DE10110081A1 - Method for determining characteristics of an oscillating system of an oscillating continuous casting mold - Google Patents
Method for determining characteristics of an oscillating system of an oscillating continuous casting moldInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Kenndaten eines Oszillati onssystems einer oszillierenden Stranggießkokille, die mittels eines Hubantriebs über einen Hubweg x verfahrbar ist, wobei der Hubweg x der oszillierenden Kokille und die Antriebskraft FA für die Kokillenhubbewegung erfaßt werden. Zudem be trifft die Erfindung eine Stranggießeinrichtung zum Gießen von Metall, insbeson dere von Stahl, umfassend ein Oszillationssystem mit einer oszillierenden Kokille.The invention relates to a method for determining the characteristics of an oscillation onsystems an oscillating continuous casting mold, which can be moved by a stroke drive over a stroke x, wherein the stroke x of the oscillating mold and the driving force F A for the mold stroke movement are detected. In addition, the invention relates to a continuous casting device for casting metal, in particular steel, comprising an oscillation system with an oscillating mold.
Bei der Stranggießproduktion, insbesondere bei dem unter dem Begriff CSP (Compact Strip Production) bekannten Gießverfahren zur Herstellung dünner Brammen, erfolgt die Schmelzstrahleinleitung in bekannter Weise aus einer Gieß pfanne über ein Schattenrohr, einen Verteiler und ein Tauchrohr in die Kokille. Für vergleichsweise hohe Gießgeschwindigkeiten werden zur Erzeugung eines Schmierfilmes zwischen den Kokillenwandungen und dem in Erstarrung begriffe nen Strang spezielle Gießpulver verwendet. Hierdurch sowie durch den Einsatz eines Oszillationssystems - auch in Verbindung mit einer optimalen Kokillengeo metrie - lassen sich optimale Bandoberflächen erzielen. In continuous casting production, especially in the CSP (Compact Strip Production) known casting process for the production of thin Slabs, the melt jet is introduced in a known manner from a casting pan into the mold via a shadow pipe, a distributor and an immersion pipe. For comparatively high casting speeds are used to generate a Lubricant film between the mold walls and the solidifying special powder is used. Through this as well as through the use an oscillation system - also in connection with an optimal mold geo metry - optimal belt surfaces can be achieved.
Die Kokillenoszillation ist also ein wesentlicher Bestandteil des Stranggießverfah rens von Metallen. Sie ermöglicht die erforderliche Schmierwirkung des Schmier mittels und verringert damit den Reibungskoeffizienten bzw. die zwischen der Strangschale und den Kokillenwänden auftretende Reibungskraft und somit ein Ankleben der Strangschale an den Kokillenwänden. Ungenügende Reibungsver hältnisse vermindern die Qualität des Strangproduktes, was sich insbesondere in Längsrissen und unregelmäßigen und tiefen Hubmarken bemerkbar macht.The mold oscillation is therefore an essential part of the continuous casting process rens of metals. It enables the required lubrication effect of the lubrication means and thus reduces the coefficient of friction or that between the Strand shell and the mold walls occurring frictional force and thus a Glue the strand shell to the mold walls. Insufficient friction ver ratios reduce the quality of the strand product, which is particularly evident in Longitudinal cracks and irregular and deep lifting marks noticeable.
Eine unmittelbare Messung der Reibungskraft ist wegen der Unzugänglichkeit des
Entstehungsortes dieser Kraft bisher nicht bekannt. Aus diesem Grunde wird die
Reibungskraft berechnet. Grundlage für die allermeisten bekannten Verfahren zur
Ermittlung der Reibungskräfte ist die Messung der Antriebskraft der Oszillations
einrichtung und die Tatsache, daß diese Antriebskraft bzw. Erregerkraft des
Schwingungssystems gemäß der grundlegenden Differenzialgleichung eines li
nearen Schwingers in drei Grundkomponenten zerlegt werden kann nach:
A direct measurement of the frictional force is not yet known due to the inaccessibility of the source of this force. For this reason, the frictional force is calculated. The basis for most of the known methods for determining the frictional forces is the measurement of the driving force of the oscillation device and the fact that this driving force or excitation force of the oscillation system can be broken down into three basic components according to the basic differential equation of a linear oscillator according to:
FE(t) = m a(t) + d v(t) + c s(t) bzw.
F E (t) = ma (t) + dv (t) + cs (t) or
FE(t) = m ds2/dt2 + d ds/dt + cs
F E (t) = m ds 2 / dt 2 + d ds / dt + cs
mit:
m: oszillierende Masse
a(t): Beschleunigung des Systems zur Zeit t
dv(t): der gesuchte, geschwindigkeitsabhängige Reibungskraftanteil
c: Federkonstante
s(t): die Position des Systems zur Zeit t
FE(t): die Erregerkraft oder Antriebskraft des Systems zur Zeit t.With:
m: oscillating mass a (t): acceleration of the system at time t
dv (t): the sought-after, speed-dependent proportion of friction force
c: spring constant
s (t): the position of the system at time t
F E (t): the excitation force or driving force of the system at time t.
Im allgemeinen wird nun davon ausgegangen, daß diese Gleichung nach der Rei bungskraft bzw. dem Reibungskraftanteil dv(t) aufgelöst wird, indem die Erreger kraft bzw. Antriebskraft zum Betrachtungszeitpunkt gemessen wird. Von dieser Antriebs- bzw. Erregerkraft wird das Produkt aus Masse und aktueller Beschleuni gung und - falls nicht vernachlässigt - das Produkt aus Federkonstante und Hub position abgezogen. Voraussetzung für eine solche Berechnung ist also, daß die Parameter m, a(t), c und s(t) bekannt sind oder vernachlässigt werden können. Die Beschleunigung wird zusätzlich gemessen oder aus der Hubposition abgelei tet. Bei dieser Methode ist von Nachteil, daß die Masse und die Federkraft als konstant vorausgesetzt werden. Insbesondere bei kleinen Gießformen mit im Ver hältnis geringen oszillierenden Massen können nämlich Zusatzgewichte, wie ver änderliche An- und Einbauten, Bedienpersonal auf der mitschwingenden Abdec kung, unterschiedliche Einstellungen von Eigengewichtskompensationen, Ver schleiß, Ermüdung etc. das Auswerteergebnis signifikant beeinflussen.In general, it is now assumed that this equation after the Rei force or the frictional force component dv (t) is resolved by the exciter force or driving force is measured at the time of observation. Of this The driving force or excitation force is the product of mass and current acceleration and - if not neglected - the product of the spring constant and stroke position subtracted. A prerequisite for such a calculation is that the Parameters m, a (t), c and s (t) are known or can be neglected. The acceleration is also measured or deviated from the stroke position tet. This method has the disadvantage that the mass and the spring force as be assumed to be constant. Especially in the case of small molds in Ver ratio small oscillating masses can namely additional weights, such as ver changeable attachments and installations, operating personnel on the resonating abdec kung, different settings of dead weight compensation, Ver Wear, fatigue etc. significantly influence the evaluation result.
Zudem gehen diese Rechnungen auf Grundlage des mathematischen Modells von einer idealen Sinusschwingung des linearen Einmassenschwingers aus, wovon reale Kokillenoszillationen mehr oder weniger stark abweichen. Bei realen Kokil lenoszillationen wird beispielsweise beobachtet, daß diese in verschiedene typi sche Schwingungsmoden, sogenannte Eigenformen, fallen. Diese können isoliert oder kombiniert auftreten und überlagem die Grundform in nur schwer vorherseh barer Weise. Erschwerend für eine numerische bzw. rechnerische Ermittlung der Reibungskraft kommt hinzu, daß die Reibungskraft selbst Einfluß auf die Fren quenzlage dieser Eigenschwingung nimmt, indem sie dämpfend wirkt.In addition, these calculations are based on the mathematical model an ideal sine wave of the linear single-mass oscillator, of which real mold oscillations deviate more or less. With real Kokil Lenoszillationen is observed, for example, that these in different typi cal vibration modes, so-called eigenmodes, fall. These can be isolated or occur in combination and are difficult to predict the basic form cash way. Complicating for a numerical or arithmetical determination of the Added to this is the frictional force that the frictional force itself influences the fren The position of this natural oscillation takes a dampening effect.
Eine mathematische Berechnung auf Grundlage eines Schwingungssystems liegt beispielsweise dem Verfahren zur Ermittlung der Reibungskraft nach der WO 96/33035 zugrunde. Es wird für die Rekonstruktion der Reibungskraft vorgeschla gen, die Kokillenhubbewegung und die Antriebskraft für die Kokillenbewegung kontinuierlich zu messen und die Meßergebnisse in einer speziellen Rechen schaltung zu verarbeiten, um die Reibungskraft als absolute Größe zu berechnen.A mathematical calculation based on a vibration system lies for example the method for determining the frictional force according to WO 96/33035. It is proposed for the reconstruction of the frictional force gene, the mold lifting movement and the driving force for the mold movement to measure continuously and the measurement results in a special calculation circuit to calculate the friction force as an absolute value.
In der JP 610 52 972 wird zur Vorhersage des Durchbruchs eines Stranges in ei ner Kokille vorgeschlagen, den Amplitudenwert der Oszillationsbewegung zu mes sen. Es wird ein hemmender Einfluß der Reibungskraft auf den Kokillenhub unter stellt.In JP 610 52 972 to predict the breakdown of a strand in egg ner mold proposed to measure the amplitude value of the oscillation movement sen. There is an inhibiting influence of the frictional force on the mold stroke provides.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Stranggießeinrichtung bereitzustellen, nach dem bzw. mit der Kenndaten des Os zillationssystems, insbesondere die tatsächliche Reibungskraft, mit hoher Genau igkeit ermittelt werden können und zur Verwendung für die Maschinen- und Pro zeßsteuerung bzw. -optimierung zur Verfügung stehen.The invention is based on the object, a method and a To provide continuous caster according to or with the characteristics of the Os system, especially the actual friction force, with high accuracy can be determined and used for the machine and pro time control or optimization are available.
Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß eine Hysterese-Kurve des Hubweges als Funktion der Antriebskraft - oder eine Hysterese-Kurve der An triebskraft als Funktion des Hubweges - über einen Hubzyklus ermittelt wird und daß mittels dieser Hysterese-Kurve aktuelle Kenndaten über das Oszillationssy stem ermittelt werden. Es können hierbei jeweils eine Hysterese-Kurve über einen Hubzyklus oder die Kurven über mehrere Hubzyklen ermittelt werden. Die Werte der Antriebskraft und des Hubweges im Sinne der jeweiligen Hubposition werden hierbei synchron meßtechnisch erfaßt.According to the method, this object is achieved in that a hysteresis curve of the stroke as a function of the driving force - or a hysteresis curve of the on driving force as a function of the stroke - is determined over a stroke cycle and that current characteristic data about the oscillation sy stem can be determined. A hysteresis curve over one can be used Stroke cycle or the curves can be determined over several stroke cycles. The values the driving force and the stroke in the sense of the respective stroke position recorded synchronously by measurement.
Vorzugsweise werden als Kenndaten die Verlustarbeit WR durch die Fläche der Hysterese-Kurve ermittelt. Aus dieser Verlustarbeit WR bzw. der ermittelten Flä che, die von der Hysterese-Kurve eingeschlossen wird, kann die tatsächliche Rei bungskraft FR zwischen den Kokillenwänden und der Strangschale ermittelt wer den. Hierzu wird vorgeschlagen, einen Reibungskraftwert FRy aus dem Verhältnis der Verlustarbeit WR und dem Hubamplitudenwert yx als maximalen Hubweg zu ermitteln.The loss work W R is preferably determined as characteristic data by the area of the hysteresis curve. The actual frictional force F R between the mold walls and the strand shell can be determined from this work of loss W R or the area determined, which is enclosed by the hysteresis curve. For this purpose, it is proposed to determine a friction force value F Ry from the ratio of the work dissipation W R and the stroke amplitude value y x as the maximum stroke.
Die Erfindung macht sich hierbei die Erscheinung zunutze, daß die beschleuni gungsproportionale Massen- oder Trägheitskraft als auch die wegproportionale Federkraft des Schwingungs- bzw. Oszillationssystems einen reversiblen Prozeß beschreiben und sich während jedes einzelnen abgeschlossenen Hubzyklusses vollständig ausgleichen. Dies ist bei der Reibung nicht der Fall. Es handelt sich hier um einen irreversiblen Prozeß, bei dem die mechanische Energie unwieder bringlich in Wärme umgewandelt wird. Dieser Verlust an Energie kann mit Hilfe der Hysterese-Kurve sichtbar gemacht werden. Hierbei entspricht die von der Hy sterese-Kurve umschlossene Fläche in dem Koordinatensystem Antriebskraft- Hubweg bzw. Hubweg-Antriebskraft der Verlustarbeit WR des Prozesses, die als Maß für die Reibungskraft FR herangezogen wird.The invention makes use of the phenomenon that the acceleration-proportional mass or inertial force as well as the path-proportional spring force of the oscillation or oscillation system describe a reversible process and completely compensate for each individual completed stroke cycle. This is not the case with friction. It is an irreversible process in which the mechanical energy is irreversibly converted into heat. This loss of energy can be visualized using the hysteresis curve. Here, the area enclosed by the hysteresis curve in the coordinate system driving force-stroke or stroke-driving force corresponds to the work dissipation W R of the process, which is used as a measure of the friction force F R.
Das Prinzip der Verwendung der Hysterese-Kurve als Basis zur Ermittlung von Kenndaten in einem Oszillationssystem, insbesondere der Reibungskraft, ermög licht damit die Bestimmung der tatsächlichen Reibungskraft. Selbst wenn die Hy sterese-Kurve eines irreversiblen Prozesses mit den Bahnkurven reversibler Vor gänge überlagert wird, ist der verlustbehaftete Anteil doch durch die umschlosse ne Fläche der Hysterese-Kurve eindeutig bestimmbar. Die daraus gewonnene Kenntnis der tatsächlichen Reibungskraft läßt Fehler im Gießprozeß frühzeitig er kennen und erhöht somit die Betriebssicherheit.The principle of using the hysteresis curve as the basis for determining Characteristics in an oscillation system, in particular the frictional force thus the determination of the actual frictional force. Even if the Hy stereoscopic curve of an irreversible process with the trajectory of reversible pre is covered, the lossy portion is due to the enclosures ne area of the hysteresis curve can be clearly determined. The one gained from it Knowledge of the actual frictional force leads to errors in the casting process at an early stage know and thus increases operational safety.
Durch Berechnung eines Reibungskraftwertes FRy mit Hilfe des Verhältnisses von Verlustarbeit WR und Hubamplitudenwert yx wird der Reibungskraftwert völlig un abhängig von veränderlichen Randbedingungen und kann ohne irgendwelche zu sätzlichen mathematischen Annahmen bestimmt werden. Weder Oberschwingun gen des Oszillationssystems noch stochastische Störungen aus der Umgebung beeinflussen das Auswerteergebnis.By calculating a frictional force value F Ry with the help of the ratio of loss of work W R and stroke amplitude value y x , the frictional force value becomes completely independent of changing boundary conditions and can be determined without any additional mathematical assumptions. Neither harmonics of the oscillation system nor stochastic disturbances from the environment influence the evaluation result.
Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante wird der Hubamplitudenwert yx zu einem Hubamplitudenmittelwert gemittelt, und zwar vorzugsweise durch eine gleitende Mittelwertbildung innerhalb einer Hubamplitude. Ebenso sollen die er mittelten Reibungskraftwerte FRy einer gleitenden Glättung - über mehrere Hubzy klen - unterworfen werden. Auf diese Weise werden Fehler aufgrund elektrischer Störungen, die die Kleinst- und Größtwerte verfälschen könnten, eliminiert.According to a preferred variant of the method, the stroke amplitude value y x is averaged to form a stroke amplitude mean value, preferably by means of a moving averaging within a stroke amplitude. Likewise, the determined friction force values F Ry should be subjected to smooth smoothing - over several stroke cycles. In this way, errors due to electrical interference that could distort the minimum and maximum values are eliminated.
Neben der Verlustarbeit als von der Hysterese-Kurve eingeschlossenen Fläche bzw. der Reibungskraft können des weiteren Kenndaten aus dem individuellen Kurvenverlauf der Hysterese-Kurve ermittelt werden. Vorzugsweise werden auf Basis des individuellen Kurvenverlaufes Informationen über den Verschleißzu stand des Oszillationssystems gewonnen. Es bietet sich hier insbesondere eine vergleichende Methode von visualisierten Hysterese-Kurven an, wobei sich Hyste rese-Kurven eines spielfreien und eines infolge Verschleißes spielbehafteten An triebsstranges signifikant unterscheiden. Quantitative Unterschiede können mit Hilfe einer Bilderkennungsmethode ermittelt werden.In addition to the heat loss as the area enclosed by the hysteresis curve or the frictional force can further characteristic data from the individual Curve profile of the hysteresis curve can be determined. Preferably be on Based on the individual course of the curve, information about the wear state of the oscillation system won. There is particularly one here comparative method of visualized hysteresis curves, whereby hysteresis rese-curves of a backlash-free and a backlash due to wear significantly differentiate the drive train. Quantitative differences can with Be determined using an image recognition method.
Darüber hinaus können Kenndaten aus der - vorzugsweise mittleren - Steigung bzw. Neigung der Hysterese-Kurve ermittelt werden; insbesondere werden hiermit Informationen über die Kokillenaufhängung gewonnen. Grund hierfür ist, daß in die mittlere Neigung der Hysterese-Kurve die Verschiebung der Anteile von über lagerten Kraftkomponenten aus Beschleunigungs- und Federkräften eingeht. So läßt sich beispielsweise der Bruch einzelner oder mehrerer Anlenkungen des Os zillationssystems in einer proportionalen Verdrehung der Hysterese-Steigung er kennen. Ebenso wie ein Vergleich der individuellen Kurvenverläufe durchgeführt werden kann, führt auch der Vergleich der Neigungen mehrerer aufeinanderfol gender Hysterese-Kurven zu qualitativen Aussagen über das Oszillationssystem.In addition, characteristic data from the - preferably average - gradient or inclination of the hysteresis curve can be determined; in particular hereby Information about the mold suspension obtained. The reason for this is that in the average slope of the hysteresis curve is the shift of the parts from over stored force components from acceleration and spring forces. So For example, the breakage of one or more articulations of the os oscillation system in a proportional rotation of the hysteresis slope know. Just like a comparison of the individual curves comparison of the inclinations of several successive leads gender hysteresis curves for qualitative statements about the oscillation system.
Verfahrensgemäß müssen die Antriebskraft und der Hubweg bzw. die Oszillati onsposition des Hubantriebs erfaßt werden und zwar vorzugsweise meßtechnisch. Diese Messung soll mit Meßfrequenzen fmess des 2-100fachen der Oszillations frequenz f erfolgen. Längstens wird demnach eine Messung jeweils nach einem halben Hubzyklus der zu beurteilenden Oszillation gefordert. In der Praxis haben sich insbesondere Abtastfrequenzen vom 10-100fachen der Oszillationsfrequenz bewährt.According to the method, the driving force and the stroke or the oscillation on position of the linear drive must be detected, preferably by measurement. This measurement should take place with measuring frequencies f mess of 2-100 times the oscillation frequency f. At the longest, a measurement is required after half a stroke cycle of the oscillation to be assessed. In practice, sampling frequencies of 10-100 times the oscillation frequency have proven their worth.
Als bevorzugte Verfahrensausführung wird weiterhin vorgeschlagen, daß zur Be stimmung der Leerlaufverluste des Oszillationssystems eine Leerlaufmessung durchgeführt wird. Grund hierfür ist, daß in die Ermittlung der Reibungsverluste sowohl die Reibungsverluste zwischen Kokille und Strang als auch die mechani schen Reibungsverluste in Aufhängung und Antriebsstrang eingehen. Es wird da her eine Leerlaufmessung durchgeführt, um die mechanischen Reibungsverluste vorab zu bestimmen und später von dem ermittelten Gesamtwert zur Ermittlung eines Effektiv-Wertes der Reibungskraft zu subtrahieren. Hierbei ist eine Berech nung durch Einzelwert-Differenzen, Mittelwert-Differenzen oder Differenz- Hysterese-Kurven möglich. Es empfiehlt sich, verschiedene Leerlaufmessungen des Oszillationssystems mit unterschiedlichen Oszillationsparametern vor Gieß beginn und/oder während einer Gießpause durchzuführen. Die ermittelten Werte können darüber hinaus statistisch aufbereitet werden.As a preferred embodiment of the method it is further proposed that for loading tuning the idle losses of the oscillation system an idle measurement is carried out. The reason for this is that in the determination of friction losses both the friction losses between the mold and the strand as well as the mechani friction losses in the suspension and drive train. It will be there ago an idle measurement carried out to the mechanical friction losses to be determined in advance and later from the total value determined for the determination to subtract an effective value of the frictional force. Here is a calculation by individual value differences, mean value differences or difference Hysteresis curves possible. It is recommended to take various idle measurements of the oscillation system with different oscillation parameters before casting beginning and / or to be carried out during a pause in pouring The determined values can also be processed statistically.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens werden die ermittelten Kenndaten und/oder die Hysterese-Kurven visualisiert und registriert, und es werden Steuer daten zur entsprechenden Änderung der aktuellen Oszillationsparameter, wie Ne gativer Strip, Heilzeit, d. h. die Zeit, in der das Schmiermittel in den Spalt zwischen Strangschale und Kokillenwand eindringt, Hubamplitude und Hubfrequenz sowie die Schwingungsform, als auch zur Änderung der aktuellen Gießparameter, wie Kühlparameter und Gießpulvereinsatz, zum Erreichen von Soll-Bedingungen er mittelt.After further development of the method, the determined characteristic data and / or the hysteresis curves are visualized and registered, and there are taxes data for the corresponding change in the current oscillation parameters, such as Ne negative strip, healing time, d. H. the time the lubricant is in the gap between Strand shell and mold wall penetrates, stroke amplitude and stroke frequency as well the waveform, as well as changing the current casting parameters, such as Cooling parameters and casting powder, to achieve target conditions averages.
Vorrichtungsgemäß wird die Aufgabe durch eine gattungsgemäße Stranggießein richtung gelöst, die eine Rechnereinheit umfaßt zur Ermittlung einer Hysterese- Kurve aus dem Hubweg als Funktion der Antriebkraft über einen Hubzyklus sowie zur Ermittlung von aktuellen Kenndaten über das Oszillationssystem auf Basis dieser Hysterese-Kurve.According to the device, the task is performed by a generic continuous casting solved direction, which includes a computer unit to determine a hysteresis Curve from the stroke as a function of driving force over a stroke cycle as well for the determination of current characteristics on the basis of the oscillation system this hysteresis curve.
Diese Stranggießeinrichtung umfaßt nach einer bevorzugten Ausführungsform des weiteren Signalleitungen, die Einrichtungen zum meßtechnischen Erfassen der Antriebskraft FA sowie des Hubweges x mit der Rechnereinheit verbinden, wobei die Rechnereinheit aus den ermittelten Kenndaten entsprechende Steuersignale errechnet, sowie Kommandoleitungen zwischen der Rechnereinheit und Steuer einrichtungen zur Steuerung des Oszillationssystems und/oder der Gießparameter in Abhängigkeit der ermittelten Kenndaten und errechneten Steuerdaten.According to a preferred embodiment, this continuous casting device further comprises signal lines which connect devices for measuring the driving force F A and the stroke x with the computer unit, the computer unit calculating corresponding control signals from the determined characteristic data, and command lines between the computer unit and control devices for control of the oscillation system and / or the casting parameters as a function of the determined characteristic data and calculated control data.
Bei einem Oszillationssystem, das mit einem hydraulischen Antriebsaggregat ver sehen ist, wird die jeweilige Antriebskraft vorzugsweise aus den gemessenen Kammerdrücken der jeweiligen Hydraulikzylinder des Antriebsstrangs ermittelt. Die Einrichtung zum Ermitteln des Hubweges umfaßt Positionsmesser zum Mes sen der aktuellen Position des jeweiligen Zylinderkolbens einer Zylindereinheit des hydraulischen Antriebsaggregats. Es werden Hysterese-Kurven jeweils für die se paraten Zylindereinheiten gebildet oder ggf. über mehrere Zylindereinheiten ge mittelt. Bei mechanischen Hebelantrieben können die Antriebskräfte durch Dehn meßstreifen oder Kraftmeßdosen an den Pleueln ermittelt werden, die Hubwege werden aus den Drehwinkeln zurückgerechnet.In an oscillation system that ver. With a hydraulic drive unit can be seen, the respective driving force is preferably from the measured Chamber pressures of the respective hydraulic cylinders of the drive train are determined. The device for determining the stroke path includes position meters for measuring the current position of the respective cylinder piston of a cylinder unit of the hydraulic drive unit. There are hysteresis curves for each of these separate cylinder units or, if necessary, ge over several cylinder units averages. In the case of mechanical lever drives, the drive forces can be stretched Measuring strips or load cells on the connecting rods are determined, the stroke distances are calculated back from the angles of rotation.
Vorzugsweise soll das vorgeschlagene Verfahren bei Resonanzkokillen, d. h. in Federpaketen gelagerten Kokillen, Verwendung finden.Preferably, the proposed method for resonance molds, i. H. in Spring packs of molds stored, used.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen den Beschreibung der Figuren. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombi nationen von Merkmalen auch Merkmale alleine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich. Es zeigen: Further details and advantages of the invention result from the following the description of the figures. In addition to the combination listed above Nations of features also features alone or in other combinations essential to the invention. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer oszillierenden Kokille mit den angrei fenden Kräften; Figure 1 is a schematic representation of an oscillating mold with the attacking forces.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stranggießein richtung zur Ermittlung der Reibungskraft; Fig. 2 is a schematic representation of a continuous casting device according to the invention for determining the frictional force;
Fig. 3 zwei Hysterese-Kurven, dargestellt als Hub (mm) als Funktion der Antriebs kraft (kN); Figure 3 shows two hysteresis curves, shown as a stroke (mm) as a function of the drive force (kN).
Fig. 1 gibt schematisch einen Überblick über eine Kokille 1, hier mit zwei Wän den 1a, b dargestellt, mit darin erstarrendem Strang 2 sowie einen Überblick über die angreifenden Kräfte. Um ein Gießen mit hoher Oberflächenqualität zu ermögli chen, wird die Kokille 1 in eine schwingende bzw. oszillierende Bewegung (gemäß Pfeilrichtung) versetzt und hierzu mit einer Antriebskraft FA beaufschlagt. Durch die oszillierende Bewegung der Kokille wirkt die Reibungskraft FR in diesem schwingenden System zwischen Strangschale und Kokillenwänden 1a, b. Fig. 1 gives a schematic overview of a mold 1 , here shown with two walls 1 a, b, with strand 2 solidifying therein and an overview of the attacking forces. In order to enable casting with a high surface quality, the mold 1 is set into an oscillating or oscillating movement (according to the direction of the arrow) and this is subjected to a driving force F A. Due to the oscillating movement of the mold, the frictional force F R acts in this oscillating system between the strand shell and the mold walls 1 a, b.
Eine Darstellung eines Oszillationssystems 3 sowie einer erfindungsgemäßen Stranggießeinrichtung zeigt Fig. 2. Das Oszillationssystem 3 umfaßt einen Hub tisch 4, welcher die Kokille 1 form- und kraftschlüssig aufnimmt. Dieser Hubtisch 4 ist frei schwingbar auf Hydraulikzylindern gelagert - es ist hier als Beispiel einer dieser Hydraulikzylinder als Zylindereinheit 5 dargestellt - und wird von einem Fe dersystem 6 in einer senkrechten Schwingungsrichtung geführt. Jede Zylinderein heit 5 weist einen zwischen einer oberen Druckkammer 7 mit einem Druck po und einer unteren Druckkammer 8 mit einem Druck pu beweglich angeordneten Ar beitskolben 9 auf, dessen obere und untere Arbeitsfläche vom Arbeitsmedium der oberen oder unteren Druckkammer 7, 8 beaufschlagbar ist. Diese Drücke po und pu werden mittels entsprechender Meßgeräte 10, 11 gemessen und entsprechen de Signale über Signalleitungen 12, 13 unmittelbar in eine zentrale Rechnereinheit 14 eingespeist, um dort die resultierende Antriebskraft FA für den jeweiligen Zylin der zu berechnen.A representation of an oscillation system 3 and a continuous casting device according to the invention is shown in FIG. 2. The oscillation system 3 comprises a lifting table 4 , which receives the mold 1 in a positive and non-positive manner. This lifting table 4 is freely oscillating on hydraulic cylinders - it is shown here as an example of one of these hydraulic cylinders as a cylinder unit 5 - and is guided by a Fe dersystem 6 in a vertical direction of vibration. Each Zylinderein unit 5 has a with a pressure p between an upper pressure chamber 7 o and a lower pressure chamber 8 with a pressure p u movably arranged Ar beitskolben 9, whose upper and lower work surface from the working medium of the upper or lower pressure chamber 7, 8 acted upon is , These pressures p o and p u are measured using appropriate measuring devices 10 , 11 and correspond to de signals via signal lines 12 , 13 which are fed directly into a central computer unit 14 in order to calculate the resulting driving force F A for the respective cylinder.
Auf Basis der Bewegung des Arbeitskolbens 9 wird der Hubweg x mittels eines Positionsmessers 15 synchron zu den Drücken po und pu ermittelt. Die Meßwerte werden ebenfalls über eine entsprechende Signalleitung 16 in die zentrale Rech nereinheit 14 eingespeist. Diese Rechnereinheit 14 ermittelt mit Hilfe der Antriebs kräfte FA sowie der jeweiligen Hubposition x eine Hysterese-Kurve über einen Hubzyklus und zwar für jeden Hydraulikzylinder. Mit Hilfe der aus der jeweiligen Hysterese-Kurve oder aus dem Vergleich mehrerer zeitlich folgender Hysterese- Kurven ermittelten Kenndaten, insbesondere die Reibungskraft, wobei sowohl die Hysterese-Kurven als auch die Kenndaten über einen Monitor visualisiert werden, werden Steuersignale berechnet, die über Kommandoleitungen 17 zur Steuerung von Steuereinrichtungen für das Oszillationssystem 3 oder zur Einstellung der Gießparameter an die entsprechenden Steuereinrichtungen übermittelt werden. Hier ist beispielhaft die Steuereinrichtung 18 zur Einstellung der Gießgeschwindig keit v dargestellt. Die Gießgeschwindigkeit sollte bei Bruchgefahr reduziert wer den, damit die Strangschale wieder dicker und stabiler wird. Auch kann die Kennt nis der Reibungskraft zur Prozeßsteuerung und Prozeßüberwachung im Hinblick auf eine automatisierte Gießpulverzufuhr bzw. Schmiermittelzugabe oder im Hin blick auf eine Konizitätsanpassung der Seitenwände bei Verstellkokillen verwendet werden, indem die Zufuhr von Gießpulver bei einem Anstieg der Reibung und die Konizität der Seitenwände bei anormalen Reibungsverhältnissen nachgestellt wird. Die hier gezeigte Stranggießeinrichtung ist nur ein Beispiel zur Ermittlung der Antriebskraft der oszillierenden Bewegung von Stranggießkokillen. Ebenso sind natürlich auch Messungen mittels Dehnmeßstreifen, Kraftmeßdosen bei mechani schen Antrieben und die Messung von Motorströmen bei elektrischen Antrieben denkbar. Based on the movement of the working piston 9 , the stroke x is determined by means of a position meter 15 in synchronism with the pressures p o and p u . The measured values are also fed into the central computer unit 14 via a corresponding signal line 16 . This computer unit 14 uses the drive forces F A and the respective stroke position x to determine a hysteresis curve over a stroke cycle, specifically for each hydraulic cylinder. With the help of the characteristic data determined from the respective hysteresis curve or from the comparison of several chronologically following hysteresis curves, in particular the frictional force, whereby both the hysteresis curves and the characteristic data are visualized on a monitor, control signals are calculated which are sent via command lines 17 for controlling control devices for the oscillation system 3 or for setting the casting parameters are transmitted to the corresponding control devices. Here, the control device 18 for setting the Gießgeschwindig speed v is shown as an example. The casting speed should be reduced if there is a risk of breakage, so that the strand shell becomes thicker and more stable again. Also, the knowledge of the frictional force for process control and process monitoring with regard to an automated pouring of powder or lubricant or with a view to conicity adjustment of the side walls in adjustable molds can be used by the supply of casting powder when the friction increases and the taper of the side walls abnormal friction is adjusted. The continuous casting device shown here is only one example for determining the driving force of the oscillating movement of continuous casting molds. Likewise, measurements by means of strain gauges, load cells in mechanical drives and the measurement of motor currents in electric drives are of course also conceivable.
Fig. 3 zeigt die ermittelten Hysterese-Kurven H1, H2 zweier Hubzylinder, indem der jeweilige gemessene Hubweg in mm über die jeweilige, synchron gemessene, Antriebskraft FA aufgetragen ist. Die von der jeweiligen Hysterese-Kurve einge schlossene Fläche entspricht der Verlustarbeit WR aufgrund von Reibungsverlu sten. Hieraus läßt sich bezogen auf einen Hubwert die Reibungskraft ermitteln. In dem konkreten Beispiel wird die Kokille ungefähr zwischen +2,5 mm und -2,5 mm bewegt. Die Periodendauer bzw. ein Hubzyklus beträgt 0,466 Sekunden bzw. re ziprok eine Frequenz von 2,146 Hz. Die Steigung der linken Hysterese-Kurve be trägt 3,84 kN/mm, die der rechten Hysterese-Kurve 3,27 kN/mm. Die Hysterese beträgt bei der linken Hysterese-Kurve 5,70 kN, bei der rechten Hysterese-Kurve 4,94 kN. Fig. 3 shows the measured hysteresis curves H 1, H 2 shows two lifting cylinders by the respective measured stroke distance in mm over the respective, synchronously measured, driving force F A is applied. The area enclosed by the respective hysteresis curve corresponds to the energy loss W R due to friction losses. From this, the frictional force can be determined based on a stroke value. In the specific example, the mold is moved approximately between +2.5 mm and -2.5 mm. The period or one stroke cycle is 0.466 seconds or reciprocally a frequency of 2.146 Hz. The slope of the left hysteresis curve is 3.84 kN / mm, that of the right hysteresis curve is 3.27 kN / mm. The hysteresis is 5.70 kN on the left hysteresis curve and 4.94 kN on the right hysteresis curve.
Sowohl aus der von den Hysterese-Kurven eingeschlossenen Fläche, aus dem speziellen Kurvenverlauf als auch aus der Steigung bzw. Neigung der einzelnen Kurven können Kenndaten, insbesondere zur Ermittlung der tatsächlichen Rei bungskraft FR ermittelt werden.Characteristic data, in particular for determining the actual frictional force F R, can be determined both from the area enclosed by the hysteresis curves, from the special course of the curve and from the slope or inclination of the individual curves.
Claims (17)
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Hysterese-Kurve (H1, H2) des Hubweges als Funktion der An triebskraft über einen Hubzyklus ermittelt wird und
daß mittels dieser Hysterese-Kurve aktuelle Kenndaten über das Oszillati onssystem ermittelt werden.1. Method for determining characteristic data of an oscillation system of an oscillating continuous casting mold which can be moved over a stroke path x by means of a lifting drive, the stroke path x of the oscillating mold ( 1 ) and the driving force F A for the mold stroke movement being recorded,
characterized by
that a hysteresis curve (H 1 , H 2 ) of the stroke as a function of the driving force is determined over a stroke cycle and
that current characteristic data are determined via the oscillation system using this hysteresis curve.
gekennzeichnet
durch Signalleitungen (12, 13, 16), die die Einrichtungen zum Erfassen der Antriebskraft FA sowie die zum Erfassen des Hubweges x mit der Rech nereinheit verbinden, wobei die Rechnereinheit (14) aus den ermittelten Kenndaten entsprechende Steuersignale errechnet,
durch Kommandoleitungen (17) zwischen der Rechnereinheit (14) und Steuereinrichtungen (18) zur Steuerung des Oszillationssystems und/oder der Gießparameter in Abhängigkeit der ermittelten Kenndaten und errech neten Steuerdaten.16. Continuous casting device according to claim 15,
marked
by signal lines ( 12 , 13 , 16 ) which connect the devices for detecting the driving force F A and the devices for detecting the stroke x to the computer unit, the computer unit ( 14 ) calculating corresponding control signals from the determined characteristic data,
by means of command lines ( 17 ) between the computer unit ( 14 ) and control devices ( 18 ) for controlling the oscillation system and / or the casting parameters as a function of the determined characteristic data and calculated control data.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Oszillationssystem (3) mit einem hydraulischen Antriebsaggregat versehen ist und
daß die Einrichtung zum Ermitteln der Antriebskraft FA eine Meßeinrichtung (10, 11) für die unterschiedlichen Kammerdrücke (po, pu) der Kammern (7, 8) jeweils einer Zylindereinheit (5) umfaßt und/oder
daß die Einrichtung zum Ermitteln des Hubweges einen Positionsmesser (15) zum Messen der aktuellen Position des jeweiligen Arbeitskolbens (9) einer Zylindereinheit (5) des hydraulischen Antriebsaggregats umfaßt.17. Continuous casting device according to claim 16,
characterized,
that the oscillation system ( 3 ) is provided with a hydraulic drive unit and
that the device for determining the driving force F A comprises a measuring device ( 10 , 11 ) for the different chamber pressures (p o , p u ) of the chambers ( 7 , 8 ) each of a cylinder unit ( 5 ) and / or
that the device for determining the stroke includes a position meter ( 15 ) for measuring the current position of the respective working piston ( 9 ) of a cylinder unit ( 5 ) of the hydraulic drive unit.
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