DE102011077454A1

DE102011077454A1 - Continuous casting plant for casting e.g. metal strip, has calculation unit for modeling temperature field, solidification of strip and desired setting forces of rollers of strand guide based on calculated maximum load capacities

Info

Publication number: DE102011077454A1
Application number: DE201110077454
Authority: DE
Inventors: Ina Hüllen; Markus Reifferscheid; Horst von Wyl
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-20

Abstract

The plant has a strand guide (1) whose end portion is provided with a device (10) for measuring the thickness of a cast metal strip (2). The strand guide is provided with a calculation unit (12) for modeling the temperature field, the solidification of the strip and the desired setting forces of rollers (6) of strand guide based on the calculated maximum load capacities. The force of rollers is adjusted to achieve desired final thickness of strand. An independent claim is included for method for guiding strand.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit Stütz- und/oder Führungssegmenten mit verstellbarer Maulweite und ein entsprechendes Verfahren zum Führen eines Strangs, insbesondere von Flachprodukten und Beam-Blanks.The invention relates to a continuous casting plant with support and / or guide segments with adjustable jaw width and a corresponding method for guiding a strand, in particular of flat products and beam blanks.

Stand der TechnikState of the art

Heute wird die thermische Schrumpfung des Strangs in einer Stranggießanlage in der Regel nach einer für die verschiedenen verarbeiteten Stahlgüten gleichen Modellvorstellung fest eingestellt. Oft wird der Maschinentaper, zum Beispiel zum Zweck der Wartungsvereinfachung in groben Stufen und nach Konzepten über der metallurgischen Länge verteilt, die hohen Qualitätsanforderungen an den Strang nicht oder nur schlecht gerecht werden. Selbst in Anlagen, die mit Segmenten zur Online-Dickenverstellung ausgerüstet werden, werden die Maulweiten nach offline erarbeiteten Regeln positionsgesteuert eingestellt. Eine Berücksichtigung der tatsächlichen, auf den Strang wirkenden Einflüsse bzw. Kräfte erfolgt, wenn überhaupt, allenfalls in Form einer Überwachung minimaler und maximaler Grenzen.Today, the thermal shrinkage of the strand in a continuous casting plant is usually fixed according to a model idea that is the same for the different steel grades processed. Often, the machine taper, for example, for the purpose of simplifying maintenance in coarse steps and according to concepts on the metallurgical length distributed, the high quality requirements for the strand is not or only poorly meet. Even in systems that are equipped with segments for online thickness adjustment, the jaw widths are set in a position-controlled manner according to rules developed offline. Consideration of the actual influences or forces acting on the strand takes place, if at all, at best in the form of monitoring of minimum and maximum limits.

In vielen Fällen werden ungewollte Abweichungen von der idealen Geometrie, etwa aufgrund von Fehlausrichtungen, paralleler Verwendung alter und neuer Komponenten ohne Ausgleich des Verschleißes, Versagen einzelner Komponenten (Lagerbruch) oder singulärer Gießsituationen (Durchlaufen der Kaltstrang-Warmstrangüberganges, von Verbundstücken oder des unvollständig gerichteten Endstückes etc.) bestenfalls durch Erhöhen des Sicherheitsbeiwertes bei der Auslegung bzw. durch mechanische Überlastungsschutzeinrichtungen global berücksichtigt.In many cases, unwanted deviations from the ideal geometry, for example due to misalignments, parallel use of old and new components without compensation of wear, failure of individual components (bearing failure) or singular Gießsituationen (passing through the cold strand Warmstrangüberganges, composite pieces or the incomplete end piece etc.) are considered globally at best by increasing the safety factor in the design or by mechanical overload protection devices.

Eine hohe oder höchstmögliche Qualität des gegossenen Strangs kann so jedoch nicht sichergestellt werden. Darüber hinaus können auch durch die oben aufgeführten Maßnahmen Schäden an der Strangführung häufig nicht vermieden werden. Denn bei allen obengenannten konventionellen Strangführungen sind die tatsächlichen Beanspruchungen, sowohl der Strangschale wie auch der stützenden mechanischen Komponenten, erheblichen örtlichen und zeitlichen Schwankungen unterworfen. Da diese im Voraus nicht bekannt sind, zwingen sie bei der Anlagenauslegung zu einer entsprechend großzügigen Dimensionierung. Darüber hinaus ist es kaum möglich, alle Eventualitäten des realen Betriebs vorauszuahnen, sodass Überschreitungen der zulässigen Grenzen mit unerwünschten Folgen resultieren. Einrichtungen zur Vermeidung von Überlasten führen zudem meist dazu, dass andere Randbedingungen, beispielsweise die einzustellende Gießdicke, verfehlt werden.However, a high or highest possible quality of the cast strand can not be ensured in this way. In addition, damage to the strand guide often can not be avoided by the measures listed above. Because in all the above-mentioned conventional strand guides the actual stresses, both the strand shell as well as the supporting mechanical components, subject to significant local and temporal variations. Since these are not known in advance, they force a correspondingly generous dimensioning of the system design. In addition, it is hardly possible to anticipate all eventualities of the real operation, so that exceeding the permissible limits result in undesirable consequences. In addition, devices for avoiding overloads usually lead to other boundary conditions, for example the casting thickness to be set, being missed.

4 zeigt einen Ausschnitt einer Messung von Positionen und Zylinderkräften von positionsgeregelten Segmenten einer Strangführung des Stands der Technik. Aufgetragen sind im oberen Teil der Abbildung die IST-Positionen von Oberrahmensegmenten in Millimetern gegen die Anlagenlänge ebenfalls in Millimetern, sowie im unteren Teil der Abbildung die IST-Zylinderkräfte in Kilonewton gegen die Anlagenlänge in Millimetern. Bei Betrachtung der Positionswerte, welche im vorliegenden Beispiel jeweils am Eingang und am Ausgang der Segmente 8, 9, 10 und 11 gemessen wurden, wird deutlich, dass die Positionswerte der Segmente kontinuierlich bzw. stetig abnehmen. Betrachtet man hingegen die Auftragung der Zylinderkräfte im unteren Teil der Abbildung, so ist festzustellen, dass zwischen dem Auslauf des Segments 8 und dem Segment 9 ein Kraftsprung auftritt. Ein solcher Kraftsprung beansprucht die Strangoberfläche wie auch die Elemente der Strangführung erheblich. 4 shows a section of a measurement of positions and cylinder forces of position-controlled segments of a strand guide of the prior art. Plotted in the upper part of the figure, the actual positions of upper frame segments in millimeters against the system length also in millimeters, and in the lower part of the figure the actual cylinder forces in kilonewtons against the system length in millimeters. When considering the position values, which in the present example were respectively measured at the input and at the output of the segments 8, 9, 10 and 11, it becomes clear that the position values of the segments decrease continuously or steadily. If, however, the application of the cylinder forces in the lower part of the figure is considered, it can be seen that a force jump occurs between the outlet of the segment 8 and the segment 9. Such a jump in force claimed the strand surface as well as the elements of the strand guide considerably.

Ferner muss zur Ermöglichung einer Positionsregelung in der Regel eine Segmentfederkennlinie aufgenommen werden, da die Maulweiten der Segmente in Abhängigkeit der auf sie wirkenden Kraft keinen linearen Zusammenhang aufweisen. Die Gründe für diesen nicht-linearen Zusammenhang sind zum Beispiel in Reibungseffekten, Quer-/Torsionskräften und/oder verschiedenen Steifigkeiten der Rollen zu suchen.Furthermore, in order to enable a position control, a segment spring characteristic generally has to be included, since the jaw widths of the segments do not have a linear relationship as a function of the force acting on them. The reasons for this non-linear relationship are, for example, frictional effects, lateral / torsional forces and / or different stiffnesses of the rollers.

Die internationale Patentanmeldung WO 2004/018129 A1 zeigt ein Verfahren zum Anstellen von Rollensegmenten, die sowohl positions- als auch druckgeregelt beaufschlagt werden, wobei der Hydraulikdruck von Kolben-Zylinder-Einheiten von einem positionsgeregelten Betrieb auf einen druckgeregelten Betrieb umgeschaltet wird, wenn der Hydraulikdruck einen vorbestimmten Wert erreicht. Neben den bereits obengenannten Nachteilen der Positionsregelung an sich, bringt auch die in dieser Veröffentlichung offenbarte Vorrichtung den Nachteil mit sich, dass trotz der später einsetzenden Kraftregelung die erwünschte Enddicke des Strangs nicht in hinreichender Genauigkeit eingehalten werden kann. Ferner muss eine Grenzkraft bzw. ein Grenzdruck global festgelegt werden. Dieser ist jedoch unabhängig von der tatsächlich vorliegenden Situation des Strangs gewählt, sodass die Anlage entweder mit einer großen Sicherheitsreserve betrieben wird oder der Strang und/oder die Strangführungselemente überbeansprucht werden. The international patent application WO 2004/018129 A1 shows a method for setting roller segments, which are both position and pressure-controlled applied, wherein the hydraulic pressure of piston-cylinder units is switched from a position-controlled operation to a pressure-controlled operation, when the hydraulic pressure reaches a predetermined value. In addition to the above-mentioned disadvantages of position control per se, the device disclosed in this publication also has the disadvantage that, despite the later onset of force control, the desired final thickness of the strand can not be maintained with sufficient accuracy. Furthermore, a limit force or a limit pressure must be set globally. However, this is chosen independently of the actual situation of the strand, so that the plant is operated either with a large safety reserve or the strand and / or the strand guide elements are overstressed.

Die WO 2007/140903 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Führen eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen eine Trägereinrichtung (110) auf, an welcher Lagerblöcke (120) befestigt sind. In den Lagerblöcken sind Rollen (130) drehbar gelagert, um das Band zu führen. Um die im Belastungsfalle, d. h. beim Führen des Stranges dauerhaft und zuverlässig messen zu können, wir erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Verformung des Lagerblocks, insbesondere im Belastungsfalle mit Hilfe einer Sensoreinrichtung zu erfassen und anschließend mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung die gesuchte Rollenkraft aus der Verformung des Lagerblocks zu berechnen. The WO 2007/140903 A1 discloses an apparatus and method for guiding a belt, in particular a metal belt. Known devices of this type have a Support device ( 110 ) on which bearing blocks ( 120 ) are attached. In the storage blocks are roles ( 130 ) rotatably supported to guide the tape. In order to be able to measure permanently and reliably in the event of load, ie when guiding the strand, we proposed according to the invention to detect the deformation of the bearing block, in particular in the event of load with the aid of a sensor device, and then with the aid of an evaluation device, the desired roller force from the deformation of the bearing block to calculate.

Die technische Aufgabe, welche sich angesichts des obengenannten Stands der Technik ergibt, ist es eine Stranggießanlage bzw. ein Verfahren zur Strangführung bereitzustellen, welches zumindest einen der obengenannten Nachteile überwindet und insbesondere die Strangschale eines gegossenen Strangs in der Strangführung weniger beansprucht und/oder die Strangführungselemente besser vor Überlastung schützt.The technical problem which arises in view of the above-mentioned prior art, is to provide a continuous casting or a process for strand guidance, which overcomes at least one of the above disadvantages and in particular less stressed the strand shell of a cast strand in the strand guide and / or the strand guiding elements better protects against overload.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die angegebene technische Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Stranggießanlage gemäß Anspruch 1 gelöst, welche eine Strangführung zur Führung eines gegossenen Metallstrangs umfasst, wobei die Strangführung mindestens zwei Rollensegmente mit beidseitig stützenden und/oder führenden Rollen aufweist, deren Maulweiten kraftgeregelt durch Aktoren, vorzugsweise durch Hydraulikzylinder der Stranggießanlage verstellbar sind. Weiterhin umfasst die Anlage erfindungsgemäß Kraftmess-Vorrichtungen zur Bestimmung der auf die Rollensegmente oder der auf deren Rollen wirkenden Ist-Kräfte sowie eine Vorrichtung zur Dickenmessung des gegossenen Metallstrangs am in Gießrichtung gesehenen Ende der Strangführung sowie eine Berechnungseinheit, welche zur Modellierung des Temperaturfeldes und der Erstarrung (bzw. des Erstarrungszustands) des Strangs in der Strangführung ausgebildet ist. Weiterhin ist die Berechnungseinheit dazu ausgebildet zumindest eine temperaturabhängige Werkstoffeigenschaft des Strangs dem berechneten Temperaturfeld zuzuordnen und entsprechende (mechanische) Tragfähigkeiten bzw. Belastbarkeiten des Strangs zu berechnen, um auf deren Basis Soll-Anstellkräfte für die Kraftregelung der Maulweiten Segmente zu berechnen, so dass die ermittelten Soll-Anstellkräfte die berechnete maximale Tragfähigkeit des Strangs nicht überschreiten. Ferner ist die Berechnungseinheit dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Differenz zwischen der angestrebten Soll-Enddicke des Strangs und den durch die Vorrichtung zur Dickenmessung ermittelten Ist-Dickenwerte des Strangs, die zuvor ermittelten Soll-Anstellkräfte derart abzuändern bzw. zu korrigieren, dass an jedem der mindestens zwei Rollensegmente und/oder deren Rollen der gleiche (Kraft-)Abstand bzw. das gleiche Kraftverhältnis (gleicher relativer Kraftabstand) bzw. eine andere definierte Kraftfunktion, zu den maximalen (mechanischen) Tragfähigkeiten bzw. Belastbarkeiten des Strangs vorliegt und gleichzeitig die angestrebte Soll-Enddicke des Strangs erreicht werden kann.The specified technical problem is solved by the continuous casting according to the invention according to claim 1, which comprises a strand guide for guiding a cast metal strand, wherein the strand guide at least two roller segments with both sides supporting and / or leading roles, the mouth widths controlled by force actuators, preferably by hydraulic cylinders of Continuous casting are adjustable. Furthermore, the system according to the invention comprises force measuring devices for determining the forces acting on the roller segments or on the rollers actual forces and a device for measuring the thickness of the cast metal strand seen in the casting direction end of the strand guide and a calculation unit which for modeling the temperature field and solidification (or the solidification state) of the strand is formed in the strand guide. Furthermore, the calculation unit is designed to assign at least one temperature-dependent material property of the strand to the calculated temperature field and to calculate corresponding (mechanical) load capacities of the strand, in order to calculate on the basis of desired set forces for the force control of the leg width segments, so that the determined Nominal setting forces do not exceed the calculated maximum load capacity of the string. Furthermore, the calculation unit is designed to modify or correct the previously determined desired setting forces in such a way, depending on the difference between the desired nominal end thickness of the strand and the actual thickness values of the strand determined by the device for thickness measurement at least two roller segments and / or their roles of the same (force) distance or the same force ratio (same relative force distance) or another defined force function, to the maximum (mechanical) carrying capacity or load capacity of the strand and at the same time the desired target End thickness of the strand can be achieved.

Durch die Merkmale der erfindungsgemäßen Anlage kann die Stützung des Strangs in der Strangführung so gestaltet werden, dass jederzeit und selbsttätig ein Sicherheitsabstand, nachfolgend auch kurz Abstand genannt, zu einer mechanischen Überbeanspruchung, nachfolgend auch Tragfähigkeit genannt, der Strangschale eingestellt werden kann. Gleichzeitig werden die Strangführungselemente (Rollen, Lager, Segmente) effizient gegen Überlastung geschützt. Zusätzlich kann die End-Strangdicke genauer, als bisher üblich, auch bei Anwendung von Methoden zur gezielten mechanischen Beeinflussung der Innenstruktur (Soft-Reduction) oder Nachführung der Rollenanstellung zur Kompensation der thermischen Schrumpfung (Maschinen-Taper) einschließlich deren adaptiven Variation, erreicht werden. Due to the features of the system according to the invention, the support of the strand in the strand guide can be designed so that anytime and automatically a safety distance, hereinafter referred to as short distance, called a mechanical overuse, hereinafter referred to as load capacity, the strand shell can be adjusted. At the same time, the strand guiding elements (rollers, bearings, segments) are efficiently protected against overloading. In addition, the end strand thickness more accurate, than previously usual, even with the application of methods for targeted mechanical influence on the internal structure (soft reduction) or tracking of the roller adjustment to compensate for the thermal shrinkage (machine taper) including their adaptive variation can be achieved.

Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, die Strangschale oder den durcherstarrten Strang in allen Bereichen der Strangführung mit möglichst weitem Abstand zur Grenze seiner zulässigen Beanspruchung zu führen, bevorzugt sämtliche Strangführungskomponenten möglichst niedrig mechanisch zu beanspruchen, die Folgen geometrischer Ungänzen in der Strangführung (Misalignment, Übergangsfehler, Rollenschlag, Lagerschäden, etc.) auf möglichst viele Stützstellen möglichst gleichmäßig zu verteilen und trotz dieser variablen Einflussnahmen, die End-Strangdicke in engen Grenzen sicherzustellen. Ausricht- und Montagefehler haben damit gegenüber Anlagen nach dem Stand der Technik weit geringere Nachteile für die Komponenten der Anlage und die Strangschale. Die Anforderungen an die Qualität der Instandhaltung sinken bzw. Instandhaltungsintervalle können verlängert werden. Gleichfalls kann auf die Kalibrierung der Segmente insbesondere auf die Aufnahme einer Federkennlinie verzichtet werden.In particular, it is possible according to the invention to guide the strand shell or the solidified strand in all areas of the strand guide as far as possible from the limit of its permissible stress, preferably to stress all strand guiding components as low as possible, the consequences of geometrical discontinuities in the strand guidance (misalignment, transitional defect, Roll impact, bearing damage, etc.) as evenly as possible to distribute on as many support points and despite these variable influences, to ensure the final strand thickness within narrow limits. Alignment and assembly errors have thus far lower disadvantages compared to systems of the prior art for the components of the system and the strand shell. The requirements for the quality of maintenance decrease or maintenance intervals can be extended. Likewise, can be dispensed with the calibration of the segments in particular on the inclusion of a spring characteristic.

Das Auftreten von Kraftsprüngen, wie in 4 dargestellt, wird verhindert. Das Versagensrisiko bzw. der Verschleiß aller Komponenten nimmt gegenüber Strangführungen nach dem Stand der Technik ab. Die Instandhaltungskosten sinken. Die Verfügbarkeit der Anlage steigt.The occurrence of force jumps, as in 4 is shown, is prevented. The risk of failure or wear of all components decreases compared to prior art strand guides. The maintenance costs decrease. The availability of the system is increasing.

Ferner können auch rissempfindlichere Stahlgüten vergossen werden, als in einer ähnlichen Anlage nach dem Stand der Technik. Das erzeugbare Produktspektrum wird breiter. Im Umkehrschluss gilt auch, dass Stähle, die auf dieser Anlage nicht rissfrei erzeugbar sind, mit dem gegebenen Rollenplan nicht herzustellen sind. Langwierige nutzlose Versuche bleiben dem Betreiber erspart. Die mit der Anlage erzielbaren Gießergebnisse sind sicherer beurteilbar.Furthermore, more crack-sensitive steel grades can be cast as in a similar plant according to the prior art. The producible product range is broadening. Conversely, it is also true that steels that can not be produced without cracks on this system are compatible with the given rolling plan can not be produced. Lengthy useless attempts are spared the operator. The casting results achievable with the system can be assessed more reliably.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Stranggießanlage umfasst diese weiterhin Lager zur Lagerung der Rollen in den Rollensegmenten, welche jeweils ein Lagergehäuse, vorzugsweise ein Messlagergehäuse aufweisen, das eine Aussparung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass das Lagergehäuse elastisch (bzw. federnd oder nachgiebig) unter dem Druck der Rollen verformbar ist. Durch die elastische Ausführung der Lagergehäuse werden die oben aufgeführten Verbesserungen noch wirksamer. Insbesondere behalten die Segmente ihre Steifigkeit bei und es werden bevorzugt dieselben Kräfte in die Segmente abgeführt wie im Fall einer nicht-elastischen Ausführung der Lager. Aufgrund der Federwirkung der Rollenlagerung ist eine Soft-Reduction auch dann möglich, wenn der Soft-Reduction-Punkt in der Mitte oder kurz vor dem Ende eines Segmentes liegt. Die Prozessführung in der Anlage wird vereinfacht.In a preferred embodiment of the continuous casting this further comprises bearings for supporting the rollers in the roller segments, each having a bearing housing, preferably a measuring bearing housing having a recess which is formed such that the bearing housing elastically (or resiliently or yielding) under the pressure of the rollers is deformable. The elastic design of the bearing housings makes the improvements listed above even more effective. In particular, the segments retain their rigidity and preferably the same forces are dissipated into the segments as in the case of a non-elastic design of the bearings. Due to the spring action of the roller bearing, a soft-reduction is also possible if the soft-reduction point is in the middle or just before the end of a segment. Process control in the plant is simplified.

Werden die Lager mit Messlagergehäusen ausgeführt, können beliebige Lagerstellen in der Strangführung mit Lagerkraftmessungen ausgerüstet werden, ohne dass diese zu Steifigkeitssprüngen im Verlauf der Strangstützung führen. Im Falle der Lagerkraftmessung können die Vorgänge in der Anlage lückenloser und gezielter überwacht werden.If the bearings are designed with bearing housings, any bearing points in the strand guide can be equipped with bearing force measurements, without these leading to stiffness jumps in the course of the strand support. In the case of bearing force measurement, the processes in the plant can be monitored in a more complete and targeted manner.

Die Kraftregelung der Segmentanstellung kann generell sowohl über die Segmentzylinderkräfte als auch über die Lagerkräfte erfolgen. Dementsprechend können für die Messung der Kräfte entsprechende Messgeber vorgesehen werden.The force control of the segment adjustment can generally take place both via the segment cylinder forces and via the bearing forces. Accordingly, corresponding sensors can be provided for measuring the forces.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Stranggießanlage mindestens zwei in Gießrichtung gesehen aufeinanderfolgende Rollensegmente und Auflager zur Lagerung der Rollensegmente auf, wobei zumindest die Auflager des in Gießrichtung betrachtet hinteren der beiden Rollensegmente federnd gelagert sind. Durch eine solche federnd gelagerte Ausführung der Auflager können Kraftsprünge, welche auf Fehlstellungen zweier benachbarter Segmente zueinander zurückzuführen sind, effektiv reduziert werden. Bevorzugt wird auch durch diese Modifikation die Segmentsteifigkeit an sich nicht verändert. In a further preferred embodiment, the continuous casting plant has at least two successive roller segments seen in the casting direction and supports for supporting the roller segments, wherein at least the supports of the casting direction considered in the rear of the two roller segments are resiliently mounted. By such a spring-mounted design of the supports force jumps, which are due to misalignments of two adjacent segments to each other, can be effectively reduced. Preferably, the segment stiffness per se is not changed by this modification.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst mindestens eines der Rollensegmente mindestens vier den Strang beidseitig stützende und/oder führende Rollenpaare.In a further preferred embodiment, at least one of the roller segments comprises at least four pairs of rollers supporting and / or guiding the strand on both sides.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Berechnungseinheit zudem derart ausgebildet, dass zur Bestimmung der Soll-Anstellkräfte eine oder mehrere der folgenden Größen miteinbezogen werden: Biege- oder Richtkräfte, Strangkonsistenz, Ausbauchungen des Strangs, thermisch induzierte Spannungen in der Strangschale. Die genannten Größen können dabei aus einer Modellrechnung stammen, vorgegeben sein oder auch (online) gemessen werden. Insbesondere sind Biege- oder Richtkräfte meist vorgegeben, die Strangkonsistenz (Solid-Liquid-Fraction, Sumpfspitzenlage) kann zum Beispiel lediglich durch die Berechnung der Erstarrung gegeben sein oder auch durch Pyrometer oder andere bekannte Verfahren gemessen bzw. bestimmt werden. Ausbauchungen des Strangs können durch Modelle zur Berechnung des ferrostatischen Drucks miteinbezogen werden oder zum Beispiel durch Messroller oder andere entsprechende Messvorrichtungen registriert werden. Werte für thermisch induzierte Spannungen können zum Beispiel aus Modellrechnungen stammen. Durch Einbeziehung einer oder mehrerer der obengenannten Größen kann die Berechnung der Soll-Anstellkräfte noch präziser erfolgen, wodurch Strang und Strangführung noch genauer mit Kräften beaufschlagt werden können.In a further preferred embodiment, the calculation unit is also designed such that one or more of the following variables are included for determining the desired setting forces: bending or straightening forces, strand consistency, bulging of the strand, thermally induced stresses in the strand shell. The mentioned quantities can come from a model calculation, be predefined or be measured (online). In particular, bending or straightening forces are usually predetermined, the strand consistency (solid-liquid fraction, sump tip layer) can be given for example only by the calculation of the solidification or measured or determined by pyrometers or other known methods. Bulging of the strand may be incorporated by models for calculating the ferrostatic pressure, or may be registered by, for example, calipers or other corresponding measuring devices. Values for thermally induced voltages can be derived, for example, from model calculations. By including one or more of the above variables, the calculation of the desired Anstellkräfte can be made even more precise, which strand and strand guide can be applied even more precisely with forces.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stranggießanlage ist die Berechnungseinheit weiterhin derart ausgebildet, dass die Soll-Anstellkräfte zumindest komplementär zu der Verteilung der ferrostatischen Last dimensioniert sind (bzw. dem Betrag nach gleich groß sind) und/oder dass die auf Basis der berechneten maximalen Tragfähigkeiten ermittelten Soll-Anstellkräfte die maximalen Tragfähigkeiten des Strangs nicht überschreiten, jedoch mindestens 75% oder vorzugsweise mindestens 95% oder mindestens 99% dieser betragen. Wenn die Soll-Anstellkräfte zumindest der ferrostatischen Last entsprechen, welche ebenfalls durch die Berechnungseinheit, vorzugsweise auf Basis des berechneten Erstarrungszustands, bestimmbar ist, kann ein ungewolltes Öffnen der Rollensegmente vermieden werden. Maximal sollen die auf Basis der ermittelten Tragfähigkeiten des Strangs ermittelten Soll-Anstellkräfte (der Segmente bzw. Rollen) nahezu den maximalen Tragfähigkeiten des Strangs entsprechen und bevorzugt gerade kleiner als diese gewählt sein. Somit wird zunächst, ohne Berücksichtigung der Enddicke des Strangs, eine bestmögliche und zugleich schadensfreie Führung des Strangs ermöglicht.In a further preferred embodiment of the continuous casting plant, the calculation unit is furthermore designed such that the desired setting forces are at least complementary to the distribution of the ferrostatic load (or equal in magnitude) and / or that based on the calculated maximum capacities determined target Anstellkräfte not exceed the maximum load capacities of the strand, but at least 75% or preferably at least 95% or at least 99% of these. If the desired setting forces correspond at least to the ferrostatic load, which can also be determined by the calculation unit, preferably on the basis of the calculated solidification state, unintentional opening of the roller segments can be avoided. At most, the desired application forces (of the segments or rollers) determined on the basis of the determined carrying capacities of the strand should correspond almost to the maximum load capacities of the strand and preferably be chosen to be just smaller than these. Thus, first, without taking into account the final thickness of the strand, a best possible and at the same time damage-free guidance of the strand allows.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stranggießanlage sind Vorrichtungen zur Dickenmessung gesondert für die rechte und die linke Strangkante vorgesehen, wobei die Segmente sowohl links- als auch rechtsseitig des Strangs Aktoren zur Segmentklemmung aufweisen und die Berechnungseinheit ausgebildet ist, diese Aktoren auf Basis der Dickenmessungen für die linke und rechte Strangkante derart anzusteuern, dass die Parallelität der Strangschalenbreitseiten gewährleistet werden kann. Anders ausgedrückt: Es wird angestrebt, dass der Strang quer zur Gießrichtung gesehen keine Keiligkeit aufweist. Dieses Merkmal erlaubt neben der Schonung von Strangführung und Strang auch ein verbessertes Einhalten der über die Breite betrachteten Enddicken des Strangs und ein vereinfachtes/problemloses nachfolgendes Walzen des Strangs.In a further preferred embodiment of the continuous casting apparatus devices for thickness measurement are provided separately for the right and the left strand edge, wherein the segments both left and right side of the strand actuators for segment clamping and the calculation unit is formed, these actuators based on the thickness measurements for the To control the left and right edge of the strand such that the parallelism of the strand shell broad sides guaranteed can be. In other words: It is desirable that the strand seen transversely to the casting direction has no wedging. This feature allows, in addition to the protection of strand guide and strand also improved compliance with the considered over the width end thickness of the strand and a simplified / easy subsequent rolling of the strand.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stranggießanlage sind weitere Vorrichtungen zur Dickenmessung des Strangs entlang der Länge der Strangführung vorgesehen, wobei die Berechnungseinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, die Soll-Anstellkräfte durch Vorgabe von Strangdickengrenzen über die Länge des Strangs in der Strangführung zu begrenzen. Durch dieses vorteilhafte Merkmal kann der Strang noch gleichmäßiger über seine Länge in der Strangführung mit Kräften beaufschlagt werden, da entlang der Strangführung Messgeber zur Messung der tatsächlich vorliegenden Strangdicke vorliegen.In a further preferred embodiment of the continuous casting apparatus, further devices are provided for measuring the thickness of the strand along the length of the strand guide, wherein the calculation unit is further configured to limit the desired setting forces by specifying strand thickness limits over the length of the strand in the strand guide. By virtue of this advantageous feature, the strand can be acted upon even more uniformly over its length in the strand guide by forces, since measuring sensors for measuring the actually present strand thickness are present along the strand guide.

Ferner kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Stranggießanlage Vorrichtungen zur Temperaturmessung des Strangs entlang der Strangführung umfassen, wobei die Berechnungseinheit weiterhin derart ausgebildet ist, dass auf Basis der durch die Vorrichtung zur Temperaturmessung ermittelten Temperaturwerte die Modellierung des Temperaturfeldes ergänzt werden kann. Durch die (Online-)Messung der Temperatur des Strangs (insbesondere der Außenfaser des Strangs), kann die Berechnung bzw. Modellierung des Temperaturfeldes ergänzt bzw. verbessert werden, wodurch die Bestimmung der Tragfähigkeiten des Strangs und die der Soll-Anstellkräfte weiter verbessert werden kann.Furthermore, in accordance with a preferred embodiment, the continuous casting installation may comprise devices for measuring the temperature of the strand along the strand guide, wherein the calculation unit is furthermore designed such that the modeling of the temperature field can be supplemented on the basis of the temperature values determined by the device for temperature measurement. By (online) measuring the temperature of the strand (in particular the outer fiber of the strand), the calculation or modeling of the temperature field can be supplemented or improved, whereby the determination of the load capacities of the strand and the target Anstellkräfte can be further improved ,

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stranggießanlage weiterhin eine Vorrichtung zum Aufbringen von Kühlwasser auf den sich in der Strangführung befindlichen Strang, wobei die Berechnungseinheit dazu ausgebildet ist auf Basis des ermittelten Temperaturfeldes und der Erstarrung des Strangs die Vorrichtung zum Aufbringen des Kühlwassers zur Kühlung des Strangs zu steuern. Durch dieses Merkmal kann die Berechnungseinheit ebenfalls die Kühlung des Strangs regulieren und somit die Qualität des Strangs positiv beeinflussen.In a further preferred embodiment, the continuous casting plant further comprises a device for applying cooling water to the strand located in the strand guide, wherein the calculation unit is designed on the basis of the determined temperature field and the solidification of the strand, the device for applying the cooling water for cooling the strand to control. By virtue of this feature, the calculation unit can also regulate the cooling of the strand and thus positively influence the quality of the strand.

Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Führen eines Strangs in einer Strangführung einer Stranggießanlage, vorzugsweise gemäß einer der obengenannten Ausführungsformen, wobei der Strang durch mindestens zwei Rollensegmente der Strangführung gestützt und/oder geführt wird und die Maulweite der mindestens zwei Rollensegmente kraftgeregelt verstellbar ist. Erfindungsgemäß wird die Dicke des Strangs in Gießrichtung gesehen am Ende der Strangführung gemessen und das Temperaturfeld und wahlweise die Erstarrung des Strangs, vorzugsweise über die Länge der Strangführung bestimmt. Weiterhin werden dem bestimmten bzw. modellierten Temperaturfeld des Strangs Werkstoffeigenschaften des Strangs, insbesondere Festigkeiten, und/oder ferrostatische Druckkräfte im Stranginneren, zur Berechnung der maximalen (mechanischen) Tragfähigkeiten bzw. der Belastbarkeiten des Strangs zugeordnet. In einem folgenden Schritt werden Soll-Anstellkräfte zur Regelung der Maulweiten der einzelnen Segmente derart berechnet, dass diese die ermittelten maximalen Tragfähigkeiten des Strangs an keinem der mindestens zwei Rollensegmente überschreiten. Schließlich wird die gemessene Enddicke des Strangs mit einer angestrebten Enddicke verglichen und deren Differenz als Stellgröße zur Berechnung der Anstellkräfte zurückgeführt, so dass die zuvor ermittelten Soll-Anstellkräfte derart abgeändert werden, dass (für jedes Segment) im Wesentlichen der gleiche Abstand zu den maximal zulässigen Tragfähigkeiten vorliegt und gleichzeitig die angestrebte Enddicke des Strangs erreicht wird.Furthermore, the present invention comprises a method for guiding a strand in a strand guide of a continuous casting plant, preferably according to one of the aforementioned embodiments, wherein the strand is supported and / or guided by at least two roll segments of the strand guide and the jaw width of the at least two roll segments is adjusted in a force-controlled manner. According to the invention, the thickness of the strand as seen in the casting direction is measured at the end of the strand guide and the temperature field and optionally the solidification of the strand, preferably determined over the length of the strand guide. Furthermore, the specific or modeled temperature field of the strand material properties of the strand, in particular strengths, and / or ferrostatic compressive forces in the strand interior, for the calculation of the maximum (mechanical) load capacities or the load capacity of the strand assigned. In a subsequent step, nominal setting forces for regulating the mouth widths of the individual segments are calculated in such a way that they do not exceed the determined maximum load capacities of the strand at any of the at least two roller segments. Finally, the measured final thickness of the strand is compared with a desired final thickness and their difference is returned as a manipulated variable for calculating the Anstellkräfte so that the previously determined target Anstellkräfte be changed such that (for each segment) is substantially the same distance to the maximum allowable Carrying capacity is present and at the same time the desired final thickness of the strand is achieved.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen weitgehend den bereits oben beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The advantages of the method according to the invention largely correspond to the advantages of the device according to the invention already described above.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Führen eines Strangs in einer Strangführung einer Stranggießanlage, vorzugsweise in der Stranggießanlage gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen, auch dadurch gegeben sein, dass der Strang durch mindestens zwei Rollensegmente der Strangführung gestützt und/oder geführt wird und die Maulweite der mindestens zwei Rollensegmente kraftgeregelt verstellbar ist, wobei vorzugsweise Klemmkräfte der Rollensegmente an den Rollenlagern der Rollen der Segmente oder an den Aktoren zur Zustellung der Segmente gemessen werden und wobei die Dicke des Strangs in Gießrichtung gesehen am Ende der Strangführung gemessen wird und das Temperaturfeld und wahlweise die Erstarrung des Strangs bestimmt wird und dem bestimmten Temperaturfeld des Strangs mindestens eine (temperaturabhängige) Werkstoffeigenschaft des Strangs, insbesondere dessen Festigkeit, zur Berechnung der maximalen (mechanischen) Tragfähigkeiten des Strangs zugeordnet wird und Soll-Klemmkräfte zur Regelung der Maulweiten der mindestens zwei Segmente derart berechnet werden, dass diese die ermittelten maximalen Tragfähigkeiten des Strangs an keinem der mindestens zwei Rollensegmente überschreiten, wobei die gemessene Dicke mit einer angestrebten Enddicke des Strangs verglichen wird und insbesondere deren Differenz zusätzlich als Stellgröße zur Berechnung der Klemmkräfte der mindestens zwei Rollensegmente zurückgeführt wird, so dass die zuvor ermittelten Soll-Klemmkräfte derart abgeändert (insbesondere reduziert) werden, dass im Wesentlichen ein (insbesondere gemäß einer vorgebaren Funktion) definierbarer, vorzugsweise gleicher, Abstand zu den maximalen Tragfähigkeiten vorliegt und gleichzeitig die angestrebte Enddicke des Strangs erreicht werden kann.Alternatively, the method according to the invention for guiding a strand in a strand guide of a continuous casting plant, preferably in the continuous casting plant according to one of the preceding embodiments, can also be provided by supporting and / or guiding the strand by at least two roll segments of the strand guide and the jaw width of the at least two roller segments is adjustable in force, preferably clamping forces of the roller segments are measured at the roller bearings of the rollers of the segments or on the actuators for delivery of the segments and wherein the thickness of the strand is seen in the casting direction measured at the end of the strand guide and the temperature field and optionally the solidification the strand is determined and assigned to the specific temperature field of the strand at least one (temperature-dependent) material property of the strand, in particular its strength, for calculating the maximum (mechanical) load capacities of the strand and target clamping forces for controlling the mouth widths of the at least two segments are calculated so that they do not exceed the determined maximum load capacities of the strand at any of the at least two roller segments, wherein the measured thickness is compared with a desired final thickness of the strand and in particular their difference in addition is returned as a manipulated variable for calculating the clamping forces of the at least two roller segments, so that the previously determined desired clamping forces modified in such a way (in particular reduced) that essentially a (in particular according to a vorgebaren function) definable, preferably the same, is present at the maximum carrying capacities and at the same time the desired final thickness of the strand can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Soll-Anstellkräfte bzw. Soll-Klemmkräfte proportional zu den ermittelten maximalen Tragfähigkeiten für jedes der mindestens zwei Rollensegmente festgelegt und/oder die Dickendifferenz derart zur Berechnung der Anstellkräfte zurückgeführt, dass die zuvor ermittelten Soll-Anstellkräfte proportional über die Rollensegmente verteilt werden, so dass die angestrebte Enddicke des Strangs erreicht werden kann.In a preferred embodiment of the method, the desired setting forces or setpoint clamping forces are set proportionally to the determined maximum load capacities for each of the at least two roller segments and / or the thickness difference is returned for calculating the setting forces, such that the previously determined setpoint adjusting forces are proportional to the roll segments are distributed so that the desired final thickness of the strand can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden zur Berechnung der Soll-Anstell- bzw. Klemmkräfte eine oder mehrere der folgenden Größen miteinbezogen: Biege- oder Richtkräfte, die Strangkonsistenz, Ausbauchungen des Strangs und thermisch induzierte Spannungen in der Strangschale.In a preferred embodiment of the method, one or more of the following variables are included for calculating the desired setting or clamping forces: bending or straightening forces, the strand consistency, bulges of the strand and thermally induced stresses in the strand shell.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die auf Basis der maximalen Tragfähigkeiten ermittelten Soll-Anstell- bzw. Klemmkräfte derart festgelegt, dass diese die maximalen Tragfähigkeiten des Strangs nicht überschreiten, jedoch (betraglich) mindestens 75% dieser betragen.In a further preferred embodiment of the method, the setpoint clamping forces or clamping forces determined on the basis of the maximum load capacities are determined in such a way that they do not exceed the maximum load capacities of the strand, but amount to at least 75% of these.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Soll-Anstell- bzw. Klemmkräfte mit einer beabsichtigten Überbeanspruchung der Strangschale ausgelegt, so dass eine Soft-Reduction oder Liquid-Core-Reduction des Strangs erfolgt.In a further preferred embodiment of the method, the desired setting or clamping forces are designed with an intended overstressing of the strand shell, so that a soft-reduction or liquid-core reduction of the strand takes place.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im Folgenden werden kurz die Figuren der Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Es zeigen:The figures of the embodiments will be briefly described below. Further details can be found in the detailed description of the embodiments. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Stranggießanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Vielzahl von Rollensegmenten und ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung einer entsprechenden Regelung; 1 a schematic representation of a continuous casting plant according to a preferred embodiment of the present invention with a plurality of roller segments and a flow chart for schematically illustrating a corresponding control;

2 schematische Querschnitte durch verschiedene Rollenlager a)–c); 2 schematic cross sections through different roller bearings a) -c);

3 eine schematische Seitenansicht zweier aufeinanderfolgender Rollensegmente, wobei das in Gießrichtung gesehen hintere Segment federnd gelagert ist; und 3 a schematic side view of two successive roller segments, wherein seen in the casting direction rear segment is resiliently mounted; and

4 ein Diagramm, welches Segmentpositionen und Zylinderkräfte in Abhängigkeit des jeweiligen Segments bzw. der Anlagenlänge für eine aus dem Stand der Technik bekannte Anlage darstellt. 4 a diagram representing segment positions and cylinder forces as a function of the respective segment or the plant length for a known from the prior art system.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stranggießanlage, inklusive der schematischen Darstellung eines bevorzugten Regelkonzepts. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the continuous casting plant according to the invention, including the schematic representation of a preferred control concept.

Dargestellt ist ein Metallstrang 2, der sich von einer vertikal gegossenen bis hin zu einer horizontal abgebogenen Lage erstreckt. Ferner sind Stütz- bzw. Führungssegmente 4 dargestellt, welche jeweils gegenüberliegende Rollen 6 umfassen zwischen denen der Strang 2 gestützt bzw. geführt wird. Wenigstens ein, vorzugsweise aber auch alle Segmente 4 verfügen über Aktoren (Stellglieder) zum Beispiel über mindestens einen eingangsseitigen Hydraulikzylinder 8 und einen ausgangsseitigen Hydraulikzylinder 8 zur Veränderung bzw. Zustellung der Maulweite des jeweiligen Segments 4 über die auf die Dicke des Strangs 2 in der Strangführung 1 Einfluss genommen werden kann (Regelstrecke). Alternativ könnten auch die einzelnen Rollen 6 oder Rollenpaare getrennt voneinander durch Hydraulikzylinder 8 oder andere Mittel zur Anstellung senkrecht zur Strangoberfläche an den Strang 2 anstellbar sein. Erfindungsgemäß verfügt die in 1 gezeigte Anlage weiterhin über ein Dickenmessgerät 10, welches am Ende der Strangführung 1 oder mit anderen Worten in Gießrichtung gesehen hinter dem letzten Segment 4 angeordnet ist.Shown is a metal strand 2 which extends from a vertically cast to a horizontal bent position. Furthermore, support or guide segments 4 represented, which in each case opposite roles 6 include between those the strand 2 is supported or managed. At least one, but preferably also all segments 4 have actuators (actuators), for example via at least one input-side hydraulic cylinder 8th and an output side hydraulic cylinder 8th for changing or delivering the jaw width of the respective segment 4 about the thickness of the strand 2 in the strand leadership 1 Can be influenced (controlled system). Alternatively, the individual roles could 6 or pairs of rollers separated by hydraulic cylinders 8th or other means for employment perpendicular to the strand surface to the strand 2 be adjustable. According to the invention has in 1 shown plant continues to have a thickness gauge 10 , which at the end of the strand guide 1 or in other words seen in the casting direction behind the last segment 4 is arranged.

Zur Regelung werden die Maulweiten der einzelnen Segmente 4 nicht positionsgeregelt an den Strang 2 angestellt. Vielmehr werden zunächst Kraftmessungen (Klemmkraftmessungen) an jedem Segment 4 vorgenommen. Entsprechende Kraftmessvorrichtungen (Messglied zum Messen von Ist-Werten der Regelgröße) können zum Beispiel durch Druckmessungen in Hydraulikanstellzylindern 8 der Segmente 4 und/oder auch in Messlagern der Rollen erfolgen. Die Werte der Kraftmessungen werden bevorzugt, wie auch der Messwert der Enddicke des Strangs einer Berechnungseinheit 12 (Regler) zugeführt. Die Berechnungseinheit 12 kann dabei unter anderen dazu ausgebildet sein, die Berechnungen einer aus dem Stand der Technik bekannten DSC (Dynamic Soldification Control) Regelung durchzuführen. Die Berechnungseinheit 12 ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie das Temperaturfeld des Strangs 2 über die Länge der Strangführung 1 ermitteln kann. Diese Ermittlung folgt bekannten Modellvorstellungen und ist als solche dem Fachmann geläufig. Die Berechnungseinheit 12 kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die Erstarrung(ssituation) des Strangs 2, insbesondere die Strangschalendicke, zum Beispiel in Abhängigkeit des zurückgelegten Wegs bzw. der Position in der Strangführung 1, zu bestimmen. Auch solche Modellberechnungen sind dem Fachmann an sich bekannt. Ferner wird erfindungsgemäß zumindest eine bekannte (temperaturabhängige) Werkstoffeigenschaft, insbesondere zumindest die Festigkeiten der Strangschale des teilweise erstarrten Strangs 2, dem Temperaturfeld des Strangs 2 zugeordnet. Daraus resultieren die maximalen (mechanischen) Tragfähigkeiten (bzw. Belastbarkeiten oder Druckfestigkeiten) des Strangs 2. Insbesondere liegen diese somit für den Strang 2 für jede in Gießrichtung gesehene Position der Rollen 6 oder zumindest der Rollensegmente 4 oder deren Eingangsbereichen und Ausgangsbereichen vor. Die Tragfähigkeit hat dabei die Einheit einer Kraft pro Flächeneinheit. Daher können nun entsprechende Soll-Anstellkräfte durch die Berechnungseinheit 12 berechnet werden. Diese Kräfte werden bevorzugt proportional und mit einer vorgebbaren Sicherheit, betraglich kleiner als die ermittelten maximalen Tragfähigkeiten des Strangs 2 bestimmt, sodass Schäden am Strang 2 und/oder an der Strangführung 1 vermieden werden können. Würde es bei dieser erfindungsgemäßen Maßnahme bleiben, würde der Strang 2 wahrscheinlich nicht immer die gewünschte Enddicke erreichen. Daher wird erfindungsgemäß zusätzlich die gemessene Enddicke des Strangs 2 (zusätzliche Regelgröße) sowie die zu erreichende Enddicke des Strangs 2 verglichen und deren Differenz der Berechnungseinheit 12 zugeführt. Die derart zurückgeführten Dickenwerte werden dann als Stellglied für die Berechnung der (tatsächlich) aufzubringenden Anstellkräfte bzw. Klemmkräfte verwendet (Stellgrößen), sodass die zuvor berechneten Sollkräfte, die dem Strang 2 an den einzelnen Segmenten 4 "zugemutet" werden können, derart modifiziert bzw. geändert werden, dass die gewünschte End-Solldicke des Strangs 2 erreicht wird. Die Änderung soll bevorzugt derart erfolgen, dass an den Segmenten 4 oder deren Rollen 6 im Wesentlichen der gleiche Abstand zu den maximal zulässigen Tragfähigkeiten vorliegt und gleichzeitig die angestrebte Enddicke des Strangs 2 erreicht wird. Mit anderen Worten soll bevorzugt das gleiche Kraftverhältnis (ein gleicher relativer Kraftabstand) zu den maximal zulässigen Tragfähigkeiten an den Segmenten 4 oder deren Rollen 6 vorliegen oder eine andere definierte Kraftfunktion zugrundegelegt werden.To control the jaw widths of the individual segments 4 not position-controlled to the strand 2 hired. Rather, first force measurements (clamping force measurements) on each segment 4 performed. Corresponding force measuring devices (measuring element for measuring actual values of the controlled variable) can be used, for example, by pressure measurements in hydraulic adjusting cylinders 8th the segments 4 and / or also in measuring bearings of the rollers. The values of the force measurements are preferred, as well as the measurement of the final thickness of the strand of a calculation unit 12 (Controller) supplied. The calculation unit 12 In this case, among other things, it can be designed to carry out the calculations of a DSC (Dynamic Soldification Control) control known from the prior art. The calculation unit 12 In particular, it is designed such that it is the temperature field of the strand 2 over the length of the strand guide 1 can determine. This determination follows known Model presentations and as such familiar to the expert. The calculation unit 12 may be further adapted to the solidification (ssituation) of the strand 2 , in particular the strand shell thickness, for example, depending on the distance traveled or the position in the strand guide 1 to determine. Such model calculations are also known per se to the person skilled in the art. Furthermore, according to the invention at least one known (temperature-dependent) material property, in particular at least the strengths of the strand shell of the partially solidified strand 2 , the temperature field of the strand 2 assigned. This results in the maximum (mechanical) load capacities (or load capacities or compressive strengths) of the strand 2 , In particular, these are therefore for the strand 2 for each position of the rollers seen in the casting direction 6 or at least the roll segments 4 or their entrance areas and exit areas. The load capacity has the unit of force per unit area. Therefore, corresponding desired setting forces can now be calculated by the calculation unit 12 be calculated. These forces are preferably proportional and with a predeterminable safety, amount smaller than the determined maximum load capacities of the strand 2 determined, so damage to the strand 2 and / or on the strand guide 1 can be avoided. Would it stay with this inventive measure, the strand would 2 probably does not always reach the desired final thickness. Therefore, according to the invention, in addition, the measured final thickness of the strand 2 (additional controlled variable) as well as the final thickness of the strand to be achieved 2 and their difference of the calculation unit 12 fed. The thickness values returned in this way are then used as actuators for the calculation of the (actually) applied setting forces or clamping forces (manipulated variables), so that the previously calculated desired forces, which are the strand 2 at the individual segments 4 can be "expected", modified or changed so that the desired final target thickness of the strand 2 is reached. The change should preferably be made such that at the segments 4 or their roles 6 is substantially the same distance from the maximum permissible load capacities and at the same time the desired final thickness of the strand 2 is reached. In other words, preferably the same force ratio (an equal relative force distance) to the maximum permissible load capacities at the segments 4 or their roles 6 be present or another defined force function are based.

Die Berechnungseinheit 12 kann weiterhin dazu ausgebildet sein, Formänderungen des Strangs 2 in die Berechnung der Sollkräfte mit einzubeziehen. Solche Formänderungen können bspw. durch eine Fehlstellung, eine Verbiegung oder einen Verschleiß von bestimmten Rollen 6 vorliegen. Derartige Fehlstellungen können zum Beispiel mit einem bekannten Roll-Gap-Checker registriert werden und bei der Berechnung der Sollkräfte zur Einstellung der Maulweiten der einzelnen Rollen 6 oder Segmente 4 miteinbezogen werden.The calculation unit 12 may be further adapted to shape changes of the strand 2 to be included in the calculation of the nominal forces. Such changes in shape may, for example. By a malposition, bending or wear of certain roles 6 available. Such misalignments can be registered, for example, with a known roll-gap checker and in the calculation of the desired forces for setting the mouth widths of the individual roles 6 or segments 4 be included.

Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Regelung können wie in 1 ebenfalls aufgeführt, weitere Messwerte und/oder Parameter mit in die Regelung einbezogen werden. So können zum Beispiel neben der End-Strangdicke und der Klemmkräfte an den Segmenten 4 oder Rollen 6 auch die Außen(faser)temperaturen des Strangs 2 an den einzelnen Rollen 6 oder Segmenten 4 gemessen werden. Auch die Konsistenz des Strangs 2 kann jeweils an den Rollen 6 oder Segmenten 4 gemessen werden. Diese können dann zur Korrektur oder Ergänzung des Temperaturfeldes verwendet werden oder direkt mit in die Berechnung der Tragfähigkeiten des Strangs 2 miteinbezogen werden.In addition to the regulation described above, as in 1 also listed, other measured values and / or parameters to be included in the scheme. For example, in addition to the end strand thickness and the clamping forces on the segments 4 or roles 6 also the outer (fiber) temperatures of the strand 2 at the individual roles 6 or segments 4 be measured. Also the consistency of the strand 2 can each be on the rollers 6 or segments 4 be measured. These can then be used to correct or supplement the temperature field or directly into the calculation of the load capacities of the strand 2 be included.

Außer der Berechnung der Soll-Anstellkräfte an den einzelnen Rollen 6 oder Segmenten 4, kann die Berechnungseinheit 12 auch dazu ausgebildet sein eine Kühlwasserverteilung zu bestimmen. Die Berechnung von Kühlwasserverteilungen auf Basis eines berechneten Temperaturfeldes ist an sich im Stand der Technik bekannt.Except for the calculation of the setpoint forces on the individual rollers 6 or segments 4 , the calculation unit 12 also be designed to determine a cooling water distribution. The calculation of cooling water distributions on the basis of a calculated temperature field is known per se in the prior art.

2 zeigt schematisch Beispiele für gefederte Lagergehäuse eines Lagers einer Rolle 6. Insbesondere sind die Lagergehäuse 14 mit mindestens einer Schwächung 16 bzw. einer Aussparung 16 versehen. Eine solche Aussparung 16 verleiht dem Lagergehäuse 14 eine Elastizität. Die Form der Aussparungen 16 kann zum Beispiel im Wesentlichen die eines, insbesondere parallel zur Gießrichtung verlaufenden Schlitzes sein oder besonders vorteilhaft, wie in 2a) dargestellt, eine Hantelform (ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Gießrichtung) aufweisen. Durch die Verwendung eines solchen, elastischen oder federnden Lagergehäuses 14 können Belastungen des Strangs 2 und/oder der Strangführungselemente, das heißt insbesondere der Rollen 6, Lager und Segmente 4 reduziert werden. Alle Lager können mit einer solchen elastisch wirkenden Schwächung des Lagergehäuses 14, vorzugsweise in der Ausgestaltung eines Messlagergehäuses 14 ausgestattet werden. Diese Schwächung 16 macht das Lagergehäuse 14 lokal verhältnismäßig weich, ohne die Strangstützung 1 insgesamt zu schwächen, d.h. es werden bevorzugt dieselben Summenkräfte in die Segmente 4 abgeführt, wie mit Lagergehäusen 14 ohne solche Schwächung 16. Die Segmente 4 und Rollen 6 behalten demnach ihre bisherige Steifigkeit. 2 shows schematically examples of sprung bearing housing a bearing of a roller 6 , In particular, the bearing housing 14 with at least one weakening 16 or a recess 16 Mistake. Such a recess 16 gives the bearing housing 14 an elasticity. The shape of the recesses 16 For example, it may essentially be that of a slot, in particular running parallel to the casting direction, or particularly advantageously, as in FIG 2a) shown, a dumbbell shape (also substantially parallel to the casting direction) have. By the use of such, elastic or resilient bearing housing 14 can stress the strand 2 and / or the strand guide elements, that is in particular the roles 6 , Bearings and segments 4 be reduced. All bearings can with such an elastically acting weakening of the bearing housing 14 , preferably in the embodiment of a measuring bearing housing 14 be equipped. This weakening 16 makes the bearing housing 14 locally relatively soft, without the strand support 1 to weaken overall, ie it is preferred that the same sum forces in the segments 4 dissipated, as with bearing housings 14 without such weakening 16 , The segments 4 and roles 6 retain their previous rigidity.

Die in den 2b) und 2c) gezeigten Ausführungsvarianten dienen im Wesentlichen dem Ziel, Verformungen auf (genau) eine definierte Raumrichtung zu konzentrieren, wodurch die Messfunktion verbessert wird.The in the 2 B) and 2c) Embodiments shown serve essentially the purpose of deformations on (exactly) a defined Concentrate spatial direction, which improves the measurement function.

3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Strangführung 1. Dargestellt sind zwei in Gießrichtung aufeinanderfolgende Segmente 4, welche mit n und n + 1 bezeichnet sind. Die beiden gezeigten Segmente 4 weisen jeweils unterhalb des Strangs 2 rein beispielhaft sieben Rollen 6 auf. Als verbessernde Maßnahme weist das Segment n + 1 eine zusätzliche Federung auf. Insbesondere kann jedes Segment 4 sowohl an seiner Eingangsseite als auch an seiner Ausgangsseite gefedert ausgebildet sein. Läuft ein Strang 2 durch eine Strangführung 1 (mit einem als Segmentsprung bekannten Ausrichtfehler), welche eine solche Segmentlagerung nicht aufweist (siehe oberer Teil der 3), so wirkt zum einen auf die in Gießrichtung gesehen erste Rolle 4 des Segments n + 1 eine relativ hohe Kraft und zum anderen auf die (angetriebene) Rolle des Segments n keine oder nahezu keine Kraft. Dies führt zu einer übermäßigen Belastung der Strangschale im Bereich der ersten Rolle des Segments n + 1 und zu einer erhöhten Beanspruchung dieser Rolle an sich. Ist die letzte Rolle des Segments n wie dargestellt angetrieben, ist zusätzlich der Antrieb des Strangs 2 negativ beeinflusst. Ist hingegen das Segment n + 1 federnd gelagert, wie es im unteren Teil der 3 schematisch dargestellt ist, so werden alle Rollen 4 nahezu gleichmäßig beansprucht. Stark erhöhte Kräfte auf den Strang 2 bzw. auf dessen Schale werden vermieden. Die Segmentsteifigkeit wird durch das Vorsehen von gefederten Auflagern nicht verändert. 3 shows a further possibility for improving the strand guide according to the invention 1 , Shown are two consecutive segments in the casting direction 4 , which are denoted by n and n + 1. The two segments shown 4 each point below the strand 2 purely exemplary seven roles 6 on. As an improving measure, the segment n + 1 has an additional suspension. In particular, each segment can 4 be sprung formed both on its input side and on its output side. Runs a strand 2 through a strand guide 1 (with an alignment error known as segment jump), which does not have such a segment bearing (see the upper part of 3 ), acts on the one seen in the casting direction first role 4 of the segment n + 1 a relatively high force and on the other hand, on the (driven) role of the segment n no or almost no force. This leads to an excessive stress on the strand shell in the region of the first roll of the segment n + 1 and to an increased stress on this roll per se. If the last roll of the segment n is driven as shown, the drive of the strand is in addition 2 negatively influenced. If, however, the segment n + 1 spring-mounted, as in the lower part of the 3 is shown schematically, so all roles 4 almost uniformly stressed. Heavily increased forces on the strand 2 or on the shell are avoided. The segment stiffness is not changed by the provision of sprung supports.

Sämtliche in der Beschreibung offenbarten Merkmale, insbesondere die der Offenbarung der Erfindung, können miteinander kombiniert werden oder auch gegeneinander ausgetauscht werden. Ferner können die offenbarten Merkmale durch den Fachmann an die ihm vorliegende Situation angepasst werden oder im Rahmen seines üblichen Fachwissens modifiziert werden.All features disclosed in the description, in particular those of the disclosure of the invention, can be combined with each other or even exchanged with each other. Furthermore, the disclosed features may be adapted by the skilled person to the situation at hand or modified within the scope of his usual expertise.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Strangführungstrand guide
22: Strangstrand
44: Rollensegmentroller segment
66: Rollerole
88th: Aktuatoractuator
1010: Vorrichtung zur DickenmessungDevice for measuring thickness
1212: Berechnungseinheitcalculation unit
1414: Lagergehäusebearing housing
1616: Aussparungrecess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2004/018129 A1 [0007]
WO 2007/140903 A1 [0008]

Claims

A continuous casting plant, comprising: a strand guide ( 1 ) for guiding a cast metal strand ( 2 ), whereby the strand guide ( 1 ) at least two roller segments ( 4 ) with both sides supporting and / or leading roles ( 6 ) whose jaw widths are force-controlled by actuators ( 8th ), preferably by hydraulic cylinders are adjustable; and force measuring devices for determining the roll segments ( 4 ) or on their roles ( 6 ) acting forces; characterized in that the continuous casting plant further comprises a device for measuring thickness ( 10 ) of the cast metal strand ( 2 ) at the end of the strand guide seen in the casting direction ( 1 ), and a calculation unit ( 12 ), which are used for modeling the temperature field and the solidification of the strand ( 2 ) in the strand guide ( 1 ) and is furthermore designed to: the modeled temperature field at least one temperature-dependent material property of the strand ( 2 ) and corresponding maximum load capacities of the strand ( 2 ) to calculate; and on the basis of the calculated maximum load capacities, to calculate set contact forces for the force control of the jaw widths in such a way that the calculated set contact forces calculate the calculated maximum load capacities of the leg (FIG. 2 ) do not exceed; and depending on the difference between the desired target final thickness of the strand ( 2 ) and by the device for thickness measurement ( 10 ) determined actual thickness values of the strand to modify the previously calculated desired Anstellkräfte such that at each of the at least two roller segments ( 4 ) and / or their roles ( 6 ) is substantially the same distance from the maximum permissible load capacities and at the same time the desired final thickness of the strand ( 2 ) is achieved.

The continuous casting plant according to claim 1, which further comprises bearings for supporting the rollers ( 6 ) in the roll segments ( 4 ), which in each case a bearing housing ( 14 ), preferably a measuring bearing housing ( 14 ) having a recess ( 16 ), which is designed such that the bearing housing ( 14 ) elastically under the pressure of the rollers ( 6 ) is deformable.

The continuous casting plant according to claim 1 or 2, wherein the continuous casting plant has at least two successive roll segments (10) viewed in the casting direction. 4 ) and supports for supporting these roller segments ( 4 ) and at least the supports of the rear viewed in the casting direction of the two roller segments ( 4 ) are resiliently mounted.

The continuous caster according to one of the preceding claims, wherein at least one of the roller segments ( 4 ) at least four of the strand ( 2 ) comprises both sides supporting and / or leading pairs of rollers.

The continuous casting plant according to one of the preceding claims, which is furthermore designed such that one or more of the following variables can be included for determining the desired setting forces: bending or straightening forces, the strand consistency, bulges of the strand, thermally induced stresses in the strand shell.

The continuous casting plant according to one of the preceding claims, wherein the calculation unit ( 12 ) is further configured such that the minimum nominal setting forces complementary to the distribution of the ferrostatic load of the strand ( 2 ) are dimensioned and / or that the determined on the basis of the calculated maximum load capacities Anstellkräfte the maximum load capacities of the strand ( 2 ), but at least 75%.

The continuous casting plant according to one of the preceding claims, wherein the device for measuring thickness ( 10 ) is formed such that the thickness of the strand ( 2 ) separately for the right and the left edge of the strand ( 2 ) and the segments ( 4 ) both left and right side of the strand ( 2 ) Actuators ( 8th ) for segment clamping, and the calculation unit ( 12 ), these actuators ( 8th ) based on the thickness measurements for the left and right strand edge to control such that the parallelism of the strand shell broadsides can be guaranteed.

The continuous casting plant according to one of the preceding claims, wherein further devices for measuring the thickness of the strand ( 2 ) along the length of the strand guide ( 1 ) and the calculation unit ( 12 ) is further adapted to the desired Anstellkräfte by specifying strand thickness limits over the length of the strand ( 2 ) in the strand guide ( 1 ) to limit.

The continuous casting plant according to one of the preceding claims, wherein the plant further comprises devices for measuring the temperature of the strand ( 2 ) along the strand guide ( 1 ) and the calculation unit ( 12 ) is further designed such that the modeling of the temperature field can be supplemented on the basis of temperature values determined by the device for measuring temperature.

The continuous casting plant according to one of the preceding claims, wherein the Continuous casting plant furthermore devices for applying cooling water to the in the strand guide ( 1 ) strand ( 2 ) and the calculation unit ( 12 ) is designed on the basis of the modeled temperature field and the solidification of the strand ( 2 ) the device for applying the cooling water for cooling the strand ( 2 ) to control.

A method for guiding a strand ( 2 ) in a strand guide ( 1 ) of a continuous casting plant, preferably in the continuous casting plant according to one of the preceding claims, wherein the strand ( 2 ) by at least two roller segments ( 4 ) of the strand guide ( 1 ) is supported and / or guided and the jaw width of the at least two roller segments ( 4 ) is controlled by force, characterized in that the actual thickness of the strand ( 2 ) seen in the casting direction at the end of the strand guide ( 1 ) is measured; the temperature field and the solidification of the strand ( 2 ) are determined; and the particular temperature field of the strand ( 2 ) at least one material property of the strand for calculating the maximum load carrying capacity of the strand ( 2 ) is assigned; Nominal adjusting forces for regulating the jaw width are calculated in such a way that they determine the maximum carrying capacities of the strand ( 2 ) on any of the at least two roll segments ( 4 ) and the difference between the measured actual thickness and a desired final target thickness of the strand ( 2 ) for calculating the contact forces of the roller segments ( 4 ) is returned, so that the previously determined target Anstellkräfte be changed such that substantially at the at least two roller segments ( 4 ) and / or their roles ( 6 ) the same distance to the maximum permissible load capacities and at the same time the desired final thickness of the strand ( 2 ) is achieved.

The method according to claim 11, wherein the desired setting forces are substantially proportional to the determined maximum carrying capacities for the respective roll segment ( 4 ) and / or the difference of the measured actual thickness and the desired target final thickness of the strand ( 2 ) is returned to the calculation of the Anstellkräfte such that the previously determined desired Anstellkräfte substantially proportional to the roll segments ( 4 ) so that the desired target final thickness of the strand ( 2 ) is achieved.

The method according to claim 11 or 12, wherein one or more of the following variables are included for the calculation of the desired setting forces: bending or straightening forces, the strand consistency, bulges of the strand ( 2 ) and thermally induced stresses in the strand shell.

The continuous casting plant according to one of claims 11 to 13, wherein the desired setting forces determined on the basis of the calculated maximum carrying capacities are the maximum carrying capacities of the strand ( 2 ), but at least 75%.

The method according to one of claims 11 to 15, wherein the desired setting forces are designed with an intended overuse of the strand shell such that a soft reduction or a liquid core reduction of the strand ( 2 ) he follows.