DE10033655A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von StahlInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, in einer Stranggießkokille 1, unter Vermeidung von unzulässigen Gießspiegelschwankungen, können ausreichend genaue Werte für zulässige Gießspiegelschwankungen dahingehend ermittelt und verwertet werden, indem eine Frequenzanalyse der Gießspiegelschwankungen durchgeführt wird, wobei das Gießspiegelsignal 11 auf die Frequenzebene 12 transformiert wird und aufgrund der Analysen-Ergebnisse die Gieß- und/oder Betriebsparameter angepasst werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von
Metallen, insbesondere von Stahl, in einer Stranggießvorrichtung unter Vermeiden
von unzulässigen Gießspiegelschwankungen.
Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Metallspiegels in einer
Stranggießkokille bekannt (EP 0 691 895 B1), die den Meniskus mittels zumin
dest einem Paar oberhalb des Meniskus angeordneten Fühlern abtastet und die
beiden Signale zu einem einzigen vereinigt und das einzige Signal als fiktive Höhe
des Gießspiegels der Steuervorrichtung zur Regelung der in die Kokille eingefüll
ten Metallmenge zuführt. Die Maßnahmen greifen unmittelbar in den Regelkreis
(elektrisch) ein. Dabei werden die Einzelsignale dahingehend verarbeitet, dass die
Schwingungen beseitigt werden, die sowohl eine oberhalb einer Schwelle liegende
Frequenz, als auch eine unterhalb einer Schwelle liegende Amplitude aufweisen.
Das damit erreichte Ergebnis wird jedoch durch die zeitliche Abfolge der quer
laufenden Metallwellen sehr ungenau.
In Stranggießanlagen treten bei hohen Gießgeschwindigkeiten bzw. bei hohen
Mengendurchsätzen zunehmend Gießspiegelschwankungen auf. Die Gießspie
gelschwankungen können schleichend bzw. plötzlich auftreten bzw. sich verstär
ken. Dabei treten solche Gießspiegelschwankungen anlagenabhängig bei unter
schiedlichen Stahlqualitäten, bei ungleichmäßiger Spritzwassermengenverteilung
in den einzelnen Spritzzonen, ungleichmäßiger Rollenteilung in den einzelnen
Rollensegmenten, ferner abhängig von den Oszillationsparametern, von den
Reibkräften in der Stranggießkokille, abhängig von der Breiten- und Konizitätsan
stellung der Seitenplatten der Stranggießkokille, abhängig von konischen Anstel
lung der Strangführungselemente und abhängig von einer Vielzahl anderer Para
meter auf.
Die Gießspiegelschwankungen treten periodisch und aperiodisch mit konstanter
oder ansteigender Schwankungsbreite auf. Die größeren Gießspiegelschwankun
gen führen zu Gießschlacken- und Gießpulvereinschlüssen und dadurch zu Ober
flächenfehlern am Gießstrang. Bei wachsenden Gießspiegelschwankungen wird
die Schmierfilmdicke der Gießschlacke zunehmend ungleichmäßiger. Dies kann
zu Depressionen oder sogar zu einem Durchbruch führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, effiziente Maßnahmen und Regeln ge
gen die Gießspiegelschwankungen abzuleiten, die (elektrisch) nicht in den Regel
kreis eingreifen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Frequenz
analyse der Gießspiegelschwankungen durchgeführt wird, indem das Gießspie
gelsignal auf die Frequenzebene transformiert wird und aufgrund der Analysen-
Ergebnisse die Gieß- und/oder Betriebsparameter angepasst werden. Dadurch
können durch Änderung einzelner oder mehrerer Gießparameter oder Betriebspa
rameter während des Gießens die für eine Stahlqualität günstigsten Vorausset
zungen geschaffen werden, so dass unzulässige Gießspiegelschwankungen auf
zulässige, qualitätsunkritische Gießspiegelschwankungen reduziert werden.
Eine in der Praxis immer wieder auftretende Schwierigkeit wird nach weiteren
Maßnahmen dadurch ausgeräumt, dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der
Frequenzanalyse in ausgewählten Rollensegment-Abschnitten die Spritzwasser
menge erhöht wird. Dadurch kann eine unzulässige Ausbauchung zwischen zwei
Rollen reduziert werden.
Eine weitere Maßnahme zur Verhinderung einer kritischen Gießspiegelschwan
kung besteht darin, dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse
die Oszillationsparameter der Stranggießkokille angepasst werden.
Dazu wird zusätzlich vorgeschlagen, dass entsprechend der Änderung der Oszil
lationsparameter die Kurvenform und/oder der Hub und/oder die Frequenz an
gepasst werden.
Nach weiteren Maßnahmen ist vorgesehen, dass aufgrund der Analysen-
Ergebnisse der Frequenzanalyse die Kokillenkonizität angepasst wird.
Eine Beeinflussung der Gießspiegelschwankungen erfolgt nach einer anderen
Maßnahme dadurch, dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanaly
se die Biege- und/oder die Richttreibervorrichtungen im Antrieb geregelt werden.
Weiterhin können die Gießspiegelschwankungen dahingehend minimiert werden,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse die Wasserge
schwindigkeit bzw. die Wassermenge in der Stranggießkokille verändert werden.
Ferner besteht eine andere Eingriffsmöglichkeit dadurch, dass aufgrund der Ana
lysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse ganze Segmente, Segmentabschnitte oder
einzelne Rollen des Stützrollengerüstes in ihrer Anstellung zum Gießstrang ange
passt werden.
Die Betriebsparameter betreffend, wird nach anderen Merkmalen vorgeschlagen,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse eine konische An
stellung der Strangführung angepasst wird. Diese Maßnahme kann vorteilhaft in
Abschnitten der soft-reduction und in Abschnitten des liquid-core oder auch für
einzelne angetriebene oder nicht angetriebene Rollen angewendet werden.
Nach weiteren Merkmalen ist es vorteilhaft, dass die Gießspiegelschwankungen
auf kleiner 3 mm eingestellt werden. Damit befindet sich die Badspiegelschwan
kung nach der jeweiligen Stahlqualität in einem unkritischen Bereich.
Eine Dokumentation und Vorgaben für zukünftige Einstellungen der Gieß- und/
oder der Betriebsparameter ergeben sich dadurch, dass aufgrund der gewonne
nen Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse ein Betriebsfenster für den Betrieb
der jeweiligen Stranggießvorrichtung bzw. der jeweiligen Stahlqualität errechnet
wird.
Eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, unter
Vermeidung von unzulässigen Gießspiegelschwankungen in der Stranggießkokille
löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass zur Ermittlung von
Analyse-Ergebnissen durch eine Frequenzanalyse der Gießspiegelschwankungen
zumindest ein Messelement im Bereich des Gießspiegels, ein angeschlossener
Signalverstärker, eine in Abhängigkeit vom Gießspiegelsignal und zur Frequen
zebene arbeitende Analyse mit Auswertung und ein Entscheidungsbaum vorgese
hen sind, der über die Anlagensteuerung an die jeweiligen Aktoren, Stellglieder
oder Regelungselemente zur Behandlung des Gießstrangs angeschlossen ist.
In der Zeichnung ist eine Messanordnung gezeigt, anhand deren das Verfahren
nachstehend beschrieben wird.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild mit der Messanordnung über der
Stranggießkokille.
In die Stranggießkokille 1 wird flüssiger Stahl unterschiedlicher Qualitäten (Analy
sen) aus einem Tundish 2 und durch ein Gießrohr 3 gegossen und der Gießspie
gel 1a kontinuierlich geregelt. Der sich in der Stranggießkokille 1 bildende Gieß
strang 4 verläßt die Stranggießkokille 1 in Gießrichtung 5 unter weiterer Kühlung
durch die Sekundärkühlung 6, geführt durch Rollensegmente 7.
Während des Gießens misst ein Sensor 8 Gießspiegelschwankungen, die durch
die beschriebenen Vorgänge entstehen. Die Messwerte des Sensors 8 werden
über Messleitungen 9 in einen Verstärker 10 geführt. Daran anschließend wird das
Gießspiegelsignal 11 auf die Frequenzebene 12 transformiert, z. B. gemäß einer
Fast-Fourier-Transformation (FFT) das Gießspiegelsignal 11 in die Frequenzebe
ne 12, in einer Analyse 13a in Signale überführt und über eine Auswertung 13b
einem Entscheidungsbaum 14 zugeführt. Der Entscheidungsbaum 14 wird durch
den einzelnen Funktionen zugeordneten Steuerorganen 15, 16 und 17 für Gieß-
und/oder Betriebsparameter gebildet.
Als Beispiele sind das Steuerorgan 15 den Gießparametern 18 zugeordnet, das
Steuerorgan 16 den Betriebsparametern für die Segmentrollenanstellung 19 oder
die Segmentkühlung 20 und das Steuerorgan 17 der Stranggießkokillen-
Oszillation 21 (z. B. betreffend Hub, Frequenz, Konizität, Kühlmittelmenge, Oszil
lationskurve). Alle Steuerorgane werden über die Anlagensteuerung bzw. die An
lagenregelung 22 geführt.
Die Frequenzanalyse kann abweichend von der beschriebenen Verfahrensweise
auch aufgrund anderer mathematischer Funktionstheorien ausgeführt werden.
Das
Messsignal kann auch anstelle des Sensors 8 aus einer Füllstandsregelung ent
nommen werden oder aus einem fest in der Stranggießkokille 1 montierten Mess
system. Es können auch mehrere Sensoren 8 eingesetzt werden.
1
Stranggießkokille
1
a Gießspiegel
2
Tundish
3
Gießrohr
4
Gießstrang
5
Gießrichtung
6
Sekundärkühlung
7
Rollensegmente
8
Sensor
9
Messleitungen
10
Verstärker
11
Gießspiegelsignal
12
Frequenzebene
13
a Analyse
13
b Auswertung
14
Entscheidungsbaum
15
Steuerung
16
Steuerung
17
Steuerung
18
Gießparameter
19
Segmentanstellung
20
Segmentkühlung
21
Stranggießkokillen-Oszillation
22
Anlagenregelung
Claims (12)
1. Verfahren zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, in einer
Stranggießvorrichtung, unter Vermeiden von unzulässigen Badspiegel
schwankungen,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Frequenzanalyse der Gießspiegelschwankungen durchgeführt
wird, indem das Gießspiegelsignal auf die Frequenzebene transformiert wird
und aufgrund der Analysen-Ergebnisse die Gieß- und/oder Betriebspara
meter angepasst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse in ausge
wählten Rollensegment-Abschnitten die Spritzwassermenge erhöht wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse die Oszillati
onsparameter der Stranggießkokille angepasst werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass entsprechend der Änderung der Oszillationsparameter die Kurvenform
und/oder der Hub und/oder die Frequenz angepasst werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse die Kokillen
konizität angepasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse die Biege- und/oder
die Richttreibervorrichtungen im Antrieb geregelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse die Wasser
geschwindigkeit bzw. die Wassermenge in der Stranggießkokille verändert
werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse ganze Seg
mente, Segmentabschnitte oder einzelne Rollen des Stützrollengerüstes in
ihrer Anstellung zum Gießstrang angepasst werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse eine konische
Anstellung der Strangführung angepasst wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gießspiegelschwankungen auf kleiner 3 mm eingestellt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufgrund der gewonnenen Analysen-Ergebnisse der Frequenzanalyse
ein Betriebsfenster für den Betrieb der jeweiligen Stranggießvorrichtung und
der jeweiligen Stahlqualität errechnet wird.
12. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, unter
Vermeidung von unzulässigen Gießspiegelschwankungen in der Stranggieß
kokille,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ermittlung von Analyse-Ergebnissen durch eine Frequenzanalyse
der Gießspiegelschwankungen zumindest ein Messelement im Bereich des
Gießspiegels (1a), ein angeschlossener Signalverstärker (10), eine in Ab
hängigkeit vom Gießspiegelsignal (11) und zur Frequenzebene (12) arbei
tende Analyse (13a) mit Auswertung (13b) und ein Entscheidungsbaum (14)
vorgesehen sind, der über die Anlagensteuerung (22) an die jeweiligen Akto
ren, Stellglieder oder Regelungselemente zur Behandlung des Gießstrangs
(4) angeschlossen ist.
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