CH649016A5 - Method for the automatic control of the conicity of the mould in a metal continuous-casting installation - Google Patents
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Description
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PATENTANSPRUCH Verfahren zur automatischen Steuerung der Konizität einer Kokille bei einer Metallstranggussanlage, wobei die Konizität der Kokille je nach Giessgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen, zu vergiessenden Giessmetalls eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft und/oder die Oberflächentemperatur des hergestellten Strangs an der Austrittsseite der Kokille misst und bei einer Abweichung dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur von einem Sollwert, die Konizität der Kokille derart verändert, dass der Sollwert dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur wieder hergestellt wird. PATENT CLAIM Process for the automatic control of the taper of a mold in a metal continuous casting plant, the taper of the mold being set according to the casting speed and temperature of the liquid casting metal to be cast, characterized in that the force withdrawing the strand produced from the mold and / or the Measures the surface temperature of the strand produced on the outlet side of the mold and, if this force and / or this surface temperature deviates from a desired value, changes the taper of the mold in such a way that the desired value of this force and / or this surface temperature is restored.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Konizität einer Kokille bei einer Metallstranggussanlage, wobei die Konizität der Kokille je nach Giessgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen, zu vergiessenden Giessmetalls eingestellt wird. The invention relates to a method for automatically controlling the taper of a mold in a metal continuous casting installation, the conicity of the mold being set depending on the casting speed and temperature of the liquid casting metal to be cast.
Durch die Verstellung der Konizität können die Qualität des hergestellten Stranges und die Arbeitsbedingungen der Anlage verbessert werden. By adjusting the taper, the quality of the strand produced and the working conditions of the system can be improved.
Es ist bereits ein Verfahren bekannt, nach welchem die Breite der Kokille beim Übergang von einer Typengrösse des Stranges zu einer anderen verändert wird (siehe Zeitschrift «Sumitomo dzjukinai gikho», 1974, Band 22, Nr. 65, Seiten 28-32). Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, dass man während des Giessvorganges die Konizität nicht gesteuert verändern kann, um das Giessverfahren zum Verbessern des erhaltenen Stranges zu beeinflussen. A method is already known by which the width of the mold is changed during the transition from one type size of the strand to another (see magazine "Sumitomo dzjukinai gikho", 1974, volume 22, No. 65, pages 28-32). A disadvantage of this known method is that the conicity cannot be changed in a controlled manner during the casting process in order to influence the casting process to improve the strand obtained.
Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist durch die DE-PS Nr. 2 415 224 bekannt. Es wird bezweckt, dieses Verfahren zu verbessern, indem die Parameter, die zum Verstellen der Konizität der Kokille führen, erweitert werden. A method according to the preamble of claim 1 is known from DE-PS No. 2 415 224. The purpose of this method is to improve it by expanding the parameters which lead to the adjustment of the taper of the mold.
Es wurde nämlich festgestellt, dass die Oberflächentem-peratur des hergestellten Stranges an der Austrittsseite der Kokille und die den Strang aus der Kokille abziehende Kraft für die Qualität des Giessproduktes entscheidende Parameter sind. So hat das Vergiessen von Metall ohne Berücksichtigung der Oberflächentemperatur des hergestellten Stranges an der Austrittsseite der Kokille eine verminderte Wärmeableitung vom Strang und dessen die Qualität beeinträchtigendes Gefüge zur Folge, während das Vergiessen von Metall ohne Berücksichtigung der den Strang aus der Kokille abziehenden Kraft erhebliche Spannungen im hergestellten Strang verursacht, welche in der Stranggrenzschicht infolge eventueller Zunahme der Haftkräfte zwischen dieser Grenzschicht und den Wänden der Kokille auftreten, so dass es zum Bruch der erstarrten Stranggrenzschicht und zum Auftreten von querverlaufenden Rissen im hergestellten Strang kommen kann. It was found that the surface temperature of the strand produced on the exit side of the mold and the force pulling the strand out of the mold are decisive parameters for the quality of the cast product. Casting metal without taking into account the surface temperature of the strand produced on the exit side of the mold results in reduced heat dissipation from the strand and its structure, which impairs quality, while casting metal without taking the force pulling the strand out of the mold results in considerable stresses in the mold caused strand, which occur in the strand boundary layer due to possible increase in the adhesive forces between this boundary layer and the walls of the mold, so that the solidified strand boundary layer can break and transverse cracks can occur in the strand produced.
Mit dem zu schaffenden Verfahren sollen diese Nachteile vermieden werden können. These disadvantages should be avoided with the process to be created.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft und/oder die Oberflächentemperatur des hergestellten Strangs an der Austrittsseite der Kokille misst und bei einer Abweichung dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur von einem Sollwert, die Konizität der Kokille derart ändert, dass der Sollwert dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur wieder hergestellt wird. The method according to the invention is characterized in that the force withdrawing the strand produced from the mold and / or the surface temperature of the strand produced on the outlet side of the mold is measured and, if this force and / or this surface temperature deviates from a desired value, the conicity of the The mold changes in such a way that the setpoint of this force and / or this surface temperature is restored.
Die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft und/oder die Oberflächentemperatur des Stranges an der Austrittsseite der Kokille sind beim erfindungsgemässen Verfahren also zusätzliche Parameter zur Vergiessgeschwin-digkeit und Temperatur des flüssigen Metalls. Es wird nunmehr eine noch genauere Einstellung der Konizität der Kokille erreicht, so dass die Qualität des hergestellten Stranges verbessert wird und der Anfall an brauchbarem Metallstrang steigt. The force pulling the strand produced from the mold and / or the surface temperature of the strand on the exit side of the mold are thus additional parameters for the casting speed and temperature of the liquid metal in the process according to the invention. An even more precise adjustment of the taper of the mold is now achieved, so that the quality of the strand produced is improved and the amount of usable metal strand increases.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below on the basis of two exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Kokille im Horizontalschnitt, 1 is a mold in horizontal section,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, 2 shows a vertical section along the line II-II in FIG. 1,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, 3 shows a vertical section along the line III-III in FIG. 1,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Anlage, bei der man die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft misst, und Fig. 4 is a block diagram of a system in which one measures the force pulling the strand produced from the mold, and
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Anlage, bei der man die Oberflächentemperatur des hergestellten Stranges an der Austrittsseite der Kokille misst. Fig. 5 is a block diagram of a second plant, in which one measures the surface temperature of the strand produced on the outlet side of the mold.
Die in den Figuren 1-3 gezeigte Kokille 1 hat vier Wände 2 und 3. Die Wände 2 stehen zueinander konisch (Fig. 2) und die Wände 3 stehen ebenfalls zueinander konisch (Fig. 3). Die Konizität der beiden Wände 2 und der beiden Wände 3 kann verändert werden. Es wird hierdurch die Berührungsfläche der Strangoberfläche mit den Kokillenwänden verändert. Da über die Kokillenwände eine Wärmeableitung erfolgt, kann also über die Konizität die Temperatur der Strangoberfläche beeinflusst werden. The mold 1 shown in FIGS. 1-3 has four walls 2 and 3. The walls 2 are conical to one another (FIG. 2) and the walls 3 are likewise conical to one another (FIG. 3). The taper of the two walls 2 and the two walls 3 can be changed. The contact area of the strand surface with the mold walls is hereby changed. Since heat is dissipated via the mold walls, the temperature of the strand surface can be influenced via the taper.
Die Verfahrensschritte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches und damit die Verstellung der Konizität je nach der Giessgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen Giessmetalls kann auf irgend eine bisher bekannte Weise durchgeführt werden und wird deshalb nicht weiter erläutert. The method steps according to the preamble of the patent claim and thus the adjustment of the taper depending on the casting speed and temperature of the liquid casting metal can be carried out in any previously known manner and will therefore not be explained further.
Bei der Anlage nach Fig. 4 wird als zusätzlicher Parameter zum Verstellen der Konizität die den hergestellten Strang aus der Kokille 1 abziehende Kraft gemessen. 4, the force pulling the strand produced from the mold 1 is measured as an additional parameter for adjusting the taper.
Das Änderungsgesetz der Konizität der Kokille 1 in Abhängigkeit von der den hergestellten Strang aus der Kokille abziehenden Kraft wird wie folgt angenommen: The law of change of the taper of the mold 1 as a function of the force pulling the strand produced out of the mold is assumed as follows:
<xi = Ki (Pi -P), <xi = Ki (Pi -P),
wobei der Winkel ai der Neigungswinkel jeder Wand 2 bezüglich der Vertikalen ist. Für einen nicht gezeigten Neigungswinkel CC2 von jeder Wand 3 bezüglich der Vertikalen würde dann die Gleichung lauten: where the angle ai is the angle of inclination of each wall 2 with respect to the vertical. For an inclination angle CC2, not shown, of each wall 3 with respect to the vertical, the equation would then be:
<x2 = K2(Pi-P). <x2 = K2 (Pi-P).
In den beiden erwähnten Gleichungen bedeuten Ki bzw. K2 Proportionalitätsfaktoren, Pi einen Sollwert der Abziehkraft des Stranges und P einen Istwert der Abziehkraft des Stranges. In the two equations mentioned, Ki and K2 mean proportionality factors, Pi a nominal value of the pulling force of the strand and P an actual value of the pulling force of the strand.
In Fig. 4 wird gezeigt, wie die Neigung der beiden Wände 2 der Kokille 1 verstellt werden kann. Die nicht gezeigte Verstellung der anderen beiden Wände 3 kann auf die gleiche Weise erfolgen. 4 shows how the inclination of the two walls 2 of the mold 1 can be adjusted. The adjustment of the other two walls 3, not shown, can be carried out in the same way.
Die Anlage nach Fig. 4 enthält Geber 4 für die Abziehkraft des Stranges, welches Geber 4 über einen Vergleicher 5 (algebraischer Addierer) an den einen Eingang eines P-Reglers 6 angeschlossen sind. Ein anderer Eingang des Ver-gleichers 5 steht mit dem Ausgang eines Einstellers 7 in Verbindung, an dessen Eingang ein Tachogenerator 8 für Abziehwerkzeuge 12 angeschlossen ist. Ein zweiter Ausgang des Tachogenerators 8 ist an einen zweiten Eingang des Reglers 6 angeschlossen. Der Ausgang des Reglers 6 liegt am Ein2 4 contains encoders 4 for the pulling force of the strand, which encoders 4 are connected to the one input of a P-controller 6 via a comparator 5 (algebraic adder). Another input of the comparator 5 is connected to the output of an adjuster 7, to the input of which a tachometer generator 8 for removal tools 12 is connected. A second output of the tachometer generator 8 is connected to a second input of the controller 6. The output of controller 6 is at Ein2
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gang von Servoantrieben 9, durch die der Neigungswinkel cti der beiden Wände 2 der Kokille 1 eingestellt wird. gear of servo drives 9, through which the angle of inclination cti of the two walls 2 of the mold 1 is set.
Die Anlage wirkt wie folgt: Bei einer Änderung der Giessgeschwindigkeit kommt ein Signal vom Tachogenerator 8 zum einen Eingang des Reglers 6, der auf die Servoantriebe 9 einwirkt und damit die Konizität der Kokille 1 so verstellt, dass sie der geänderten Giessgeschwindigkeit entspricht. Zugleich wird mit Hilfe der Geber 4 ein Signal für die vorhandene Abziehkraft des Stranges erzeugt. Dieses Signal wird mit dem Sollwert Pi verglichen, der einer neuen stationären Giessgeschwindigkeit entspricht. Ein Abweichungssignal gelangt dann vom Ausgang des Vergleichers 5 zum zweiten Eingang des Reglers 6 und wird auf die Servoantriebe 9 weitergegeben, so dass sich die Konizität der Kokille 1 so lange ändert, bis die den Strang aus der Kokille 1 abziehende Kraft dem Sollwert Pi gleich ist, der einer neuen stationären Giessgeschwindigkeit entspricht. Falls also die Strangabziehkraft einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Konizität der Kokille 1 reduziert, und umgekehrt. The system works as follows: When the casting speed changes, a signal comes from the tachometer generator 8 to one input of the controller 6, which acts on the servo drives 9 and thus adjusts the taper of the mold 1 so that it corresponds to the changed casting speed. At the same time, a signal for the existing pulling force of the strand is generated with the aid of the sensors 4. This signal is compared with the setpoint Pi, which corresponds to a new stationary casting speed. A deviation signal then passes from the output of the comparator 5 to the second input of the controller 6 and is passed on to the servo drives 9, so that the taper of the mold 1 changes until the force withdrawing the strand from the mold 1 is equal to the setpoint Pi , which corresponds to a new stationary casting speed. If the strand pulling force exceeds a predetermined value, the taper of the mold 1 is reduced, and vice versa.
Bei der Anlage nach Fig. 5 wird als zusätzlicher Parameter zum Verstellen der Konizität die Oberflächentemperatur des hergestellten Stranges an der Austrittseite der Kokille 1 gemessen. Es gilt hierbei: 5, the surface temperature of the strand produced at the outlet side of the mold 1 is measured as an additional parameter for adjusting the taper. The following applies:
ct3 = K3 (T-Ti), ct3 = K3 (T-Ti),
wobei der Winkel ci3 der Neigungswinkel jeder Wand 2 bezüglich der Vertikalen ist. Für einen nicht gezeigten Neigungswinkel cu von jeder Wand 3 bezüglich der Vertikalen würde dann die Gleichung lauten: where the angle ci3 is the angle of inclination of each wall 2 with respect to the vertical. For an inclination angle cu, not shown, of each wall 3 with respect to the vertical, the equation would then be:
a4 = K4(T-T2). a4 = K4 (T-T2).
In den beiden vorerwähnten Gleichungen bedeuten K3 bzw. K4 Proportionalitätsfaktoren, T eine Solltemperatur der Oberfläche des Stranges am Austritt der Kokille 1, Ti bzw. T2 eine Isttemperatur der Oberfläche des Stranges am Austritt der Kokille 1 an den Wänden 2 bzw. 3. In the two aforementioned equations, K3 and K4 represent proportionality factors, T a nominal temperature of the surface of the strand at the outlet of the mold 1, Ti and T2 an actual temperature of the surface of the strand at the outlet of the mold 1 on the walls 2 and 3, respectively.
In Fig. 5 wird gezeigt, wie die Neigung der beiden Wände 2 der Kokille 1 verstellt werden kann. Die nicht gezeigte Ver- 5 shows how the inclination of the two walls 2 of the mold 1 can be adjusted. The not shown
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Stellung der anderen beiden Wände 3 kann auf die gleiche Weise erfolgen. Position of the other two walls 3 can be done in the same way.
Die Anlage nach Fig. 5 enthält Servoantriebe 9 zur Verstellung der Wände 2 der Kokille. Der Eingang der Servoantriebe 9 liegt am Ausgang des Reglers 6. An den einen Eingang des Reglers 6 ist der eine Ausgang des Tachogenerators 8 gelegt. Der andere Ausgang des Tachogenerators 8 führt zum Eingang eines Temperatureinstellers, dessen Ausgang an einen algebraischen Addierer 5 angelegt ist. Zu diesem führt auch der Ausgang eines optischen Pyrometers 10. 5 contains servo drives 9 for adjusting the walls 2 of the mold. The input of the servo drives 9 is located at the output of the controller 6. An output of the tachometer generator 8 is connected to the one input of the controller 6. The other output of the tachometer generator 8 leads to the input of a temperature adjuster, the output of which is applied to an algebraic adder 5. The output of an optical pyrometer 10 also leads to this.
Die Anlage funktioniert folgendermassen: Bei Änderung der Giessgeschwindigkeit kommt ein Signal vom Tachogenerator 8 zum einen Eingang des Reglers 6, der auf die Servoantriebe 9 einwirkt und den Neigungswinkel CI3 der Wände 2 so einstellt, dass er der stationären Giessgeschwindigkeit entspricht. Gleichzeitig wird der Temperatureinsteller 11 auf einen neuen Wert der am Austritt der Kokille 1 vorhandenen Oberflächentemperatur des Stranges eingestellt, welcher einer neuen Giessgeschwindigkeit entspricht. Stimmt die Oberflächentemperatur Ti des Stranges am Austritt der Kokille 1 nicht mit diesem neu eingestellten Wert der Oberflächentemperatur überein, dann gelangt vom Ausgang des Addierers 5 ein Abweichungssignal zum zweiten Eingang des Reglers 6, durch den die Konizität der Kokille 1 im Sinne der Wiederherstellung der Solltemperatur T der Oberfläche des Stranges geändert wird. Falls also die Temperatur der Strangoberfläche einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Konizität der Kokille 1 reduziert, und umgekehrt. The system works as follows: When the casting speed changes, a signal comes from the tachometer generator 8 to one input of the controller 6, which acts on the servo drives 9 and sets the angle of inclination CI3 of the walls 2 so that it corresponds to the stationary casting speed. At the same time, the temperature adjuster 11 is set to a new value of the surface temperature of the strand present at the outlet of the mold 1, which corresponds to a new casting speed. If the surface temperature Ti of the strand at the outlet of the mold 1 does not match this newly set value of the surface temperature, then a deviation signal from the output of the adder 5 reaches the second input of the controller 6, through which the conicity of the mold 1 in the sense of restoring the target temperature T the surface of the strand is changed. If the temperature of the strand surface exceeds a predetermined value, the taper of the mold 1 is reduced, and vice versa.
Aus den Figuren 4 und 5 ist ersichtlich, dass der Regler 6 zwei Eingänge hat. Zum einen Eingang gelangt ein Signal, das proportional der Abziehgeschwindigkeit des Stranges ist. Zum zweiten Eingang gelangt ein Differenzsignal (vom algebraischen Addierer 5), das sich aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert ergibt. Im ersten Fall nach Fig. 4 aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert der Abziehkraft am Strang und beim zweiten Fall nach Fig. 5 aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert der Oberflächentemperatur des Stranges am Austritt der Kokille. It can be seen from FIGS. 4 and 5 that the controller 6 has two inputs. A signal arrives at one input, which is proportional to the pulling speed of the strand. A difference signal (from the algebraic adder 5) reaches the second input, which results from the comparison of the actual value and the target value. In the first case according to FIG. 4 from the comparison of the actual value and the target value of the pulling force on the strand and in the second case according to FIG. 5 from the comparison of the actual value and target value of the surface temperature of the strand at the outlet of the mold.
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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| PL | Patent ceased |