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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Zweiwalzengießvorrichtung
zum Herstellen von metallischem Band, insbesondere zum Herstellen
von gegossenem Stahlband, wobei die Zweiwalzengießvorrichtung
mit zwei Gießwalzen,
die zwischen sich einen Gießspalt
begrenzen, mit an die Gießwalzen
zustellbaren Seitenplatten, die im Gießbetrieb den Gießspalt an
dessen Schmalseiten abdichten, indem sie mit einem Feuerfestmaterial
den Gießspalt überbrückend an
den Stirnseiten der Gießwalzen
anliegen, und mit einer Anpresseinrichtung ausgestattet ist, die
die Seitenplatten mit einer Anpresskraft an die ihnen jeweils zugeordneten
Stirnseiten anpressen.
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Vorrichtungen
der voranstehend genannten Art werden zum Gießen von Metallband aus Metallschmelze,
insbesondere Stahlschmelze eingesetzt. Sie weisen zwei gegenläufig um
parallel zueinander angeordnete Drehachsen rotierende Gießwalzen auf,
die zwischen sich einen Gießspalt
begrenzen, durch den das zu gießende
Metallband austritt. An seinen Schmalseiten ist der Gießspalt üblicherweise durch
jeweils eine Seitenplatte abgedichtet. Die Seitenplatten können dazu
in Längsrichtung
der Gießwalzen
zugestellt werden. Während
des Gießbetriebs
werden sie dann unter einem hohen Anpressdruck an den ihnen jeweils
zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen dicht anliegend gehalten
(WO 98/04369, EP-A 0 714 715, EP-B 0 620 061).
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Die
in Vorrichtungen der voranstehend erläuterten Art eingesetzten Seitenplatten
sind üblicherweise
aus einem Insert und einer Tragplatte zusammengesetzt, die das Insert
trägt.
Das Insert besteht dabei aus Feuerfestmaterial, das direkt zur Anlage
an die zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen und mit der Schmelze
in Kontakt kommt, während
die Tragplatte, im Fachgebrauch auch "Backplate" genannt, die hohen Anpresskräfte aufnimmt
und auf das Insert verteilt.
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Da
die Anpresskräfte
während
des Gießbetriebes
aufrechterhalten werden müssen,
kommt es zwischen den Gießwalzen
und den Seitenplatten zu einem abrasiven Verschleiß, der sich
in einem Materialabtrag am Insert der Seitenplatten niederschlägt. Dieser
Materialabtrag bedingt, dass die Seitenplatten während des Gießbetriebes
laufend in Richtung des Gießspaltes
nachgeführt
werden müssen,
bis die Dicke der Inserts im Bereich ihrer an den Gießwalzen direkt
anliegenden Abschnitte einen Mindestwert unterschritten haben.
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Um
zu gewährleisten,
dass die Seitenplatten auch zu Beginn des Gießbetriebes ihre Dichtfunktion einwandfrei
erfüllen,
ist es erforderlich, die Inserts einzuschleifen, bevor der Gießbetrieb
aufgenommen wird. Dazu wird bei rotierenden Gießwalzen die jeweilige Seitenplatte
zugestellt, bis sie mit dem geforderten Anpressdruck an den ihr
jeweils zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen anliegen. Dieser Zustand wird
aufrechterhalten, bis die Gießwalzen
um eine bestimmte Solltiefe in das Feuerfestmaterial der Seitenplatte
eingeschliffen sind und die Seitenplatten passgenau an den Stirnseiten
der Gießwalze
anliegen.
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Nachdem
der Einschleifvorgang abgeschlossen ist, kann der Gießbetrieb
aufgenommen werden. In der Praxis zeigt sich allerdings, dass die
für einen sicheren
Gießbetrieb erforderliche
Einschleiftiefe häufig
nicht ordnungsgemäß erreicht
wird.
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Ausgehend
von dem voranstehend erläuterten
Stand der Technik lag der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde,
die Betriebssicherheit der Zustellung der Seitenplatten zu verbessern.
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Diese
Aufgabe ist durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art gelöst worden,
welches erfindungsgemäß folgende
Schritte umfasst:
- a) Ermitteln einer Dehnungskennlinie
des durch die Anpresseinrichtung und die Seitenplatte gebildeten
Abdichtungssystems,
- b) Zustellen einer neuen Seitenplatte an die ihr zugeordneten
Stirnseiten der Gießwalzen,
- c) Rotieren der Gießwalzen
bei an ihre Stirnseite angepresster Seitenplatte,
- d) Erfassen der jeweils auf die Seitenplatte aufgebrachten Anpresskraft,
- e) Erfassen der Ist-Position der Seitenplatte,
- f) Korrektur der erfassten Ist-Position durch Aufgeben der der
jeweils erfassten Anpresskraft zugeordneten Dehnung als Offset auf
die erfasste Ist-Position.
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Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Fehler beim Erreichen
der Sollposition während
des Einschleifvorgangs auf eine Dehnung des durch die jeweilige
Seitenplatte und die auf sie wirkenden Krafterzeugungs- und Kraftübertragungselemente
gebildeten Abdichtungssystems zurückzuführen sind, die infolge der
unterschiedlich stark ausgeprägten
Kräfte
an den verschiedenen, während
der Einschleifphase berücksichtigten
Messpositionen auftreten. Dem wird bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise
dadurch entgegen gewirkt, dass während des
Einschleifprozesses eine Kompensation der Dehnung des Abdichtungssystems
durchgeführt wird.
Dazu wird eine charakteristische Dehnungskennlinie des aus der jeweiligen
Seitenplatte und der auf sie einwirkenden Anpresseinrichtung gebildeten Abdichtungssystems
erfasst. Diese Dehnungskennlinie ermöglicht es, jeder Anpresskraft,
die von den jeweils eingesetzten Anpresseinrichtungen aufgebracht
wird, eine bestimmte Dehnung zuzuordnen, um die das Abdichtsystem
nachgibt, wenn die betreffende Anpresskraft wirksam ist. Die von
den Anpresseinrichtungen aufgebrachte Anpresskraft kann in an sich
bekannter Weise durch geeignete Messeinrichtungen erfasst werden,
die die auf. die jeweilige Seitenplatte ausgeübten Horizontalkräfte messen.
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Indem
die Dehnungskennlinie in einer den Einschleifvorgang steuernden
Mess- und Steuereinrichtung hinterlegt wird, können die jeweils erfassten Ist-Positionen
um die jeweilige Dehnung des Abdichtsystems korrigiert werden. Auf
diese Weise wird der Einschleifweg gegenüber dem bei nicht erfindungsgemäßer Vorgehensweise
von der Seitenplatte in der Einschleifphase zurückgelegten Weg so verlängert, dass
die für
einen sicheren Betrieb geforderte Solltiefe des Einschleifabtrages
an jeder Stelle der jeweils eingesetzten Seitenplatte sicher und
mit hoher Genauigkeit erreicht wird. Eine Erhöhung der auf die Seitenplatte
während
des Einschleifvorgangs wirkenden Anpresskräfte ist dazu nicht erforderlich.
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Über die
Solltiefe weit hinaus gehende Wegzugaben, wie sie beim Stand der
Technik üblich
sind, um sicherzustellen, dass auch an hinsichtlich der auftretenden
Kräfte
ungünstigen
Stellen die das Insert der Seitenplatte ausreichend tief eingeschliffen
ist, sind nicht mehr erforderlich. Vielmehr lassen sich definierte
Verschleißwerte
der Seitenplatten einstellen, so dass im Ergebnis trotz der durch
die erfindungsgemäße Korrektur
bewirkten "virtuellen" Verlängerung der
Tiefe, um die die jeweilige Seitenplatte eingeschliffen wird, im
Ergebnis eine Verkürzung
des tatsächlich
beim Einschleifen zurückgelegten
Einschleifweges erreicht wird. Durch die bei erfindungsgemäßer Betriebsweise
erreichte Präzisierung
des Einschleifvorgangs wird dessen Dauer effektiv verkürzt. Auf
diese Weise kann beispielsweise eine für den weiteren Verfahrensablauf
ungünstige
Abkühlung
des Inserts der Seitenplatte verhindert werden.
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Der
Anguss wird erst gestartet, wenn unter Berücksichtigung der erfindungsgemäß durchgeführten Korrektur
alle Positionen der Seitenplatte die jeweils geforderte Sollposition
erreicht haben. Selbstverständlich
ist es gegebenenfalls zweckmäßig, die erfindungsgemäße Kompensation
der jeweils vorhandenen Dehnung des Abdichtungssystems auch während des
weiteren Gießbetriebs
zu nutzen, wenn die Seitenplatten aufgrund des während des Gießbetriebs
unvermeidbaren Verschleißes
nachgeführt werden
müssen.
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Die
erfindungsgemäß berücksichtigte
Dehnungskennlinie lässt
sich dadurch ermitteln, dass Schritt a) das Zustellen einer Seitenplatte
an die ihr zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen und das Rotieren der
Gießwalzen
für ein
bestimmtes Messzeitintervall umfasst, wobei bei an den Gießwalzen anliegender
Seitenplatte ausgehend von einer bestimmten Minimalkraft die auf
die Seitenplatte wirkende Anpresskraft bis zu einer Maximalkraft
gesteigert, die mit der Zunahme der Anpresskraft eintretende jeweilige
Dehnung des Abdichtungssystems erfasst und aus dem Verlauf der Anpresskraft
und den erfassten jeweiligen Dehnungen die Dehnungskennlinie des
Abdichtungssystems ermittelt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Schritt
b) als erster Arbeitsschritt ausgeführt. Anschließend wird
für das
mit der neuen Seitenplatte gebildete Abdichtungssystem die Dehnungskennlinie
ermittelt (Schritt a)). Daraufhin werden die Schritte c) bis f)
ausgeführt. Bei
dieser Verfahrensvariante wird immer dann, wenn eine neue Seitenplatte
eingesetzt wird, für
das dann aus der Einpresseinrichtung und die jeweilige neue Seitenplatte
gebildete Abdichtsystem eine eigene Dehnungskennlinie bestimmt,
die während
des weiteren Einschleifens angewendet wird. Auf diese Weise lassen
sich Unterschiede, die infolge von Streuungen der Eigenschaften
bei an sich baugleichen Seitenplatten auftreten können, besonders
sicher erfassen. Auch werden auf diese Weise Verschleißerscheinungen
sicher erfasst, die bei längerem
Betriebseinsatz auch an den Gießwalzen
unvermeidbar sind.
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Können jedoch
geringe Unterschiede der zum Einsatz kommenden Seitenplatten vorausgesetzt
werden, so ist es alternativ zu einer auf die jeweils eingesetzte
Seitenplatte bezogenen Erfassung möglich, Schritt a) anhand eines
mit einer Musterseitenplatte gebildeten Abdichtungssystems durchzuführen und
die derart ermittelte Dehnungskennlinie beim Einsatz gleichartiger
Seitenplatten bei der Durchführung
der Schritte b) bis g) zu berücksichtigen.
Der besondere Vorzug dieser Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass für jeden
Seitenplattentyp eine Musterdehnungskennlinie des Anpresssystems
erfasst wird, die dann für alle
diesem Typ entsprechenden Seitenplatten angewendet werden kann.
Auf diese Weise lässt
sich der für
das Einschleifen erforderliche Aufwand weiter reduzieren.
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Eine
weitere vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die
Schritte c) bis f) wiederholt werden, bis die korrigierte Ist-Position
einem Sollwert der Position der Seitenplatte entspricht. Bei dieser Vorgehensweise
werden die Soll-/Ist-Positionen laufend abgeglichen, so dass Fehler
der Positionserfassungen auf ein Minimum reduziert sind. Besonders eignet
sich diese Art der Regelung dann, wenn nach Aufnahme des Gießbetriebes
ein stationärer
Betrieb des aus Seitenplatte und Anpresseinrichtung gebildeten Abdichtungssystems
durchgeführt
wird. Insbesondere können
durch den im Betrieb laufend wiederholten Abgleich der Ist- und
Sollwert der Position der Seitenplatten und durch die erforderlichenfalls durchgeführte Korrektur
Positionsfehler verhindert werden, die bei herkömmlicher Betriebsweise durch den
Anpresskräften
entgegen gesetzte, vom im Gießspalt
erstarrenden Metall ausgelöste
Kräfte
verursacht werden. Zu diesen Kräften
kommt es, wenn sich parasitäre
metallische Erstarrungen von den Oberflächen der Seitenplatten ablösen. Der
Ablösevorgang
führt zu
hohen, in Breitenrichtung des erstarrenden Bandes auf die Seitenplatten
wirkenden Kräften,
die in solchen Fällen,
in denen ihnen nicht entgegen gesteuert wird, zu einer unerwünschten
Infiltration der Schmelze führen
können.
Derartige Infiltrationen verursachen eine Verschlechterung der Bandkantenqualität und können so
weit gehen, dass ein Abbruch des Gießbetriebes erforderlich wird.
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Die
Genauigkeit, mit der die Dehnungskennlinie ermittelt wird, kann
dadurch gesteigert werden, dass der Ermittlung Dehnungsmesswerte
zugrunde gelegt werden, die bei rotierenden Gießwalzen erfasst werden.
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Die
Genauigkeit, mit der in erfindungsgemäßer Weise die Positionierung
der Seitenplatten vorgenommen wird, kann in solchen Fällen, in
denen die Zweiwalzengießvorrichtung
zwei oder mehr Anpresseinrichtungen umfasst, dadurch gesteigert
werden, dass für
jede dieser Anpresseinrichtungen die Schritte a) bis f) durchgeführt werden.
Auf diese Weise kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass
bei Anpresssystemen, die mit mehreren Anpresseinrichtungen ausgestattet
sind, die für
die einzelnen Anpresseinrichtungen zu berücksichtigenden Dehnungen stark
voneinander abweichen können.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1 eine
Zweiwalzengießmaschine
in einer Teilansicht von oben;
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2 eine
in der Zweiwalzengießmaschine eingesetzte
Seitenplatte nach dem Einschleifvorgang in einer Ansicht von vorne;
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3 eine
für ein
in der Zweiwalzengießmaschine
gebildetes Abdichtsystem ermittelte Dehnungskennlinie.
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Die
Zweiwalzengießvorrichtung 1 zum
Gießen
eines nicht dargestellten Stahlbands aus einer Stahlschmelze weist
zwei achsparallel und mit Abstand zueinander angeordnete Gießwalzen 2, 3 auf, die
um ihre Längsachsen
LG drehbar angetrieben sind. Auf diese Weise
bilden die Gießwalzen 2, 3 in an
sich bekannter Weise die Längsseiten
eines rechtwinklig langgestreckt geformten Gießspalts 4, durch den
das zu gießende
Stahlband austritt.
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Die
einander gegenüberliegenden
kurzen Seiten des Gießspalts 4 sind
jeweils durch eine Seitenplatte 5 abgedichtet, deren Breite
und Form in an sich ebenso bekannter Weise so bemessen sind, dass
sie den Gießspalt 4 überbrücken und
an den ihnen zugeordneten Stirnseiten 6, 7 der
Gießrollen 2, 3 anliegen.
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Die
Seitenplatten 5 umfassen eine Trägerplatte 5a und ein
Insert 5b, das von der Trägerplatte 5a getragen
wird. Die Trägerplatte 5a besteht
aus einem Stahlwerkstoff, während
das direkt zur Anlage an die Stirnseiten 6, 7 der
Gießwalzen 2, 3 und
in Kontakt mit der zu vergießenden
Schmelze kommende Insert 5b aus einem Feuerfestmaterial
hergestellt ist.
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Die
jeweils aktuelle Position der Seitenplatte 5 wird durch
Sensoren 8, 9, 10, 11 erfasst,
die beispielsweise die Lage der Seitenplatte 5 im Bereich
ihres oberen linken und rechten Abschnitts (Sensoren 8, 10)
und unteren linken und rechten Abschnitts (Sensoren 9, 11)
messen.
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Zum
Anpressen der Seitenplatte 5 an die Stirnseiten 6, 7 der
Gießwalzen 2, 3 sind
Anpresseinrichtungen (131 , 132 , 133 )
vorgesehen, die jeweils als hydraulisch arbeitende Anpresszylinder
ausgebildet sind. Die erste Anpresseinrichtung 131 ist
dabei dem oberen linken Abschnitt, die zweite Anpresseinrichtung 132 dem oberen rechten Abschnitt und die
dritte Anpresseinrichtung 133 mittig
im Bereich der unteren Hälfte
der Seitenplatte 5 angeordnet. Zusätzlich können die Anpresseinrichtungen 131 , 132 , 133 in an sich bekannter Weise mit hier
nicht gezeigten Führungen und
weiteren Bauelementen ausgestattet sein, die für ein geführtes Heranführen der
Seitenplatten 5 an die Stirnseiten 6, 7 der
Gießwalzen 2, 3 benötigt werden.
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Nachdem
für jede
der beiden kurzen Seiten des Gießspaltes 5 jeweils
eine mit einem neuen, unverbrauchten Insert 5b ausgestattete
Seitenplatte 5 positioniert worden ist, werden die Seitenplatten 5 von
den Anpresseinrichtungen 131 , 132 , 133 bei
rotierenden Gießwalzen 2,3 gegen
die Stirnseiten 6, 7 zugestellt. Die Sensoren 8, 9, 10, 11 melden
das Erreichen der Stirnseiten 2, 3.
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Anschließend beaufschlagen
die Anpresseinrichtungen 131 , 132 , 133 bei
weiterhin um ihre Drehachsen LG drehenden
Gießwalzen 2, 3 die
Seitenplatten 5 jeweils mit einer minimalen Anpresskraft Fmin. Für
jede der Anpresseinrichtungen 131 , 132 , 133 wird
dann eine Dehnungskennlinie Dk ermittelt.
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Dazu
wird für
die minimale Anpresskraft Fmin ein erster
Wert Dmin der Dehnung des Abdichtsystems erfasst,
das aus der jeweiligen Seitenplatte 5 und der jeweiligen
Anpresseinrichtung 131 , 132 , 133 sowie den
weiteren für
die Führung
der Seitenplatten 5 vorhandenen Bauelementen gebildet ist.
Daraufhin werden die Anpresskräfte
F in Stufen erhöht,
bis eine maximale Anpresskraft FMax erreicht
ist. Für
jede der auf diese Weise eingestellten Anpresskräfte F2, ...,F18, ..., F24, ...
Fmax wird der Wert D2,
..., D18, ..., D24, ...,
Dmax der jeweiligen Dehnung für die jeweilige
Anpresseinrichtung 131 , 132 , 133 ermittelt.
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Aus
den so erhaltenen Dehnungswerten Dmin bis
Dmax wird dann mittels eines geeigneten
Näherungsalgorithmus
die Dehnungskennlinie Dk ermittelt. Die
Dehnungskennlinie Dk ermöglicht es, jeder zwischen der
minimalen Anpresskraft Fmin und der maximalen
Anpresskraft Fmax liegenden Anpresskraft
F einen bestimmten Wert D der Dehnung des Abdichtsystems zuzuordnen.
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Die
derart ermittelte Dehnungskennlinie Dk wird
in den Speicher einer computergesteuerten Steuereinrichtung 12 gespeichert.
Anschließend
werden die Anpresskräfte
F auf einen Sollwert eingestellt, bei dem der Einschleifprozess
durchgeführt wird.
Während
des Einschleiffvorgangs werden die Seitenplatten 5 in Richtung
des Gießspalts
vorgeschoben. Dabei erfassen die Sensoren 8 bis 11 die jeweilige
Position und melden diese an die Steuereinrichtung 12.
In der Steuereinrichtung 12 wird den von den Sensoren 8, 9, 10, 11 gelieferten
Messwerten der der jeweils wirksamen Anpresskraft F anhand der Dehnungskennlinie
Dk zugeordnete Dehnung als Offset aufgegeben.
Auf diese Weise wird die gemessene Position um die jeweils wirksame
Dehnung korrigiert. Im Ergebnis liegen so in der Steuereinrichtung 12 Positionswerte
vor, die die tatsächliche
Lage der mit den Stirnseiten 6, 7 der Gießwalzen
in Kontakt stehenden Flächen
des Inserts 5b der Seitenplatte 5 repräsentieren.
Dementsprechend wird der
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Einschleifprozess
fortgesetzt, bis für
alle Sensoren 8, 9, 10, 11 korrigierte
Positionsmesswerte vorliegen, die anzeigen, dass beim Einschleifprozess an
jeder mit den Stirnseiten 6, 7 der Gießwalzen 2, 3 in
Berührungen
kommenden Flächen
des Inserts 5b die Einschleif-Solltiefe erreicht ist.
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- 1
- Zweiwalzengießvorrichtung
- 2,
3
- Gießwalzen
- 4
- Gießspalt
- 5
- Seitenplatte
- 6,
7
- Stirnseiten
- 5a
- Trägerplatte
- 5b
- Insert
- 6,
7
- Stirnseiten
- 8,
9, 10, 11
- Sensoren
- 12
- Auswert-
und Steuereinrichtung
- 131, 132, 133
- Anpresseinrichtungen
- D,
Dmin, D12, D18, D24, Dmax
- Dehnungen
- Dk
- Dehnungskennlinie
- F,
Fmin, F12, F18, F24, Fmax
- Anpresskräfte
- LG
- Längsachsen