DE10039016A1 - Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl, wobei der Strang eine Kokille mit von einer Strangschale umschlossener Schmelze verlässt und in einer nachgeordneten Strangführung die Maulweite von in Segmenten mit Ober- und Unterrahmen gelagerten Führungsrollen durch sie verbindende Verstellelemente stufenlos mit einander folgenden Schritten einstellbar ist. Dabei wird die Maulweite mittels Oszillation um eine Mittellinie der Maulweite in der Weise geändert, dass die dynamischen Einflüsse auf die Führungsrollen vernachlässigbar klein sind. Die Amplitude der Maulweiten-Oszillation wird in einer Größe eingestellt, die keine plastische Verformung der Strangschale hervorruft. Die aktuelle Maulweite der Führungsrollen wird erfasst, und zugleich wird die Stellkraft der Verstellelemente sowie die Amplitude der Stellkraft ermittelt. Bei steigender Amplitude der Stellkraft wird die Maulweite auf ein vorgebbares Maß eingestellt und/oder über mindestens ein Verstellelement druckgeregelt geführt. Sodann wird aus einer Vielzahl von Kraft/Weg-Messungen entlang des Stranges ein Kraft/Weg-Diagramm der Maulweiteneinstellung ermittelt, welches sich nach Art einer Kette aus einer Vielzahl kleiner Kraft/Wege-Kurven jeweils in Form einer Hysterese zusammensetzt, die je einzeln mittels einer Oszillation mit vergleichsweise kleiner Amplitude ermittelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl, wobei der Strang eine Kokille mit von einer Strangschale umschlossener Schmelze ver­ lässt, und in einer nachgeordneten Strangführung die Maulweite von in Segmen­ ten mit Ober- und Unterrahmen gelagerten Führungsrollen durch sie verbindende Verstellelemente stufenlos mit einander folgenden Schritten einstellbar ist, wobei

• a) die Maulweite mittels Oszillation um eine Mittellinie der Maulweite in der Wei­ se geändert wird, dass die dynamischen Einflüsse auf die Führungsrollen vernachlässigbar klein sind,
• b) die Amplitude der Maulweiten-Oszillation in einer Grösse eingestellt wird, die keine plastische Verformung der Strangschale hervorruft,
• c) die aktuelle Maulweite der Führungsrollen erfasst, und
• d) zugleich die Stellkraft der Verstellelemente sowie die Amplitude der Stellkraft ermittelt, und
• e) bei steigender Amplitude der Stellkraft die Maulweite auf ein vorgebbares Mass eingestellt und/oder über mindestens ein Verstellelement druckgeregelt geführt wird.

Das in der DE 197 20 768 C1 beschriebene Verfahren hat zum Ziel, eine Ermitt­ lungsgrundlage zu schaffen, durch welche die Maulweite mit einfachen messtech­ nischen sowie rechnerischen Mitteln exakt über die gesamte Strangführung ein­ stellbar ist, und darüber hinaus sich die aktuelle Position der Sumpfspitze inner­ halb der Bramme sicher bestimmen läßt.

Das Verfahren beruht im Kern auf einer dynamischen Messung mittels Erregung des Stranges in Oszillation, mit deren Hilfe erkennbar ist, ob an einer Meßstelle ein Trend zu größerer oder zu kleinerer Maulweite, weg von der optimalen Maul­ weite, auftritt, um daraufhin die erkannte Abweichung mit gezielten Maßnahmen zu korrigieren.

Bei der dynamischen Messung ergibt die Stellkraft relativ zur Maulweite eine Hy­ steresiskurve. Diese hat eine relativ kleine Fläche, wenn die Schale noch dünn und der Sumpf relativ gross ist. Die Hysteresiskurve weist andererseits eine rela­ tiv grosse Fläche auf, wenn die Schale weiterhin wächst und das Sumpfvolumen abnimmt, und nimmt eine besonders schlanke Form an, wenn der Strang durcher­ starrt ist.

Bei dem bekannten Verfahren wird die Maulweite mit einer Oszillation um eine vorgebbare Mittellinie der angestrebten Brammendicke geändert. Dabei werden Kraft-Weg-Kennlinien ausgewertet, wofür unter anderem für die erforderliche Auswertung die Steigung der Kennlinien in der Kraft-Weg-Ebene und deren Schnittpunkt in Betracht gezogen werden.

Obwohl in dem erwähnten Dokument angegeben ist, dass die gewählte Oszillati­ onsgrösse so gewählt werden soll, dass die dynamischen Einflüsse auf die nach Verlassen der Kokille noch relativ dünne Strangschale vernachlässigbar klein ge­ halten werden, wobei die Amplitude der oszillierenden Maulweite in einer Grösse eingestellt werden soll, die eine plastische Verformung der Strangschale verhin­ dert, ist diesen Angaben nach dem Fachmann keine klare, nachvollziehbare Lehre zum technischen Handeln anhand gegeben. Denn das bekannte Verfahren geht zumindest implizit davon aus, dass die der Berechnung zugrundeliegende Ampli­ tude der Kraft-Weg-Kennlinie im Rahmen von lediglich nur einer einzigen Oszilla­ tionsperiode ermittelt wird, das heisst, dass der gesamte Weg der Messung mit einem Hub zurückgelegt wurde.

Praktische Messungen für den oben beschriebenen Fall haben jedoch ergeben, dass dabei der Hub eine solche Grösse einnehmen müsste, dass - je nach dem Ausgangspunkt der Oszillation - die Gefahr einer plastischen Deformation der Strangschale mit der Folge von Gefügerissen akut gegeben ist.

Ausgehend von den vorgenannten Erkenntnissen und Erfahrungen liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren in der Art und Weise zu ver­ bessern und auszugestalten, um bei dessen messtechnischer Durchführung mit Gewinnung optimaler Messergebnisse mit aller Sicherheit die Nachteile und Schwierigkeiten durch schädliche Deformation der Strangschale oder Störungen von deren Gefüge wie Rissbildung zu vermeiden.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An­ spruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, dass aus einer Vielzahl von Kraft-Weg-Messungen entlang des Stranges ein Diagramm der Maulweiten­ einstellung ermittelt wird, welches sich nach Art einer Kette aus einer Vielzahl klei­ ner Kraft/Wege-Kurven, jeweils in Form einer Hysterese, zusammensetzt, die je einzeln mittels einer Oszillation mit vergleichsweise kleiner Amplitude ermittelbar sind. Damit werden die Nachteile und Schwierigkeiten der vorgenannten Art bei der bekannten Messdurchführung mit Sicherheit vermieden und ein optimales Stranggefüge erzielt.

Für den praktischen Giessbetrieb ist sowohl eine sichere, wie auch schnellstmög­ liche Ermittlung und Einstellung der optimalen Maulweite des Strangführungssy­ stems erforderlich. Deshalb soll bereits nach jeder Oszillation mit kleiner Amplitu­ de erkennbar sein, ob die Maulweite "zu gross" oder "zu klein" ist. Zu diesem Zweck wird die Steigung jeder kleinen Hysterese der "Kette" ausgewertet. Diese entspricht der Steifigkeit des Systems "Segment-Strang" an der Meßstelle. Dieser Steifigkeitswert kann dann mit gespeicherten Werten einer Datenbank verglichen werden, die für die Segmentsteuerung hinterlegt ist. Diese Datenbank umfasst aus Erfahrung gewonnene Steifigkeitswerte, die sich auf unterschiedliche Strang­ breiten und Erstarrungszustände wie flüssigen Sumpf, oder den Übergangsbe­ reich Solidus/Liquidusfortschritt beziehen.

Ein Vergleich mit Werten dieser Datenbank, die bedarfsweise interpoliert oder ex­ trapoliert werden können, gibt Aufschluss über die Maulweite im Vergleich zur op­ timalen Maulweite.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht weiterhin vor, dass aus einer Änderung der Fläche einer Hysteresis-Kurve - z. B. Abnahme der Fläche - die Lage der Sumpfspitze ermittelbar ist.

Und schließlich ist es mit Vorteil möglich, dass aus einer Änderung der Fläche ei­ ner Hysteresis-Kurve - z. B. bei Abnahme der Fläche - eine Zunahme der Strang­ konsistenz ermittelt wird.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Es zeigt

ein Kraft-Weg-Diagramm der Maulweiten-Einstellung. Diese setzt sich aus einer Vielzahl kleiner Kraft-Weg-Kurven zusammen, die je einzeln mittels einer Oszillati­ on mit geringer Amplitude ermittelt wurden. Daraus ist für den praktischen Giess­ betrieb eine sowohl sichere, als auch schnelle Ermittlung und Einstellung der op­ timalen Maulweite erkennbar und möglich. Daraus ist bereits nach einer Oszillati­ on mit kleinster Amplitude ersichtlich, ob die Maulweite zu gross oder zu klein ist und korrigiert werden muss. Die einzelnen Kurven - jede für sich eine Hysteresis - greifen wie Glieder einer Kette ineinander und zeigen entlang des Stranges den Verlauf der Stellkraft über der Maulweite.

Die Erfindung stellt gewissermassen ein "Röntgenbild" des Stranges dar und löst in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims (6)

1. Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl, wobei der Strang eine Kokille mit von einer Strangschale umschlossener Schmelze verlässt und in einer nachgeordneten Strangführung die Maulweite von in Segmenten mit Ober- und Unterrahmen gelagerten Führungsrollen durch sie verbindende Verstellelemente stufenlos mit einander folgenden Schritten einstellbar ist, wobei

• a) die Maulweite mittels Oszillation um eine Mittellinie der Maulweite in der Weise geändert wird, dass die dynamischen Einflüsse auf die Füh­ rungsrollen vernachlässigbar klein sind,
• b) die Amplitude der Maulweiten-Oszillation in einer Grösse eingestellt wird, die keine plastische Verformung der Strangschale hervorruft,
• c) die aktuelle Maulweite der Führungsrollen erfasst, und
• d) zugleich die Stellkraft der Verstellelemente sowie die Amplitude der Stellkraft ermittelt, und
• e) bei steigender Amplitude der Stellkraft die Maulweite auf ein vorgebba­ res Mass eingestellt und/oder über mindestens ein Verstellelement druckgeregelt geführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Vielzahl von Kraft/Weg-Messungen entlang des Stranges ein Kraft/Weg-Diagramm der Maulweiteneinstellung ermittelt wird, welches sich nach Art einer Kette aus einer Vielzahl kleiner Kraft/Wege-Kurven jeweils in Form einer Hysterese zusammensetzt, die je einzeln mittels einer Oszillation mit vergleichsweise kleiner Amplitude ermittelbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede in Form einer Hysterese ermittelte Kurve nach Massgabe ihrer Steigung als Index der aktuellen Steifigkeit des Systems "Segment-Strang" ermittelt und ausgewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Steifigkeitskennwert mit gespeicherten Daten einer mit Erfahrungswerten gespeisten Datenbank - die bedarfsweise interpolierbar oder extrapolierbar sind - verglichen wird und erkennbare Abweichungen durch entsprechende Maulweiteneinstellung korrigiert werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus jeder Hysteresis-Kurve bereits nach einer Oszillation mit ver­ gleichsweise kleiner Amplitude festgestellt wird, ob die eingestellte Maulweite der Führungsrollen von der optimalen Grösse in Richtung "zu gross" oder "zu klein" abweicht, woraufhin eine entsprechende Korrektur vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Änderung der Fläche einer Hysteresis-Kurve - z. B. bei Ab­ nahme der Fläche - die Lage der Sumpfspitze ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Änderung der Fläcshe einer Hysteresis-Kurve - z. B. bei Ab­ nahme der Fläche - eine Zunahme den Strangkonsistenz ermittelt wird.