DD272428A1 - Regeleinrichtung fuer bandgiesswalzanlagen - Google Patents

Abstract

Anwendung findet die Erfindung zur Regelung des Fuellstandes der Metallschmelze im Giesstiegel des Giesstraktes einer Bandgiesswalzanlage zur Herstellung von Giessbaendern konstanter Breite. Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass zur Regelung des Fuellstandes der Metallschmelze eine aus Messelektroden, Elektrodentraeger und Isolierkoerper bestehende kapazitive Messvorrichtung verwendet wird, die zwecks Bandbreitenmessung dem Giessband unmittelbar nach Austritt aus dem Walzspalt der Walzen zugeordnet ist und deren Messsignale zur Aktivierung eines P/I-Reglers einem Rechner zugefuehrt werden, wodurch der metallostatische Druck im Giesstiegel entsprechend der Konstanthaltung der Bandbreite des Giessbandes geregelt wird. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung

Regeleinrichtung für Bandgießwalzanlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Anwendung findet die Erfindung zur Regelung des Füllstandes der Metallschmelze im Gießtiegel einer Bandgießwalzanlage zur Herstellung von Gießbändern mit konstanter Bandbreite.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In Anlagen zur direkten Herstellung von Metallbändern aus der flüssigen Phase mittels Gießwalzanlagen ist es bisher üblich bzw, wird davon ausgegangen, daß als wichtigster Parameter das flüssige Metall im Gießbehälter oder in der Gießmulde entsprechend der gewählten Gießgeschwindigkeit und der Temperatur des Metallbades auf einem bestimmten Niveau gehalten werden muß, um ein qualitativ ausreichendes Metallband zu erhalten.

So wird in der US-PS 4 175 612 die Messung eines Flüssigmetallniveaus in einer Gießmulde beschrieben, die auf der Frequenzvariation eines Oszillators gegenüber einem Referenzoszillator beruht. Ein anderes Verfahren, beschrieben in der US-PS 4 057 558, benutzi zur Erreichung eines gleichmäßigen Metallzuflusses die Regelung der Metallzuführung zur Gießmulde mittels Messung der Füllgeschwindigkeit der Gießmulde über di« Druckänderung im Gießofen.

In der US-PS 4 212 342 wird eine Niveaustandsmessung durch Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes und dessen in Abhängigkeit des Füllstandes sich ändernder Einfluß auf eine Aufnahmespule beschrieben, wobei dieses Meßverfahren speziell für Stahlschmelzen entwickelt wurde.

Bei einem Verfahren nach der US-PS 3 921 697 werden der Füllstand im Gießbehälter bzw, der Zufluß von geschmolzenem Metall zum Gießtrakt durch den Füllstand der Metallschmelze im Gießtrakt geregelt. Angewendet wird dieses Verfahren bei einer nach dem Rotary-Prinzip arbeitenden Gießmaschine, wobei der Füllstand durch oberhalb und unterhalb des Gießbandes angeordnete thermische Sensoren erfaßt wird. Bei einer anderen Gießmaschine (DE-OS 34 23 489 und DE-OS 35 12 398) erfolgt die Dosierung von geschmolzenem Material auf der Basis einer Längengewichtsmessunc nach dem Gießprozeß.

In der DE-OS 36 12 549 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines kontinuierlichen Gießprozesses für dünne Metallstreifen beschrieben, wobei der Füllstand in einem Gießbehälter auf der Grundlage von Temperaturbilanzen in durch V/asser gekühlten Walzep geregelt wird.

Allgemein bekannt sind auch kapazitive und induktive sowie radiometrische und optische Meßeinrichtungen zur Erfassung des Metallbadniveaus im Gießbehälter, deren Meßwerte zur Regelung des Füllstandes im Gießtrakt verwendet werden.

Abgesehen davon, daß die bekannten Meßeinrichtungen und Meßverfahren einen relativ hohen technischen Aufwand erfordern und teilweise nur für spezielle Gie.3-technologien anwendbar sind, besteht der wesentliche Nachteil dieser Regeleinrichtungen und Meßverfahren darin, daß ausschließlich auf Füllstands- und Temperaturmessungen innerhalb des Gießtraktes beruhende Meßwerte zur Regelung des Gießwalzprozesses herangezogen werden. Prozeßstörungen, die aus Gießdüsendefektзп oder aus Ansammlungen von Verunreinigungen im Gießtrak resultieren und sich negativ auf die Qualitätsparameter des Gießergebnisses auswirken, haben somit keinen

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»Einfluß auf die Füllstandsregelung der Metallschmelze im Gießtrakt bzw. werden nicht rechtzeitig zwecks sofortigen Eingriffs in den Gießvvalzprozeß wahrgenommen. So ist es bei Bandgießwalzanlagen, mit denen Banc Sortimente verschiedener Bandbreiten hergestellt werden, auf Grund der Gieß- und V/alzbedingungen bisher nur manuell möglich, die Bandbreite als Prozeßparameter in die Regelung des Füllstandes der Metallschmelze im Gießtiegel einzubeziehen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, bei verbesserter Qualität des Gießergebnisses und Einsparung von Energie die Arbeitsproduktivität von Bandgießvvalzanlagen zu erhöhen

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Regeleinrichtung zur automatischen Regelung des metallostatischen Druckes im Gießtiegel des Gießtraktes einer Bandgießwalzanlage, welche unter Einwirkung verschiedener Störfaktoren des Gießwalzprozesses eine Konstanthaltung der Bandbreite des Gießbandes bei gleichzeitiger Früherkennung von Prozeßstörungen gewährleisten soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Regelung des Füllstandes der Metallschmelze im Gießtiegel auf der Basis der Meßwerterfassung der Bandbreite des Gießbandes mittels einer kapazitiven Meßvorrichtung erfolgt, die dem unmittelbar aus dem Walzspalt der Walzen austretenden Gießband zugeordnet ist und zwei Meßelektroden aufweist, die beidseitig der Bandkanten des laufenden Gießbandes angeordnet sind. Mittels der der Geometrie des Walzspaltes ent-SPrechend fächerförmig яийпйЬі 1Нр1-йп MpRpbl/trnHon ^_

wird dabei innerhalb des zulässigen Auswanderungsbereichs des Gießbandes ein dem zentrischen Abstand der Meßelektroden von den Bandkanten proportionales Meßsignal erzeugt, welches verstärkt einem Rechner zugeführt wird, welcher unter Beachtung der Temperatur der Metallschmelze und der Bandgeschwindigkeit entscheidet, ob der dem Rechner nachgeschaltete РД-Regle aktiviert wird. Das im P/I-Regler gebildete Stellsignal wird über einen Strom-Spannungs-Wandler und Verstärker einem Stellglied aufgeschaltet, welches durch Verschwenken einer Gießrinne in Verbindung mit einem Schwimmer den Zulauf des flüssigen Metalls und damit den Füllstand der Metallschmelze im Gießtiegel regelt. Um mittels der Meßvorrichtung eine störungsfreie Kapazitätsmessung durchführen zu können, sind die Meßelektroden erfindungsgemäß jeweils an einem im Walzenständer verschiebbar gelagerten rohrförmigen Elektrodenträger befestigt, wobei auf jedem Elektroder träger im Bereich zwischen Meßelektrode und Walzenständer ein labyrinthartig ausgebildeter Isolierkörper angeordnet ist.

üeder Isolierkörper besteht aus einer inneren und äußeren Hülse, welche dergestaltig auf dem Elektrodenträger gelagert und zueinander angeordnet sind, daß gegenüber Sprühnebeln eine labyrinthartige Kriechstrecke entsteht. Den Eingang zum Labyrinth bildet ein Ringspalt bestimmter Breite, den ein mit der äußeren Hülse verbundener Ring gegenüber dem Elektrodenträger gewährleistet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der beigefügten Zeichnunc zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Gießtraktes mit Regeleinrichtung;

Fig. 2: eine Schnittdarstellung eines Elektrodenträgers mit Meßelektrode und Isolierkörper;

Fig. 3: eine Seitenansicht einer Meßelektrode in der Zuordnung zum Walzspalt.

Im Ausführungsbeispiel wird die Anwendung der Erfindurig bei einer Bandgießwalzanlage zur Herstellung von Gießbändern 22 aus Aluminium und Aluminiumlegierungen beschrieben. Mit dieser Bandgießwalzanlage werden Gießbänder 22 verschiedener Sortimente hergestellt, wobei die Konstanthaltung der Bandbreite ein entscheidender Faktor bei der Beurteilung der Qualität des gefertigten Gießbandes 22 ist. Die genaue Einhaltung der Bandbreite ist außer von der Temperatur T der Metallschmelze 13, der Bandgeschwindigkeit V im wesentlichen vom metallostatischen Druck im Gießtiegel 3 abhängig. Der Gießtrakt der Bandgießwalzanlage besteht im wesentlichen aus dem Gießtiegel 3, der Gießdüse 25 sowie den im Walzenständer 23 gelagerten und auf einen bestimmten Walzspalt eingestellten Walzen 4. Im Gießtiegel 3 befindet sich ein Schwimmer 12, welcher in Verbindung mit der Austrittsöffnung einer verschwenkbaren Gießrinne 2 den Zufluß der Metallschmelze 13 im Gießtiegel 3 regelt. Die Verschwenkung der Gießrinne 2 erfolgt dabei mittels eines aus Motor 11 und Spindel 1 bestehenden Stellgliedes, durch welches entsprechend der GröB>e eines Stellsignals Y das Füllstandsniveau im Gießtiegel 3 verändert wird. Das Stellsignal Y erhält das Stellglied über einen I/U-Wandler 9 und Ver-

stärker 24 von einem P/I-Regler 10, welcher eingangsseitig über einen U/I-Wandler 8 mit einem Rechner 7 verbunden ist. Entsprechend den dem Rechner 7 zugeführten Meßsignalen hinsichtlich der Bandbreite des Gießbandes 22 und der Informationen über die Temperatur Y sowie der Bandgeschwindigkeit V wird seitens des Rechners 7 entschieden, ob der nachgeschaltete P/I-Regler 10 aktiviert wird oder nicht. Die aus der Messung der Bandbreite des Gießbandes 22 resultierenden Meßsignale werden mittels einer kapazitiven Meßvorrichtung 5 erzeugt, die dem unmittelbar aus dem Walzspalt der Walzen 4 austretenden Gießband 22 zugeordnet ist. Die Meßvorrichtung 5 besitzt zwei Meßelektroden 15, die in bestimmtem Abstand beidseitig der Bandkanten angeordnet sind. Die entsprechend der Geometrie des Walzspaltes bzw. der Walzen 4 fächerförmig ausgebildeten Meßelektroden 15 gewährleisten eine genaue Bandbreitenmessung auch bei Auswanderung des Gießbandes 22 innerhalb und senkrech zur Bandebene, wobei durch die spezielle Ausbildung der Meßelektroden 15 über eine bestimmte Bandlänge eine Integration geringfügiger Bandbreitenschvvankunge erreicht wird. Innerhalb des zulässigen Auswanderungs· bereichs des Gießbandes 22 wird somit ein entsprechen dem zentrischen Abstand der Meßelektroden 15 von den Bandkanten proportionales Meßsignal erzeugt, welches über Verstärker 6 dem Rechner 7 zugeführt wird. Oede Meßelektrode 15 ist an einem rohrförmigen Elektrodenträger 14 befestigt, der im Walzenständer 23 verschiebbar gelagert ist, wodurch die Meßelektroden 15 auf die jeweilige Bandbreite eingestellt werden können. Das innerhalb des Meßbereichs 21 gewonnene Meßsignal wird über ein mit der jeweiligen Meßelektrode verbundenes Anschlußkabel 16, welches im rohrförmig ausgebildeten Elektrodenträger 14 verläuft, dem ent-

sprechenden Verstärker 6 zugeführt. Im Bereich der kapazitiven Meßvorrichtung 5 ist zur Vermeidung von Klebeerscheinungen des Gießbandes an den Walzen 4 eine Walzenbesprüheinrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) aktiv, mittels der Graphit oder ähnliche Fluide versprüht werden, wodurch ein elektrisch leitender Film auf alle im Bereich der Sprüheinrichtung befindlichen Anlagenteile aufgebracht wird. Die dadurch zwischen den Meßelektrc den 15 und dem Walzenständer 23 bestehende KurzschluE gefahr sowie die damit einhergehende Beeinflussung des Meßsignals werden dadurch vermieden, daß auf jedem Elektrodenträger 14 ein labyrinthartig ausgebildeter Isolierkörper 17 angeordnet ist. Deder Isolierkörper 17 besteht aus einer inneren und äußeren Hülse 18; 19, welche dergestaltig zueinander angeordnet sind, daß hinsichtlich des vorhandenen Sprühnebels eine labyrinthartige Kriechstrecke entsteht. 3ede Hülse 18; 19 ist einseitig auf dem jeweiligen Elektrodenträger 14 gelagert, wobei der Eingang des Labyrinths von einem mit der äußeren Hülse 19 verbundenen Ring 20 gebildet wird, dessen Innendurchmesser um einen bestimmten Betrag größer ist als der Außendurchmesser des Elektrodenträgers 14. Ein Zuwachsen des Ringspalts 26 sowie das Entstehen einer Kurzschlußstrecke werden damit mit Sicherheit vermieden. Die Meßsignale gelangen somit über die Verstärker б störungsfrei zum Rechner 7, der,den Schwankungen der Bandbreite des Gießbandes 22 entsprechend, die Stellgröße für den P/I-Regler 10 ermittelt und dieser das entsprechende Stellsignal Y dem Stellglied aufschaltet.

Im Rechner 7 erfolgt ein ständiger Vergleich des Meßwertes mit der Sollwert-Vorgabe der Bandbreite, so daß der metallostatische Druck im Gießtiegel 3

entsprechend den Abweichungen der Bandbreite von der Sollwert-Vorgabe geregelt wird.

Die Regelung des Füllstandes der Metallschmelze 13 im Gießtiegel 3 und damit die automatische Konstanthaltung der Bandbreite des Gießbandes 22 mittels der erfindungsgemäßen kapazitiven Meßvorrichtung 5 hat weiterhin den Vorteil, daß beispielsweise durch Gießdüsenwechsel veränderte Gießbedingungen und auftretende Prozeßstörungen, wie Gießdüsendefekte oder Ansammlungen von Verunreinigungen im Gießtrakt, in bestimmtem Maße ausgeregelt werden können. Wird dabei das Maß der störenden Einflußfaktoren überschritten, was sich durch Schwankungen der Breite des Gießbandes 22 außerhalb des zulässigen Toleranzbereichs als auch durch Auswanderungen des Gießbandes 2i aus dem Meßbereich 21 der Meßelektroden 15 bzw. innerhalb der Bandebene bemerkbar macht, wird dem Bedienpersonal durch den Rechner 7 akustisch oder optisch signalisiert, daß ein sofortiger Eingriff in den Gießwalzprozeß erforderlich ist bzw. die Regelung des Gießwalzprozesses durch Handsteuerung erfolgen muß.

Claims (3)

1. 272 423

   Patentanspruch

   1. Regeleinrichtung für eine Bandgießwalzanlage, die dem aus Gießtiegel, Gießdüse und Walzen bestehenden Gießtrakt zugeordnet ist und eine von einem Rechner ausgehende und über einen U/I-Wandler, einen P/I-Regler, einen I/U-lVandler und nachfolgenden Verstärker zu einem Stellglied führende Regelstrecke aufweist, deren Stellglied mit einer verschwenk-· baren Gießrinne verbunden ist, die mit einem auf der Metallschmelze im Gießtiegel befindlichen Schwimmer in Wirkverbindung steht, und daß die Regeleinrichtung eine kapazitive Meßvorrichtung aufweist, die über Verstärker mit dem Rechner verbunden und von deren Meßsignalen der Füllstand der Metallschmelze im Gießtiegel abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß

   - die kapazitive Meßvorrichtung (5) dem Gießband (:!2) unmittelbar nach Austritt aus dem Walzspalt der Walzen (4) zugeordnet ist und zwei beidseitig in bestimmtem Abstand zu den Kanten des Gießbandes (22) angeordnete Meßelektroden (15) aufweist;

   - die Meßelektroden (15) jeweils an einem im Walzenständer (23) der Bandgießwalzanlage verschiebbar gelagerten Elektrodenträger (14) befestigt und entsprechend dem zulässigen Auswanderungsbereich des Gießbandes (22) fächerförmig ausgebildet sind;

   - auf jedem Elektrodenträger (14) ein labyrinthartig ausgebildeter Isolierkörper (17) angeordnet ist, welcher aus einer inneren und äußeren Hülse (18; 19) besteht, die entgegengesetzt einseitig auf dem Elektrodenträger (14) gelagert sind ;

   - und die äußere Hülse (19) entgegengesetzt zur

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   Lagerstelle mit einem Ring (20) verbunden ist, welcher dergestaltig ausgebildet ist, daß gegenüber dem Elektrodenträger (14) ein den Eingang des Labyrinths bildender Ringspalt definierter Breite besteht.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträger (14) rohrförmig ausgebildet sind, in denen ein mit der jeweiligen Meßelektrode (15) verbundenes Anschlußkabel (16) verläuft.
3. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträger (14) und die Isolierkörper (17) aus Plastwerkstoff bestehen

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen