DE10214497A1 - Verfahren zur Stranggießen von Metallschmelzen sowie Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Stranggießen einer Metallschmelze (1) wird die Metallschmelze (1) von einem Zwischengefäß (5) mengengeregelt unter Bildung eines Stranges (9) mit einem flüssigen Kern (10) und einer diesen umhüllenden Strangschale (11) in eine Stranggießkokille (4) gegossen und der Strang (9) mit flüssigem Kern (10) aus der Stranggießkokille (4) mittels angetriebener Rollen ausgezogen und über eine Strangführung (12) mit in Abständen (17) angeordneten Rollen (18, 19) geführt und wird die Energieaufnahme, wie die Stromaufnahme, mindestens einer angetriebenen Rolle (19) gemessen. DOLLAR A Zur Vermeidung eines unter Umständen einen Gießabbruch verursachenden Strangpumpens wird der Energieaufnahme-Meßwert als Korrekturwert für die Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze (1) vom Zwischengefäß (5) in die Stranggießkokille (4) berücksichtigt (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metallschmelzen, wobei die Metallschmelze von einem Zwischengefäß mengengeregelt unter Bildung eines Stranges mit einem flüssigen Kern und einer diesen umhüllenden Strangschale in eine Stranggießkokille gegossen wird und der Strang mit flüssigem Kern aus der Stranggießkokille mittels angetriebener, vorzugsweise elektrisch angetriebener Rollen ausgezogen und über eine Strangführung mit in Abständen angeordneten Rollen geführt wird und wobei die Energieaufnahme, wie die Stromaufnahme, mindestens einer angetriebenen Rolle gemessen wird, sowie eine Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Stranggießen von Stahl, vor allem beim Stranggießen von peritektisch erstarrenden Stahlqualitäten, ist es bekannt, daß es zu einem sogenannten "Strangpumpen", in der englischen Literatur auch als "mold level hunting" bekannt, kommen kann. Darunter versteht die Fachwelt eine periodisch auftretende Unregelmäßigkeit des Gießvorgangs, u.zw. ein periodisches Heben und Senken des Gießspiegels, das im schlimmsten Fall zum Abbruch des Gießens mit automatischer Gießspiegelregelung oder sogar zum Abbruch des Stranggießens selbst führen kann. Ein solches Strangpumpen tritt vor allem bei Anwendung einer sogenannten "weichen" Kühlung und bei Verwendung eines gut isolierenden Gießpulvers auf.

Es ist ein Merkmal dieser Störung, daß sie bei einer bestimmten Gießgeschwindigkeit mit einer Periodendauer auftritt, die im Zusammenhang mit der Gießgeschwindigkeit eine resultierende Wellenlänge ergibt, die in etwa der durchschnittlichen Rollenteilung mindestens eines Bereiches der Strangführung entspricht, d. h. daß die Wellenlänge zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unregelmäßigkeiten einem Abstand zwischen zwei hintereinander angeordneten Rollen der Strangführung entspricht, sofern die Rollen in einem Längsbereich der Strangführung in etwa gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.

So konnte beobachtet werden, daß bei einer Strangführung mit einer Rollenteilung von 275 mm und bei einer Gießgeschwindigkeit 1,3 m/min die Periodendauer des Strangpumpens 12,6 s betrug. Dies entspricht einer Wellenlänge von 273 mm, ist also nahezu identisch mit der durchschnittlichen Rollenteilung von 275 mm in einigen Segmenten der Strangführung.

Es ist ein Charakteristikum des Strangpumpens, daß es nur über einer empirisch zu ermittelnden kritischen Gießgeschwindigkeit auftritt, die wiederum vom verwendeten Gießpulver und der angewendeten Sekundärkühlung, d. h. Direktkühlung des Stranges in der Strangführung, abhängt. Eine weitere Besonderheit des Strangpumpens ist darin zu sehen, daß es nur im Gießbetrieb mit automatischer Gießspiegelregelung, nicht aber bei manueller Gießspiegelregelung auftritt. In der Fachliteratur finden sich Hinweise, daß bei Stranggießanlagen mit einer Strangfihrung mit stark unterschiedlicher Rollenteilung über ihre Länge dieses Problem nicht oder nur minimal auftritt. Dies würde bedeuten, daß hintereinander liegende Segmente bzw. Abschnitte der Strangführung eine jeweils unterschiedliche Rollenteilung aufweisen müßten, um dieses Problem zu vermeiden. Dies bedingt jedoch den Nachteil, daß die Konstruktion, Anschaffung und Wartung inakzeptabel hohe Kosten verursacht, denn es müßten für eine Strangführung mehrere unterschiedlich konstruierte Segmente bzw. Abschnitte angeschafft und auch auf Lager gehalten werden.

Ein Vermeiden des Strangpumpens durch Begrenzung der Gießgeschwindigkeit wird von Betreibern von Stranggießanlagen abgelehnt, da in der Regel eine Stranggießanlage im Verbund mit einem Stahlwerk betrieben wird und dieses bestimmte Gießleistungen zur optimalen Nutzung des Stahlwerks erfordert.

In der Fachliteratur wird das Strangpumpen durch das Vorhandensein von lokal vorhandenen leichten Schwächungen der Strangschale erläutert. Es kommt beim Bewegen des Stranges entlang der Strangführung immer dann, wenn sich eine geschwächte Strangschalenstelle, d. h. eine Stelle des Stranges mit dünner Strangschale, zwischen zwei benachbarten Strangführungsrollen befindet, zu einem gegenüber dem normal stattfindenden Ausbauchen der Strangschale verstärkten Ausbauchen und damit zu einer Strömungssenke unterhalb des Gießspiegels; der Gießspiegel sinkt also ab. Der Gießspiegel hebt sich jedoch wieder, sobald diese örtliche Schwachstelle über eine Strangführungsrolle geführt wird, da dann die Ausbauchung durch die Strangführungsrolle zurückverformt wird. Die damit verbundene Badspiegeländerung, d. h. Änderung der Höhe des Badspiegels, führt ihrerseits wieder zu einem unterschiedlichen Wachstum der Strangschale innerhalb der Stranggießkokille, wobei Theorien besagen, daß dies bedingt ist durch die unterschiedliche Dicke der vom Gießpulver gebildeten Schlackenschicht, die zwar eine Gleitschicht, aber auch eine thermische Isolierschicht zwischen der Strangoberfläche und der Kokillenoberfläche bildet. Eine stochastisch entstandene Schwachstelle der Strangschale kann somit eine größere Anzahl von Schwachstellen in einem später entstehenden Strangabschnitt hervorrufen. Eine Fortsetzung dieses Prozesses führt schlußendlich zu einer periodisch auftretenden Störung der Gießspiegellage, d. h. zum sogenannten "Strangpumpen".

In der JP 11-170021 A ist dargelegt, daß ein Strangpumpen automatisiert feststellbar ist, indem Antriebsströme elektrisch angetriebener Rollen einer Strangführung gemessen werden, wobei Änderungen dieser Antriebsströme detektiert werden und mit Änderungen des Gießspiegels in der Stranggießkokille verglichen werden, wobei auf ein Strangpumpen geschlossen wird sobald eine Übereinstimmung der Änderungen des Gießspiegels und der Antriebsströme feststellbar ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die oben beschriebenen Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Stranggießanlage anzugeben, welche bei Aufrechterhaltung des Automatikbetriebes für die Gießspiegelregelung unabhängig von einer kritischen Gießgeschwindigkeit und trotz konstanter Rollenteilung zumindest über die größte Länge der Strangführung ein Strangpumpen vermeiden lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Energieaufnahme, wie die Stromaufnahme, mindestens einer angetriebenen Rolle gemessen und der Meßwert als Korrekturwert für die Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze vom Zwischengefäß in die Stranggießkokille berücksichtigt wird.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe beruht auf folgenden Überlegungen:
Untersuchungen haben gezeigt, daß Badhöhen-Schwankungen - wie bereits erwähnt - Schalendickenschwankungen erzeugen. Diese sind besonders störend, wenn die Schalendicke nur gering ist, etwa durch verminderte Kühlung oder durch entsprechende Gießpulver.

Der funktionelle Zusammenhang Badspiegelschwankung/Schalendickenänderung ist bisher nicht bekannt, es wird jedenfalls eine starke Nichtlinearität erwartet. Das bedeutet, daß zusätzliche Frequenzen erzeugt werden, daß also eine harmonische Badspiegelbewegung eine von der Sinusform stark abweichende Schalendickenänderung verursacht, deren Phase in Abhängigkeit von der Anregungsphase zudem einen unbekannten Winkel aufweist. Ferner ist eine starke Abhängigkeit von den thermischen Verhältnissen wahrscheinlich. Dies ist für eine Modellrechnung stark hinderlich.

Ein in der Kokille erzeugtes Schalendickenmuster bewegt sich mit Gießgeschwindigkeit durch die Stranggießanlage. Dem ist noch das Schalenwachsen überlagert. Dieser Vorgang ist mit einer ebenen eindimensionalen Welle zu vergleichen.

Das Muster durchläuft den ersten Teil der Strangführung, in dem durch besonders eng benachbarte Rollen, d. h. eine enge Rollenteilung für die sogenannten Fußrollen, Dickenänderungen der Strangschale keine Folgeerscheinung nach sich ziehen. Die Länge des betreffenden Strangteiles ist dabei als invariant bezüglich der Gießgeschwindigkeit zu betrachten, solange man Schrumpfungsvorgänge des Stranges vernachlässigt. Die Laufzeit hingegen hängt von der Gießgeschwindigkeit ab.

Nach dem Passieren der Strangführung mit enger Rollenteilung kommt das Schalendickenmuster in den Bereich der Strangführung mit größerer Rollenteilung, in dem die Strangschale zwischen benachbarten Rollen durch Bulging stets ausgebaucht ist. Der Wert des Bulgings ist unter anderem von der Festigkeit der Strangschale abhängig. Diese wieder ist abhängig von ihrer Dicke. Laufen Dickenänderungen durch diesen Anlagenteil, sind Bulging-Änderungen die Folge. Es kommt zu einem instationären Bulging.

Die Berechnung eines Bulging erfolgt nach den Gesetzen eines Trägers mit Gleichlast (Gleichlastbiegung), bei dem der Träger an einer Stelle einen geänderten Querschnitt und/oder geänderte Materialeigenschaften aufweist. Die Biegelinienberechnung ist aus einschlägiger Literatur bekannt. Das Biegemoment ist in der Mitte zwischen benachbarten Rollen am größten und nimmt zu den Rollen hin ab. Eine Schwachstelle der Strangschale bewirkt daher in der Mitte mehr als weiter weg von der Mitte. Läuft nun eine Schalenschwachstelle durch die Stranggießanlage, kommt es zu einer Durchbiegung in Abhängigkeit vom Ort zwischen den Rollen, an dem sich die Schwachstelle augenblicklich befindet. Es läßt sich eine Einflußfunktion ermitteln, die aber für unterschiedliche Störungsformen verschieden ist. Das Maximum liegt in der Mitte zwischen zwei Rollen. Die Kurve ist symmetrisch zum Zentrum des Rollenabstandes benachbarter Rollen, ähnlich einer Gauß'schen Glockenkurve. Durch das Schalenwachstum werden diese Aussagen geringfügig verzerrt. Exakte Berechnung an für beliebige Störungsformen sind mit Hilfe der Fourieranalysen und der Faltungssätze möglich.

Durch den Effekt des instationären Bulgings wird Flüssigstahl im Spaltbereich zwischen den Rollen abwechselnd angesaugt und ausgedrückt. Dieser Wechselfluß ergibt Badhöhenänderungen, wobei die (zurücklaufende) Transportgeschwindigkeit der Verdrängung so groß ist, daß sie im Vergleich mit den Verzögerungszeiten des Schalentransportes in Gießrichtung als nicht gegeben angesehen werden kann. Damit schließt sich der Kreis zur Rückkopplung.

Welches Ausmaß die Badspiegelbewegung, d. h. Niveauänderung des Badspiegels, dabei annehmen kann, zeigt Fig. 2. Man erkennt eine Periodizität von 15 s sowie eine 3. Oberschwingung (Periode 5 s).

Anhand des Vergleiches der Kurvenform zu verschiedenen Zeiten sieht man, daß die Möglichkeit der Anwendung prediktiver Methoden unwahrscheinlich ist, da der weitere Verlauf (Zukunft) zu keinem Zeitpunkt aus der Vergangenheit und Gegenwart errechenbar ist. Die Kurvenform zu einem späteren Zeitpunkt ist völlig anders.

Durch die Periodizität der Rollenanordnung passiert das gleiche mehrmals mit dazwischenliegender Zeitverzögerung, und man kann folgendes erkennen: Ein bestimmtes Schalenmuster läuft in einen ersten Rollenspalt ein, und es wird dort eine entsprechende Stahlmenge verdrängt. Dasselbe passiert um einen bestimmten Zeitraum später im nachfolgenden Rollenspalt, wobei etwa eine Dämpfungskonstante anzuwenden ist aufgrund des zwischenzeitig erfolgten Schalen-Wachsens. Die in den einzelnen Rollenspalten verdrängten Volumina addieren sich zu einem Summenvolumen an verdrängtem Flüssigstahl, der wiederum in der Kokille die Badspiegelschwankung verursacht.

Wird Flüssigstahl in einem (oder mehreren) Rollenspalt(en) verdrängt, wird die in der Strangschale befindliche Stahlsäule aus Flüssigstahl gehoben. Dazu ist Energie nötig. Da die Rollen von ihrer Position her als starr angesehen werden, tragen sie ausschließlich über die Drehung zu einem Energieaustausch bei. Die Energie muß dann aber vom Antrieb angetriebener Rollen, mit denen der Flüssigstahl bewegt wird, aufgebracht werden.

Aus Messungen an einer Stranggießanlage, die mit Gleichstrom-Antrieben ausgerüstet ist, wodurch vom Strom sofort auf die Momentan-Leistung geschlossen werden kann, wenn die Drehzahlabweichung hinreichend ausgeregelt wird, ergibt sich folgendes:
Beim Gleichstrommotor gilt elektrisch: P ≈ U.I
und bei konstanter Drehzahl, da dann gilt U = const.: P ≈ I
Für die Hubbewegung gilt mechanisch: P ≈ F.v
F ergibt sich dabei aus der Kraft der Stahlsäule (der Punkt wird unter "Hydraulische Betrachtung" noch näher ausgeführt), v ist die Geschwindigkeit der Badspiegelbewegung.

Durch Gleichsetzen der beiden Gleichungen erhält man letztendlich:
I ≈ v

Um die Gültigkeit nachzuweisen, wurde die Badspiegel-Position mathematisch differenziert. Dabei erhöht man allerdings die Störungen.

Das Ergebnis des Vergleiches der mathematisch errechneten Badspiegel- Änderungsgeschwindigkeit mit dem Motorstrom zeigt Fig. 3.

Die obere Kurve der Fig. 3 veranschaulicht den Motorstrom, die untere die Geschwindigkeit der Badbewegung. Die Ähnlichkeit der Kurven der Fig. 3 ist nicht zu übersehen. Der Motorstrom kann daher als Feed Forward der Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze vom Zwischengefäß in die Stranggießkokille additiv aufgeschaltet werden. Durch instationäres Bulging hervorgerufene Badspiegelschwankungen erkennt man an den begleitenden Schwankungen der Antriebleistung. Dadurch sind sie von Reglerinstabilitäten und dem unvermeidbaren stationären Bulging unterscheidbar.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch einen Regelkreis zur Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze vom Zwischengefäß in die Stranggießkokille, dessen Führungsgröße die gewünschte Gießspiegelhöhe, dessen Regelgröße die sich tatsächlich einstellende Gießspiegelhöhe und dessen Störgröße Strangschalendickenabweichungen von der gewünschten Strangschalerdicke sind, wobei als Meßgröße für die Strangschalendickenabweichungen die Stromaufnahme mindestens einer elektrisch angetriebenen Rolle herangezogen wird und diese Meßgröße als Störgröße in den Regelkreis integriert wird.

Um an einzelnen elektrisch angetriebenen Rollen eventuell auftretende Störungen auszuschalten, werden vorzugsweise für mehrere in Strangausziehrichtung hintereinanderangeordnete elektrisch angetriebene Rollen, vorzugsweise alle elektrisch angetriebene Rollen, die Meßwerte der Stromaufnahmen summiert für die Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze vom Zwischengefäß in die Stranggießkokille berücksichtigt.

Es hat sich als Vorteil erwiesen, wenn eine Änderung der Zuflußmenge der Metallschmelze in die Stranggießkokille hochfrequent erfolgt, insbesondere in einem Bereich von 1 bis 10 Hz, da hierdurch Ablagerungen an einer Einrichtung zur Einstellung der Zuflussmenge, wie z. B. an einem Stopfen oder an einem Schieber, vermieden werden können sowie Spiele bei einer solchen Einrichtung unschädlich sind.

Eine Stranggießanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Zwischengefäß, einer Stranggießkokille, einer der Stranggießkokille nachgeordneten Strangführung mit elektrisch antreibbaren Rollen, sowie einem Regelkreis zur Regelung der Höhe eines von Metallschmelze in der Stranggießkokille gebildeten Gießspiegels, welcher Regelkreis eine Meßeinrichtung zum Messen der Höhe des Gießspiegels, einen Regler und einen Aktuator zur Aktivierung eines die Zuflussmenge der Metallschmelze vom Zwischengefäß in die Stranggießkokille variierenden Stellgliedes aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektrisch angetriebene Rolle der Strangführung mit einer Meßeinrichtung zum Messen der Stromaufnahme beim Betrieb dieser Rolle ausgestattet ist und daß der Regelkreis über ein Summierglied mit der Meßeinrichtung gekoppelt ist.

Vorzugsweise weist die Strangführung mehrere elektrisch angetriebene Rollen jeweils gekoppelt mit einer Meßeinrichtung zum Messen der Stromaufnahme auf und ist die Meßeinrichtung mit einem Summierglied im Regelkreis gekoppelt, wobei jedoch vorteilhaft alle elektrisch angetriebenen Rollen jeweils mit einer Meßeinrichtung zum Messen der Stromaufnahme gekoppelt sind und diese Messeinrichtung mit dem Summierglied des Regelkreises gekoppelt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist gekennzeichnet durch ein der Meßeinrichtung zum Messen der Stromaufnahme einer elektrisch angetriebenen Rolle nachgeordnetes Störfilter zum Wegfiltern von aufgrund von Störungen des Ausziehprozesses bedingten Änderungen der Stromaufnahme, wie zum Beispiel zum Wegfiltern von Änderungen der Stromaufnahme, hervorgerufen durch Änderungen der Gießgeschwindigkeit etc.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Stranggießanlage in schematischer Darstellung im Längsschnitt veranschaulicht. Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen Messergebnisse bei instationärem Bulging, die Fig. 4 und 5 die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, u. zw. jeweils in Diagrammform.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Stranggießanlage wird eine Stahlschmelze 1 aus einer Gießpfanne 2 über einen Bodenauslaß 3 in ein oberhalb einer Durchlauf-Stranggießkokille 4 in Stellung gebrachtes Zwischengefäß 5 eingefüllt. Von diesem Zwischengefäß 5 fließt die Stahlschmelze 1 in die Stranggießkokille 4, u. zw. ebenfalls über eine Bodenöffnung 6, deren freier Querschnitt mittels einer Einrichtung 7 zur Einstellung der Durchflußmenge, wie eines in Fig. 1 beispielhaft dargestellten Stopfens 7, einstellbar ist, wobei der Stopfen 7 über eine Regelung 8, die später noch genauer erläutert ist, gemäß der gewünschten Stahldurchtrittsmenge höheneinstellbar ist. Anstelle des Stopfens 7 kann auch ein die Öffnung 6 mehr oder weniger freigebender Schieber am Zwischengefäß 5 vorgesehen sein.

In der Stranggießkokille 4 bildet sich ein Strang 9 mit einem flüssigen Kern 10 und einer diesen Kern 10 umhüllenden Strangschale 11, deren örtliche Dicke u. a. von der Intensität der Kühlung, u. zw. der Primärkühlung innerhalb der Stranggießkokille 4, als auch der Sekundärkühlung in einem der Stranggießkokille 4 nachfolgenden Bereich einer Strangfihrung 12 abhängt.

Der sich in einem bestimmten Niveau N in der Stranggießkokille 4 ausbildende Gießspiegel 13 ist von einer Gießpulverschicht 14 bedeckt, wobei das verbrauchte Gießpulver nach und nach ersetzt wird. Dieses Gießpulver bildet zwischen den Kokillenseitenwänden 15 und der Strangschale 11 eine Gleitschicht, so daß die Reibung der Strangschale an den Kokillenseitenwänden 15 reduziert ist. Wie oben erwähnt, beeinflußt diese Gleitschicht ebenfalls den Wärmeübergang vom Strang 9 zur Stranggießkokille 4.

Der in der Stranggießkokille 4 gebildete Strang 9 wird über die der Stranggießkokille 4 nachfolgend angeordnete, vorzugsweise bogenförmig gestaltete Strangführung 12 zumindest so weit geführt, bis er durcherstarrt ist. Die Strangführung 12 weist zunächst knapp unterhalb der Stranggießkokille sogenannte Kokillen-Fußrollen 16 auf, die zum Zweck einer eng benachbarten Stützung des noch eine sehr dünne Strangschale 10 aufweisenden Stranges 9 einen kleinen Durchmesser aufweisen. Von diesen Fußrollen 16 ist in der Zeichnung nur ein Paar, das den Strang 9 an gegenüberliegenden Seiten abstützt, dargestellt.

Den Fußrollen 16 nachfolgend sind beidseitig des Stranges 9 jeweils im äquidistanten Abstand 17 vorgesehene Rollen 18, 19 angeordnet, die ein Ausbauchen der Strangschale 11 infolge des ferrostatischen Druckes so weit wie möglich verhindern. Zum Zweck des Ausziehens des Stranges 9 aus der Stranggießkokille 4 sind über die Länge der Strangführung 12 verteilt auch einige der Rollen antreibbar, nämlich die Rollen 19.

Die Strangführung 12 kann aus hintereinander angeordneten Segmenten, von denen jedes mehrere Rollen 18 bzw. 19 trägt, gebildet sein.

Um das oben beschriebene Phänomen des Strangpumpens zu vermeiden, wird gemäß den in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispielen die Stellung des Stopfens 7 in folgender Weise geregelt:
Mittels einer Messeinrichtung 20 zum Messen des Niveaus N des Gießspiegels 13 (bzw. des Badspiegels 13) in der Stranggießkokille 4 wird der Istzustand des Niveaus N des Gießspiegels 13 erfaßt und als Regelgröße X einem Regler 21 eines Regelkreises 8 zugeführt. Dem Regler 21 ist im Regelkreis 8 nachgeordnet ein Summierglied 22, bei dem dem vom Regler 21 ausgehenden Stellwert Y eine Störgröße Z aufsummiert wird, welche Störgröße Z ein Ausgangssignal eines Störgrößenermittlers 23 darstellt. In dem Störgrößenermittler 23 werden die Stromaufnahmen der mit ihm gekoppelten elektrisch angetriebenen Rollen 19 gemessen und summiert, nachdem die gemessenen Werte der Stromaufnahmen ein Störfilter 24 passiert haben, das aufgrund von Störungen des Ausziehprozesses bedingte Änderungen der Stromaufnahme, wie zum Beispiel Änderungen der Stromaufnahme hervorgerufen durch Gießgeschwindigkeitsänderungen bzw. Rollenschläge etc. wegfiltert.

Der im Summierglied 22 gebildete Wert aus dem Stellwert Y des Reglers 21 und der zusummierten Stromaufnahme, d. h. der Störgröße Z wird einem Aktuator 25 zugeführt, durch dessen Beaufschlagung die Lage des Stopfens 7 verändert wird. Damit wird das Niveau N des Gießspiegels 13 unter Erliegen des Strangpumpens neu eingestellt.

Es hat sich als Vorteil erwiesen, wenn eine zusätzliche höherfrequente Bewegung des Stopfens 7 (bzw. Schiebers) erfolgt (Fachausdruck DITHER), insbesondere in einem Bereich von 1 bis 10 Hz, da hierdurch Ablagerungen am Stopfen 7 vermieden werden können und Spiele des Stopfens 7 keinen merkbaren Einfluß ausüben können.

In Fig. 4 ist eine Badspiegelbewegung, wie sie beim Strangpumpen auftritt, mit vollen Linien dargestellt. Dieses Strangpumpen tritt etwa bis zur Zeit von 770 s auf. Ab der Zeit 762 s ist die Badspiegelbewegung bei erfindungsgemäßer Zuschaltung der Störgröße Z zum Aktuator 25 veranschaulicht, und es ist zu erkennen, daß es zu einem Abklingen der Badspiegelbewegungen kommt, wie sich aus der voll durchgezogenen Linie ergibt. Mit einer punktierten Linie ist das Strangpumpen in Fig. 4 eingezeichnet, wie es sich ohne Aufschaltung der Störgröße Z fortsetzen würde.

Fig. 5 veranschaulicht den Wert der Stellgröße über den in Fig. 4 beobachteten Zeitraum, und es ist zu ersehen, daß der Stopfen 7 ab der Störgrößenaufschaltung zum Kompensieren der Badspiegelbewegung im Vergleich zum Zeitraum vorher aufgrund einer wesentlich größeren Stellgröße eine relativ große Bewegung durchführt, u. zw. aufgrund der erfindungsgemäßen Regelung.

Gemäß einer herkömmlichen Regelung wird stets dieselbe Größe, die gemessen wird (Regelgröße), durch einen Aktuator beeinflußt. Dies hat zwar den Vorteil, daß durch Messung einer einzigen Größe, eben der Regelgröße, der Einfluß aller Störgrößen abgedeckt wird, weist jedoch den Nachteil auf, daß eine Korrektur erst möglich ist, nachdem ein Fehler erkannt worden ist.

Bei totzeitbehafteten Systemen, wie zum Beispiel der Gießspiegelregelung, ist dies jedoch zu spät, und es kommt zu einer weitergehenden Fehlervergrößerung, da sich die Störung dynamisch bereits in die Totzeitstrecke manifestiert hat und dort nachwirkt; der Totzeitraum müßte zur Vermeidung dieses Nachteils erst wieder geleert werden.

Erfindungsgemäß hingegen wird das Vorhandensein einer dominanten Störgröße ausgenützt, indem man diese dominante Störgröße mißt und in Kenntnis des Einflusses dieser Störgröße diese in einer Störgrößenaufschaltung bereits mit dem Aktuator 25 kompensiert, bevor sie überhaupt zur Wirkung kommt. Hierdurch ist erfindungsgemäß eine wesentlich schnellere Reaktion sichergesellt.

Ferner sind Stabilitätsprobleme ausgeschlossen, wenn diese gemessene Störgröße rückwirkend nicht beeinflußt ist. Ein Einfluß anderer weniger dominanter Störgrößen kann durch die Regelung abgedeckt werden. Für eine Gießspiegelregelung ist aufgrund der Totzeiten die Grenzfrequenz des Reglers 21 nach oben auf ca. 1 Hz limitiert. Aus diesem Grund kann das Verhalten des Reglers 21 im dem dem Grenzfrequenzbereich nahen Frequenzbereich der Störungen, welcher sich in der Größenordnung von 0,1 Hz bewegt, nicht ausreichen, um diese Störungen wirkungsvoll zu eliminieren. Hier bietet die erfindungsgemäße Messung der Motorströme Abhilfe. In einem kurzen Zeitraum ist Rückwirkungsfreiheit gegeben, da die Reaktionen des Reglers 21 zunächst keinen Einfluß auf den Motorstrom bzw. die Motorströme geben. Erst nach Durchlauf der in der Stranggießkokille 4 neu gebildeten Strangschale 11 durch die Strangführung kommt die Reglerreaktion zur Wirkung.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern sie kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So ist es zum Beispiel möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch durchzuführen, indem die Stromaufnahme nur einer einzigen elektrisch angetriebenen Rolle 19 gemessen wird, wenn auch hierbei nicht die gleiche Effektivität (die in einer möglichst vollkommenen Fehlerkompensation zu sehen wäre) gegeben ist wie bei einer Messung der Stromaufnahme sämtlicher elektrisch angetriebener Rollen 19.

Weiters ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für auf andere Art als elektrisch angetriebene Rollen, wie z. B. für hydraulisch oder kombiniert hydraulisch-elektrisch angetriebene Rollen, verwirklichbar, wobei für hydraulisch angetriebene Rollen eine Berücksichtigung der sich ändernden Hydraulik-Drücke erfolgen müßte.

Claims (8)

1. Verfahren zum Stranggießen einer Metallschmelze (1), wobei die Metallschmelze (1) von einem Zwischengefäß (5) mengengeregelt unter Bildung eines Stranges (9) mit einem flüssigen Kern (10) und einer diesen umhüllenden Strangschale (11) in eine Stranggießkokille (4) gegossen wird und der Strang (9) mit flüssigem Kern (10) aus der Stranggießkokille (4) mittels angetriebener, vorzugsweise elektrisch angetriebener Rollen ausgezogen und über eine Strangführung (12) mit in Abständen (17) angeordneten Rollen (18, 19) geführt wird und wobei die Energieaufnahme, wie die Stromaufnahme, mindestens einer angetriebenen Rolle (19) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieaufnahme-Meßwert als Korrekturwert für die Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze (1) vom Zwischengefäß (5) in die Stranggießkokille (4) berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Regelkreis (8) zur Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze (1) vom Zwischengefäß (5) in die Stranggießkokille (4), dessen Führungsgröße W die gewünschte Gießspiegelhöhe (N), dessen Regelgröße (X) die sich tatsächlich einstellende Gießspiegelhöhe (N) und dessen Störgröße (Z) Strangschalendickenabweichungen von der gewünschten Strangschalendicke sind, wobei als Meßgröße für die Störgröße die Stromaufnahme mindestens einer elektrisch angetriebenen Rolle (19) herangezogen wird und diese Meßgröße als Störgröße (Z) in den Regelkreis (8) integriert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere in Strangausziehrichtung hintereinander angeordnete elektrisch angetriebene Rollen (19), vorzugsweise für alle elektrisch angetriebene Rollen (13), die Meßwerte der Stromaufnahmen summiert für die Mengenregelung beim Gießen der Metallschmelze (1) vom Zwischengefäß (5) in die Stranggießkokille (4) berücksichtigt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Zuflussmenge der Metallschmelze (1) aufgrund der Mengenregelung hochfrequent erfolgt, insbesondere in einem Bereich von 1 bis 10 Hz.

5. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Zwischengefäß (5), einer Stranggießkokille (4), einer der Stranggießkokille (4) nachgeordneten Strangführung (12) mit elektrisch antreibbaren Rollen (19), sowie einem Regelkreis (8) zur Regelung der Höhe (N) eines von Metallschmelze (1) in der Stranggießkokille (4) gebildeten Gießspiegels (13), welcher Regelkreis (8) eine Meßeinrichtung (20) zum Messen der Höhe (N) des Gießspiegels (13), einen Regler (21) und einen Aktuator (25) zur Aktivierung eines die Zuflussmenge der Metallschmelze (1) vom Zwischengefäß (5) in die Stranggießkokille (4) variierenden Stellgliedes (7) aufweist, und mit einer Meßeinrichtung (23) zum Messen der Stromaufnahme beim Betrieb mindestens einer angetriebenen Rolle (19) der Strangfihrung, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (8) über ein Summierglied (22) mit der Meßeinrichtung (23) gekoppelt ist.

6. Stranggießanlage nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Strangführung (12) mehrere elektrisch angetriebene Rollen (19) jeweils gekoppelt mit einer Meßeinrichtung (23) zum Messen der Stromaufnahme aufweist und daß die Meßeinrichtung (23) mit einem Summierglied (22) im Regelkreis (8) gekoppelt ist.

7. Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrisch angetriebenen Rollen (19) jeweils mit einer Meßeinrichtung (23) zum Messen der Stromaufnahme gekoppelt sind und diese Messeinrichtung (23) mit dem Summierglied (22) des Regelkreises (8) gekoppelt ist.

8. Stranggießanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein der Meßeinrichtung zum Messen der Stromaufnahme einer elektrisch angetriebenen Rolle (19) nachgeordnetes Störfilter (24) zum Wegfiltern von aufgrund von Störungen des Ausziehprozesses bedingten Änderungen der Stromaufnahme, wie zum Beispiel zum Wegfiltern von Änderungen der Stromaufnahme, hervorgerufen durch Änderungen der Gießgeschwindigkeit etc.