AT519154A1 - Regulation of the narrow-side conicity of a continuous casting mold - Google Patents
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- AT519154A1 AT519154A1 ATA50856/2016A AT508562016A AT519154A1 AT 519154 A1 AT519154 A1 AT 519154A1 AT 508562016 A AT508562016 A AT 508562016A AT 519154 A1 AT519154 A1 AT 519154A1
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille basierend auf der Messung der mit Hilfe von Aktoren auf die Schmalseiten aufgebrachten Kräfte. Um eine möglichst optimale Schmalseitenkonizität zu erzielen, bei der durch die Anstel lung der Schmalseitenplatten an den gegossenen Metallstrang dessen temperaturbedingte Schrumpfung möglichst genau ausgeglichen und so ein möglichst großflächiger Kontakt zum Metallstrang hergestellt wird, schlägt die Erfindung einen Regelkreis vor, dessen Regelabweichung auf der Messung der an den Aktoren während des Stranggießens auftretenden Kräfte beruht. Mittels geeigneter Parametrierung der Regelgöße, der Regelvorschrift sowie Filtern des Regelkreises kann ein sehr schnelles und zuverlässiges Regelverhalten realisiert werden. Für eine erfindungsgemäße Vorrichtung werden doppeltwirkende Hydraulikzylinder als Aktoren vorgeschlagen.The invention relates to a method and a device for regulating the narrow-side conicity of a continuous casting mold based on the measurement of the forces applied to the narrow sides with the aid of actuators. In order to achieve the best possible narrow-side conicity, in which by the Anstel development of the narrow side plates on the cast metal strand whose temperature-induced shrinkage balanced as precisely as possible and as large as possible contact with the metal strand is produced, the invention proposes a control loop whose deviation on the measurement of is based on the actuators occurring during continuous casting forces. By means of suitable parameterization of the control variable, the regulation and filtering of the control loop, a very fast and reliable control behavior can be realized. For a device according to the invention double-acting hydraulic cylinders are proposed as actuators.
Description
ZusammenfassungSummary
Regelung des Schmalseitenkonus einer StranggusskokilleRegulation of the narrow side cone of a continuous casting mold
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille basierend auf der Messung der mit Hilfe von Aktoren auf die Schmalseiten aufgebrachten Kräfte. Um eine möglichst optimale Schmalseitenkonizität zu erzielen, bei der durch die Anstellung der Schmalseitenplatten an den gegossenen Metallstrang dessen temperaturbedingte Schrumpfung möglichst genau ausgeglichen und so ein möglichst großflächiger Kontakt zum Metallstrang hergestellt wird, schlägt die Erfindung einen Regelkreis vor, dessen Regelabweichung auf der Messung der an den Aktoren während des Stranggießens auftretenden Kräfte beruht. Mittels geeigneter Parametrierung der Regelgöße, der Regelvorschrift sowie Filtern des Regelkreises kann ein sehr schnelles und zuverlässiges Regelverhalten realisiert werden. Für eine erfindungsgemäße Vorrichtung werden doppeltwirkende Hydraulikzylinder als Aktoren vorgeschlagen.The invention relates to a method and a device for regulating the narrow side taper of a continuous casting mold based on the measurement of the forces applied to the narrow sides with the aid of actuators. In order to achieve the best possible narrow side taper, in which the temperature-related shrinkage is compensated for as precisely as possible by placing the narrow side plates on the cast metal strand and thus making the largest possible contact with the metal strand, the invention proposes a control circuit, the control deviation of which is based on the measurement of forces acting on the actuators during continuous casting. Appropriate parameterization of the control variable, the control specification and filtering the control circuit can result in very fast and reliable control behavior. Double-acting hydraulic cylinders are proposed as actuators for a device according to the invention.
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Beschreibungdescription
Regelung der Schmalseitenkonizität einer StranggusskokilleRegulation of the narrow side taper of a continuous casting mold
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille basierend auf der Messung der auf die Schmalseiten aufgebrachten Kräfte.The invention relates to a method for regulating the narrow side taper of a continuous casting mold based on the measurement of the forces applied to the narrow sides.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Stranggusskokille, deren Schmalseitenplatten mit Hilfe von in unterschiedlichem Abstand zur Eingießseite gelegenen Aktoren entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren angestellt werden.Furthermore, the invention relates to a continuous casting mold, the narrow side plates of which are set in accordance with the method according to the invention with the aid of actuators located at different distances from the casting side.
Stranggusskokillen kommen beim Gießen von Metallbrammen, insbesondere beim Gießen von Stahlbrammen zum Einsatz. Dabei besteht eine Stranggusskokille, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, aus vier einzelnen, zueinander verschiebbar angeordneten Metallplatten, den sogenannten Kokillenplatten, die bevorzugt aus einer Kupferlegierung gefertigt sind und im Wesentlichen Quaderform besitzen.Continuous casting molds are used when casting metal slabs, in particular when casting steel slabs. In this case, a continuous casting mold, in which the method according to the invention is used, consists of four individual metal plates, the so-called mold plates, which are arranged so as to be displaceable relative to one another and are preferably made from a copper alloy and essentially have a cuboid shape.
In Bezug auf die Gießrichtung der Stranggusskokille besitzen alle vier Kokillenplatten annähernd die gleiche Erstreckung, die folglich als Kokillenhöhe H bezeichnet wird. Zudem weisen jeweils zwei der Kokillenplatten dieselbe Abmessung in Breitenrichtung auf. Die Kokillenplatten des Paares mit der größeren Abmessung in Breitenrichtung werden auch als Breitseitenplatten bezeichnet, jene mit der kleineren Abmessung in Breitenrichtung als Schmalseitenplatten.With regard to the casting direction of the continuous casting mold, all four mold plates have approximately the same extent, which is consequently referred to as mold height H. In addition, two of the mold plates each have the same dimension in the width direction. The mold plates of the pair with the larger dimension in the width direction are also referred to as broad side plates, those with the smaller dimension in the width direction as narrow side plates.
Die vier Kokillenplatten einer Stranggusskokille werden, bezogen auf die Gießrichtung, in gleicher Höhe angeordnet, wobei die beiden Breitseitenplattenplatten und die beiden Schmalseitenplatten jeweils einander gegenüberliegen. Dadurch entsteht eine beidseitig offene Gießform, deren Öffnungen als eingießseitiges bzw. austrittseitiges Ende bezeichnet werden und die - bezogen auf eine zur Gießrichtung normal stehende Schnittebene - einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.The four mold plates of a continuous casting mold are arranged at the same height in relation to the casting direction, the two broad side plate plates and the two narrow side plates each lying opposite one another. This creates a mold open on both sides, the openings of which are referred to as the pour-side or outlet-side end and which have a rectangular cross section with respect to a cutting plane normal to the casting direction.
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Die Anordnung der Kokillenplatten zueinander erfolgt derart, dass jede der beiden Breitseitenplatten während des Gießvorganges mit ihrer Innenfläche die beiden Schmalseitenplatten, und umgekehrt jede Schmalseitenplatte mit zwei einander gegenüberliegenden Außenflächen die beiden Breitseitenplatten kontaktiert. Dabei wird die Distanz zwischen den austrittseitigen Enden der Schmalseitenplatten als Gießbreite bezeichnet, da dieser Abstand die Abmessung des gegossenen Metallstranges beim Austritt aus der Kokille definiert.The arrangement of the mold plates with respect to one another is such that each of the two broad side plates contacts the two narrow side plates with their inner surface during the casting process, and conversely each narrow side plate with two opposite outer surfaces contacts the two broad side plates. The distance between the outlet-side ends of the narrow side plates is referred to as the casting width, since this distance defines the dimension of the cast metal strand when it emerges from the mold.
Diese Anordnung ermöglicht einerseits, dass die Schmalseitenplatten auch während des Gießvorganges parallel zu den Innenflächen der Breitseitenplatten verschoben werden können. Andererseits kann durch mechanisches Anstellen der Breitseitenplatten an die Schmalseitenplatten eine Klemmkraft auf die Schmalseitenplatten ausgeübt werden.On the one hand, this arrangement enables the narrow side plates to be displaced parallel to the inner surfaces of the broad side plates even during the casting process. On the other hand, a clamping force can be exerted on the narrow side plates by mechanically positioning the wide side plates against the narrow side plates.
Der - bezogen auf die Gießrichtung - von den Kokillenplatten umschlossene Raum wird im Weiteren als Innenraum der Kokille bezeichnet, dementsprechend werden die dem Innenraum zugewandten Flächen der Kokillenplatten als deren Innenflächen bezeichnet, analog dazu werden die den Innenflächen der jeweiligen quaderförmigen Kokillenplatten gegenüberliegenden Flächen auch als Außenflächen der Kokillenplatten bezeichnet.The space enclosed by the mold plates in relation to the casting direction is referred to below as the interior of the mold, accordingly the surfaces of the mold plates facing the interior are referred to as their inner surfaces, analogously to this, the surfaces opposite the inner surfaces of the respective cuboid mold plates are also referred to as outer surfaces called the mold plates.
An den Außenflächen der Kokillenplatten sind in der Regel sogenannte Backupplatten befestigt, die einerseits für eine ausreichende mechanische Stabilität der Kokillenplatten sorgen und andererseits eine Kühlvorrichtung enthalten, der die beim Stranggießen freiwerdende Wärme der Metallschmelze von den Kokillenplatten ableitet. Derartige Vorrichtungen, wie z.B. Ausfräsungen an den Außenflächen der Kokillenplatten, die gemeinsam mit den Backupplatten wasserdurchströmte Kühlkanäle ausbilden, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.So-called back-up plates are usually attached to the outer surfaces of the mold plates, which on the one hand ensure sufficient mechanical stability of the mold plates and on the other hand contain a cooling device which dissipates the heat of the metal melt released during continuous casting from the mold plates. Such devices, e.g. Milling on the outer surfaces of the mold plates, which together with the backing plates form cooling channels through which water flows, are well known from the prior art.
Die verschiebbare Anordnung der Kokillenplatten zueinander erfolgt durch entsprechende Aktoren, die es ermöglichen, ein / 56The displaceable arrangement of the mold plates relative to one another is carried out by corresponding actuators, which make it possible to insert a / 56
2016P00270AT zelne Kokillenplatten räumlich zu positionieren und dadurch die für die Abmessung der produzierten Metallbramme maßgebliche Querschnittsfläche der Kokille zu variieren. Derartige Aktoren können z.B. motorisch angetriebene Spindeln oder hydraulische Aktoren sein, die ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind.2016P00270AT to position individual mold plates spatially and thereby to vary the cross-sectional area of the mold that is decisive for the dimension of the metal slab produced. Such actuators can e.g. be motor-driven spindles or hydraulic actuators, which are also known from the prior art.
Beim Gießvorgang wird eine Metallschmelze am eingießseitigen Ende in den Innenraum der Kokille eingebracht, wobei die Metallschmelze wegen der Wärmeabgabe an die Kokillenplatten im Kontaktbereich zu den Kokillenplatten zu erstarren beginnt und in diesem Bereich eine sogenannte Strangschale ausbildet, deren Dicke sich während des Durchtretens des entsprechenden Strangabschnitts durch die Kokille kontinuierlich vergrößert. Der solcherart teilerstarrte Metallstrang wird durch entsprechende Auszugsvorrichtungen, wie z.B. angetriebene Treiberrollen in dem der Kokille nachfolgenden Rollgang, am austrittseitigen Ende der Kokille aus dieser ausgezogen, wobei dieser Prozess durch mechanische Oszillationsbewegungen der Kokille selbst unterstützt wird.During the casting process, a metal melt is introduced into the interior of the mold at the end on the pouring side, the metal melt starting to solidify in the contact area with the mold plates due to the heat being given off to the mold plates, and a so-called strand shell is formed in this area, the thickness of which is formed when the corresponding strand section passes through continuously increased by the mold. The metal strand which is partially solidified in this way is pulled out by appropriate pull-out devices, e.g. driven driver rollers in the roller table following the mold, pulled out of the mold at the outlet end thereof, this process being supported by mechanical oscillation movements of the mold itself.
Die Oberfläche der flüssigen Metallschmelze im Inneren der Stranggusskokille wird auch als Gießspiegel bezeichnet, dementsprechend ist die sog. Gießspiegelhöhe h als Abstand des Gießspiegels vom austrittseitigen Ende der Kokille definiert.The surface of the molten metal in the interior of the continuous casting mold is also referred to as a mold level. Accordingly, the so-called mold level height h is defined as the distance of the mold level from the exit end of the mold.
Weiters wird in die Kokille an ihrem eingießseitigen Ende Gießpulver auf die Metallschmelze aufgebracht, welches an der Oberfläche der noch flüssigen Metallschmelze durch die abgegebene Wärme aufgeschmolzen wird und in weiterer Folge einen Gleitfilm zwischen der sich bildenden Strangschale und den Innenflächen der Kokillenplatten ausbildet, der die mechanische Reibung zwischen der Strangschale und den Innenseiten der Kokillenplatten verringert.Furthermore, casting powder is applied to the molten metal at the pouring end of the mold, which is melted on the surface of the still molten metal melt by the heat given off and subsequently a sliding film between the strand shell that forms and the inner surfaces of the mold plates, which forms the mechanical Friction between the strand shell and the inside of the mold plates is reduced.
Trotz der Ausbildung einer Strangschale verbleibt der überwiegende Teil des im Kokilleninneren befindlichen Abschnittes des Metallstranges in der flüssigen Phase. Daher wirkt auf die Strangschale ein entsprechender ferrostatischer Druck, / 56Despite the formation of a strand shell, the majority of the section of the metal strand located inside the mold remains in the liquid phase. A corresponding ferrostatic pressure therefore acts on the strand shell, / 56
2016P00270AT der durch einen entsprechenden Gegendruck der Kokillenplatten ausgeglichen werden muss, da die Strangschale selbst keinen ausreichenden Gegendruck aufbauen kann.2016P00270AT which must be compensated by a corresponding back pressure of the mold plates, since the strand shell itself cannot build up sufficient back pressure.
Aus diesem Grund wird während des Gießvorganges insbesondere auf die Schmalseitenplatten mittels deren Aktoren eine entsprechende Andruckkraft aufgebracht, da die Klemmwirkung, die die Breitseitenplatten auf die Schmalseitenplatten ausüben, in der Regel nicht ausreichend ist.For this reason, during the casting process, a corresponding pressure force is applied to the narrow side plates in particular by means of their actuators, since the clamping effect which the broad side plates exert on the narrow side plates is generally not sufficient.
Ein an einer Schmalseitenplatte angeordneter Aktor besitzt einen Angriffspunkt, an dem eine Kraftübertragung an die Schmalseitenplatte erfolgt und wobei durch eine räumliche Verschiebung des Angriffspunktes durch den Aktor die Schmalseitenplatte an dieser Stelle bewegt wird. Dieser Angriffspunkt kann gelenkig ausgestaltet sein, wenn sich beispielswese die Neigung der Schmalseitenplatte bei der Verschiebung durch den Aktor ändert. Dem Angriffspunkt ist in diesem Sinne eine im Raum verschiebliche Position zugeordnet, die im Weiteren als Aktorposition bezeichnet wird. Weiters umfasst ein Aktor einen Sensor, mit dem der aktuelle Wert der Aktorposition erfasst wird, welcher auch als Istposition des Aktors bezeichnet wird und der an eine Regeleinheit übertragen wird.An actuator arranged on a narrow side plate has a point of application at which a force is transmitted to the narrow side plate and the narrow side plate is moved at this point by a spatial displacement of the point of application by the actuator. This point of attack can be designed to be articulated if, for example, the inclination of the narrow side plate changes during the displacement by the actuator. In this sense, the point of attack is assigned a position which is displaceable in space and which is referred to below as the actuator position. Furthermore, an actuator comprises a sensor with which the current value of the actuator position is recorded, which is also referred to as the actual position of the actuator and which is transmitted to a control unit.
Bei einer Positionsregelung des Aktors wird diesem von der Regeleinheit ein bestimmter Positionswert vorgegeben, der im Weiteren auch als Sollposition des Aktors bezeichnet wird. Dabei wird die Istposition des Aktors mit dessen Sollposition verglichen und der Aktor von der Regeleinheit derart angesteuert, dass Istposition und Sollposition übereinstimmen. Diese Ansteuerung geschieht durch Beaufschlagung des Aktors mit einer entsprechenden mechanischen Kraft, die über den Angriffspunkt des Aktors an die Schmalseitenplatte übertragen wird und wodurch als Folge die Position der Schmalseitenplatte an dieser Stelle verändert wird. Die Beaufschlagung des Aktors mit einer mechanischen Kraft wird ebenfalls von der Regeleinheit veranlasst und kann beispielsweise durch Veränderung des Hydraulikdrucks erfolgen, wenn der Aktor in Form eines Hydraulikzylinders ausgestaltet ist.In the case of position control of the actuator, the control unit specifies a specific position value, which is also referred to below as the target position of the actuator. The actual position of the actuator is compared with its target position and the actuator is controlled by the control unit such that the actual position and target position match. This actuation takes place by applying an appropriate mechanical force to the actuator, which is transmitted to the narrow side plate via the point of application of the actuator and as a result of which the position of the narrow side plate is changed at this point. A mechanical force is also applied to the actuator by the control unit and can take place, for example, by changing the hydraulic pressure if the actuator is designed in the form of a hydraulic cylinder.
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Während des Gießvorganges werden allen Aktoren der Stranggusskokille individuelle Sollpositionen vorgegeben und dadurch die nach innen wirkende Kräfte der einzelnen Aktoren so geregelt, dass durch das Zusammenwirken aller Aktoren während des Gießvorganges - mit Ausnahme während des Vorganges einer Positionsverstellung der Schmalseitenplatten - die nach außen gerichteten Kräfte der Metallschmelze exakt ausgeglichen werden, da sich andernfalls die Schmalseitenplatten bewegen würden. Es herrscht somit ein Kräftegleichgewicht zwischen den nach außen gerichteten, vom ferrostatischen Druck der Metallschmelze verursachten Kräften und den nach innen gerichteten Kräften der Aktoren.During the casting process, all actuators of the continuous casting mold are given individual target positions and the internal forces of the individual actuators are regulated in such a way that the interaction of all actuators during the casting process - with the exception of the process of adjusting the position of the narrow side plates - the outward forces of the Metal melt can be balanced exactly, otherwise the narrow side plates would move. There is therefore a balance of forces between the outward forces caused by the ferrostatic pressure of the molten metal and the inward forces of the actuators.
Da Metalllegierungen bei ihrer Erstarrung und nachfolgenden Abkühlung eine Verkleinerung ihres räumlichen Volumens erfahren, schrumpft der gegossene Metallstrang beim Durchtritt durch die Kokille entsprechend. Es ist zudem bekannt, dass zur Erreichung eines qualitativ möglichst hochwertigen Ergebnisses der gegossene Metallstrang beim Durchtritt durch die Kokille einen möglichst großflächigen mechanischen Kontakt zu den Innenflächen der Kokillenplatten aufweisen soll. Hebt sich jedoch die Strangschale aufgrund thermischer Schrumpfung von der Kokilleninnenfläche ab, so reduziert dies an der betreffenden Stelle den Wärmeabfluss aus dem Metallstrang in nennenswertem Ausmaß, was eine uneinheitliche Qualität der Strangoberfläche zur Folge hat und im Extremfall bis zum Aufreißen der Strangschale führen kann.Since metal alloys experience a reduction in their spatial volume during their solidification and subsequent cooling, the cast metal strand shrinks accordingly as it passes through the mold. It is also known that in order to achieve the highest possible quality, the cast metal strand should have as large a mechanical contact as possible with the inner surfaces of the mold plates when it passes through the mold. However, if the strand shell lifts off from the inner surface of the mold due to thermal shrinkage, this significantly reduces the heat flow from the metal strand at the point in question, which results in a non-uniform quality of the strand surface and, in extreme cases, can lead to the strand shell being torn open.
Eine Maßnahme, um ein möglichst großflächiges und gleichmäßiges Anliegen des durch die Kokille hindurchtretenden Metallstranges zu erreichen, besteht darin, eine geringfügige Neigung zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Kokillenplatten vorzugeben, sodass sich der Querschnitt der Kokille vom eingießseitigen Ende zum austrittseitigen Ende entsprechend der Schrumpfung des Metallstranges verjüngt.One measure to ensure that the metal strand passing through the mold is as large and uniform as possible is to predefine a slight inclination between the opposing mold plates, so that the cross section of the mold from the pouring end to the outlet end corresponds to the shrinkage of the metal strand rejuvenated.
Die Neigung der gegenüberliegenden Breitseitenplatten wird in der Regel durch eine trapezförmige Form der Schmalseitenplat / 56The inclination of the opposite broad side plates is usually determined by a trapezoidal shape of the narrow side plate / 56
2016P00270AT ten erreicht: da die Schmalseitenplatten die beiden Breitseitenplatten entlang ihrer Höhenerstreckung kontaktieren, besteht zwischen den jeweils oberen, eingießseitigen Enden der beiden Breitseitenplatten ein anderer Abstand als zwischen den unteren, austrittseitigen Enden der Breitseitenplatten. Der Quotient aus der Differenz zwischen den oberen Abständen f und den unteren Abständen d zwischen den Breitseitenplatten und der Kokillenhöhe H entsprechend2016P00270AT achieved: since the narrow side plates contact the two broad side plates along their vertical extension, there is a different distance between the upper, pour-side ends of the two broad side plates than between the lower, exit-side ends of the broad side plates. The quotient of the difference between the upper distances f and the lower distances d between the broad side plates and the mold height H accordingly
Kb = (f - d) / h wird auch als Breitseitenkonizität bezeichnet.Kb = (f - d) / h is also called broadside taper.
In ähnlicher Weise wird die Konizität der Schmalseitenplatten - im Weiteren auch als Schmalseitenkonizität Ks bezeichnet üblicherweise als Differenz des Abstands e der eingießseitigen Enden der Schmalseitenplatten zueinander und des Abstands b der austrittseitigen Enden der Schmalseitenplatten zueinander, welcher identisch zur Gießbreite b ist, gemäßSimilarly, the taper of the narrow side plates - hereinafter also referred to as narrow side taper K s - is usually referred to as the difference between the distance e between the ends of the narrow side plates on the pouring side and the distance b between the ends of the narrow side plates on the outlet side, which is identical to the casting width b, according to
Ks = (e - b) / b definiert. Es sind jedoch auch andere Definitionen der Schmalseitenkonizität möglich, wobei wesentlich ist, dass diese dabei von der Neigung zumindest einer der Schmalseitenplatten in Bezug auf die Gießrichtung abhängen. So ist es denkbar, eine Definition für die Schmalseitenkonizität nur auf eine einzelne Schmalseitenplatte zu beziehen, beispielsweiseK s = (e - b) / b defined. However, other definitions of the narrow side taper are also possible, it being essential that they depend on the inclination of at least one of the narrow side plates with respect to the casting direction. It is conceivable, for example, to refer to a definition for the narrow side taper only on a single narrow side plate
Ks,l = (el - bl) / bl mit le{1, 2}, wobei der Index l die erste bzw. die zweite Schmalseitenplatte und el den eingießseitigen und bl den austrittseitigen Normalabstand der Schmalseitenplatte l zur geometrischen Mittenlinie der Stranggusskokille bezeichnen. Im Fall einer derartigen, nur auf eine Schmalseitenplatte bezogenen Definition der Schmalseitenkonizität werden der Stranggusskokille folglich zwei Werte für die Schmalseitenkonizität zugeordnet.K s , l = (e l - b l ) / b l with le {1, 2}, where the index l is the first and the second narrow side plate and e l is the inlet-side and b l is the outlet-side normal distance of the narrow side plate l from the geometric Mark the center line of the continuous casting mold. In the case of such a definition of the narrow side conicity, which relates only to a narrow side plate, the continuous casting mold is consequently assigned two values for the narrow side conicity.
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Da der Breitseitenkonus allein durch die geometrische Form der Schmalseitenplatten vorgegeben ist, kann darauf während des Gießbetriebes kein Einfluss genommen werden. Um daher den Kontakt der Kokilleninnenseite mit der Strangschale während des Gießvorganges zu verbessern, sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, die Einfluss auf die Form der Schmalseitenplatten einer Kokille nehmen.Since the broadside cone is determined solely by the geometrical shape of the narrow side plates, no influence can be exerted on it during the casting operation. In order to improve the contact of the inside of the mold with the strand shell during the casting process, solutions are known from the prior art which influence the shape of the narrow side plates of a mold.
Die Ausbildung der Strangschale beim Durchtritt des Metallstranges durch die Stranggusskokille hängt von unterschiedlichen Faktoren, wie z.B. der Gießgeschwindigkeit, der Zusammensetzung der Metallschmelze selbst, den Eigenschaften des Gießpulvers oder von der Kühlleistung der Kühlvorrichtung der Kokille ab, die den Wärmeübertrag vom gegossenen Metallstrang an die Kokille und damit den mechanischen Kontakt des Metallstranges mit der Kokille ebenfalls beeinflussen.The formation of the strand shell when the metal strand passes through the continuous casting mold depends on various factors, such as the casting speed, the composition of the molten metal itself, the properties of the casting powder or the cooling capacity of the cooling device of the mold, which also influence the heat transfer from the cast metal strand to the mold and thus the mechanical contact of the metal strand with the mold.
Aus der JP 2010 253548 A ist eine Konstruktion für Stranggusskokillen bekannt, die vorschlägt, die Schmalseitenplatten während des Gießens in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit, des Kohlenstoffgehalts der Metallschmelze oder des aus dem Metallstrang an die Kokille übertretenden Wärmestroms mechanisch zu verbiegen, wobei der Wärmestrom aus Temperaturwerten des Kühlwassers der Kühlvorrichtung der Kokille errechnet wird. Ziel dieser Erfindung ist es, durch das gezielte Verbiegen der Schmalseitenplatten sowohl den Erstarrungsverlauf der Strangschale als auch die Reibungskräfte, die an den Innenflächen der Kokillenplatten auftreten, auch bei sich ändernden Gießbedingungen möglichst konstant zu halten und so die Bildung von Längsrissen im gegossenen Metallstrang zu vermeiden. Dabei wird zur Aufbringung der erforderlichen Biegekräfte ein komplexer Biegemechanismus entsprechend Fig. 15 und Fig. 18 verwendet.From JP 2010 253548 A a construction for continuous casting molds is known, which proposes to mechanically bend the narrow side plates during the casting depending on the casting speed, the carbon content of the molten metal or the heat flow passing from the metal strand to the mold, the heat flow from temperature values of the cooling water of the cooling device of the mold is calculated. The aim of this invention is to keep both the solidification profile of the strand shell and the frictional forces that occur on the inner surfaces of the mold plates as constant as possible, even with changing casting conditions, by the targeted bending of the narrow side plates, and thus to avoid the formation of longitudinal cracks in the cast metal strand , A complex bending mechanism according to FIGS. 15 and 18 is used to apply the required bending forces.
Die JP H03 210953 A schlägt eine Stranggusskokille vor, deren Schmalseitenplatten jeweils eine in horizontaler Richtung senkrecht zur Gießrichtung verlaufende Nut 15 aufweisen, weswegen sich an dieser Stelle unter Krafteinwirkung ein Knick / 56JP H03 210953 A proposes a continuous casting mold, the narrow side plates of which each have a groove 15 running in the horizontal direction perpendicular to the casting direction, which is why a kink 56 at this point under the action of force
2016P00270AT entsprechend Fig.1 ausbildet. Die Regelung dieser Krafteinwirkung erfolgt dabei in Abhängigkeit von mittels eines Thermoelementes gemessenen Temperaturwerten in der Nähe des austrittseitigen Endes der Schmalseitenplatten. Die Nuten der Schmalseitenplatten stellen dabei eine mechanische Schwachstelle dar.2016P00270AT in accordance with Fig. 1. This action of force is regulated as a function of temperature values measured by means of a thermocouple in the vicinity of the outlet end of the narrow side plates. The grooves of the narrow side plates represent a mechanical weak point.
Die JP H02 247059 A schlägt vor, die Schmalseitenplatten mitsamt den daran montierten Backupplatten in Abhängigkeit des gemessenen Wärmestromes bzw. der Gießgeschwindigkeit zu verbiegen. Die dafür benötigten Biegekräfte sind sehr hoch, die Innenflächen der Schmalseitenplatten nehmen dabei einen entlang der Gießrichtung gekrümmten Verlauf an.JP H02 247059 A suggests bending the narrow side plates together with the backing plates mounted on them depending on the measured heat flow or the casting speed. The bending forces required for this are very high, the inner surfaces of the narrow side plates assume a curve along the casting direction.
Nachteilig bei allen vorgenannten Veröffentlichungen ist, dass zur Verbiegung der Schmalseitenplatten hohe mechanische Kräfte bzw. entsprechend komplexe Gewerke nötig sind.A disadvantage of all the publications mentioned above is that high mechanical forces or correspondingly complex trades are required to bend the narrow side plates.
Zudem wird bei den genannten Veröffentlichungen ein hypothetischer Erstarrungsverlauf der Strangschale angenommen, für den eine physikalische Modellbildung nötig ist, die wiederum von diversen Einflussfaktoren abhängt und daher mit dementsprechenden Unsicherheiten behaftet ist, da keine direkte Messung der tatsächlichen Kontaktfläche zwischen Strangschale und den Innenflächen der Kokillenplatte stattfindet.In addition, in the publications mentioned, a hypothetical solidification process of the strand shell is assumed, for which a physical modeling is necessary, which in turn depends on various influencing factors and is therefore subject to the corresponding uncertainties, since no direct measurement of the actual contact area between the strand shell and the inner surfaces of the mold plate takes place ,
Ein weiterer Nachteil der obengenannten Veröffentlichungen besteht darin, dass eine Regelung, die auf einem gemessenen Temperaturwert bzw. einem gemessenen Wärmestrom beruht, eine entsprechend inhärente Trägheit besitzt und daher nicht schnell genug auf sich rasch ändernde Produktionsbedingungen reagieren kann.Another disadvantage of the above-mentioned publications is that a control system which is based on a measured temperature value or a measured heat flow has a correspondingly inherent inertia and therefore cannot react quickly enough to rapidly changing production conditions.
Um nachteilige mechanische Belastungen der Schmalseitenplatten zu umgehen, schlägt die gegenständliche Erfindung daher vor, anstatt einer Verbiegung der Schmalseitenplatten diese während des Gießbetriebes in ihrer räumlichen Lage zu verändern, indem sie entlang der Innenseiten der Breitseitenplatten geführt werden. Dies geschieht dadurch, dass die Klemm / 56In order to avoid disadvantageous mechanical loads on the narrow side plates, the present invention therefore proposes, instead of bending the narrow side plates, to change their spatial position during the casting operation by guiding them along the inner sides of the wide side plates. This happens because the Klemm / 56
2016P00270AT kraft, die die Breitseitenplatten auf die Schmalseitenplatten ausüben, reduziert wird, dann die Schmalseitenplatten mithilfe entsprechender positionsgeregelter Aktoren entsprechend verstellt und schließlich der Anpressdruck der Breitseitenplatten auf den ursprünglichen Wert wieder eingestellt wird. Ein solcher Verstellvorgang erfolgt kontrolliert und derart, dass es trotz der nach außen wirkenden Kräfte der flüssigen Metallschmelze zu keinem plötzlichen Aufreißen der Strangschale kommt.2016P00270AT force that the broad side plates exert on the narrow side plates is reduced, then the narrow side plates are adjusted accordingly with the aid of corresponding position-controlled actuators and finally the contact pressure of the broad side plates is reset to the original value. Such an adjustment process takes place in a controlled manner and in such a way that, despite the outward forces of the molten metal melt, there is no sudden tearing of the strand shell.
Insbesondere kann so die der Schmalseitenkonizität an die von der Ausbildung der Strangschale herrührende Schrumpfung des Metallstranges angepasst werden, sodass die Kontaktfläche der Schmalseitenplatten mit der Strangschale möglichst groß ist. Dabei werden keine Kräfte für die Verbiegung der Schmalseitenplatten selbst aufgebracht und die Reibungskräfte zwischen der Strangschale und den Innenflächen der Kokillenplatten werden nicht unnötig erhöht.In particular, the narrow side taper can be adapted to the shrinkage of the metal strand resulting from the formation of the strand shell, so that the contact area of the narrow side plates with the strand shell is as large as possible. No forces are applied for the bending of the narrow side plates themselves and the frictional forces between the strand shell and the inner surfaces of the mold plates are not unnecessarily increased.
Bei einer in diesem Sinne optimalen Schmalseitenkonizität entspricht die Anstellung der Schmalseiten der Kokille genau der Schrumpfung des Strangs, die durch das Anwachsen der Strangschale hervorgerufen wird. Typische Werte der Schmalseitenkonizität liegen zwischen 0.9% und 1.3% der Gießbreite entsprechend der obengenannten Definition.If the narrow side taper is optimal in this sense, the setting of the narrow sides of the mold corresponds exactly to the shrinkage of the strand, which is caused by the growth of the strand shell. Typical values of the narrow side taper are between 0.9% and 1.3% of the pouring width according to the above definition.
Eine zu starke Konizität der Schmalseitenplatten, die eine Quetschung des Stranges durch die Kokille verursacht, bewirkt neben einer verstärkten Abnutzung der Kokillenoberfläche eine Erhöhung der Reibung zwischen Kokille und Strang. Unter Umständen kann beim Durchtreten des Metallstranges durch die Stranggusskokille im Kantenbereich, wo die Schmalseitenplatten und die Breitseitenplatten aufeinandertreffen, auch ein Ausbeulen der Strangschale nach innen erfolgen, was wiederum zu Längsfehlern im Metallstrang führt.Excessive taper of the narrow side plates, which causes the strand to be squeezed by the mold, causes increased wear on the mold surface and increases the friction between the mold and the strand. Under certain circumstances, when the metal strand passes through the continuous casting mold in the edge area where the narrow side plates and the broad side plates meet, the strand shell can also bulge inwards, which in turn leads to longitudinal defects in the metal strand.
Durch eine zu geringe Schmalseitenkonizität andererseits entsteht eine Lücke zwischen der Strangschale und den Schmalseitenplatten der Kokille, was zu einem reduzierten Strangscha / 56On the other hand, too little taper on the narrow side creates a gap between the strand shell and the narrow side plates of the mold, which leads to a reduced strand scha / 56
2016P00270AT lenwachstum aufgrund einer zu geringen Wärmeabfuhr über die Kokillenwände führen kann. Ein dadurch hervorgerufenes Ausbeulen des Strangs in der Kokille kann neben einer erhöhten Durchbruchswahrscheinlichkeit ebenfalls zu Qualitätsproblemen im Kantenbereich des Metallstranges führen.2016P00270AT oil growth due to insufficient heat dissipation via the mold walls. A resulting bulging of the strand in the mold can, in addition to an increased probability of breakdown, also lead to quality problems in the edge region of the metal strand.
Die optimale Schmalseitenkonizität hängt von diversen Produktionsparametern, wie z.B. der Schrumpfungscharakteristik der gegossenen Metallschmelze oder auch von der tatsächlichen Wärmeabfuhr, die unter anderem durch die Eigenschaften des Gießpulvers und die Gießgeschwindigkeit bestimmt wird, ab. Es ist daher sinnvoll, die Schmalseitenkonizität an die vorherrschend Gießbedingungen während des Gießens dynamisch anzupassen.The optimal narrow side taper depends on various production parameters, e.g. the shrinkage characteristic of the cast metal melt or also from the actual heat dissipation, which is determined, among other things, by the properties of the mold powder and the casting speed. It therefore makes sense to dynamically adapt the narrow side taper to the prevailing casting conditions during casting.
Das Einstellen der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille während des Gießbetriebes in Abhängigkeit von einem Produktionsparameter ist aus dem Stand der Technik bekannt.The setting of the narrow side taper of a continuous casting mold during the casting operation as a function of a production parameter is known from the prior art.
Um eine rasche Schmalseitenverstellung zu gewährleisten, kann die Klemmung der Breitseitenplatten beispielsweise permanent durch eine voreingestellte Federklemmung erfolgen, deren Klemmwirkung von einer entsprechenden Entklemmvorrichtung nur kurzzeitig während der Verstellung der Schmalseitenkonizität geöffnet wird, indem Aktoren der Entklemmvorrichtung die Klemmkraft der Federklemmung aufheben.In order to ensure rapid adjustment of the narrow side, the wide side plates can be permanently clamped, for example, by a preset spring clamp, the clamping action of which is only briefly opened by a corresponding unclamping device during the adjustment of the narrow side taper by actuators of the unclamping device canceling the clamping force of the spring clamp.
So beschreibt die DE 10 2014 227 013 A1 die Verstellung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille in Abhängigkeit von einer Temperaturverteilung in den Kokillenplatten und dem daraus abgeleiteten mechanischen Kontakt der Strangschale an die Innenflächen der Kokillenplatten. Die Temperaturverteilung wird dabei bevorzugt mit Hilfe von Lichtwellenleitersensoren ermittelt, wobei auf den mechanischen Kontakt bzw. auf die Ausbildung von Luftspalten aus dem Verhältnis von Messwerten zwischen mittig angeordneter und randnaher Temperatursensoren rückgeschlossen wird.For example, DE 10 2014 227 013 A1 describes the adjustment of the narrow side taper of a continuous casting mold as a function of a temperature distribution in the mold plates and the mechanical contact of the strand shell derived therefrom to the inner surfaces of the mold plates. The temperature distribution is preferably determined with the aid of optical waveguide sensors, with conclusions being drawn about the mechanical contact or the formation of air gaps from the ratio of measured values between centrally located and near-edge temperature sensors.
Zum einen ist die in der DE 10 2014 227 013 A1 beschriebene temperaturbasierte Regelung des Schmalseitenkonus relativ / 56On the one hand, the temperature-based control of the narrow side cone described in DE 10 2014 227 013 A1 is relative / 56
2016P00270AT langsam - so kann beispielsweise das Abheben der Strangschale nur mit entsprechender zeitlicher Verzögerung detektiert werden. Andererseits basiert dieses Regelverfahren lediglich auf dem vom gegossenen Metallstrang an die Kokillenplatten übertretenden Wärmestrom und den damit einhergehenden Temperaturänderungen, ohne jedoch Reibungskräfte zu berücksichtigen und stellt somit nur ein indirektes Verfahren zur Ermittlung der geeigneten Konizität dar, das mit entsprechenden Ungenauigkeiten behaftet ist.2016P00270AT slow - for example, the lifting of the strand shell can only be detected with a corresponding time delay. On the other hand, this control method is based only on the heat flow from the cast metal strand to the mold plates and the associated temperature changes, but without taking into account frictional forces, and is therefore only an indirect method for determining the appropriate taper, which is subject to corresponding inaccuracies.
Die JP S56 119646 A beschreibt eine Stranggusskokille, deren Platten während des Gießens druckgeregelt verfahren werden. Dabei sind die Schmalseitenplatten jeweils an ihrem eingießseitigen Ende beweglich mit einer Basisplatte verbunden, welche in horizontaler Richtung bewegt und fixiert werden kann. Nahe dem gießaustrittseitigen Ende der Schmalseitenplatten liegt der Angriffspunkt eines druckgeregelten Aktors, z.B. eines Hydraulikzylinders, der die Schmalseitenplatten gegen den gegossenen Metallstrang drückt, wobei ein geringer Spaltabstand von 0.1 - 0.2mm in Gießrichtung zwischen den Schmalseitenplatten und den Breitseitenplatten besteht, um deren Relativbewegung zu ermöglichen.JP S56 119646 A describes a continuous casting mold, the plates of which are moved under pressure control during casting. The narrow side plates are each movably connected at their pour-side end to a base plate which can be moved and fixed in the horizontal direction. The point of contact of a pressure-controlled actuator, e.g. a hydraulic cylinder that presses the narrow side plates against the cast metal strand, with a small gap distance of 0.1 - 0.2 mm in the casting direction between the narrow side plates and the wide side plates to enable their relative movement.
Zwar erlaubt diese Erfindung wegen der druckgeregelten Ansteuerung der unteren Aktoren ein schnelles Reagieren auf wechselnde Produktionsbedingungen in Bezug auf den Kontakt der Schmalseitenplatten mit dem Metallstrang, jedoch erfolgt mit den Bewegungen der Aktoren gleichzeitig ein Verstellen des Schmalseitenkonus selbst, sodass das Anliegeverhalten der Schmalseitenplatten einerseits und der optimale Wert des Schmalseitenkonus andererseits nicht unabhängig voneinander eingestellt werden können. Außerdem kann keine gleichmäßige Gießbreite aufrechterhalten werden, da bei einem Regelvorgang eine Verkippung der Schmalseitenplatten an ihrem unterem Ende erfolgt und zudem auch nicht gewährleistet werden kann, dass der Schmalseitenkonus auf beiden Seiten identisch ist, was zu einem uneinheitlichen Wachstum der Strangschale führen kann.Although this invention allows a quick reaction to changing production conditions with regard to the contact of the narrow side plates with the metal strand due to the pressure-controlled activation of the lower actuators, the movements of the actuators simultaneously adjust the narrow side cone itself, so that the contact behavior of the narrow side plates on the one hand and on the other hand, the optimal value of the narrow side cone cannot be set independently of one another. In addition, a uniform pouring width cannot be maintained, since during a control process the narrow side plates are tilted at their lower end and, moreover, it cannot be guaranteed that the narrow side cone is identical on both sides, which can lead to non-uniform growth of the strand shell.
Weiterhin ist es üblich, aus bekannten Produktionsparametern / 56It is also common to use known production parameters / 56
2016P00270AT wie z.B. der Zusammensetzung der Metallschmelze, der Gießbreite, der aktuellen Gießgeschwindigkeit oder eines aus gemessenen Temperaturwerten errechneten Wärmestromes, einen Wert für die Schmalseitenkonizität zu errechnen und diesen Wert manuell mittels des Automatisierungssystems der betreffenden Stranggießanlage vorzugeben. Diese Vorgehensweise beruht entweder auf Erfahrungswerten oder einer Modellannahme bezüglich des Strangschalenwachstums und ist daher mit entsprechend vielen Unsicherheiten behaftet, zudem ist eine genaue Reproduzierbarkeit wegen des manuellen Eingriffes nicht gegeben.2016P00270AT such as the composition of the molten metal, the casting width, the current casting speed or a heat flow calculated from measured temperature values, to calculate a value for the narrow side taper and to specify this value manually using the automation system of the relevant continuous casting plant. This procedure is based either on empirical values or a model assumption with regard to strand shell growth and is therefore subject to a corresponding number of uncertainties, and there is also no precise reproducibility due to the manual intervention.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der vorgenannten Methoden zu überwinden und ein Verfahren zum Regeln der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille zu offenbaren, das in Abhängigkeit von den aktuellen Prozessbedingungen eine möglichst schnelle und reproduzierbare Einstellung des optimalen Wertes der Schmalseitenkonizität im Sinne einer möglichst großen Kontaktfläche zwischen Strangschale und Kokilleninnenseite ohne unnötige Erhöhung der Reibungskräfte erlaubt.It is therefore an object of the present invention to overcome the disadvantages of the abovementioned methods and to disclose a method for regulating the narrow side taper of a continuous casting mold which, depending on the current process conditions, allows the optimum value of the narrow side taper to be set as quickly and reproducibly as possible in the sense of the greatest possible Contact surface between the strand shell and the inside of the mold is allowed without unnecessarily increasing the frictional forces.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Im Folgenden wird von einer Stranggusskokille ausgegangen, deren Schmalseitenplatten über jeweils zumindest zwei mechanische Aktoren entlang der Innenseiten der Breitseitenplatten verschoben werden können und wodurch eine nach innen gerichtete Kraft auf die Strangschale des gegossenen Metallstranges ausgeübt wird, um dem nach außen wirkenden ferrostatischen Druck der noch nicht durcherstarrten Metallschmelze entgegenzuwirken, da die Klemmwirkung der Schmalseitenplatten durch die Breitseitenplatten und die intrinsische Kohäsionskraft der Strangschale selbst nicht ausreichen, um ein Aufreißen des Stranges zu verhindern. Diese von den Schmalseitenplatten auf die Strangschale übertragenen Kräfte werden im Weiteren als Schmalseitenkräfte bezeichnet.In the following, a continuous casting mold is assumed, the narrow side plates of which can be moved along the inner sides of the broad side plates via at least two mechanical actuators, and as a result of which an inward force is exerted on the strand shell of the cast metal strand in order to prevent the ferrostatic pressure acting on the outside from occurring counteract solidified metal melt, since the clamping effect of the narrow side plates by the broad side plates and the intrinsic cohesive force of the strand shell itself are not sufficient to prevent the strand from tearing open. These forces transmitted from the narrow side plates to the strand shell are referred to below as narrow side forces.
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Es wird angenommen, dass die Gießrichtung der Stranggusskokille 1 im Wesentlichen in Richtung der Erdbeschleunigung orientiert ist; daher steigt der ferrostatische Druck der in die Kokille 1 eingebrachten Metallschmelze in Gießrichtung entsprechend dem Verhalten einer Flüssigkeit linear mit dem Abstand zur Oberfläche der Metallschmelze an, die sich in Gießrichtung in einem Abstand entsprechend der Gießspiegelhöhe über den austrittseitigen Enden der Kokillenplatten befindet.It is assumed that the casting direction of the continuous casting mold 1 is oriented essentially in the direction of the acceleration due to gravity; Therefore, the ferrostatic pressure of the molten metal introduced into the mold 1 increases linearly in the casting direction in accordance with the behavior of a liquid with the distance to the surface of the molten metal which is located in the casting direction at a distance corresponding to the level of the mold level above the outlet ends of the mold plates.
Der Druckanstieg innerhalb der flüssigen Metallschmelze setzt sich naturgemäß auch unterhalb des austrittseitigen Endes der Stranggusskokille fort. Eine Abweichung vom linearen Anstiegsverhalten aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Dichte der Metallschmelze kann in dieser Betrachtung in guter Näherung vernachlässigt werden, da die Temperatur der in die Kokille eingebrachten Schmelze nur knapp über der Erstarrungstemperatur liegt.The increase in pressure within the molten metal melt naturally also continues below the outlet end of the continuous casting mold. A good approximation of a deviation from the linear rise due to the temperature dependence of the density of the molten metal can be neglected, since the temperature of the melt introduced into the mold is only slightly above the solidification temperature.
Der ferrostatische Druck der Metallschmelze bewirkt nach außen gerichtete Kräfte, die durch entsprechend nach innen gerichtete Gegenkräfte kompensiert werden müssen, um ein Aufreißen der Strangschale zu verhindern.The ferrostatic pressure of the molten metal causes outward forces that have to be compensated by corresponding inward counter forces to prevent the strand shell from tearing open.
Beim Durchtreten der Metallschmelze durch die Stranggusskokille kommt es aufgrund der Kühlwirkung zur Ausbildung einer Strangschale entlang der Innenflächen der Kokillenplatten.When the molten metal passes through the continuous casting mold, the cooling effect leads to the formation of a continuous shell along the inner surfaces of the mold plates.
Die Strangschale besitzt eine Eigenfestigkeit, die lokal von ihrer Dicke abhängt und die den nach außen wirkenden ferrostatischen Druck der Metallschmelze teilweise kompensiert.The strand shell has an inherent strength which depends locally on its thickness and which partially compensates for the ferrostatic pressure of the molten metal which acts on the outside.
Der darüberhinausgehende Teil des ferrostatischen Drucks muss im Inneren der Stranggusskokille durch entsprechenden Gegendruck der Kokillenplatten kompensiert werden, um ein Aufreißen der Strangschale zu vermeiden.The remaining part of the ferrostatic pressure inside the continuous casting mold must be compensated for by appropriate counterpressure of the mold plates in order to avoid tearing of the strand shell.
Während sich durch die fest eingestellte Klemmung der Breitseitenplatten der entsprechende Gegendruck automatisch einstellt, muss der Gegendruck entlang der Schmalseitenplatten / 56While the corresponding back pressure is automatically set due to the fixed clamping of the broad side plates, the back pressure along the narrow side plates / 56
2016P00270AT aktiv geregelt werden, da es zu keiner vollständigen Klemmwirkung der Schmalseitenplatten durch die Breitseitenplatten kommt. Die räumliche Position und Orientierung der Schmalseitenplatten erfolgt daher durch eine aktive Positionsregelung der die Schmalseitenplatten bewegenden mechanischen Aktoren.2016P00270AT can be actively regulated, since there is no complete clamping effect of the narrow side plates through the wide side plates. The spatial position and orientation of the narrow side plates is therefore carried out by active position control of the mechanical actuators moving the narrow side plates.
Nach dem Austreten des Metallstranges aus der Stranggusskokille ist die Strangschale bereits soweit angewachsen, dass der die Eigenfestigkeit der Strangschale überschreitende ferrostatische Druck problemlos durch räumlich fest eingestellte bzw. positionsgeregelte Strangführungsrollen ausgeglichen werden kann, wobei die Strangführungsrollen die Oberfläche des ausgezogenen Metallstranges direkt abstützen.After the metal strand emerges from the continuous casting mold, the strand shell has already grown to such an extent that the ferrostatic pressure exceeding the intrinsic strength of the strand shell can be easily compensated for by spatially fixed or position-controlled strand guide rollers, the strand guide rollers directly supporting the surface of the extended metal strand.
Versuche zeigen, dass die Schmalseitenkräfte mit kleiner werdender Gießgeschwindigkeit (kleiner als 0.6 Meter pro Minute) bedingt durch die Ausbildung der Strangschale und der damit einhergehenden Strangschrumpfung stets abnehmen, bis der Metallstrang bei sehr kleinen Gießgeschwindigkeiten (0 bis 0.2 Meter pro Minute) den Kontakt mit den Kokillenschmalseiten fast vollständig verliert und die Schmalseitenkräfte gegen Null tendieren.Tests show that the narrow side forces with decreasing casting speed (less than 0.6 meters per minute) always decrease due to the formation of the strand shell and the associated strand shrinkage, until the metal strand at very low casting speeds (0 to 0.2 meters per minute) comes into contact with almost completely loses the mold narrow sides and the narrow side forces tend towards zero.
Weiters zeigen Versuche, dass eine Verstellung der Schmalseitenkonizität einen direkten Einfluss auf die benötigten Schmalseitenkräfte bewirkt.Tests also show that adjusting the narrow side taper has a direct influence on the required narrow side forces.
Es liegt somit ein empirischer Zusammenhang zwischen den Schmalseitenkräften und der Gießgeschwindigkeit vor. Weiters besteht ein Zusammenhang zwischen den Schmalseitenkräften und der Schmalseitenkonizität.There is therefore an empirical relationship between the narrow side forces and the casting speed. There is also a connection between the narrow side forces and the narrow side taper.
Die vorliegende Erfindung zur Einstellung eines möglichst optimalen Wertes der Schmalseitenkonizität, bei der die Anstellung der Schmalseitenplatten gegen die sich ausbildende Strangschale genau die Schrumpfung des Metallstranges ausgleicht, basiert auf der Ausnutzung dieses Zusammenhanges und schlägt ein / 56The present invention for setting a value of the narrow side taper that is as optimal as possible, in which the inclination of the narrow side plates against the strand shell that is being formed exactly compensates for the shrinkage of the metal strand, is based on the use of this connection and suggests / 56
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Verfahren zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität Ks einer Stranggusskokille für die Produktion eines Metallstranges mit Hilfe zumindest eines Regelkreises vor, wobei die Stranggusskokille eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte umfasst, an denen jeweils zumindest zwei positionsgeregelte Aktoren zum Positionieren der jeweiligen Schmalseitenplatte in unterschiedlichem Abstand zum eingießseitigen Ende der Stranggusskokille angeordnet sind und wobei in Wirkrichtung jedes Aktors während des Betriebs der Stranggusskokille entsprechende Kräfte auftreten, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine RegelkreisA method for setting a narrow side taper K s of a continuous casting mold for the production of a metal strand using at least one control circuit, the continuous casting mold comprising a first and a second narrow side plate, on each of which at least two position-controlled actuators for positioning the respective narrow side plate at different distances from the end on the casting side the continuous casting mold are arranged and wherein corresponding forces occur in the effective direction of each actuator during operation of the continuous casting mold, characterized in that the at least one control loop
- einen Referenzdruck Pref als Führungsgröße,a reference pressure Pref as a reference variable,
- eine mittlere Flächenpressung Pmed zwischen den Schmalseitenplatten und dem Metallstrang als Regelgröße, die aus den in Wirkrichtung der Aktoren auftretenden Kräften bestimmt wird, undan average surface pressure Pmed between the narrow side plates and the metal strand as a controlled variable, which is determined from the forces occurring in the direction of action of the actuators, and
- einen Regler, der in Abhängigkeit von einer Regelabweichung Pdif = Pref - Pmed als Eingangsgröße die Schmalseitenkonizität Ks als Stellgröße des Regelkreises ermittelt, verwendet und mittels der Aktoren die Positionen zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte entsprechend der Schmalseitenkonizität Ks einstellt.- A controller, which as a function of a control deviation P dif = P ref - P med determines the narrow side taper K s as the manipulated variable of the control loop as an input variable, and uses the actuators to position at least one of the first or second narrow side plates according to the narrow side taper K s established.
Erfindungsgemäß kann jede der beiden Schmalseitenplatten der Stranggusskokille von einem eigenen, unabhängigen Regelkreis positioniert werden, der nur die Aktoren der jeweiligen Schmalseitenplatte ansteuert. In diesem Fall hängt die Stellgröße des betreffenden Regelkreises von der Neigung der jeweiligen Schmalseitenplatte in Bezug auf die Gießrichtung ab und das erfindungsgemäße Verfahren umfasst somit zwei unabhängige Werte für die Schmalseitenkonizität - jeweils einen Wert für die erste und einen Wert für die zweite Schmalseitenplatte - der Stranggusskokille.According to the invention, each of the two narrow side plates of the continuous casting mold can be positioned by a separate, independent control circuit which only controls the actuators of the respective narrow side plate. In this case, the manipulated variable of the control loop in question depends on the inclination of the respective narrow side plate with respect to the casting direction and the method according to the invention thus comprises two independent values for the narrow side conicity - in each case one value for the first and one value for the second narrow side plate - the continuous casting mold ,
Alternativ kann jedoch auch ein gemeinsamer Regelkreis für beide Schmalseitenplatten verwendet werden, der dementspre / 56Alternatively, however, a common control loop can be used for both narrow side plates, the corresponding / 56
2016P00270AT chend die Aktoren beider Schmalseitenplatten ansteuert. In diesem Fall umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen gemeinsamen Wert für die Schmalseitenkonizität der Stranggusskokille, dessen Definition von den Neigungen beider Schmalseitenplatten in Bezug auf die Gießrichtung gleichermaßen abhängt.2016P00270AT controls the actuators of both narrow side plates. In this case, the method according to the invention comprises a common value for the narrow side taper of the continuous casting mold, the definition of which depends equally on the inclinations of both narrow side plates with respect to the casting direction.
Weiters kann der Regler des Regelkreises auch Filterungen enthalten, die entweder das Eingangssignal für eine im Regelkreis enthaltene Regelvorschrift aufbereiten oder das von der Regelvorschrift ermittelte Signal weiterverarbeiten, bevor es der Regelstrecke zugeleitet wird.Furthermore, the controller of the control loop can also contain filterings that either process the input signal for a control regulation contained in the control loop or process the signal determined by the control regulation before it is fed to the controlled system.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein schnelles Reagieren auf wechselnde Prozessbedingungen, da die Erfassung der Schmalseitenkräfte, die von den Prozessbedingungen beeinflusst werden, im Gegensatz zu Verfahren, die auf Temperaturoder Wärmestrommessungen beruhen, praktisch in Echtzeit erfolgt.The method according to the invention enables a quick reaction to changing process conditions, since the detection of the narrow side forces, which are influenced by the process conditions, takes place practically in real time, in contrast to methods which are based on temperature or heat flow measurements.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert zudem auf einem empirischen Zusammenhang zwischen den Schmalseitenkräften einerseits und den momentanen Gießparametern, wie z.B. der Gießgeschwindigkeit, dem Verhalten des Gießpulvers oder der Zusammensetzung der Metallschmelze andererseits, wobei dieser empirische Zusammenhang durch das Verhalten des Reglers modelliert wird. Daher erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine physikalische Modellierung der Auswirkungen der diversen Einflussgrößen, sondern beruht vielmehr auf der Messung der unmittelbaren Rückwirkung der Gießparameter in Form der Schmalseitenkräfte, sodass die Auswirkungen aller relevanter Gießparameter gleichermaßen und gleich schnell berücksichtigt werden.The method according to the invention is also based on an empirical relationship between the narrow side forces on the one hand and the current casting parameters, such as the casting speed, the behavior of the casting powder or the composition of the molten metal on the other hand, this empirical relationship being modeled by the behavior of the controller. The method according to the invention therefore does not require any physical modeling of the effects of the various influencing variables, but rather is based on the measurement of the direct reaction of the casting parameters in the form of the narrow side forces, so that the effects of all relevant casting parameters are taken into account equally and equally quickly.
So kann eine Abhebung der Strangschale von den Innenseiten der Schmalseitenplatten, hervorgerufen beispielsweise durch übermäßige Kühlung und damit einhergehender Strangschrumpfung, sofort detektiert werden, weil sich die für eine be / 56For example, a lifting of the strand shell from the inside of the narrow side plates, caused, for example, by excessive cooling and accompanying strand shrinkage, can be detected immediately, because it is suitable for a load
2016P00270AT stimmte Regelposition aufzubringenden Schmalseitenkräfte entsprechend verringern. Gleichermaßen kann eine Erhöhung der Schmalseitenkräfte, die eine Quetschung des Stranges bewirken würde und beispielsweise durch eine zu geringe Kühlleistung des Metallstranges hervorgerufen wird, unmittelbar ausgeglichen werden. Auf diese Weise wird eine optimale Kraftverteilung der Aktoren und dementsprechend eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Strangschale und den Innenflächen der Schmalseitenplatten erreicht, ohne dass dabei die Reibungskräfte zwischen der Strangschale und den Innenflächen der Stranggusskokille unnötig erhöht werden.2016P00270AT agreed control position correspondingly reduce the narrow side forces to be applied. Likewise, an increase in the narrow side forces, which would cause the strand to be crushed and is caused, for example, by the cooling capacity of the metal strand being too low, can be compensated for directly. In this way, an optimal force distribution of the actuators and, accordingly, the largest possible contact area between the strand shell and the inner surfaces of the narrow side plates is achieved without the frictional forces between the strand shell and the inner surfaces of the continuous casting mold being unnecessarily increased.
Weiters gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren eine gute Reproduzierbarkeit, da die Anpassung der Schmalseitenkonizität an die augenblicklichen Produktionsbedingungen keine Bedienereingriffe benötigt sondern nur von den voreingestellten Parametern des Reglers bzw. von im Regler allenfalls durchgeführten Filterungen abhängt.Furthermore, the method according to the invention ensures good reproducibility, since the adaptation of the narrow side taper to the current production conditions does not require any operator intervention but only depends on the preset parameters of the controller or on any filtering carried out in the controller.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Referenzdruck Pref eine Funktion der Dichte der flüssigen Metallschmelze pliq, einer Gießspiegelhöhe h und eines dimensionslosen Korrekturfaktors S.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the reference pressure Pref is a function of the density of the molten metal p liq , a mold level h and a dimensionless correction factor S.
Unter der Dichte pliq der Metallschmelze ist die Materialdichte der flüssigen Schmelze zu verstehen, deren physikalische Einheit beispielsweise in kg/m3 angegeben wird. Der Referenzdruck Pref hängt von der Dichte der Metallschmelze pliq und von der Gießspiegelhöhe h ab, die als Abstand des Gießspiegels zum austrittseitigen Ende der Kokille definiert ist und enthält zudem einen weiteren dimensionslosen Korrekturfaktor S, der vorgegeben werden kann.The density pliq of the molten metal is to be understood as the material density of the liquid melt, the physical unit of which is given, for example, in kg / m 3 . The reference pressure Pref depends on the density of the molten metal pliq and on the level of the mold level h, which is defined as the distance between the mold level and the end of the mold on the outlet side and also contains a further dimensionless correction factor S that can be specified.
Der Referenzdruck Pref ist ein Parameter des Regelverfahrens und kann bei Bedarf auch während des Gießverfahrens, beispielsweise durch einen Bediener oder durch ein weiteres Leitsystem, neu eingestellt werden, um die Charakteristik des Regelkreises zu ändern. Dadurch ist es möglich, eine Änderung der Gießspiegelhöhe h während des Gießverfahrens zu berück18 / 56The reference pressure P ref is a parameter of the control process and, if necessary, can also be reset during the casting process, for example by an operator or by another control system, in order to change the characteristic of the control loop. This makes it possible to take account of a change in the mold level h during the casting process
2016P00270AT sichtigen oder flexibel auf Änderungen der Gießparameter, wie z.B. einen Wechsel bei der Zusammensetzung der Metallschmelze, des Gießpulvers oder bei der Wärmeabfuhr der Kokille, zu reagieren.2016P00270AT view or flexibly to changes in the casting parameters, e.g. to react to a change in the composition of the molten metal, the casting powder or in the heat dissipation of the mold.
Eine Adaption des Referenzdrucks kann beispielsweise auf Erfahrungswerten anhand der erfassten Gießparameter basieren, wodurch eine einmal unter bestimmten Gießbedingungen ermittelte, vorteilhafte Fahrweise der Stranggusskokille reproduziert werden kann.An adaptation of the reference pressure can be based, for example, on empirical values based on the recorded casting parameters, as a result of which an advantageous driving style of the continuous casting mold, once determined under certain casting conditions, can be reproduced.
Der Referenzdruck Pref kann beispielsweise durch den AusdruckThe reference pressure P ref can, for example, by the expression
Pref = S · Pfer / 2 = S · Pliq · g · h / 2 bestimmt werden, wobei g der Wert der Erdbeschleunigung und Pfer den ferrostatischen Druck der Metallschmelze im Inneren des gegossenen Metallstranges am austrittseitigen Ende der Stranggusskokille bezeichnen. Da aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten der ferrostatische Druck Pfer linear in Gießrichtung ansteigt, entspricht der über die Gießspiegelhöhe h gemittelte ferrostatische Druck, der als mittlere Flächenpressung Pmed bezeichnet wird, dem halben Wert des lokalen ferrostatischen Drucks Pfer am Fuß der Flüssigkeitssäule der Höhe h am austrittseitigen Ende der Kokille. Eine temperaturbedingte Änderung der Dichte Pliq kann hierbei unberücksichtigt bleiben, wenn die Eingießtemperatur der Metallschmelze nur wenige Grad über ihrer Erstarrungstemperatur liegt.Pref = S · Pferd / 2 = S · Pliq · g · h / 2 are determined, where g is the value of the acceleration due to gravity and Horse the ferrostatic pressure of the molten metal inside the cast metal strand at the outlet end of the continuous casting mold. Since, due to the laws of physics, the ferrostatic pressure horse rises linearly in the pouring direction, the ferrostatic pressure averaged over the mold level h, which is referred to as the mean surface pressure Pmed, corresponds to half the value of the local ferrostatic pressure horse at the foot of the liquid column of the height h at the outlet end the mold. A temperature-related change in the density Pliq can be disregarded if the pouring temperature of the molten metal is only a few degrees above its solidification temperature.
Der Korrekturfaktor S besitzt bevorzugt einen Wertebereich von 0.7 - 3 und berücksichtigt die Eigentragfähigkeit der sich bildenden Strangschale, die die Wirkung des nach außen gerichteten ferrostatischen Drucks Pfer der Metallschmelze abschwächt, weiters die Wirkung der Reibungskräfte zwischen den Schmalseitenplatten und den Breitseitenplatten, die den von den Aktoren der Schmalseitenplatten aufgebrachten Kräften entgegenwirken und diese entsprechend verringern sowie die Reibung zwischen der Strangschale und den Schmalseitenplatten, die aufgrund der Schmalseitenkonizität eine nach außen / 56The correction factor S preferably has a value range of 0.7 - 3 and takes into account the inherent load-bearing capacity of the strand shell that forms, which weakens the effect of the outward ferrostatic pressure horse of the molten metal, furthermore the effect of the frictional forces between the narrow side plates and the broad side plates that differ from those of the Actuators of the narrow side plates counteract the forces applied and reduce them accordingly, as well as the friction between the strand shell and the narrow side plates, which due to the narrow side taper an outward / 56
2016P00270AT gerichtete Kraftkomponente in Breitenrichtung der Stranggusskokille aufweist und vom Wert der Schmalseitenkonizität abhängt. Zudem kann der Korrekturfaktor S von der gewählten Gießgeschwindigkeit v abhängen, weil insbesondere die Reibung zwischen der Strangschale und den Schmalseitenplatten eine Gleitreibung darstellt und daher die dabei auftretenden Reibungskräfte von der Relativgeschwindigkeit zwischen den beteiligten Flächen abhängt.2016P00270AT has a force component directed in the width direction of the continuous casting mold and depends on the value of the narrow side taper. In addition, the correction factor S can depend on the chosen casting speed v, because in particular the friction between the strand shell and the narrow side plates represents sliding friction and therefore the friction forces that occur depend on the relative speed between the surfaces involved.
Bei Werten von S < 1 überwiegt die Eigentragfähigkeit der Strangschale die Reibungskräfte zwischen den Schmalseitenund den Breitseitenplatten bzw. zwischen den Schmalseitenplatten und der Strangschale und kommt beispielsweise bei einem Betriebsmodus zur Anwendung, bei den die Breitseitenplatten nur mit sehr geringer Klemmwirkung gegen die Schmalseitenplatten angestellt werden, was auch als Soft-Clamping bezeichnet wird.With values of S <1, the self-supporting capacity of the strand shell outweighs the frictional forces between the narrow sides and the broad side plates or between the narrow side plates and the strand shell and is used, for example, in an operating mode in which the broad side plates are only pressed against the narrow side plates with very little clamping action, which is also known as soft clamping.
Demgegenüber bedeuten Werte von S > 1, dass die Reibungskräfte zwischen den Schmalseiten- und den Breitseitenplatten bzw. zwischen den Schmalseitenplatten und der Strangschale überwiegen und von den Aktoren der Schmalseitenplatten entsprechend kompensiert werden müssen.In contrast, values of S> 1 mean that the frictional forces between the narrow-side and broad-side plates or between the narrow-side plates and the strand shell predominate and must be compensated accordingly by the actuators of the narrow-side plates.
Die Abhängigkeit des Korrekturfaktors S von der Gießgeschwindigkeit v kann beispielsweise durch ein Tabellenmodell beschrieben werden, das auf Erfahrungswerten beruht. Auch kann S von weiteren Faktoren, wie z.B. der Zusammensetzung der Metallschmelze oder des Gießpulvers abhängen, welche ebenfalls in einem empirisch erfassten Tabellenmodell abgebildet werden können.The dependence of the correction factor S on the casting speed v can be described, for example, by a table model based on empirical values. S can also be influenced by other factors, e.g. depend on the composition of the molten metal or the casting powder, which can also be shown in an empirically recorded table model.
Die obengenannte Definition des Referenzdrucks Pref bietet den Vorteil, dass sie eine einfach zu handhabende empirische Modellierung der Führungsgröße des erfindungsgemäßen Regelkreises darstellt, die neben dem Korrekturfaktor S nur von ohnehin bekannten Prozessparametern abhängt und die daher mittels des Korrekturfaktor S beispielsweise in Bezug auf neue Zusammensetzungen der Metallschmelze oder des Gießpulvers in ein / 56The above-mentioned definition of the reference pressure P ref offers the advantage that it represents an easy-to-use empirical modeling of the control variable of the control loop according to the invention, which, in addition to the correction factor S, depends only on process parameters which are known in any case and which therefore uses the correction factor S, for example in relation to new compositions the molten metal or the casting powder in a / 56
2016P00270AT facher Weise erweitert werden kann und keiner aufwändigen physikalischen Simulationen bedarf.2016P00270AT can be expanded in a number of ways and requires no complex physical simulations.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die mittlere Flächenpressung Pmed durch den AusdruckIn a further preferred embodiment of the method according to the invention, the mean surface pressure P med is given by the expression
N1 N2N1 N2
Pmed = [Σ(Ε1Λ)+ Σ (F2,j)]/(2 · h · d) i=1 j=1 bestimmt, wobeiPmed = [Σ (Ε1 Λ ) + Σ (F2, j)] / (2 · h · d) i = 1 j = 1, where
F1 i die von einem Messglied des Regelkreises erfasste, am Aktor i der ersten Schmalseitenplatte auftretende Kraft,F1 i the force detected by a measuring element of the control circuit and occurring at the actuator i of the first narrow side plate,
F2 j die von einem Messglied des Regelkreises erfasste, am Aktor j der zweiten Schmalseitenplatte auftretende Kraft,F2 j the force detected by a measuring element of the control circuit and occurring at the actuator j of the second narrow side plate,
N1 die Anzahl der Aktoren der ersten Schmalseitenplatte,N1 the number of actuators of the first narrow side plate,
N2 die Anzahl der Aktoren der zweiten Schmalseitenplatte, h die Gießspiegelhöhe und d die Gießdicke bezeichnen.N2 denotes the number of actuators on the second narrow side plate, h the height of the mold level and d the thickness of the mold.
Die mittlere Flächenpressung Pmed stellt eine Mittelung über die Kräfte sämtlicher Aktoren der beiden Schmalseitenplatten dar, die die Aktoren auf die Schmalseitenplatten ausüben. Diese Kräfte können vorteilhafterweise sehr einfach und rasch mit aus dem Stand der Technik bekannten Methoden gemessen werden, wodurch der Regelkreis sehr rasch auf Regelabweichungen reagieren kann. Insbesondere ist ein viel rascheres Aussteuern von Regelabweichungen möglich, als dies bei temperatur- oder wärmestrombasierten Regelungen der Fall wäre, da / 56The mean surface pressure Pmed represents an averaging over the forces of all actuators of the two narrow side plates, which the actuators exert on the narrow side plates. These forces can advantageously be measured very simply and quickly using methods known from the prior art, as a result of which the control loop can react very quickly to control deviations. In particular, it is possible to control control deviations much more quickly than would be the case with temperature or heat flow-based controls, because / 56
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Kraftmessungen innerhalb von Sekundenbruchteilen durchgeführt werden können.Force measurements can be carried out within fractions of a second.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einstellung einer gemeinsamen Schmalseitenkonizität für beide Schmalseitenplatten symmetrisch in Bezug auf die Gießrichtung der Stranggusskokille unter Vorgabe der räumlichen Lage der Mittenlinie des Metallstranges in Bezug auf die Breitseitenplatten sowie eines Wertes für die Gießbreite b.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the setting of a common narrow side taper for both narrow side plates takes place symmetrically in relation to the casting direction of the continuous casting mold, with the spatial position of the center line of the metal strand being specified in relation to the wide side plates and a value for the casting width b.
Es kann für jede der beiden Schmalseitenplatten mittels der in Breitenrichtung der Stranggusskokille wirkenden Aktoren, deren räumliche Anordnung bekannt ist, jeweils die Neigung der Schmalseitenplatte in Bezug auf die Gießrichtung sowie eine absolute räumliche Position vorgegeben werden, was - bezogen auf die gesamte Stranggusskokille - vier mechanische Freiheitsgrade darstellt.For each of the two narrow side plates, by means of the actuators acting in the width direction of the continuous casting mold, whose spatial arrangement is known, the inclination of the narrow side plate with respect to the casting direction and an absolute spatial position can be specified, which - based on the entire continuous casting mold - has four mechanical ones Represents degrees of freedom.
Wenn die Lage der Mittenlinie des produzierten Metallstranges in Bezug auf die Breitseitenplatten durch entsprechende Positionierung der Schmalseitenplatten konstant gehalten wird, sodass der Metallstrang nicht in Breitenrichtung relativ zu den Breitseitenplatten driftet, so verringert dies die Zahl der Freiheitsgrade um eins. Eine zusätzliche Vorgabe eines Abstandes der Schmalseitenplatten zueinander - beispielsweise des Abstandes der gießaustrittseitigen Enden der Schmalseitenplatten, welcher definitionsgemäß identisch zur Gießbreite b der Stranggusskokille ist - reduziert die Freiheitsgrade um einen weiteren. Wenn ferner auch die Neigungen der beiden Schmalseitenplatten symmetrisch in Bezug auf die Gießrichtung eingestellt werden, so stellt dies eine Einschränkung auf nur noch einen einzigen mechanischen Freiheitsgrad der Schmalseitenplatten dar, der durch einen entsprechend eindeutigen Wert für die Schmalseitenkonizität repräsentiert wird. Dadurch besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen einem Wert für die Schmalseitenkonizität Ks und den Positionswerten der einzelnen Aktoren sowohl der ersten als auch der zweiten Schmalseitenplatten, sodass aus einem Vorgabewert für die Schmal / 56If the position of the center line of the produced metal strand in relation to the broad side plates is kept constant by appropriate positioning of the narrow side plates so that the metal strand does not drift in the width direction relative to the broad side plates, this reduces the number of degrees of freedom by one. An additional specification of a distance of the narrow side plates from one another - for example the distance between the ends of the narrow side plates at the casting outlet end, which by definition is identical to the casting width b of the continuous casting mold - reduces the degrees of freedom by a further. Furthermore, if the inclinations of the two narrow side plates are set symmetrically with respect to the casting direction, this represents a restriction to only a single degree of mechanical freedom of the narrow side plates, which is represented by a correspondingly unique value for the narrow side conicity. As a result, there is a clear relationship between a value for the narrow side taper Ks and the position values of the individual actuators of both the first and the second narrow side plates, so that a default value for the narrow / 56
2016P00270AT seitenkonizität Ks entsprechende Positionswerte der Aktoren beider Schmalseitenplatten in eindeutiger Weise bestimmt werden können. Somit werden in diesem Fall die beiden Schmalseitenplatten der Stranggusskokille nicht mehr unabhängig voneinander, sondern von einen einzigen Regelkreis positioniert.2016P00270AT side taper K s corresponding position values of the actuators of both narrow side plates can be determined in a clear manner. In this case, the two narrow side plates of the continuous casting mold are no longer positioned independently of one another, but instead are positioned by a single control loop.
In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, die Gießbreite b während der Ausführung des Regelverfahrens zu ändern oder aber konstant zu lassen sowie einen Startwert für die Sollpositionen der einzelnen Aktoren beim erstmaligen Durchlauf durch den Regelkreis anzugeben. Ein konstanter Wert der Gießbreite b während des Gießverfahrens ist insbesondere hinsichtlich der Qualität des gegossenen Metallstranges wünschenswert, da nachfolgend aufwendige Maßnahmen zur Einstellung der Breite des Metallstranges, wie z.B. Brennschneiden oder seitliches Stauchen, entfallen können.In this context, it is also possible to change the casting width b during the execution of the control process or to leave it constant and to specify a starting value for the target positions of the individual actuators when they first pass through the control circuit. A constant value of the casting width b during the casting process is particularly desirable with regard to the quality of the cast metal strand, since complex measures for adjusting the width of the metal strand, such as e.g. Flame cutting or side upsetting can be omitted.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Regler des zumindest einen Regelkreises eine Regelvorschrift mit einer von der Regelabweichung abgeleiteten Eingangsgröße sowie einer Ausgangsgröße und es werden in jedem Zyklus des zumindest einen Regelkreises die Istpositionen {X^1( X2,j} der Aktoren zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte erfasst und daraus ein Istwert Is für die Schmalseitenkonizität Ks abgeleitet und diese durch Vorgabe von entsprechenden Sollpositionen {Y1;i, Y2 j} für die Aktoren zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte in einer die Wirkung der Schmalseitenkonizität auf die mittlere Flächenpressung abbildenden Regelstrecke des zumindest einen Regelkreises nur dann neu eingestellt, wenn eine Differenz zum ermittelten Istwert besteht.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the controller of the at least one control circuit comprises a control specification with an input variable derived from the control deviation and an output variable and the actual positions {X ^ 1 ( X 2 , j}) of the actuators in each cycle of the at least one control circuit at least one of the first or the second narrow side plate is detected and an actual value Is for the narrow side taper Ks is derived therefrom, and this by specifying corresponding target positions {Y 1; i , Y2 j} for the actuators of at least one of the first or the second narrow side plate in one effect of the narrow side taper on the control system of the at least one control circuit that maps the mean surface pressure only when there is a difference to the determined actual value.
Die erfassten Istpositionen der Aktoren der Schmalseitenplatten stellen somit Eingangsgrößen und die ermittelten Sollpositionen für die Aktoren entsprechende Ausgangsgrößen des zumindest einen Regelkreises dar, die in jedem Durchlauf durch den zumindest einen Regelkreis jeweils neu ermittelt werden.The detected actual positions of the actuators of the narrow side plates thus represent input variables and the determined target positions for the actuators represent corresponding output variables of the at least one control loop, which are determined anew each time through the at least one control loop.
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Stimmen daher der Istwert Is der Schmalseitenkonizität und die im aktuellen Zyklus des zumindest einen Regelkreises ermittelte Stellgröße, die identisch zum Sollwert der Schmalseitenkonizität Ks ist, überein, so kann eine Verstellung der Schmalseitenkonizität über die Regelstrecke unterbleiben. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn bei der Verstellung der Schmalseitenplatten üblicherweise auch eine Betätigung des Klemmmechanismus für die Breitseitenplatten erfolgen muss, die in diesem Fall unterbleiben kann. Ein derartiger Regelzyklus kann daher entsprechend schnell, d.h. innerhalb weniger Millisekunden oder schmeller, durchlaufen werden.If the actual value I s of the narrow side taper and the manipulated variable determined in the current cycle of the at least one control loop, which is identical to the nominal value of the narrow side taper Ks, then there is no need to adjust the narrow side taper over the controlled system. This is particularly advantageous if, when adjusting the narrow side plates, the clamping mechanism for the wide side plates usually has to be actuated, which in this case can be omitted. Such a control cycle can therefore be carried out correspondingly quickly, ie within a few milliseconds or less.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens lautet eine Regelvorschrift des ReglersIn a further preferred embodiment of the method according to the invention, the regulator is given a rule
Ks' = Is - k · Pdif' wobeiK s '= I s - k · Pdif' where
Pdif' eine aus einer Regelabweichung Pdif des Regelkreises abgeleitete Größe,P dif 'is a variable derived from a control deviation P dif of the control loop,
Ks' eine von der Regelvorschrift des Regelkreises ermittelte Größe zur Ermittlung der Stellgröße Ks und k ein Proportionalitätsfaktor mit einem Wertebereich von 0.001 bis 0.1, bevorzugt von 0.005 bis 0.02 sind.K s ' are a variable determined by the control specification of the control loop for determining the manipulated variable Ks and k are a proportionality factor with a value range from 0.001 to 0.1, preferably from 0.005 to 0.02.
Die Regelvorschrift beschreibt dabei das Verhalten des Regelkreises in Abhängigkeit von der Regelabweichung und dient zur Ermittlung der Ausgangsgröße; die Bedeutung und Rolle der Regelvorschrift sind dabei im Kontext eines klassischen Regelkreises zu verstehen und somit dem Fachmann hinreichend bekannt.The control specification describes the behavior of the control loop as a function of the control deviation and is used to determine the output variable; the meaning and role of the regulation are to be understood in the context of a classic control loop and are therefore well known to the person skilled in the art.
Durch diese Regelvorschrift können Regelabweichungen in sehr einfacher Weise parametriert werden: wenn der Proportionali / 56With this rule regulation deviations can be parameterized in a very simple way: if the proportional / 56
2016P00270AT tätsfaktor k einen Wert kleiner 1 besitzt, so bewirkt dies, dass die ermittelte Regelabweichung abgeschwächt in die Korrektur der Ausgangsgröße der Regelvorschrift einfließt, während bei Werten größer 1 die Regelabweichung verstärkt wird.2016P00270AT factor k has a value less than 1, this means that the determined control deviation is weakened into the correction of the output variable of the control specification, while for values greater than 1 the control deviation is amplified.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine erste Filterung der Regelabweichung Pdif des Regelkreises mittels eines zeitbezogenen Filters OT gemäßIn a further preferred embodiment of the method according to the invention, the control deviation P dif of the control loop is first filtered by means of a time-related filter O T according to
Pdif' = OT(Pdif; {Pdif}^), wobei {Pdif}x eine Menge von über eine Zeitspanne τ zurückreichenden, gespeicherten Werten der Regelabweichung Pdif aus vorangegangenen Zyklen des Regelkreises undPdif '= OT (Pdif; {Pdif} ^), where {P dif } x is a set of stored values of the control deviation Pdif from previous cycles of the control loop and going back over a time period τ
Pdif' eine vom zeitbezogenen Filter Φ- ermittelteP dif 'one determined by the time-related filter
Eingangsgröße für die Regelvorschrift des Regelkreises sind.Input variable for the regulation of the control loop are.
Diese Filterung kann beispielsweise in einer einfachen Mittelwertbildung aller verwendeten Werte der Regelabweichung bestehen. Es ist aber auch denkbar, aktuellere Werte stärker zu gewichten als länger zurückliegende Werte. So werden beispielsweise bevorzugt über eine Zeitspanne τ = 5-10 Sekunden die historischen Werte der Regelabweichung mit berücksichtigt.This filtering can consist, for example, of simply averaging all the values of the control deviation used. However, it is also conceivable to weight current values more strongly than values from earlier times. For example, the historical values of the control deviation are preferably taken into account over a period of time τ = 5-10 seconds.
Durch diese zeitliche Filterung der Regelabweichung werden hochfrequente Fluktuationen des Messsignals, die beispielsweise durch fehlerhafte Messungen hervorgerufen werden können, unterdrückt. Dies verhindert ein fehlerhaftes Verstellen der Schmalseitenplatten aufgrund falscher Messwerte oder auf / 56This temporal filtering of the control deviation suppresses high-frequency fluctuations in the measurement signal, which can be caused, for example, by incorrect measurements. This prevents incorrect adjustment of the narrow side plates due to incorrect measured values or to / 56
2016P00270AT gründ hochfrequenter Störeinflüsse und trägt zur Stabilisierung des Stranggussprozesses bei.2016P00270AT establishes high-frequency interference and contributes to the stabilization of the continuous casting process.
In dem Fall, dass eine Verstellung der Schmalseitenkonizität ausgelöst wird, kann diese rasch durchgeführt werden, da wegen der ersten Filterung, die große Schwankungen der Regelabweichung ausfiltert, zumeist nur kleine Änderungen der Stellgröße durchzuführen sind. So verursacht beispielsweise eine Änderung von 0.1% der Schmalseitenkonizität bei einer Gießbreite von 2000mm bei einer üblichen Stranggusskokille, deren Gießspiegelhöhe typischerweise kleiner als 1000mm ist, lediglich eine Verstellung von weniger als 2mm im Bereich der eingießseitigen Aktoren. Der gesamte Vorgang einer derartigen Verstellung, umfassend das Lösen der Klemmung der Breitseitenplatten, das Verfahren der Schmalseitenplatten mittels der Aktoren und das erneute Klemmen der Breitseitenplatten, kann daher üblicherweise innerhalb einer Sekunde oder noch rascher durchgeführt werden, sodass eine sehr schneller Regelvorgang gegeben ist.In the event that an adjustment of the narrow side taper is triggered, this can be carried out quickly since, because of the first filtering, which filters out large fluctuations in the control deviation, usually only small changes in the manipulated variable have to be carried out. For example, a change of 0.1% of the narrow side taper at a casting width of 2000mm with a conventional continuous casting mold, the level of which is typically less than 1000mm, only causes an adjustment of less than 2mm in the area of the cast-side actuators. The entire process of such an adjustment, including releasing the clamping of the wide-side plates, moving the narrow-side plates by means of the actuators and re-clamping the wide-side plates, can therefore usually be carried out within a second or even faster, so that a very fast control process is provided.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine zweite Filterung der Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift mittels eines Sättigungsfilters Os gemäßIn a further preferred embodiment of the method according to the invention, the output variable K s ' is filtered a second time by means of a saturation filter Os according to
Ks'' = Os(Ks', Ks,min, Ks,max), wobeiK s ''= Os (Ks', K s , min, K s , max), where
Ks'' eine mittels des Sättigungsfilter Os abgeleiteter Wert zur Ermittlung der Stellgröße Ks,K s '' a value derived by means of the saturation filter Os for determining the manipulated variable K s ,
Ks min ein unterer Grenzwert für die Schmalseitenkonizität Ks undKs min is a lower limit for the narrow side taper Ks and
K3jmax ein oberer Grenzwert für die Schmalseitenkonizität Ks sind.K 3jmax are an upper limit for the narrow side taper Ks.
Durch den Sättigungsfilter Os wird sichergestellt, dass die vom Regelkreis geregelte Schmalseitenkonizität Ks innerhalb / 56The saturation filter Os ensures that the narrow side taper Ks regulated by the control loop is within / 56
2016P00270AT des durch die Grenzwerte Ks,min und Ks,max festgelegten erlaubten Bereiches, z.B. innerhalb von 1.1 bis 1.2, verbleibt. Dabei sind die Grenzwerte K3jmin und Ks,max Parameter des Regelverfahrens, die üblicherweise fest voreingestellt sind, die aber auch während des Gießvorganges geändert werden können. So können die Grenzwerte Ksmin und Ks,max beispielsweise beim Wechsel zwischen zwei Metallchargen durch einen Bediener oder durch ein Leitsystem umgestellt werden, wenn eine geänderte Zusammensetzung der Metallschmelze dies erfordert.2016P00270AT of the permitted range defined by the limit values K s , min and K s , max remains, for example within 1.1 to 1.2. The limit values K 3jmin and K s , max are parameters of the control method , which are usually preset, but which can also be changed during the casting process. For example, the limit values K smin and K s , max can be changed by an operator or by a control system when changing between two metal batches, if a changed composition of the metal melt requires this.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schmalseitenkonizität Ks durch eine dritte Filterung eines aus der Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift abgeleiteten Wertes Ks'' mittels eines Hysteresefilters ΦΗ gemäßIn a further preferred embodiment of the method the Schmalseitenkonizität Ks through a third filtering one of the output variable K s' derived control law of the value K s' 'according to means of a Hysteresefilters Φ Η
Ks = Φ^Ι^'' - Isl; λ), ermittelt, wobei | | die Bildung des numerischen Absolutwerts und λ den Schwellwert des Hysteresefilters bezeichnen und der abgeleitete Wert Ks' ' einer der dritten Filterung vorangegangenen signaltechnischen Behandlung der Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift entspricht.Ks = Φ ^ Ι ^ '' - Isl; λ), where | | the formation of the numerical absolute value and λ denote the threshold value of the hysteresis filter and the derived value K s ''corresponds to a signal-technical treatment of the output variable K s ' preceding the third filtering of the regulation.
Entsprechend einem Zweipunktregler wird die Stellgröße des Regelkreises nur dann verändert, wenn sich der im aktuellen Zyklus des Regelkreises ermittelte Wert Ks vom momentanen Istwert Is der Schmalseitenkonizität betragsmäßig um mindestens den Wert λ unterscheidet. Dies bewirkt, dass ein Verstellen der Aktoren der Schmalseitenplatten nur dann durchgeführt wird, wenn sich der neu errechnete Vorgabewert für die Schmalseitenkonizität vom bestehenden Wert z.B. um mehr als 0.05 unterscheidet, sodass beispielsweise bei lediglich geringfügigen Schwankungen der Produktionsbedingungen, die auf die Qualität des produzierten Metallstranges keine Auswirkung haben, die Schmalseitenplatten nicht unnötig verstellt und insbesondere die Klemmung der Breitseitenplatten nicht gelöst werden muss, was zu einer gleichbleibenden Stabilität des / 56According to a two-point controller, the manipulated variable of the control loop is only changed if the value K s determined in the current cycle of the control loop differs in amount by at least the value λ from the current actual value Is of the narrow side taper. This means that the actuators of the narrow side plates are only adjusted if the newly calculated default value for the narrow side taper differs from the existing value, for example by more than 0.05, so that, for example, only slight fluctuations in the production conditions affect the quality of the metal strand produced have no effect, the narrow side plates are not adjusted unnecessarily and in particular the clamping of the broad side plates does not have to be released, which leads to a constant stability of the / 56
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Stranggussprozesses und zur Schnelligkeit des Regelverfahrens beiträgt.Continuous casting process and contributes to the speed of the control process.
Ferner betrifft die Erfindung eineThe invention further relates to a
Vorrichtung zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität Ks einer Stranggusskokille für die Produktion eines Metallstranges, insbesondere zur Durchführung eines der beschriebenen Verfahren, wobei die Stranggusskokille eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte umfasst, an denen jeweils zumindest zwei positionsgeregelte Aktoren zum Positionieren der jeweiligen Schmalseitenplatte in unterschiedlichem Abstand zum eingießseitigen Ende der der Stranggusskokille angeordnet sind und wobei die Vorrichtung eine Regeleinheit und Einrichtungen zur Erfassung der während des Betriebs der Stranggusskokille in Wirkrichtung jedes Aktors auftretenden Kräfte verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit für einen Regelkreis eingerichtet ist, wobei der RegelkreisDevice for setting a narrow side taper K s of a continuous casting mold for the production of a metal strand, in particular for carrying out one of the methods described, the continuous casting mold comprising a first and a second narrow side plate, on each of which at least two position-controlled actuators for positioning the respective narrow side plate at different distances from the are arranged on the pouring end of the continuous casting mold and the device has a control unit and devices for detecting the forces occurring during the operation of the continuous casting mold in the direction of action of each actuator, characterized in that the control unit is set up for a control circuit, the control circuit
- einen Referenzdruck Pref als Führungsgröße,a reference pressure P ref as a reference variable,
- eine mittlere Flächenpressung Pmed zwischen den Schmalseitenplatten und dem Metallstrang als Regelgröße, die aus den in Wirkrichtung der Aktoren auftretenden Kräften bestimmt wird, undan average surface pressure Pmed between the narrow side plates and the metal strand as a controlled variable, which is determined from the forces occurring in the direction of action of the actuators, and
- einen Regler, der in Abhängigkeit von einer Regelabweichung Pdif = Pref - Pmed als Eingangsgröße eine Schmalseitenkonizität Ks als Stellgröße des Regelkreises ermittelt, verwendet und wobei durch die Aktoren die Positionen zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte entsprechend der Schmalseitenkonizität Ks einstellbar ist.- A controller that uses a narrow side taper Ks as the control variable of the control circuit as a function of a control deviation P dif = P ref - P med , and uses the actuators to adjust the positions of at least one of the first or second narrow side plates according to the narrow side taper Ks is.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität einer / 56The advantageous refinements of the device according to the invention for setting a narrow side taper of a / 56
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Stranggusskokille korrespondieren im Wesentlichen mit denen des erfindungsgemäßen Verfahrens.Continuous casting molds essentially correspond to those of the method according to the invention.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest einer der Aktoren ein hydraulisch bewegter Aktor.In a preferred embodiment of the device according to the invention, at least one of the actuators is a hydraulically moved actuator.
Derartige Aktoren können sehr rasch verfahren werden, da kein Getriebe benötigt wird und sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.Such actuators can be moved very quickly since no gear is required and are sufficiently known from the prior art.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest einer der hydraulisch bewegten Aktoren ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, at least one of the hydraulically moved actuators is a double-acting hydraulic cylinder.
Doppeltwirkende Hydraulikzylinder bieten den Vorteil, dass die vom jeweiligen Aktor aufgebrachte Kraft sehr einfach durch zwei Drucksensoren pro Aktor bestimmt werden kann, da die Kraft durch den Differenzdruck zwischen den beiden Kammern und die Querschnittsfläche des Kolbens des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders bestimmt ist. Daher ist auch eine Nachrüstung einer bestehenden Stranggusskokille, die bereits über derartige Hydraulikzylinder zur Verstellung der Schmalseitenplatten verfügt, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einfacher und kostengünstiger Weise möglich, da lediglich Sensoren zur Erfassung der entsprechenden Drücke sowie der Verfahrpositionen der entsprechenden Aktoren installiert werden müssen.Double-acting hydraulic cylinders offer the advantage that the force applied by the respective actuator can be determined very easily by two pressure sensors per actuator, since the force is determined by the differential pressure between the two chambers and the cross-sectional area of the piston of the double-acting hydraulic cylinder. It is therefore also possible to retrofit an existing continuous casting mold, which already has hydraulic cylinders of this type for adjusting the narrow side plates, to carry out the method according to the invention in a simple and cost-effective manner, since only sensors for detecting the corresponding pressures and the travel positions of the corresponding actuators have to be installed.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt zumindest einer der Aktoren einen elektrischen Drehantrieb.In a further embodiment of the device according to the invention, at least one of the actuators has an electrical rotary drive.
Derartige Aktoren erlauben eine einfache Ermittlung der Aktorposition anhand der Stellung der Antriebsachse des elektrisch betriebenen Motors oder einer Achse des Getriebes, das üblicherweise zwischen dem Motor und dem linear bewegten Angriffspunkt des betreffenden Aktors zum Einsatz kommt. Die / 56Such actuators allow a simple determination of the actuator position based on the position of the drive axis of the electrically operated motor or an axis of the transmission, which is usually used between the motor and the linearly moving point of application of the actuator in question. The / 56
2016P00270AT an den Angriffspunkten der Aktoren auftreten Kräfte können z.B. über Dehnungsmessstreifen erfasst werden.2016P00270AT occur at the points of attack of the actuators Forces can e.g. are measured using strain gauges.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest einer der elektrisch angetriebenen Aktoren ein Linearmotor.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, at least one of the electrically driven actuators is a linear motor.
Linearmotoren benötigen kein Getriebe und weisen daher kein mechanisches Spiel auf. Weiters bieten sie den Vorteil, dass aus der Kraft-Geschwindigkeitskennlinie bzw. aus der KraftStrom-Kennlinie die auftretende Kraft ohne weitere Kraftsensoren direkt bestimmt werden kann.Linear motors do not need a gear and therefore have no mechanical play. They also offer the advantage that the force occurring can be determined directly from the force-speed characteristic or from the force-current characteristic without additional force sensors.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigenThe above-described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved can be more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which are explained in more detail in connection with the drawings. Show
FIG 1a eine perspektivische Darstellung einer Stranggusskokille,1a shows a perspective view of a continuous casting mold,
FIG 1b einen Schnitt durch eine Stranggusskokille normal zur Breitenrichtung,1b shows a section through a continuous casting mold normal to the width direction,
FIG 1c einen Schnitt durch eine Stranggusskokille normal zur Dickenrichtung,1c shows a section through a continuous casting mold normal to the thickness direction,
FIG 2 schematisch die in Breitenrichtung der Kokille auftretenden Kräfte,2 shows schematically the forces occurring in the width direction of the mold,
FIG 3 den Signalfluss einer Schmalseitenplatte eines erfindungsgemäßen Regelkreises und3 shows the signal flow of a narrow side plate of a control circuit according to the invention and
FIG 4 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Regelkreises einer Schmalseitenplatte mit zwei Aktoren.4 shows the schematic structure of a control circuit according to the invention of a narrow side plate with two actuators.
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FIG 1a zeigt in Schrägansicht die Anordnung der Breitseitenplatten 2, 2' sowie der ersten und der zweiten Schmalseitenplatte 4 und 4' einer Stranggusskokille 1, wobei die beiden Schmalseitenplatten 4, 4' entlang der Innenflächen der Breitseitenplatten 2, 2' verschiebbar angeordnet sind. Die Backupplatten der einzelnen Kokillenplatten und die Aktoren für die Verstellung der Schmalseitenplatten sind in dieser Ansicht nicht dargestellt.1 a shows an oblique view of the arrangement of the broad side plates 2, 2 'and the first and second narrow side plates 4 and 4' of a continuous casting mold 1, the two narrow side plates 4, 4 'being arranged to be displaceable along the inner surfaces of the broad side plates 2, 2'. The back-up plates of the individual mold plates and the actuators for adjusting the narrow side plates are not shown in this view.
Weiters sind in FIG 1a die Richtungsvektoren der Dickenrichtung D, der Breitenrichtung B und der Gießrichtung G in ihrer räumlichen Lage in Bezug auf die Stranggusskokille 1 dargestellt, wobei die Vektoren D, B und G ein orthogonales, rechtshändiges Koordinatensystem bilden.Furthermore, the direction vectors of the thickness direction D, the width direction B and the casting direction G are shown in their spatial position in relation to the continuous casting mold 1 in FIG. 1a, the vectors D, B and G forming an orthogonal, right-handed coordinate system.
Am eingießseitigen Ende 3 wird flüssige Metallschmelze unter Beigabe von Gießpulver in den Innenraum der Stranggusskokille 1 eingebracht, wo die Metallschmelze in Gießrichtung G weitertransportiert und am austrittseitigen Ende 3' in Form eines teilerstarrten Metallstranges 5 aus der Kokille 1 ausgezogen wird. Der Metallstrang 5 weist dabei bezogen auf die Normalebene zur Gießrichtung G einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen kurze Seite in Dickenrichtung D und dessen lange Seite in Breitenrichtung B orientiert ist.At the end 3 on the pouring side, molten metal is added with the addition of casting powder into the interior of the continuous casting mold 1, where the molten metal is transported further in the casting direction G and is withdrawn from the mold 1 at the exit end 3 'in the form of a partially solidified metal strand 5. The metal strand 5 has a rectangular cross section with respect to the normal plane to the casting direction G, the short side of which is oriented in the thickness direction D and the long side in the width direction B.
FIG 1b zeigt einen Schnitt durch die Stranggusskokille 1 aus FIG 1a normal zur Breitenrichtung B, worin die relativ zur Gießrichtung G geneigten Breitseitenplatten 2, 2' mit den daran befestigten Backupplatten 7, 7' sowie die Trapezform der zweiten Schmalseitenplatte 4' erkennbar sind.1b shows a section through the continuous casting mold 1 from FIG. 1a normal to the width direction B, in which the broad side plates 2, 2 'inclined relative to the casting direction G with the backing plates 7, 7' attached to them and the trapezoidal shape of the second narrow side plate 4 'can be seen.
Der Abstand f der Innenflächen der Breitseitenplatten 2, 2' am eingießseitigen Ende 3 ist größer als der entsprechende Abstand d am austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1, wobei d auch als Gießdicke bezeichnet wird, da der gegossene Metallstrang 5 (in FIG 1b nicht dargestellt) mit dieser Dicke aus dem von der Stranggusskokille 1 umschlossenen Innenraum austritt.The distance f between the inner surfaces of the broad side plates 2, 2 'at the end 3 on the pouring side is greater than the corresponding distance d at the end 3' of the continuous casting mold 1, where d is also referred to as the casting thickness, since the cast metal strand 5 (not shown in FIG. 1b) ) with this thickness emerges from the interior enclosed by the continuous casting mold 1.
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In FIG 1c ist ein Schnitt durch die Stranggusskokille 1 aus FIG 1a normal zur Dickenrichtung D dargestellt. Erkennbar sind die relativ zur Gießrichtung G geneigten Schmalseitenplatten 4, 4' mit den daran befestigten Backupplatten 6, 6', zudem ist die rechteckige Form der Breitseitenplatte 2 erkennbar, entlang deren Innenseite die Schmalseitenplatten 4, 4' verschiebbar sind.1c shows a section through the continuous casting mold 1 from FIG. 1a normal to the thickness direction D. The narrow side plates 4, 4 ', which are inclined relative to the casting direction G, can be seen, with the backing plates 6, 6' attached to them, and the rectangular shape of the broad side plate 2, along the inside of which the narrow side plates 4, 4 'can be displaced, can be seen.
Der Abstand e der Innenflächen der Schmalseitenplatten 4, 4' am eingießseitigen Ende 3 ist wiederum größer als der entsprechende Abstand b am austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1, wobei b als Gießbreite bezeichnet wird.The distance e between the inner surfaces of the narrow side plates 4, 4 'at the end 3 on the pouring side is in turn greater than the corresponding distance b at the end 3' of the continuous casting mold 1 at the outlet side, b being referred to as the casting width.
An den Außenseiten der Schmalseitenplatten 4, 4' greift jeweils ein oberer Aktor A11 bzw. A21 nahe dem eingießseitigen Ende 3 der Stranggusskokille 1 und jeweils ein unterer Aktor A1 2 bzw. A2 2 nahe dem austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1 an. Mittels der in Breitenrichtung B wirkenden Aktoren A1 1 bzw. A1 2 kann die ersten Schmalseitenplatte 4 hinsichtlich ihrer Neigung zur Gießrichtung G und ihrer Position in Breitenrichtung B verfahren bzw. in einer bestimmten Position gehalten werden, wobei am oberen Aktor A1 2 die Kraft F1 1 und am unteren Aktor A12 die Kraft F1 2 entlang der Wirkrichtung des jeweiligen Aktors auftritt. Dementsprechend werden mittels der Aktoren A2 1 bzw. A2 2 die Neigung und die Position der zweiten Schmalseitenplatte 4' eingestellt bzw. beibehalten, wobei am oberen Aktor A21 die Kraft F2 1 und am unteren Aktor A22 die Kraft F2 2 in Wirkrichtung des jeweiligen Aktors auftritt.On the outer sides of the narrow side plates 4, 4 ', an upper actuator A11 or A21 engages near the casting-side end 3 of the continuous casting mold 1 and a lower actuator A1 2 or A2 2 near the exit-side end 3' of the continuous casting mold 1. By means of the actuators A1 1 and A1 2 acting in the width direction B, the first narrow side plate 4 can be moved with respect to its inclination to the casting direction G and its position in the width direction B or can be held in a certain position, the force F1 1 on the upper actuator A1 2 and the force F1 2 occurs on the lower actuator A12 along the effective direction of the respective actuator. Accordingly, the inclination and the position of the second narrow side plate 4 ′ are set or maintained by means of the actuators A2 1 and A2 2, the force F2 1 occurring on the upper actuator A21 and the force F2 2 occurring on the lower actuator A22 in the effective direction of the respective actuator ,
Mit den oben genannten Definitionen und den in FIG 1b und FIG 1c dargestellten Abständen errechnet sich die Breitseitenkonizität Kb sowie die Schmalseitenkonizität Ks als dimensionslose Größe, jeweils in Prozent, im gegenständlichen Beispiel zuWith the above-mentioned definitions and the distances shown in FIG. 1b and FIG. 1c, the broad side taper Kb and the narrow side taper Ks are calculated as a dimensionless quantity, in each case in percent, in the present example
Kb = (f - d) x 100 / HK b = (f - d) x 100 / H
Ks = (e - b) x 100 / b / 56K s = (e - b) x 100 / b / 56
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Es sind jedoch auch andere Berechnungsvorschriften für die Konizitäten denkbar, beispielsweise kann die Schmalseitenkonizität Ks auch auf die Kokillenhöhe H bezogen werden.However, other calculation rules for the taper are also conceivable, for example the narrow side taper K s can also be related to the mold height H.
FIG 2 zeigt einen Schnitt normal zur Dickenrichtung D durch eine Stranggusskokille 1, deren erste und zweite Schmalseitenplatte 4 und 4' mit jeweils zwei Aktoren (A1;1, A1j2) bzw. (A2j1, A2j2) verfahren werden, wobei jedoch die Neigung der Schmalseitenplatten 4 und 4' nicht dargestellt ist. Entlang der Innenfläche der ersten Schmalseitenplatte 4 ist der in Gießrichtung G linear ansteigende Verlauf des ferrostatischen Drucks Pfer der Metallschmelze 10 schematisch dargestellt, während entlang der Innenfläche der zweiten Schmalseitenplatte 4' die in Gießrichtung G anwachsende Strangschale 13 erkennbar ist. Weiters bezeichnet die Mittenlinie M die Symmetrielinie des Metallstranges 5 in Bezug auf die Breitenrichtung B der Stranggusskokille 1.2 shows a section normal to the direction of thickness D through a continuous casting mold 1, the first and second narrow side plates 4 and 4 'of which two actuators (A 1; 1 , A 1j2 ) and (A 2j1 , A 2j2 ) are moved, respectively, however the inclination of the narrow side plates 4 and 4 'is not shown. Along the inner surface of the first narrow side plate 4, the course of the ferrostatic pressure P fer of the metal melt 10, which increases linearly in the casting direction G, is shown schematically, while along the inner surface of the second narrow side plate 4 'the strand shell 13 growing in the casting direction G can be seen. Furthermore, the center line M denotes the line of symmetry of the metal strand 5 with respect to the width direction B of the continuous casting mold 1.
Nahe dem eingießseitigen Ende 3 der Stranggusskokille 1 wird die Oberfläche der eingegossenen Metallschmelze 10 auch als Gießspiegel 12 bezeichnet, der sich in einem Abstand h - der sogenannten Gießspiegelhöhe - über dem austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1 befindet. Am austrittseitigen Ende 3' wird der teilerstarrte Metallstrang 5 aus der Stranggusskokille 1 ausgezogen, wobei die bereits gebildete Strangschale 13 in Breitenrichtung B durch seitliche Strangführungsrollen 14 und 14' gestützt wird.Near the pouring-side end 3 of the continuous casting mold 1, the surface of the cast-in molten metal 10 is also referred to as a casting level 12, which is located at a distance h - the so-called casting level - above the exit-side end 3 'of the continuous casting mold 1. At the exit end 3 ', the partially solidified metal strand 5 is pulled out of the continuous casting mold 1, the strand shell 13 already formed being supported in the width direction B by lateral strand guide rollers 14 and 14'.
Mit F1;1 und F2j1 sind wie in FIG 1c die Kräfte der oberen Aktoren A1 1 und A21 (in FIG 2 nicht dargestellt) bezeichnet, die nahe dem eingießseitigen Ende 3 auf die jeweilige Schmalseitenplatte 4 bzw. 4' übertragen werden. Entsprechend symbolisieren F1 2 bzw. F2 2 die Kräfte der austrittseitigen Aktoren A1 2 bzw. A2 2.F 1; 1 and F 2j1 , as in FIG. 1c, denote the forces of the upper actuators A1 1 and A21 (not shown in FIG. 2), which are transmitted to the respective narrow side plates 4 and 4 'near the pour-side end 3. Correspondingly, F 1 2 and F 2 2 symbolize the forces of the exit-side actuators A1 2 and A2 2.
In FIG 3 ist in einem Schnitt normal zur Dickenrichtung D eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Stranggusskokille 1 bis zur Mittellinie M sowie die steuerungstechnische Anbindung an ei / 56In FIG. 3, in a section normal to the direction of thickness D, one half of a continuous casting mold 1 according to the invention up to the center line M and the control connection to ei / 56
2016P00270AT ne Regeleinheit 8 dargestellt, wobei die erste Schmalseitenplatte 4 mit Hilfe von zwei Aktoren A1;1 und A1j2 bewegt werden kann. Die andere Hälfte der Stranggusskokille 1, die die zweite Schmalseitenplatte 4' sowie entsprechende Aktoren A2j1 und A22 umfasst, ist sinngemäß entsprechend der dargestellten ersten Hälfte an die Regeleinheit 8 angebunden, jedoch in FIG 3 nicht dargestellt. Zudem sind im konkreten Beispiel die Aktoren A1;1 und A1(2 als doppeltwirkende Hydraulikzylinder ausgeführt .2016P00270AT ne control unit 8 shown, the first narrow side plate 4 can be moved with the help of two actuators A 1; 1 and A 1j2 . The other half of the continuous casting mold 1, which comprises the second narrow side plate 4 'and corresponding actuators A 2j1 and A22, is connected to the control unit 8 in a manner corresponding to the first half shown, but is not shown in FIG. 3. In addition, in the concrete example, the actuators A 1; 1 and A 1 (2 are designed as double-acting hydraulic cylinders.
Die flüssige Metallschmelze 10, die während des Stranggießens nahe dem oberen, eingießseitigen Ende 3 in die Stranggusskokille 1 eingebracht wird, bildet mit ihrer Oberfläche den Gießspiegel 12 in einem Abstand entsprechend der Gießspiegelhöhe h über dem unteren, austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1 aus. In Gießrichtung G unterhalb der ersten Schmalseitenplatte 4 wird die erstarrte Strangschale 13 von seitlichen Strangführungsrollen 14 gestützt.The liquid metal melt 10, which is introduced into the continuous casting mold 1 near the upper, casting-side end 3 during continuous casting, forms with its surface the casting level 12 at a distance corresponding to the level of the casting level h above the lower, exit-side end 3 'of the continuous casting mold 1. In the casting direction G below the first narrow side plate 4, the solidified strand shell 13 is supported by lateral strand guide rollers 14.
Der Aktor A1 1 greift nahe dem oberen, gießseitigen Ende 3 der Stranggusskokille 1 an der ersten Schmalseitenplatte 4 an und kann diese an diesem Angriffspunkt in Breitenrichtung B verschieben; analog dazu kann die erste Schmalseitenplatte 4 vom Aktor A1j2, der in der Nähe des unteren, austrittseitigen Endes 3' an der ersten Schmalseitenplatte 4 angreift, ebenfalls in Breitenrichtung B bewegt werden.The actuator A1 1 engages near the upper, casting-side end 3 of the continuous casting mold 1 on the first narrow side plate 4 and can move it at this point of attack in the width direction B; Similarly , the first narrow side plate 4 can also be moved in the width direction B by the actuator A 1j2 , which engages the first narrow side plate 4 in the vicinity of the lower, outlet- side end 3 '.
Zur Erfassung der augenblicklichen Lage der ersten Schmalseitenplatte 4 werden von den Aktoren A1;1 und A^2 die jeweiligen Positionswerte X^1 und X1j2 an die Regeleinheit 8 übermittelt, die von entsprechenden Positionssensoren 16 des jeweiligen Aktors ermittelt werden. Zudem werden die Drücke der beiden Kammern jedes doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mittels entsprechender Drucksensoren 11 erfasst und an die Regeleinheit 8 übermittelt. Aus der Differenz dieser Drücke lassen sich die Kräfte F1;1 und F1j2, mit denen die Aktoren A1;1 und A1 2 auf die erste Schmalseitenplatte 4 einwirken, ermitteln. Weiters werden die Aktoren A1;1 und A1j2 von hydraulischen Antriebseinheiten 9 mit entsprechen Mengen an Hydraulikflüssig / 56In order to detect the instantaneous position of the first narrow side plate 4, the respective position values X 1 and X 1 j 2 are transmitted from the actuators A 1; 1 and A ^ 2 to the control unit 8, which are determined by corresponding position sensors 16 of the respective actuator. In addition, the pressures of the two chambers of each double-acting hydraulic cylinder are detected by means of corresponding pressure sensors 11 and transmitted to the control unit 8. The forces F 1; 1 and F 1j2 with which the actuators A 1; 1 and A1 2 act on the first narrow side plate 4 can be determined from the difference between these pressures. Furthermore, the actuators A 1; 1 and A 1j2 of hydraulic drive units 9 with corresponding amounts of hydraulic fluid / 56
2016P00270AT keit beaufschlagt, sodass die Kolben der Aktoren entsprechend den von der Regeleinheit 8 ermittelten Sollpositionen Y1;1 und Y1j2 bewegt werden. Die hydraulischen Antriebseinheiten 9 können beispielsweise Hydraulikpumpen oder Hydraulikventile sein, die das jeweils benötigte Volumen an Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung stellen. Für die in FIG 3 nicht dargestellte zweite Schmalseitenplatte 4' gelten die Ausführungen sinngemäß in Bezug auf die Istpositionen X21 und X2 2 und die Kräfte F2j1 und F2j2 der Aktoren A2,1 und A2j2 sowie für die von der Regeleinheit 8 vorgegebenen Sollpositionen Y2j1 und Y2,2·2016P00270AT acted on so that the pistons of the actuators are moved according to the target positions Y 1; 1 and Y 1j2 determined by the control unit 8. The hydraulic drive units 9 can be, for example, hydraulic pumps or hydraulic valves which provide the volume of hydraulic fluid required in each case. For the second narrow side plate 4 '(not shown in FIG. 3), the explanations apply analogously with regard to the actual positions X21 and X2 2 and the forces F 2j1 and F 2j2 of the actuators A 2 , 1 and A 2j2 and for the desired positions specified by the control unit 8 Y 2j1 and Y 2 , 2
FIG 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Regelkreises 15 zur Einstellung der Schmalseitenkonizität Ks entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der Regelkreis 15 neben der eigentlichen Regelvorschrift 25 eine erste, zeitliche Filterung 22 der Regelabweichung Pdif, sowie eine zweite Filterung 23 in Bezug auf die zulässigen Maximalwerte und eine dritte Filterung 24 hinsichtlich eines erwünschten Hystereseverhaltens von Ks umfasst.4 shows an exemplary embodiment of a control circuit 15 for setting the narrow side taper K s in accordance with the method according to the invention, the control circuit 15, in addition to the actual control specification 25, a first, temporal filtering 22 of the control deviation P dif , and a second filtering 23 with respect to the permissible maximum values and a third filtering 24 for a desired hysteresis behavior of Ks.
Ein Zyklus des Regelkreises 15 läuft für eine Stranggusskokille 1, umfassend eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte 4 und 4', folgendermaßen ab:A cycle of the control circuit 15 runs as follows for a continuous casting mold 1, comprising a first and a second narrow side plate 4 and 4 ':
- Die von den Aktoren A1;i an die erste Schmalseitenplatte 4 übertragenen Kräfte F1;i und die von den Aktoren A2,j an die zweite Schmalseitenplatte 4' übertragenen Kräfte F2,j werden in einem Messglied 26 erfasst, woraus zusammen mit den Werten der Gießspiegelhöhe h und der Gießdicke d die Regelgröße des Regelkreises 15 in Form einer mittlere Flächenpressung Pmed (mit Druck als physikalischer Einheit) ermittelt wird. Die Indizes i bzw. j umfassen dabei den Wertebereich {1, ... N1} bzw. {1, ... N2}, wobei N1 bzw. N2 die Anzahl der Aktoren an der ersten bzw. zweiten Schmalseitenplatte 4 bzw. 4' bezeichnen.- The forces F 1; i transmitted from the actuators A 1; i to the first narrow side plate 4 and the forces F 2 , j transmitted from the actuators A 2 , j to the second narrow side plate 4 'are recorded in a measuring element 26, from which together the control variable of the control circuit 15 is determined in the form of an average surface pressure P med (with pressure as the physical unit) using the values of the mold level h and the casting thickness d. The indices i and j comprise the value range {1, ... N1} and {1, ... N2}, where N1 and N2 the number of actuators on the first and second narrow side plates 4 and 4 '. describe.
- Als Führungsgröße des Regelkreises 15 wird ein Referenzdruck Pref aus der Dichte der flüssigen Metallschmelze pliq, der Gießspiegelhöhe h und einem dimensionslosen Korrek / 56- A reference pressure P ref from the density of the liquid molten metal p liq , the height of the casting level h and a dimensionless correction / 56 is used as the reference variable for the control circuit 15
2016P00270AT turfaktor S herangezogen. Dabei können die Werte von h, pliq und S für jede gegossenen Charge entweder fest vorgegeben werden oder auch während des Gießvorganges geändert werden. Insbesondere kann die aktuelle Gießspiegelhöhe h messtechnisch erfasst und der erhaltene Momentanwert dem Regelkreis 15 übermittelt werden.2016P00270AT door factor S used. The values of h, p liq and S for each cast batch can either be fixed or changed during the casting process. In particular, the current mold level h can be measured and the instantaneous value obtained can be transmitted to the control circuit 15.
- Es wird der aktuelle Wert der Regelabweichung Pdif des Regelkreises 15 gemäß Pdif = Pref - Pmed bestimmt und in einer Regeleinheit 8 (in FIG 4 nicht dargestellt) gespeichert und dem Regler 21 des Regelkreises 15 zugeleitet, wobei der Regler 21 neben der eigentlichen Regelvorschrift 25 im vorliegenden Beispiel eine erste, zweite und dritte Filterung 22, 23 und 24 beinhaltet.- The current value of the control deviation P dif of the control circuit 15 is determined according to P dif = P ref - P med and stored in a control unit 8 (not shown in FIG. 4) and fed to the controller 21 of the control circuit 15, the controller 21 being next to the actual regulation 25 in the present example includes a first, second and third filtering 22, 23 and 24.
- Im nächsten Schritt wird aus dem aktuellen Wert von Pdif zusammen mit gespeicherten Werten der Regelabweichung aus früheren Durchläufen durch den Regelkreis 15 mittels einer ersten Filterung 22, die einen zeitbezogenen Filter Φ- verwendet, der eine zurückliegende Zeitspanne τ umspannt, ein gefilterter Wert Pdif' aus der Regelabweichung bestimmt, wobei der Filter Φ- dazu dient, kurzzeitige Abweichungen und hochfrequente Störeinflüsse auszufiltern und so einen zeitlich geglätteten Wert der Regelabweichung zu ermitteln.- In the next step, from the current value of Pdif together with stored values of the control deviation from previous runs through the control circuit 15 by means of a first filtering 22, which uses a time-related filter Φ-, which spans a past time period τ, a filtered value P dif 'determined from the control deviation, the filter Φ- being used to filter out short-term deviations and high-frequency interference and thus to determine a time-smoothed value of the control deviation.
- In der Regelvorschrift 25 des Regelkreises werden die Istwerte der Positionen X^i der Aktoren A1(i der ersten Schmalseitenplatte 4 und die Istwerte der Positionen X2 j der Aktoren A2,j der zweiten Schmalseitenplatte 4' mit Hilfe von Positionssensoren 16 (in FIG 4 nicht dargestellt) erfasst und daraus entsprechend den geometrischen Verhältnissen der Stranggusskokille 1 ein Istwert Is für die Schmalseitenkonizität der Stranggusskokille 1 bestimmt. Aus dem Istwert Is und aus dem zeitlich gefilterten Wert Pdif' wird eine Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift 25 derart bestimmt, dass über die Wirkung der Aktoren A1 i bzw. A2 j in der Regelstre / 56- In the regulation 25 of the control loop, the actual values of the positions X ^ i of the actuators A 1 (i of the first narrow side plate 4 and the actual values of the positions X2 j of the actuators A 2 , j of the second narrow side plate 4 'with the help of position sensors 16 (in 4 (not shown in FIG. 4)) and an actual value Is for the narrow side taper of the continuous casting mold 1 is determined from this in accordance with the geometric relationships of the continuous casting mold 1. An output variable Ks 'of the rule 25 is determined from the actual value Is and the time-filtered value Pdif' in such a way that about the effect of actuators A1 i and A2 j in Regelstre / 56
2016P00270AT cke 20 der Regelabweichung Pdif entgegengewirkt wird.2016P00270AT cke 20 of the control deviation P dif is counteracted.
- Anschließend wird in einer zweiten Filterung 23 mittels eines Sättigungsfilters Φ3, der die erlaubte Untergrenze Ksmin bzw. Obergrenze Ks,max als Parameter für die Schmalseitenkonizität Ks beinhaltet, aus der Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift 25 ein abgeleiteter Wert Ks'' bestimmt. Dadurch wird verhindert, dass die Schmalseitenkonizität Ks die vorgegebenen Grenzwerte bei großer oder permanent andauernder Regelabweichung Pdif über- oder unterschreitet, was insbesondere bei einer Proportionalregelung in der Regelvorschrift 25 bewirkt würde.- Subsequently, in a second filtering 23 by a saturation filter Φ 3, the smin the allowable lower limit K or ceiling K s, max as a parameter for Schmalseitenkonizität K s includes, from the output of K s' of the control law 25 is a derived value K s '' certainly. This prevents the narrow side taper Ks from exceeding or falling below the predefined limit values in the event of large or permanently persistent control deviation Pdif, which would result in particular in the case of proportional control in control specification 25.
- Danach wird in einer dritten Filterung 24 mittels eines Hysteresefilters Φκ aus dem abgeleiteten Wert Ks'' der neu einzustellende Wert für die Schmalseitenkonizität Ks bestimmt, der gleichzeitig die Stellgröße des Regelkreises 15 darstellt. Der Hysteresefilter Φκ beinhaltet dabei einen Parameter λ, der den Schwellwert des Hysteresefilters beschreibt. Dieser Parameter legt die minimale Differenz zwischen der Stellgröße Ks und dem zugehörigen Istwert Is fest, ab der eine Verstellung der Schmalseitenplatten 4 bzw. 4' tatsächlich durchgeführt wird. Differenzen unterhalb des Schwellwertes λ werden vom Hysteresefilter Φκ unterdrückt, indem die Stellgröße Ks dem Istwert Is gleichgesetzt wird.- Then, in a third filtering 24, a hysteresis filter Φ κ is used to determine the newly set value for the narrow side taper Ks from the derived value K s ″, which at the same time represents the manipulated variable of the control circuit 15. The hysteresis filter Φ κ contains a parameter λ that describes the threshold value of the hysteresis filter. This parameter specifies the minimum difference between the manipulated variable Ks and the associated actual value Is, from which an adjustment of the narrow side plates 4 or 4 'is actually carried out. Differences below the threshold value λ are suppressed by the hysteresis filter Φ κ by setting the manipulated variable Ks to the actual value Is.
- In der Regelstrecke 20 des Regelkreises 15 werden aus dem neuen Vorgabewert für die Schmalseitenkonizität Ks und aus der Gießbreite b die entsprechenden Sollpositionen Y1(i bzw. Y2,j der Aktoren A1;i bzw. A2,j der ersten bzw. zweiten Schmalseitenplatte 4 bzw. 4' ermittelt und eine Verstellung der Schmalseitenplatten durch entsprechende Anstellung der Aktoren veranlasst, wobei die Verstellung nur dann durchgeführt wird, wenn sich die Stellgröße Ks und der zugehörige Istwert Is unterscheiden.- In the controlled system 20 of the control circuit 15, the corresponding set positions Y 1 (i or Y 2 , j of the actuators A 1; i or A 2 , j of the first or The second narrow side plate 4 or 4 'is determined and the narrow side plates are adjusted by adjusting the actuators accordingly, the adjustment being carried out only if the manipulated variable Ks and the associated actual value Is differ.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die / 56Although the invention has been illustrated and described in detail by preferred exemplary embodiments, the / 56
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Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without leaving the scope of the invention.
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BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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