CH650427A5 - Apparatus and process for starting the casting of the starting head during the continuous casting of metals - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Angiessen des Anfahrkopfes beim Stranggiessen von Metallen mit Hilfe eines auf den Badspiegel in der Stranggiesskokille ansprechenden ortsfest angeordneten Strahlungsempfängers, der mit einer Betätigungseinrichtung für den den Pfannen- oder Zwischengefässausguss verschliessenden Stopfen steuerungsmässig verbunden ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for casting the start-up head during the continuous casting of metals with the aid of a radiation receiver arranged in a stationary manner which responds to the bath level in the continuous casting mold and which is connected in terms of control to an actuating device for the stopper closing the pan or intermediate vessel spout, and a device for carrying out the Procedure.
Bekannterweise wird zum Angiessen beim Stranggiessen von Metallen in die Kokille ein Anfahrkopf eingesetzt. Über den Anfahrkopf wird eine Schicht Kühlschrott aufgebracht. Nach Öffnen der Stahlzufuhr aus dem Zwischengefäss steigt der flüssige Stahl in der Kokille an. Die Badhöhe in der Kokille wird manuell über direkte Verschlussregelung (Stopfen oder Schieber) des Zwischengefässes nach Sicht vorgenommen. As is known, a start-up head is used for casting when continuously casting metals into the mold. A layer of cooling scrap is applied over the start-up head. After opening the steel supply from the tundish, the liquid steel in the mold rises. The bath height in the mold is carried out manually via direct closure control (stopper or slide) of the intermediate vessel as far as possible.
Bei Erreichen einer Badhöhe in der Kokille, die im allgemeinen ca. 100 mm unterhalb der Kupferoberkante der Kokille liegt, wird der Anfahrknopf, d.h. der Boden der Kokille mit Hilfe des Kaltstranges aus der Kokille herausgefahren. Dieser Vorgang wird ebenfalls vom Bedienungspersonal eingeleitet. In diesem Moment ist der Anfahrvorgang, d.h. das Angiessen in der geschlossenen Kokille beendet und das Stranggiessen beginnt. Die Zufuhr des Stahles erfolgt beim normalen Stranggiessverlauf über eine Giessspiegelregelung. Diese Giessspiegelregelungen basieren auf mangetischer, optischer, thermischer bzw. radioaktiver Strahlung (DE-OS 2 757 052, DE-AS 1 458 181, DE-OS 2 736 227), wobei die Messung im Winkel zur Strangabzugsrichtung vorgenommen wird. When a bath height in the mold is reached, which is generally approx. 100 mm below the upper copper edge of the mold, the start button, i.e. the bottom of the mold is pulled out of the mold using the cold strand. This process is also initiated by the operating personnel. At this moment, the starting process, i.e. the casting in the closed mold ends and the continuous casting begins. The steel is fed in the normal continuous casting process via a pouring level control. These pour level controls are based on mangetic, optical, thermal or radioactive radiation (DE-OS 2 757 052, DE-AS 1 458 181, DE-OS 2 736 227), the measurement being carried out at an angle to the direction of strand withdrawal.
Alle bekannten Einrichtungen sind ausschliesslich für den normalen Giessablauf gedacht, wobei für das Anfahren immer auf das Bedienungspersonal zurückgegriffen werden muss. All known devices are intended exclusively for the normal pouring process, whereby the operating personnel must always be used for starting.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anfahren beim Stranggiessen von Metallen zu schaffen, mit dem auf eine manuelle Einleitung des Vorganges verzichtet und damit ein automatisierter, insbesondere aber reproduzierbarer Giessvorgang gewährleistet werden kann. The object of the invention is to provide a method and a device for starting up in the continuous casting of metals, with which manual initiation of the process is dispensed with, and thus an automated, but in particular reproducible casting process can be ensured.
s Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, wie in den Patentansprüchen 1 bzw. 2 umschrieben. To achieve this object, a method and a device are proposed according to the invention, as described in claims 1 and 2, respectively.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren werden Schäden, die bei manuell gesteuertem Anfahren auftreten kön-lo nen, wirkungsvoll ausgeschaltet und darüberhinaus kann das Giessen nach vorgegebenen Programmen erfolgen, z.B. linear oder proportional. The method according to the invention effectively prevents damage that can occur when starting off manually, and moreover the casting can take place according to predetermined programs, e.g. linear or proportional.
In den beigefügten Zeichnungen ist die Anordnung einer erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt. Es 15 zeigen: " The arrangement of a device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings. There 15 show: "
Figur 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtungsanordnung, FIG. 1 shows the schematic representation of a device arrangement,
Figur 2 ein Diagramm Beleuchtungsintensität/Abstand, FIG. 2 shows a diagram of the illumination intensity / distance,
Figur 3 ein Arbeitsdiagramm Beleuchtungsintensität/ 20 Abstand/Temperatur/Zeit. Figure 3 is a working diagram of lighting intensity / 20 distance / temperature / time.
Wie Figur 1 zeigt, besteht die erfindungsgemässe Anordnung einer Vorrichtung aus einem ausserhalb der Kokille 3 in definiertem Abstand zur Kokille und damit zum Anfahrkopf 2 angeordneten strahlungsempfindlichen Element 1, 25 wobei die Anordnung derart erfolgt, dass vom Element 1 bis zum Anfahrkopf 2 eine Sichtlinie «R» besteht; ferner an sich bekannte Kopplungen zwischen Element 1 sowohl zur Zufuhrregelung 4 aus der Zwischenpfanne 5 als auch zur Regelung 7 für das Herausfahren des Anfahrkopfes 2 aus der Ko-30 kille 3. As FIG. 1 shows, the arrangement according to the invention of a device consists of a radiation-sensitive element 1, 25 arranged outside the mold 3 at a defined distance from the mold and thus from the start head 2, the arrangement being such that a line of sight from the element 1 to the start head 2 R »exists; further known couplings between element 1 both for the feed control 4 from the tundish 5 and for the control 7 for moving the start head 2 out of the Ko-30 kille 3.
Wie in Figur 1 strichpunktiert dargestellt, kann zwischen dem strahlungsempfindlichen Element 1 und dem Badspiegel ein Linsensystem 11 in einem bestimmten Abstand zum Anfahrkopf 2 angeordnet sein. Die Abbildung der Strahlung 35 wird über das Linsensystem 11 auf das strahlungsempfindliche Element 1, z.B. eine Zeilenkamera übertragen. Die Grösse der Abbildung gibt Auskunft über den Abstand des Badspiegels von Linsensystem und wird zur Ermittlung und Auswertung für das Anfahren eingesetzt. As shown in dash-dotted lines in FIG. 1, a lens system 11 can be arranged at a certain distance from the starting head 2 between the radiation-sensitive element 1 and the bath level. The radiation 35 is imaged onto the radiation-sensitive element 1, e.g. transmit a line scan camera. The size of the figure provides information about the distance of the bath level from the lens system and is used for the determination and evaluation for the start-up.
40 Die Stärke der Energiequelle kann mit dem Stefan-Bolz-mann'schen Gesetz beschrieben werden, d.h. 40 The strength of the energy source can be described with Stefan-Bolzmann's law, i.e.
E = er x F x T4 E = er x F x T4
E = ausgesandte Gesamtenergie eines schwarzen Strahlers E = total energy emitted by a black body
45 F = Oberfläche des strahlenden Körpers 45 F = surface of the radiating body
T = absolute Temperatur ct = Strahlungskonstante. T = absolute temperature ct = radiation constant.
Bei bekannter Strahlungsfläche, Beleuchtungsfläche und bekannten Materialkonstanten kann die am strahlungsem-50 pfindlichen Element ankommende Energie pro Zeit bzw. die sich daran einstellende Temperatur in Funktion von seinem Abstand zur Energiequelle darstellen. With a known radiation area, illumination area and known material constants, the energy arriving at the radiation-sensitive element per time or the temperature arising thereon can be represented as a function of its distance from the energy source.
Beim Einsatz des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Metall von der Zwischenpfanne (5) über den Tauchaus-55 guss (6) auf den Anfahrkopf (2) in die Kokille (3) geleitet, und zwar in einer Zufuhrmenge pro Zeiteinheit, die mit Hilfe des Gesetzes der Fotometrie bestimmt werden kann. Dieses Gesetz wird durch die folgende Gleichung beschrieben: When using the method according to the invention, the metal is passed from the tundish (5) via the immersion spout (6) onto the start-up head (2) into the mold (3), in a supply quantity per unit of time, which is carried out with the aid of the law the photometry can be determined. This law is described by the following equation:
60 60
e * 4 e * 4
In dieser Formel bedeuten: In this formula:
e = die Bestrahlungsstärke (Beleuchtungsstärke) I = die Lichtstärke R = die Entfernung e = the illuminance (illuminance) I = the luminous intensity R = the distance
Die Lichtstärke I ist beim Stranggiessen eines Metalles als konstant vorauszusetzen, da die Giesstemperatur des Metalles beim Stranggiessen konstant gehalten werden muss. The light intensity I must be assumed to be constant when continuously casting a metal, since the casting temperature of the metal must be kept constant during continuous casting.
Durch die erfindungsgemässe Vorrichtungsanordnung eines strahlungsempfindlichen Elementes (1) ausserhalb der Kokille (3), welches in direkter Sichtlinie zum Anfahrkopf (2) angebracht ist, wird bei Erreichen der gewünschten Badhöhe das Anfahren der Anlage eingeleitet. Due to the device arrangement according to the invention of a radiation-sensitive element (1) outside the mold (3), which is attached in a direct line of sight to the start-up head (2), the system is started up when the desired bath height is reached.
Figur 2 stellt die am strahlungsempfindlichen Element (1) ankommende Beleuchtungsstärke bzw. Strahlungsstärke in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Element (1) und dem Badspiegel dar. Der Zusammenhang wird bei logarithmischer Darstellung linear. Das Diagramm zeigt weiterhin den Einfluss auf die Beleuchtungsstärke bei Zugabe von Giesspulver auf die Badoberfläche. Dieser Einfluss ist in Figur 2 durch die Kurve b2 wiedergegeben. Die Kurven at und a2 stellenden Zusammenhang ohne Giesspulveraufgabe dar. FIG. 2 shows the illuminance or radiation intensity arriving at the radiation-sensitive element (1) as a function of the distance between the element (1) and the bathroom mirror. The relationship becomes linear in the logarithmic representation. The diagram also shows the influence on the illuminance when adding casting powder to the bathroom surface. This influence is shown in FIG. 2 by curve b2. The curves at and a2 represent the relationship without the application of casting powder.
650 427 650 427
Die Figur 3 stellt ein Arbeitsdiagramm für die Grössen Beleuchtungsintensität, Abstand, Temperatur und Zeit dar. Bei Vorwahl einer Angiesszeit t1 -Soll bis tn-Soll und einem Zeitmengenprogramm a, b, c, d kann mit Hilfe der Bestrahlungsenergie der Abstand vom strahlungsempfindlichen Element (1) in jedem Moment des Angiessvorganges zum Badspiegel ermittelt werden. Dieser Abstand ist im Diagramm mit «R» bezeichnet. Hierbei kann der Abstand zwischen strahlungsempfindlichem Element (1) und dem Radspiegel am Ende des Angiessvorganges vorgewählt werden. Dieser Abstand ist im Diagramm mit «R^Soll» bis «Rn-Soll» bezeichnet. Bei vorgegebenem Materialkonstanten bezüglich des strahlungsempfindlichen Elementes kann einem Abstand «R» eine Temperatur zugeordnet werden. FIG. 3 shows a working diagram for the quantities of illumination intensity, distance, temperature and time. When preselecting a sprinkling time t1-target to tn-target and a time quantity program a, b, c, d, the distance from the radiation-sensitive element ( 1) be determined at every moment of the pouring process to the bathroom mirror. This distance is labeled “R” in the diagram. The distance between the radiation-sensitive element (1) and the wheel mirror can be preselected at the end of the casting process. This distance is designated in the diagram with «R ^ Soll» to «Rn-Soll». For a given material constant with regard to the radiation-sensitive element, a temperature “R” can be assigned to a distance.
Bei Einsatz eines Linsensystems (11) kann die Abstandsmessung anstelle einer Bestrahlungsintensität später mit Hilfe einer Abbildungsgrösse am strahlungsempfindlichen Element (1) erfolgen. If a lens system (11) is used, the distance measurement can be carried out later using an image size on the radiation-sensitive element (1) instead of an irradiation intensity.
3 3rd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
S S
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