DE10045250A1 - Process for determining the position of the final solidification in a casting strand during continuous casting of steel comprises measuring the strand pulling force and/or holding force of supporting segments - Google Patents
Process for determining the position of the final solidification in a casting strand during continuous casting of steel comprises measuring the strand pulling force and/or holding force of supporting segmentsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen der Lage der Enderstarrung im Gießstrang beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem der in der Stranggießkokille erzeugte Gießstrang in Stützseg menten geführt gekühlt und durch die Stützsegmente mit angetriebenen Stützrol lenpaaren ausgezogen wird.The invention relates to a method and a device for determining the position the final solidification in the casting strand when continuously casting metals, in particular of steel, in which the casting strand produced in the continuous casting mold in the supporting segment ment cooled and through the support segments with driven support rollers is pulled out.
Eine genaue Bestimmung der Lage der Enderstarrung ist für das Stranggießen von großer Bedeutung. Ein Aspekt ist die Betriebssicherheit, weil bei Kenntnis der Lage der Enderstarrung verhindert werden kann, dass die Erstarrungslänge grö ßer wird als die gestützte Länge und der Strang unter Einfluss der Ferrostatik au ßerhalb der Strangführung unkontrolliert aufbläht.A precise determination of the position of the final solidification is for continuous casting of great importance. One aspect is operational safety, because knowing the Position of the final solidification can be prevented that the solidification length increases ß is greater than the supported length and the strand under the influence of ferrostatics inflated uncontrollably outside the strand guide.
Es ist aber auch möglich, eine Verbesserung der Produktqualität zu erreichen, weil mit Kenntnis der Lage der Enderstarrung auch Position und Rate der Soft-Reduktion optimiert bzw. wechselnden Gießbedingungen angepasst werden kann, sofern das entsprechende Stützsegment während des Betriebes z. B. hydraulisch verstellbar ist. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, die Lage der Ender starrung zumindest in einer praktikablen Größenordnung zu kennen. But it is also possible to achieve an improvement in product quality because with knowledge of the location of the final solidification also position and rate of Soft reduction can be optimized or adapted to changing casting conditions, if the corresponding support segment during operation z. B. hydraulic is adjustable. In this context, it is necessary the location of the enders knowing at least on a practical scale.
Bekannte Verfahren (JP 7 270 349; JP 62 148 850) beruhen auf Durchstrahlen des Gießstranges mit Gammastrahlen in einem Bereich, in dem eine Enderstarrung des Gießstrangs nicht vorliegen kann. Die Lage der Enderstarrung kann daher weder genau noch schätzungsweise ermittelt werden.Known methods (JP 7 270 349; JP 62 148 850) are based on irradiation of the Casting strand with gamma rays in an area in which a final solidification of the casting strand cannot be present. The location of the final solidification can therefore can be determined neither exactly nor estimated.
Andere bekannte Verfahren bedienen sich der Oberflächen-Temperatur-Messung und einer auf den Messwerten beruhenden Simulations-Rechnung (JP 60 054 257; DD 293 071 A5) Keines der bekannten Verfahren ergibt ausreichend ge naue Werte für die Lage der Enderstarrung.Other known methods use the surface temperature measurement and a simulation calculation based on the measured values (JP 60 054 257; DD 293 071 A5) None of the known methods gives sufficient ge exact values for the position of the final solidification.
Die Lage der Enderstarrung ist derzeit noch nicht direkt messbar. Es ist zwar möglich, über die Messung der Zuhaltekräfte der Stützsegmente (z. B. durch Drucksensoren in den Hydraulikzylindern) zu schließen, in welchem Stützsegment die Enderstarrung gerade stattfindet. Im Hinblick auf die Länge des Stützsegmen tes ist dieses Verfahren nicht genau genug.The position of the final solidification cannot currently be measured directly. It is possible by measuring the locking forces of the support segments (e.g. through Pressure sensors in the hydraulic cylinders) in which support segment final solidification is taking place. With regard to the length of the support segment This method is not accurate enough.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung der Lage der Enderstar rung genauer als bisher durchzuführen.The invention has for its object to determine the position of the end star implementation more precisely than before.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest in einem Stützsegment die Strangausziehkraft und/oder die Zuhaltekraft der Stütz segmente gemessen und dass aus den Messwerten der Bereich der Sumpfspitze bestimmt wird. Dieses Verfahren gestaltet die Messung unmittelbarer als alle bis herigen Verfahren, da ein Zusammenhang zwischen der Erstarrungslänge und der benötigten Strangauszugskraft besteht. Aus diesem Grunde können genauere Lagen der Enderstarrung ermittelt werden. Eine besonders genaue Ermittlung fin det statt, wenn sowohl die Strangauszugskraft als auch die Zuhaltekraft der Stütz segmente gemessen und aus den Messwerten der Bereich der Sumpfspitze be stimmt wird. The object is achieved according to the invention in that at least in a support segment, the strand extraction force and / or the locking force of the support segments measured and that from the measured values the area of the swamp tip is determined. This procedure makes the measurement more immediate than all of the previous method, since there is a connection between the solidification length and the required pull-out force exists. Because of this, more accurate Layers of final solidification can be determined. A particularly precise determination fin takes place when both the strand pull-out force and the locking force of the support segments measured and from the measured values the area of the swamp tip is true.
Dabei kann nach weiteren Merkmalen die Strangauszugskraft aus der Leistungs aufnahme der Strangausziehantriebe bestimmt werden. Dafür steht der von den Motoren aufgenommene Strom durch laufende Messung zur Verfügung. Die Be stimmung der Strangauszugskraft aus der Leistungsaufnahme der Strangantriebe ist unabhängig von der Bauart der Stranggießmaschine (Senkrecht-, Senkrecht abbiege- oder Kreisbogenanlage) möglich. Selbst wenn davon auszugehen wäre, dass der Einfluss der Lage der Enderstarrung auf die gesamte Strangauszugskraft nicht sehr hoch wäre, zeigt sich dieser Weg trotzdem als ein gangbarer Weg, wie noch beschrieben wird.According to further characteristics, the strand pull-out force can be derived from the power recording of the pull-out drives can be determined. That is what the stands for Motors consumed current available through ongoing measurement. The Be adjustment of the strand pull-out force from the power consumption of the strand drives is independent of the design of the continuous casting machine (vertical, vertical bending or circular arc system) possible. Even if it were assumed that the influence of the position of the final solidification on the total strand pull-out force would not be very high, this path still shows itself as a viable way, how is still described.
Eine weitere Methode, die selbständig oder als Kontrollmethode eingesetzt wer den kann, besteht darin, dass die Strangauszugskraft über senkrecht zur Gieß richtung eingebaute Kraftmessdosen bestimmt wird. Bei Senkrechtanlagen (z. B. CSP-Anlagen) kann die aktuelle Strangauszugskraft auch durch Sensoren be stimmt werden, die unterhalb der Auflagepunkte der Stützsegmente installiert sind.Another method that can be used independently or as a control method is that the strand pull-out force is perpendicular to the casting direction of built-in load cells is determined. For vertical systems (e.g. CSP systems) can also measure the current strand pull-out force using sensors that are installed below the support points of the support segments.
Die Genauigkeit der Messungen wird dadurch sehr gesteigert, dass die Lage der Sumpfspitze mit einer Genauigkeit von etwa einem Rollenpaar bestimm werden kann.The accuracy of the measurements is greatly increased by the fact that the position of the Swamp tip can be determined with an accuracy of about a pair of rollers can.
Eine weitere Steigerung der Genauigkeit der Messung kann außerdem erzielt werden, indem Messwerte für die Gießgeschwindigkeit, die Stahlsorte, die Stahl temperatur, den Wärmestrom in der Stranggießkokille, die Kühlwassermenge und den Kühlwasserdruck in der Sekundärkühlung in die Lagebestimmung in einem Modellansatz mit eingerechnet werden.A further increase in the accuracy of the measurement can also be achieved by measuring the casting speed, the type of steel, the steel temperature, the heat flow in the continuous casting mold, the amount of cooling water and the cooling water pressure in the secondary cooling in the position determination in one Model approach can be included.
Eine Einrichtung zum Bestimmen der Lage der Enderstarrung im Gießstrang beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem der in der Strang gießkokille erzeugte Gießstrang in Stützsegmenten geführt, gekühlt und durch die Stützsegmente mit angetriebenen Stützrollenpaaren ausziehbar ist, löst die ge stellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass am Ende eines Stützsegmentes jeweils Kraftmessdosen senkrecht zur Gießrichtung angeordnet sind und dass aufgrund deren Messwerte einzeln oder zusammen mit Werten der Strangan triebsleistung Werte der Strangauszugskraft errechenbar sind, die ein Maß für die Lage der Enderstarrung bilden. Dadurch findet eine genaue Ermittlung der Lage des Bereiches der Enderstarrung statt, wobei verhältnismäßig einfache und er probte Mittel einsetzbar sind.A device for determining the position of the final solidification in the casting strand at Continuous casting of metals, especially steel, in which the in the strand pouring mold produced casting strand guided in support segments, cooled and through the Support segments with driven pairs of support rollers can be pulled out, solves the ge set task according to the invention in that at the end of a support segment load cells are arranged perpendicular to the casting direction and that based on their measured values individually or together with values of the strand power output values of the strand pull-out force can be calculated, which are a measure of the Form the position of the final solidification. This enables an exact determination of the situation the area of final solidification taking place, being relatively simple and he proven means can be used.
Der Einsatz kann nach weiteren Merkmalen derart erfolgen, dass die Kraftmess dosen kraftschlüssig zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Stützsegmenten angeordnet sind. Diese Lösung ist z. B. für Senkrechtanlagen ein praktikabler Weg, um die Messgenauigkeit zu steigern.The use can be carried out according to other features such that the force measuring cans non-positively between two successive support segments are arranged. This solution is e.g. B. a practical way for vertical systems, to increase the measuring accuracy.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass letzte Kraftmessdosen im Strangweg vor angetriebenen Stützrollenpaaren angeordnet sind und auf dem Segmentrahmen aufgelagert sind. Dadurch wird die Strangauszugskraft in diesem Bereich, d. h. vor den angetriebenen Stützrollen ermittelt.According to a further embodiment it is provided that the last load cells in the Strand path are arranged in front of driven support roller pairs and on the Segment frames are supported. This causes the strand pull-out force in this Area, d. H. determined in front of the driven support rollers.
Für eine Erhöhung der Genauigkeit der Messwerte ist ferner vorteilhaft, dass die Messwerte aus Paaren von Kraftmessdosen in einem Modell-Ansatz mit berück sichtigt werden.To increase the accuracy of the measured values, it is also advantageous that the Measured values from pairs of load cells in a model approach with back be viewed.
Eine andere Verbesserung sieht vor, dass die Lage der Enderstarrung mit der Genauigkeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rollenpaaren bestimmbar ist. In Kombination mit der Messung der Zuhaltekraft der Stützsegmente (z. B. über den Hydraulikdruck der Segmentzylinder) kann die Lage der Enderstarrung aus der Strangauszugskraft mit einer Genauigkeit von einem Rollenpaar bestimmt werden. Another improvement provides that the position of the final solidification with the Accuracy between two successive pairs of rollers can be determined. In Combination with the measurement of the locking force of the support segments (e.g. via the Hydraulic pressure of the segment cylinder) can change the position of the final solidification from the Extraction force can be determined with an accuracy of one pair of rollers.
Der Vorteil ist, dass dieses Verfahren nicht mehr von der Genauigkeit eines Mo dellansatzes abhängig ist und auch systematische oder temporär auftretende Fehler bei der Erfassung der Modell-Eingabedaten, z. B. verstopfte Düsen, Fehl stellungen und Verformungen der Stützsegmente, Rollenverschleiß, Messfehler bei der Wärmestromdichte oder der Stahltemperatur, keinen Einfluss auf die Ge nauigkeit der Bestimmung der Lage der Enderstarrung haben.The advantage is that this method is no longer dependent on the accuracy of a Mo dell approach is dependent and also systematic or temporary Errors in the acquisition of the model input data, e.g. B. clogged nozzles, missing Positions and deformations of the support segments, roller wear, measurement errors with the heat flow density or the steel temperature, no influence on the Ge have accuracy in determining the position of the final solidification.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is described and will be explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine Senkrecht-Stranggießvorrichtung im Aufriss mit Stützsegmen ten, Fig. 1 is a vertical continuous casting th in elevation with Stützsegmen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild für den Messkreis und Fig. 2 is a block diagram for the measuring circuit and
Fig. 3 ein Strangauszugskraft-Erstarrungslänge-Diagramm. Fig. 3 is a strand pull-out solidification length diagram.
Die in Fig. 1 dargestellte Senkrecht-Stranggießanlage kann ebenso als Senkrecht-Abbiege-Anlage oder als Bogenanlage angesehen werden. In der Stranggießko kille 1 wird ein Gießstrang 2 aus teilweise erstarrtem Stahl erzeugt und in Stütz segmenten 3 und 4 zwischen Sätzen von Rollenpaaren geführt, gekühlt und ge stützt. Der Gießstrang 2 wird mittels angetriebenen Rollenpaaren 5 und 6 ausge zogen. Das verfahren zum bestimmen der Lage der Enderstarrung 12 wird derart ausgeführt, dass zumindest in einem Stützsegment 3 oder 4 die Strangauszugs kraft 10 und/oder die Zuhaltekraft der Stützsegmente 3, 4 durch (nicht näher ge zeichnete) in hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten vorhandene Sensoren ge messen und dass aus den Messwerten der Bereich der Sumpfspitze bestimmt wird. Dabei berechnet sich die Strangauszugskraft 10 aus der Leistungsaufnahme der Strangausziehantriebe. Eine Alternative besteht darin, dass die Strangaus zugskraft 10 über senkrecht zur Gießrichtung eingebaute Kraftmessdosen 7, 8, die Kraftmessdosen-Paare 9 bilden, errechnet wird. The vertical continuous casting installation shown in FIG. 1 can also be viewed as a vertical bending installation or as an arch installation. In the Stranggießko kille 1 , a casting strand 2 is produced from partially solidified steel and guided, supported and cooled in supporting segments 3 and 4 between sets of pairs of rollers. The casting strand 2 is pulled out by means of driven roller pairs 5 and 6 . The method for determining the position of the final solidification 12 is carried out in such a way that at least in a support segment 3 or 4 the strand pull-out force 10 and / or the locking force of the support segments 3 , 4 are present in hydraulic piston-cylinder units (not shown) Measured sensors and that the area of the sump peak is determined from the measured values. The strand pull-out force 10 is calculated from the power consumption of the strand pull-out drives. An alternative is that the extrusion force 10 is calculated using load cells 7 , 8 installed perpendicular to the casting direction and forming load cell pairs 9 .
Die Messung kann innerhalb eines Rechen-Modells vervollständigt werden, indem Messwerte für die Gießgeschwindigkeit, die Stahlsorte, die Stahltemperatur, den Wärmestrom in der Stranggießkokille 1, die Kühlwassermenge und den Kühlwas serdruck in der Sekundärkühlung in die Lagebestimmung in einem Rechenmodell-Ansatz berücksichtigt werden.The measurement can be completed within a calculation model by taking measurements for the casting speed, the steel grade, the steel temperature, the heat flow in the continuous casting mold 1 , the cooling water quantity and the cooling water pressure in the secondary cooling into account in the determination of the position in a calculation model approach.
Am Ende 3a, 4a eines jeweiligen Stützsegmentes 3, 4 sind senkrecht zur Gieß richtung jeweils Kraftmessdosen 7, 7 und 8, 8, zu Kraftmessdosen-Paaren 9 zu sammengeschaltet angeordnet.At the end 3 a, 4 a of a respective support segment 3 , 4 , load cells 7 , 7 and 8 , 8 are arranged perpendicular to the casting direction, to load cell pairs 9 arranged together.
Die Messwerte der Kraftmessdosen 7, 8 in Form der Strangauszugskraft 10 wer den einzeln oder zusammen mit Werten der Strangantriebsleistung 11 verarbeitet, woraus sich ein Maß für die Lage 12 der Enderstarrung ergibt.The measured values of the load cells 7 , 8 in the form of the strand pull-out force 10 are processed individually or together with values of the strand drive power 11 , which gives a measure of the position 12 of the final solidification.
Die Kraftmessdosen 7, 8 sind kraftschlüssig zwischen jeweils zwei aufeinander folgende Stützsegmente 3, 4 angeordnet, wobei die letzten Kraftmessdosen 8, 89 im Strangweg vor den angetriebenen Stützrollenpaaren 5, 6 aufgestützt sind. Die Messwerte werden von den Kraftmessdosen 7, 8 paarweise in einen Rechenmo dell-Ansatz mit eingegeben. Die Lage der Enderstarrung 12 wird zumindest mit dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rollenpaaren der Strangfüh rung ausgegeben oder angezeigt.The load cells 7 , 8 are non-positively arranged between two successive support segments 3 , 4 , the last load cells 8 , 89 being supported in the strand path in front of the driven support roller pairs 5 , 6 . The measured values from the load cells 7 , 8 are entered in pairs in a computing model approach. The position of the final solidification 12 is output or displayed at least with the distance between two successive pairs of rollers of the strand guide.
In Fig. 3 ist ein Diagramm über der Erstarrungslänge (mm) und der Strangaus zugskraft (kN) dargestellt. Daraus ist eine sehr direkte Methode, die Lage der Enderstarrung zu bestimmen, zu entnehmen. Für die Segmente wird der Aus zugswiderstand ermittelt. Aus der berechneten Strangauszugslänge und der Än derung der Strangauszugskraft ergibt sich aufgrund der Änderung der Erstar rungslänge die Enderstarrung. In Fig. 3 is a diagram of the solidification length (mm) and the Strangaus pullout rating (kN) shown. This gives a very direct method for determining the position of the final solidification. The pull-out resistance is determined for the segments. The final solidification results from the calculated strand pull-out length and the change in the strand pull-out force due to the change in the solidification length.
11
Stranggießkokille
continuous casting
22
Gießstrang
cast strand
33
Stützsegment
supporting segment
33
a Ende des Stützsegments
a end of the support segment
44
Stützsegment
supporting segment
44
a Ende des Stützsegments
a end of the support segment
55
angetriebenes Rollenpaar
driven roller pair
66
angetriebenes Rollenpaar
driven roller pair
77
Kraftmessdose
Load cell
88th
Kraftmessdose
Load cell
99
Kraftmessdosenpaar
Load cells couple
1010
Strangauszugskraft
Strand withdrawal force
1111
Strangantriebsleistung
Train Drive Performance
1212
Lage der Enderstarrung
Location of final solidification
1313
Segmentrahmen
segment frame
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |