ortes der Impulsaufgabe eingestellt durch Gießen des Gießstrangs mit der Geschwindigkeit VS gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Anschließend kann die Sumpfspitze an einen anderen Ort in oder entgegen der Gießrichtung verschoben werden durch geeignete Veränderung der Gießgeschwindigkeit gemäß dem in der Stranggießtechnologie bekannten Erstarrungsgesetz.
    Bezugszeichenliste
  • 100
    Vorrichtung zum Bestimmen der Lage der Sumpfspitze
    130-n
    Druckstempel, z.B. Strangführungsrolle
    140
    Aktuator
    150
    Auswerteeinrichtung
    160
    Sensoreinrichtung
    170
    Anzeigeeinrichtung
    200
    Gießstrang
    210
    Sumpfspitze
    300
    Stranggießanlage
    310
    Kokille
    312
    Badspiegel
    320
    Strangführung

Claims (5)

  1. Verfahren zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze (210) in einem Gießstrang (200) beim Stranggießen von flüssigen Metallen in einer Stranggießanlage (300), in welcher der Gießstang in einer Kokille (310) gegossen und nachfolgend in einer Strangführung (320) geführt wird; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:
    a) Gießen des Gießstrangs (200) mit einer ersten Gießgeschwindigkeit;
    b) Aufgeben eines Impulses auf den Gießstrang (200) an einem festem Ort innerhalb der Strangführung;
    c) Beobachten des Badspiegels (312), ob dieser eine temporäre Anhebung zeigt als unmittelbare Reaktion auf den Impuls;
    d) mindestens einmaliges, vorzugsweise mehrfaches Wiederholen der Schritte b) und c) bei jeweils geänderter Gießgeschwindigkeit; wobei der Impuls jeweils immer an dem festen Ort innerhalb der Strangführung (320) aufgegeben wird;
    e) während der wiederholten Durchführung der Schritte b) und c): Detektieren einer ersten Gießgeschwindigkeit v1, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls keine Reaktion an dem Badspiegel auslöst; und Detektieren einer zweiten Gießgeschwindigkeit v2, welche größer als die erste Geschwindigkeit v1 ist und bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auslöst; und
    f) Einstellen der Sumpfspitze in dem Gießstrang zumindest näherungsweise auf Höhe des festen Ortes durch Gießen des Giestrangs mit einer Gießgeschwindigkeit vs mit v1 < vs ≤ v2.
  2. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Impuls auf den Gießstrang bei allen Durchläufen der Verfahrensschritte b) und c) mit jeweils einer gleich großen vorgegebenen Kraft oder mit jeweils einem gleich großen vorgegebenen Weg erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Aufgeben des Impulses auf den Gießstrang bei vorgegebener Kraft mit einem Druck erfolgt, welcher betraglich ca. um 1/3 höher liegt als der ferrostatische Druck.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangnen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Badspiegel mit einer kurzen temporären Erhöhung reagiert, wenn der Impuls in einem noch nicht durcherstarrten Bereich auf den Gießstrang aufgegeben wird; und
    dass der Badspiegel keine signifikante Reaktion zeigt, wenn der Impuls in einem bereits durcherstarrten Bereich auf den Gießstrang aufgeben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangnen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass in Verfahrensschritt e) die zweite Gießgeschwindigkeit v2 dann detektiert oder bestimmt wird, wenn zusätzlich zu der Reaktion am Badspiegel - bei vorgegebener Impulskraft - die Eindrücktiefe in den Gießstrang einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, oder - bei vorgegebenem Impulsweg - die von der Gießstrangoberfläche dem Druckstempel entgegenwirkende Kraft einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet.
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