AT394150B - Verfahren und vorrichtung zum angiessen beim stranggiessen von metallen - Google Patents
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Description
AT 394 150 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Angießen beim Stranggießen von Metallen mit Hilfe eines auf die Badspiegelhöhe in der Stranggießkokille ansprechenden, ortsfest angeordneten Strahlungsempfängers, der mit einer Betätigungsvorrichtung für den den Pfannen- oder Zwischengefäßausguß verschließenden stopfensteuerungsmäßig verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens unter Verwendung eines auf ein Strahlungsspektrum ansprechenden Strahlungsempfängers.
Bekannter Weise wird zum Angießen beim Stranggießen von Metallen in die Stranggießkokille ein Anfahrkopf eingesetzt, über welchen eine Schicht Kühlschrott aufgebracht wird. Hierauf wird aus einem Zwischengefäß das flüssige Metall der Kokille zugeführt. Die Badhöhe in der Kokille wird manuell durch visuelle Beobachtung über einen den Ausguß des Zwischengefäßes verschließenden Stopfen gesteuert. Ist die erforderliche Badhöhe in der Kokille, die im allgemeinen etwa 100 mm unterhalb der Kupferoberkante der Kokille liegt, erreicht, so wird der Anfahrkopf vom Boden der Kokille mit Hilfe eines Kaltstranges aus der Kokille ausgefahren. Dieser Vorgang wird gleichfalls vom Bedienungspersonal eingeleitet. Danach ist der Anfahrvorgang, d. h. das Angießen beendet und der normale Stranggießverlauf beginnt. Bei diesem erfolgt die Regelung der Zufuhr des flüssigen Metalles vom Zwischengefäß zur Kokille zur Einhaltung eines bestimmten Badspiegels in derselben mittels Einrichtungen, die auf magnetischer, optischer, thermischer bzw. radioaktiver Strahlung basieren, wobei die Messung in einem Winkel zur Strangabzugsrichtung vorgenommen wird.
So ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Regeln des Badspiegels in einer Stranggießkokille mit einer seitlich oberhalb des Badspiegels angeordneten Photozelle bekannt, welche ein der Badspiegelhöhe entsprechendes elektrisches Signal aussendet. Hiebei wurde auch schon vorgeschlagen, zwischen dem Badspiegel und der Photozelle wenigstens eine Linse bzw. ein Objektiv vorzusehen, um eine Störstrahlung durch den in die Kokille einlaufenden Metallstrahl auszuschalten.
Alle diese bekannten Anordnungen dienen lediglich zum Konstanthalten des Badspiegels beim normalen Stranggießverlauf, nicht jedoch zur Einleitung des Angießvorganges. Bei diesem mußte bisher immer auf das Bedienungspersonal zurückgegriffen werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Angießen beim Stranggießen von Metallen zu schaffen, wobei eine manuelle Einleitung dieses Vorganges durch das Bedienungspersonal nicht erforderlich ist und daher ein automatisierter, insbesondere aber reproduzierbarer Gießvorgang gewährleistet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, nach welchem die Strahlungsintensität ε senkrecht auf den Anfahrkopf bzw. parallel zur Strangabzugsrichtung zur Bestimmung des Abstandes R der Schmelzenoberfläche vom Strahlungsempfänger nach der Formel
I R = ε wobei I die konstante Lichtstärke bedeutet, gemessen und nach Erreichen einer vorbestimmten Badspiegelhöhe der Anfahrvorgang beendet und das eigentliche Stranggießen begonnen wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens unter Verwendung eines auf ein Strahlungsspektrum ansprechenden Strahlungsempfängers ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger oberhalb der Stranggießkokille senkrecht auf den Anfahrkopf bzw. parallel zur Strangabzugsrichtung messend ortsfest angeordnet ist. Zweckmäßig ist hiebei dem Empfänger ein Linsensystem in definiertem Abstand vorgesetzt. Durch die Erfindung werden Schäden, die bei manuell gesteuertem Anfahren bzw. Angießen auftreten können, wirkungsvoll abgeschaltet. Weiters kann das Gießen nach vorgegebenen Programmen vorgenommen werden, beispielsweise linear oder proportional.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung. Fig. 2 stellt ein Diagramm, betreffend die Beleuchtungsintensität in Abhängigkeit vom Abstand des Strahlungsempfängers vom Badspiegel und Fig. 3 ein Arbeitsdiagramm, betreffend die Abhängigkeit zwischen Beleuchtungsintensität, Abstand, Temperatur und Zeit dar.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Stranggießkokille (3) auf, deren Boden von einem Anfahrkopf (2) gebildet ist. Die Zufuhr von flüssigem Metall zur Stranggießkokille erfolgt von einer Zwischenpfanne (5) über einen Tauchausguß (6) und wird durch einen Stopfen (4) gesteuert.
Außerhalb der Kokille (3) in einem vorbestimmten Abstand zu dieser Kokille und damit zum Anfahrkopf (2) ist ein Strahlungsempfänger (1) vorgesehen, der derart angeordnet ist, daß vom Strahlungsempfänger (1) bis zum Anfahrkopf (2) eine Sichtlinie (R) besteht. Der Strahlungsempfänger (1) dient zur Regelung der Metallzufuhr zur Kokille (3) aus der Zwischenpfanne (5) mittels des Stopfens (4), wie dies an sich bekannt ist, jedoch auch zur Regelung für das Ausfahren des Anfahrkopfes (2) aus der Kokille (3), wie dies durch die Leitung (7) angedeutet ist.
Wie in Fig. 1 strichliert dargestellt ist, kann zwischen dem Strahlungsempfänger (1) und dem Anfahrkopf -2-
AT 394 150 B (2), in einem definierten Abstand zu diesem Anfahrkopf, ein Linsensystem (11) angeordnet sein. Die Abbildung der Strahlung wird über das Linsensystem (11) auf den Strahlungsempfänger (1), beispielsweise eine Zeilenkamera, übertragen. Die Größe der Abbildung gibt hiebei Auskunft über den Abstand des Badspiegels vom Linsensysteme (11) und wird zur Ermittlung und Auswertung für das Angießen eingesetzt.
Die Stärke der Energiequelle kann mit dem Stefan-Bolzmann'schen Gesetz
Esa.F.T4 bestimmt werden, wobei E = ausgesandte Gesamtenergie eines schwarzen Strahlers F = Oberfläche des strahlenden Körpers T = absolute Temperatur σ = Strahlungskonstante bedeuten.
Bei bekannter Strahlungsfläche, Beleuchtungsfläche und bekannten Materialkonstanten kann die am Strahlungsempfänger (1) ankommende Energie pro Zeit bzw. die sich daran einstellende Temperatur in Funktion vom Abstand des Strahlungsempfängers (1) zur Energiequelle dargestellt werden.
Die über den Tauchausguß (6) auf den Anfahrkopf (2) in der Kokille (3) zugeführte Metallmenge pro Zeiteinheit kann mit Hilfe des Gesetzes der Fotometrie bestimmt werden. Dieses Gesetz wird durch die folgende Gleichung beschrieben:
I
ε
In dieser Formel bedeuten: ε = Strahlungsstärke (Beleuchtungsstärke) I = Lichtstärke R = Entfernung
Die Lichtstärke I ist beim Stranggießen eines Metalles als konstant vorauszusetzen, da die Gießtemperatur des Metalles beim Stranggießen konstant gehalten werden muß.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Strahlungsempfängers (1) außerhalb der Kokille (3), welcher in direkter Sichüinie zum Anfahrkopf (2) angebracht ist, wird bei Erreichen der gewünschten Badhöhe das Anfahren der Anlage eingeleitet.
Fig. 2 stellt die am Strahlungsempfänger (1) ankommende Beleuchtungsstärke bzw. Strahlungsstärke in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Strahlungsempfänger (1) und dem Badspiegel dar. Der Zusammenhang wird bei logarithmischer Darstellung linear. Das Diagramm zeigt weiterhin den Einfluß auf die Beleuchtungsstärke bei Zugabe von Gießpulver auf die Badoberfläche. Dieser Einfluß ist in Fig. 2 in der Kurve (b2) wiedergegeben. Die Kurven (al) und (a2) stellen den Zusammenhang ohne Gießpulveraufgabe dar.
Fig. 3 stellt ein Arbeitsdiagramm für die Größen der Beleuchtungsintensität, Abstand, Temperatur und Zeit dar. Bei Vorwahl einer Angießzeit t^-Soll bis t^-Soll und einem Zeitmengenprogramm a, b, c, d kann mit Hilfe der Bestrahlungsenergie der Abstand vom Strahlungsempfänger (1) in jedem Moment des Angießvorganges zum Badspiegel ermittelt werden. Dieser Abstand ist im Diagramm mit (R) bezeichnet Hiebei kann der Abstand zwischen Strahlungsempfänger (1) und dem Badspiegel am Ende des Angießvorganges vorgewählt werden.
Dieser Abstand ist im Diagramm mit R^-Soll bis Rn-Soll bezeichnet. Bei vorgegebenen Materialkonstanten bezüglich des Strahlungsempfängers (1) kann einem Abstand (R) eine Temperatur zugeordnet werden.
Bei Einsatz eines Linsensystems (11) kann die Abstandsmessung anstelle einer Bestrahlungsintensität später mit Hilfe einer Abbildungsgröße am Strahlungsempfänger erfolgen. -3-
Claims (3)
- AT 394 150 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Angießen beim Stranggießen von Metallen mit Hilfe eines auf die Badspiegelhöhe in der Stranggießkokille ansprechenden ortsfest angeordneten Strahlungsempfängers, der mit einer Betätigungsvorrichtung für den den Pfannen- oder Zwischengefäßausguß verschließenden Stopfen steuerungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsintensität (ε) senkrecht auf den Anfahrkopf bzw. parallel zur Strangabzugsrichtung zur Bestimmung des Abstandes (R) der Schmelzenoberfläche vom Strahlungsempfänger nach der Formel I R = ε wobei I die konstante Lichtstärke bedeutet, gemessen und nach Erreichen einer vorbestimmten Badspiegelhöhe der Anfahrvorgang beendet und das eigentliche Stranggießen begonnen wird.
- 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Verwendung eines auf ein Strahlungsspektrum ansprechenden Strahlungsempfängers, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (1) oberhalb der Stranggieß-Kokille (3) senkrecht auf den Anfahrkopf (2) bzw. parallel zur Strangabzugsrichtung messend ortsfest angeordnet ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (1) ein Linsensystem (11) in definiertem Abstand vorgesetzt ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-
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