DE1483660C - Regelvorrichtung für den Flüssigkeitsspiegel in einer Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für den Flüssigkeitsspiegel, insbesondere von Stahl, in einer Stranggußkokille mit einem in eine elektrische Stromkreisanordnung eingeschalteten Gerät zum Feststellen von Abweichungen des Flüssigkeitsspiegels und zur Erzeugung von Fehlersignalen, welche mit ihrer Polarität die Richtung der Abweichung des Flüssigkeitsspiegels von einem Sollwert und mit ihrer Größe das Ausmaß der besagten Abweichung anzeigen, wobei eine Steuerstromkreisanordnung für die Gießvorrichtung einen Eingang für Fehlersignale hat.

Während die Steuerung des Flüssigkeitsspiegels in einer Stranggießkokille an sich auch durch Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit des Stranges aus der Kokille möglich ist, dient eine Vorrichtung der vorgenannten Gattung dazu, nicht nur den Flüssigkeitsspiegel· in der Stranggießkokille möglichst auf gleicher Höhe zu halten, sondern auch die Verweilzeit des erstarrenden Gießstranges in der Kokille möglichst gleich zu halten.

Das ist besonders dort von großer Wichtigkeit, wo der austretende Gießstrang noch einen Kern von flüssigem Metall enthält. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann die Steuerung der Gießgeschwindigkeit durch eine Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges allerdings ergänzt werden.

Die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Flüssigkcitsspiegels durch Steuerung der Gießgeschwindigkeit von Hand durch eine Bedienungsperson hat sich wegen der damit verbundenen Ungenauigkeiten und der Ermüdungsgefahr nicht bewährt. Man hat daher bereits selbsttätige Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung gebaut. Die Feststellung des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille erfolgt dabei mittels

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in die Kokillenwand eingebetteter Thermoelemente vorgeschaltet ist und in den Stellstromkreisen ein durch oder auch mittels photoelektrischer Zellen, die auf Zeitwerk betätigbarer Ausschalter vorgesehen ist.
die wechselnde Helligkeit eines steigenden und fal- Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt also unmitlenden Flüssigkeitsspiegels reagieren. Bei einem ver- telbar eine Berücksichtigung auch der Größe der suchsweise gebauten, bekannten Gerät der eingangs 5 Abweichung des Flüssigkeitsspiegels von einem Sollgenannten Gattung werden die bei Feststellung des Wert, und es ist dabei nach Auftreten einer Abwei-Flüssigkeitsspiegels in der Kokille auftretenden chung eine pendelfreie Rückführung des Badspiegels Signale zur Steuerung eines Betätigungsmotors für auf seinen Soll-Wert gewährleistet. Die Berücksichden Bodenverschluß eines Gießgefäßes vorgesehen. tigung der Größe der Abweichung stellt auch sicher, Es handelt sich bei den Signalen um von den Thermo- io daß eine Korrektur des Badspiegels nicht erst dann elementen in der Wandung der Kokille entwickelte erfolgt, wenn man sich an zulässige Maximal- und Thermospannungen, die für den Steuerungsvorgang Minimalwerte des Badspiegels annähert, sondern die in Beziehung zu einer Vergleichsspannung gesetzt Regelung erfolgt vielmehr immer unter unmittelbarer werden. Ein Verstärker wandelt die Spannungsdiffe- Bezugnahme auf den Soll-Wert,
renz zwischen Thermospannung und Vergleichsspan- 15 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist nung in eine Wechselspannung um, deren Phasenlage vorgesehen, daß die genannte Einrichtung einen Kondavon abhängig ist, ob die entwickelte Thermospan- densator enthält, dessen Ladegeschwindigkeit eine nung größer oder kleiner als die Vergleichsspannung Funktion der Größe des Fehlersignals ist und der ist. Am Verstärkerausgang ist ein Induktionsmotor parallel zu einer Eingangswicklung der Steuerstromangeschlossen, dessen Drehrichtung von der Phasen- 20 kreisanordnung geschaltet ist, die in Reihe mit einem lage der verstärkten Wechselspannung beeinflußt veränderlichen Widerstand liegt, der die Entladungswird, der den Arm eines Abfrageschalters für die ein- spannung des Kondensators bestimmt,
zelnen Thermofühler betätigt und gleichzeitig über Von besonderem Vorteil ist es, wenn gemäß einer weitere Bahnen auch die Stromkreise für die Impuls- weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine zweite gäbe einer Regelung des Badspiegelstandes betätigt. 25 Steuerwicklung mit einer Stromkreisanordnung verWenn bei der bekannten Vorrichtung beispielsweise bunden ist, die eine Potentiometeranordnung, einen der Badspiegelstand zwischen zwei Thermofühlern Schieber, der sich in Übereinstimmung mit der wechgehalten werden soll, beantwortet das Meßgerät für selnden Lage des Flüssigkeitsspiegels entlang eines den Badspiegelstand Abweichungen mit einer Ein- Widerstandes bewegt, einen Kondensator, der eine schaltung des Motors für den Bodenverschluß des 30 Spannung entwickelt, die gleich, aber entgegengesetzt Gießgefäßes. Der Motor wird dabei mit konstanter ist der Spannung an dem Schieber, und einen verän-Drehzahl eingeschaltet, bis die Abweichung auf- derlichen Widerstand enthält, der parallel zu der gehoben ist. Die Drehrichtung des Motors ist abhän- zweiten Steuerwicklung und in Serie mit dem Kongig von der Richtung der Regelabweichung. densator liegt. Diese Anordnung gestattet es, die GeWenn bei der bekannten Vorrichtung für die Rege- 35 schwindigkeit der Änderung des Badspiegels zu belung des Flüssigkeitsstandes nun auch bereits nicht rücksichtigen und rechtzeitig die erforderliche Gegennur ein Abfrageschalter herangezogen werden sollte, wirkung zu veranlassen, falls auf Grund schneller dessen Stellung ein Maß für den Badspiegelstand ist, Änderung des Flüssigkeitsspiegels die Gefahr be- und darüber hinaus auch vorgesehen war, die Rieh- steht, daß die Regelung über das Ziel hinausschießt, tung der Verstellung der Gießvorrichtung von der 40 Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Polarität von den Badspiegelstand anzeigenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn-Thermospannungen in bezug auf eine Vergleichs- zeichnet.

spannung abhängig zu machen, so ist doch bei diesem Zum Stande der Technik sei noch erwähnt, daß an bekannten Gerät praktisch trotzdem die Größe der sich auch schon Badspiegelfühler bekannt sind festgestellten Abweichung nicht für eine Bemessung 45 (USA.-Patentschrift 3 825 104), die ein entsprechend der Verstellgeschwindigkeit der Gießvorrichtung her- dem Steigen und Fallen des Flüssigkeitsspiegels anangezogen worden. Die Geschwindigkeit der Ver- schwellendes und abschwellendes Signal erzeugen stellung ist vielmehr konstant und von der Größe des und einen Servomechanismus mit zugehörigem Abgemessenen Badspiegelfehlers unabhängig; als Folge sperrorgan zur Regelung des Metallstromes steuern, davon muß bei der bekannten Versuchsvorrichtung 50 Dabei ist die Größe des erzeugten Signals der Höhe auch ein unerwünschtes Überregeln und Pendeln mit des Badspiegels direkt proportional, und durch eine verhältnismäßig langer Regelungsdauer erwartet entsprechende Stromkreisanordnung und Ausgestalwerden, tung des Servomechanismus soll der Strom des flüs-Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Auf- sigen Metalls entsprechend dem Soll-Wert des Flüsgabe gestellt, eine Regelvorrichtung der in Rede 55 sigkeitsspiegels geregelt werden. Da das erzeugte stehenden Art zu schaffen, die dafür sorgt, den Regel- Signal die Richtung der Abweichung von dem Sollvorgang unter wirklicher Berücksichtigung nicht nur Wert des Flüssigkeitsspiegels nicht unmittelbar ander Polarität, sondern auch der Größe der Regel- zeigt, zeigt diese Regelung nicht die erforderliche abweichung in kurzer Zeit und ohne unerwünschte Flexibilität bei Annäherung an den Höchststand und Pendelneigung ablaufen zu lassen. Zur Lösung die- 60 den Mindeststand des Badspiegels, und überdies beser Aufgabe wird ausgehend von einer Regelvorrich- steht auch hier die Gefahr einer Pendelneigung. Bei tung der eingangs genannten Gattung erfindungs- der vorliegenden Erfindung lassen sich demgegengemäß die Anordnung so getroffen, daß die Steuer- über bei Annäherung an den Höchststand und den Stromkreisanordnung aus zwei Stellstromkreiscn be- Mindeststand des Badspiegels die Steuerimpulse versteht, von denen jeder einer Fehlersignalpolarität zu- 65 kürzen, und es erfolgt auch eine direkte Annäherung geordnet ist, wobei dieser Steuerstromkreisanordnung an den Soll-Stand ohne Pendeln,
eine Einrichtung zur Zuleitung des Fehlersignals mit Es sei bemerkt, daß man beim Stande der Technik einer von der Größe abhängigen Geschwindigkeit teilweise versucht hat, die Steuerungswirkung durch

Anwendung von in Zwischenstellungen angebrachten Thermoelementen zu mildern (österreichisches Patent 173 807).

Auch das Steuern des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille mittels Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges, wie es bei der vorliegenden Erfindung hilfsweise herangezogen werden kann, ist an sich bekannt.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung an Hand von Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt ein mechanisches Schema und ein Blockdiagramm einer Gießanlage mit der erfindungsgemäßen Ausrüstung;

F i g. 2 ist ein Schaltschema des Stromkreises, der das Fehlersignal E_e und das die Verschlußstangenstellung steuernde Magnetventil verbindet;

Fig. 3 ist ein Schaltschema des Stromkreises, der das Fehlersignal E_e und das die Klemmrollengeschwindigkeit steuernde Motorgeneratoraggregat verbindet.

F i g. 1 zeigt das vollständige Regelsystem 10 für den Flüssigkeitsspiegel nach der Erfindung.

Viele der größeren Bestandteile dieses Systems sind Stand der Technik und daher nur sehr schematisch oder als Blöcke dargestellt. Insbesondere sieht man in Fig. 1 eine übliche Gießpfanne 1 mit einem Bodenausrluß, der durch eine übliche Verschlußstange 14 geschlossen wird. Die senkrechte Stellung der Verschlußstange 14 bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das geschmolzene Metall 15 aus der Bodenöffnung 16 der Gießpfanne 12 ausströmt. Unmittelbar unterhalb der öffnung 16 der Gießpfanne befindet sich eine Stranggießform 18. Die geschmolzene Flüssigkeit kühlt bei ihrer Abwärtsbewegung durch die Kokille 18 ab und bildet einen Gießstrang, der aus dem unteren Ende der Kokille 18 mittels Klemmrollen herausgezogen wird. Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, die Flüssigkeit in der Kokille 18 auf einer solchen Höhe zu halten, daß die größtmögliche Produktion für die betreffende Kokille 18 und die in der Kokille 18 mögliche Abkühlung erreicht wird. Die Erfahrung hat auch gezeigt, daß Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels die Qualität des Erzeugnisses stark beeinflussen.

Die Verschlußstange 14 wird mittels eines Kolbens 22 gehoben und gesenkt, dem jeweils auf einer Seite Druckmittel zugeführt wird.

Die Druckmittelzufuhr zu dem Kolben 22 erfolgt mittels eines üblichen hydraulischen Systems 24 unter Steuerung durch ein magnetbetätigtes hydraulisches Ventil 26. Das Ventil 26 ist ein federbelastetes Dreistellungsventil, welches mittels der Magnetspulen 48 und 49 gesteuert wird. Wenn keine der Magnetspulen 48 und 49 erregt ist, dann sorgen die Federn 29 dafür, daß das Ventil 26 die Verbindung zwischen der den Kolben umgebenden Kammer 28 und dem hydraulischen System 24 vollkommen blockiert. Diese entregte oder neutrale Stellung des Ventils ist in F i g. 1 gezeigt. Wenn die Magnetspule 48 erregt wird, dann läßt das Ventil 26 Druckmittel aus dem hydraulischen System 24 in die Leitung 30 strömen. Damit wird der Unterseite des Kolbens 22 Druckmittel zugeführt, so daß die Verschlußstange 14 nach oben bewegt wird und die Ausflußgeschwindigkeit aus der Gießpfanne 12 steigert.

Wenn die Magnetspule 49 erregt wird, wird das Ventil 26 so geschaltet, daß das Druckmittel aus dem hydraulischen System 24 in die Leitung 32 gelangt und die Verschlußstange 14 nach unten gezogen wird, um so die Ausflußgeschwindigkeit aus der Gießpfanne 12 zu senken.

Während des normalen Betriebes ist die Verschlußstange 14 niemals vollkommen geschlossen, so daß immer flüssiges Metall aus der Gießpfanne 12 ausströmt. Der Gießstrang 19 tritt dauernd aus dem unteren Ende der Kokille 18 aus, und es muß daher laufend Flüssigkeit nachgegossen werden, um in der ίο Kokille 18 einen gegebenen Flüssigkeitsspiegel aufrechtzuerhalten. Der Kopf 34 der Verschlußstange 14 ist so auf die öffnung 16 abgestimmt, daß eine veränderliche Steuerung der Ausflußgeschwindigkeit der öffnung 16 möglich ist. Das Ventil 26 wird so gesteuert, daß das Druckmittel der Leitung 30 oder der Leitung 32 nur für verhältnismäßig kurze Zeitspannen, beispielsweise jeweils eine halbe Sekunde, zugeführt wird und somit die Verschlußstange 14 nur ein verhältnismäßig kurzes Stück bewegt wird, bevor das Ventil 26 in seine Neutralstellung geht und die Druckmittelzufuhr zu der Kolbenkammer 28 überhaupt absperrt. Wenn das Ventil 26 auf seine neutrale Stellung eingestellt ist, dann hält das in der ' Kammer 28 auf beiden Seiten des Kolbenkopfes 22 befindliche Druckmittel die Verschlußstange 14 in derjenigen Stellung, auf die die Verschlußstange zuletzt eingestellt worden war.

Eine Ausführungsform eines für die Erfindung geeigneten hydraulischen Systems 24 ist in dem oben erwähnten USA.-Patent 2 832 110 beschrieben. Es sei bemerkt, daß das Ventil 26 normalerweise als Bestandteil des hydraulischen Systems 24 anzusehen ist, aber zur Schematisierung der vorliegenden Beschreibung getrennt gezeichnet worden ist.
Zu dem System 10 gehört ein Gerät 40 zum Feststellen der Abweichung des Flüssigkeitsspiegels. Dieses Gerät 40 erzeugt ein Gleichstromfehlersignal E_c, welches die Größe und die Richtung der Abweichung des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille 18 von dem gewünschten Flüssigkeitsspiegel anzeigt. Das Fehlersignal E_e ist ein Gleichstromsignal und zeigt durch seine Polarität an, ob der Flüssigkeitsspiegel sich oberhalb oder unterhalb des gewünschten Flüssigkeitsspiegels befindet. Die absolute Größe des Fehlersignals E_e zeigt das Ausmaß der Abweichung des Flüssigkeitsspiegels von dem gewünschten Flüssigkeitsspiegel an.

Das Fehlersignal E_e wird einem Steuerstromkreis 45 für den Flüssigkeitsspiegel zugeführt. Dieser Steuerstromkreis 45 spricht auf das Fehlersignal E₁, an und erzeugt ein Steuersignal, welches seinerseits die Stellung des hydraulischen Ventils 26 bestimmt und damit die Verschlußstange 14 einstellt. Auf diese Weise wird ein Regelkreis zur Einstellung der Verschlußstange 14 in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsspiegel in der Form 18 gebildet.

Der bei der Erfindung verwendete Steuerstromkreis 45 ist im einzelnen schematisch in F i g. 2 gezeigt. Es ist nicht möglich, das Fehlcrsignal E₁. zur Steuerung des Ventils 26 einfach zu verstärken. Ein so einfaches System würde dazu führen, daß man bei der Regelung des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille 18 über das Ziel hinausschießt und ein Pendeln auftreten würde. Der Stcuerstromkrcis 45 kommt den Änderungen des Flüssigkcitsspiegcls in der Kokille 18 auch dadurch zuvor, daß er auf die Geschwindigkeit der Änderung des Flüssigkeitsspiegcls anspricht und das Steuersignal E_c entsprechend abwandelt. Die

Ansprechzeit des Regelkreises ist weiterhin so gewählt, daß es wünschenswert ist, daß das Steuersignal E_cl + E_c„ absatzweise arbeitet.

Das absatzweise arbeitende Steuersignal führt dazu, daß die Verschlußstange 14 in kleinen Schritten verstellt wird und jeweils zwischen den einzelnen Schritten genügend Zeit verstreichen kann, als daß die Auswirkung der Verstellung auf die Gießgeschwindigkeit von dem Fehlersignal E_e widergespiegelt wird.

Das Steuersignal hat eine absatzweise arbeitende Komponente E_{c v} die die Spule 48 zwecks Steigerung der Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit erregt, und eine absatzweise arbeitende Komponente E₁. ₂, die die Spule 49 zwecks Verringerung der Ausflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit erregt.

Der Steuerstromkreis 45 ist so aufgebaut, daß die Komponenten E_{c λ} und E_c„ zwar nicht gleichzeitig auftreten können, wohl aber gleichzeitig abgeschaltet sein können.

Das Fehlersignal E_e wird auch einem Steuerstromkreis 75 für die Geschwindigkeit von Klemmrollen zugeführt. Damit erreicht man eine Steuerung der Geschwindigkeit, mit der der Gießstrang 19 von der Kokille abgezogen wird. Unter gewissen Bedingungen ist es erwünscht, die mittels der Verschlußstange 14 vorgenommene Steuerung des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille durch eine Steuerung zu ergänzen, die die Geschwindigkeit steuert, mit der das Metall aus der Kokille 18 abgezogen wird. Normalerweise ist eine solche Ergänzung der mit der Verschlußstange arbeitenden Steuerung durch die die Klemmrollen benutzende Steuerung nur dann erforderlich, wenn das Fehlersignal E_c einen bestimmten Mindestwert in einer der Richtungen überschritten hat. In dem Steuerstromkreis 75 sind Vorkehrungen getroffen, auf Grund deren der Kreis Fehlersignale E„ die eine bestimmte Größe nicht überschreiten, unbeachtet läßt. Gewöhnlich ist auch unerwünscht, die Geschwindigkeit der Klemmrollen 20 so stark zu verändern, als daß die Geschwindigkeit, mit der der Gießstrang aus der Kokille abgezogen wird, sehr viel größer oder sehr viel kleiner als die günstigste Abzugsgeschwindigkeit wird. In dem Stromkreis 75 sind also auch Vorkehrungen getroffen, um die Reaktion des Stromkreises 75 auf das Fehlersignal E₁, nach oben und unten zu begrenzen.

Zeitweise kann es auch erwünscht sein, zur Steuerung des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille 18 nur den auf die Klemmrollengeschwindigkeit einwirkenden Steuerstromkreis 75 heranzuziehen und nicht den Steuerstromkreis 45, der auf die Verschlußstange einwirkt. Wenn zum Eingießen des geschmolzenen Metalls in die Kokille 18 beispielsweise ein Trichter benutzt wird, könnte man die Steuerung mittels der Verschlußstange 14 ausschalten und sich in erster Linie auf die Steuerung nur der Geschwindigkeit der Klemmrollen mittels des Steuerstromkreises 75 stützen.

Die Fig. 2 veranschaulicht in schcmatischer Kokille den elektrischen Steuerstromkreis 45 für den Flüssigkeitsspiegel, der auf das Fehlersignal E₁, anspricht und die gewünschten Steuersignale E_cl + E_ca erzeugt.

Der Steuerstromkreis 45 für den Flüssigkeitsspiegel hat einen mit zwei Ausgängen arbeitenden Magnetverstärker 46, der die Erregung der Spulen 48 und 49 steuert.

Der bistabile Magnetverstärker 46 ist in der Weise mit zwei Eingangsspulen 50 und 52 ausgerüstet, daß jedes an der Spule 50 auftretende Signal mit jedem an der Spule 52 auftretenden Signal summiert wird, um so zu bestimmen, ob der Ausgang .,4 oder der Ausgang B oder keiner von beiden eingeschaltet wird. Die Logik des Magnetverstärkers 46 ist so gewählt, daß die beiden Ausgänge/! und B zwar nicht zur gleichen Zeit eingeschaltet sein können, wohl aber

ίο zur gleichen Zeit ausgeschaltet sein können. Die Arbeitsweise dieses Stromkreises läßt sich am leichtesten verstehen, wenn man zunächst am hinteren Ende beginnt und versteht, wie der Ausgang des Magnetverstärkers 46 die Spulen 48 und 49 beeinflußt.

Wenn der Magnetverstärker 46 sich in dem Zustand A befindet, dann wird das Relais 54 erregt und schließt die normalerweise offenen Relaiskontakte 54,4 und 54 S. Das Schließen der Kontakte 54 B baut einen Stromkreis über die Leitung 56, die nun ge-

schlossenen Kontakte 54 B, die Spule 48 und über die normalerweise geschlossenen Kontakte 58A zurück zur Leitung 56 auf. Die Überführung des Magnetverstärkers 46 in den Zustand A führt somit zu einer Steigerung der Geschwindigkeit, mit der das ge-

schmolzene Metall in die Kokille einfließt. Der Grund dafür liegt in der Erregung der Spule 48. Zur gleichen Zeit wird durch das Schließen der Kontakte 54 A auch das Zeitverzögerungsrelais 58 erregt. Das Zeitverzögerungsrelais 58 ist so eingestellt, daß es etwa ',2 Sekunde nach seiner Erregung arbeitet. Demgemäß werden die Kontakte 58/1 des Zeitverzögerungsrelais "!•Sekunde nach Schließen der Kontakte 54,4 geöffnet und unterbrechen somit den Stromkreis zu der Spule 48. Auf diese Weise wird die Verschlußstange 14 nur um diejenige Strecke angehoben, die ein '/2 Sekunde andauernder Strom in dem hydraulischen System 24 verursachen kann. Die Gießgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls 15 aus der Gießpfanne 12 ändert sich also nur um einen kleinen Schritt.

Wenn der Magnetverstärker 46 sich in dem Zu-. stand B befindet, dann wird das Relais 60 erregt und schließt die Kontakte 60/4 und 602?. Das Schließen der Kontakte 602? führt zur Erregung der Spule 49, und damit wird die Verschlußstange 14 gesenkt und der Fluß des geschmolzenen Metalls 15 vermindert. Das gleichzeitige Schließen der Kontakte 6OA führt zur Erregung des Zeitverzögerungsrelais 58. Das wiederum läßt die Kontakte 58 A in V2 Sekunde öffnen, so daß die Spule 49 entregt wird. Wenn die Spule 49 entregt ist, arbeitet das ganze System 10 mit einer Eingießgeschwindigkeit des Metalls in die Form 18 weiter, die um so viel geringer ist, wie es der Verstellung der Verschlußstange 14 nach unten während einer Vs Sekunde andauernden Betätigung des KoI-bens 22 in dem hydraulischen System 24 entspricht.

Wenn ein Fehlersignal E₁, auftritt, so läßt es einen

Kondensator 62 mit einer durch die Einstellung des Stellwiderstandes 63 bestimmten Geschwindigkeit auf.

Wenn der Stellwiderstand 63 einmal eingestellt worden ist, dann ist die Aufladegeschwindigkeit des Kondensators 62 eine genaue Funktion der Größe des Fehlersignals E_c. Die Polarität der Ladung des Kondensators 62 hängt von der Polarität des Fehlersignals E_c ab. Der Kondensator 62 liegt in Reihe mit dem veränderlichen Widerstand 64 über der Steuerspule 50 des mit zwei Ausgängen arbeitenden Magnetverstärkers 46. Wenn die Spannung an dem Kondensator 62 einen bestimmten Wert erreicht (der durch die Ein-

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stellung des Stellwiderstandes 64 bestimmt ist), wird an der Steuerspule 50 ein Signal erzeugt, welches je nach der Polarität der Ladung des Kondensators 62 ein Signal am Ausgang A oder am Ausgang B auftreten läßt. Der Magnetverstärker 46 betätigt somit je nach der Polarität von E₁. entweder das Relais 54 oder das Relais 60.

Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird die Spule des Zeitverzögerungsretais 58 sowohl bei der Erregung des Relais 54 als auch bei der Erregung des Relais 60 erregt. Das Zeitverzögerungsrelais 58 läßt sich von Hand einstellen, daß es mit einem ganzen Bereich von Zeitspannen arbeiten kann; die bei der vorliegenden Ausführungsform gewählte Zeitspanne lag etwa bei Vs Sekunde.

Wenn die Vs Sekunde verstrichen ist, öffnen nicht nur augenblicklich die Kontakte 58A, um die jeweils erregt gewesene von den beiden Spulen 48 oder 49 zu entregen, sondern es schließen auch die Kontakte 58 B, um den Kondensator 62 zu entladen. Die Entladung des Kondensators 62 schaltet das an der Steuerspule 50 anliegende Signal ab, so daß der Magnetverstärker 46 keinen Ausgang mehr hat und das Arbeitsspiel wieder beginnen kann. Solange das Fehlersignal E/ andauert, bleibt der Kondensator 62 geladen und hält das Relais 54 oder das Relais 60 eingeschaltet, so daß das magnetbetätigte hydraulische Ventil jeweils Vs Sekunde erregt wird. Das Ventil 26 bewirkt seinerseits eine Änderung der Gießgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls 15 aus der Gießpfanne 12. und zwar in einem solchen Sinne, daß das Fehlersignal E₁. verkleinert wird.

Auf diese Weise ist die Impulsfrequenz in der Steuerwicklung 50 dem Fehlersignal E₁. proportional, und für ein gegebenes E_e kann man die Impulsfrequenz durch Verstellung des Stellwiderstandes 63 einstellen. Das führt dann zur Einstellung der Ladungszeit des Kondensators 62.

Um bei Verwendung des gerade im Zusammenhang mit dem .Ansprechen des Magnetverstärkers 46 auf das Fehlersignal E_e beschriebenen Steuerstromkreises ein Hinausschießen über die Marke zu verhindern, ist es erwünscht, die Geschwindigkeit auch nach Maßgabe der Geschwindigkeit der Änderung des Flüssigkeitsspiegels in der Kokille 18 zu regulieren. Wenn der Flüssigkeitsspiegel sich beispielsweise unterhalb des gewünschten Flüssigkeitsspiegels befindet, sich aber sehr schnell ändert, dann muß die Gießgeschwindigkeit gesenkt und nicht etwa gesteigert werden, um zu verhindern, daß man über das Ziel hinausschießt. Nur so erhält man die richtige Regelung und das richtige Mitgehen der Korrektur mit dem Fehler. Zu diesem Zweck ist der mit der Steuerwicklung 52 verbundene Stromkreis vorgesehen. Dieser Steuerstromkreis überlagert die durch das Fehlersignal E₁, bestimmte Steuerung, wenn die Geschwindigkeit der Änderung des Flüssigkeitsspiegcls genügend hoch ist und im Sinne einer Verkleinerung des Fehlersignals E₁. unten wirkt.

Es ist eine Potentiometerschaltung 66 vorgesehen, bei der ein Schieber 67 derart auf einem Widerstand 68 entlangbewegt wird, daß die Stellung des Schiebers 67 auf dem Widerstand 68 der Stellung des Flüssigkeitsspiegcls in der Kokille entspricht. Wenn der Schieber 67 feststeht, wird an dem Kondensator 70 eine Spannung entwickelt, die der Spannung an dem Schieber 67 gleich und entgegengerichtet ist, so daß also an dem veränderlichen Widerstand 71 kein Strom fließt. Solange der Schieber 67 sich aber bewegt, fließt in dem den veränderlichen Widerstand 71 enthaltenden Stromkreis ein Strom, um den Kondensator 70 zu laden. Der durch den Widerstand 71 fiießende Strom erzeugt an der Steuerwicklung 52 ein Signal, welches sich mit dem an der Steuerwicklung 50 entwickelten Signal summiert. Die verschiedenen Parameter in diesem Teil des Stromkreises (beispielsweise die Stärke der Batterie 72, die Auslegung des

ίο Kondensators 70, die Größe der veränderlichen Widerstände 69 und 71 und auch die Windungszahl an den Steuerwicklungen 52) können so eingestellt oder gewählt werden, daß das Signal an der Wicklung 52 das Signal an der Wicklung 50 überwiegt und so lange das vorherrschende Signal ist, wie der Schieber 67 sich mit merklicher Geschwindigkeit bewegt. Wenn also beispielsweise der Flüssigkeitsspiegel sich unterhalb des gewünschten Flüssigkeitsspiegels befindet und der Flüssigkeitsspiegel rasch steigt, dann wirkt das Steuersignal an der Steuerwicklung 52 dem Steuersignal an der Steuerwicklung 50 so entgegen, daß der mit zwei Ausgängen arbeitende Verstärker 46 in den Zustand B anstatt in den Zustand A geschaltet wird und somit die Gießgeschwindigkeit senkt und nicht erhöht. Wenn jedoch die Geschwindigkeit der Änderung des Flüssigkeitsspiegels Null beträgt oder sehr klein ist, dann ist das Signal an der Wicklung 52 kleiner als das Signal an der Wicklung 50, und der Zustand des mit zwei Ausgängen arbeitenden Verstärkers 46 wird allein durch die Polarität des Fehlersignals E₁. bestimmt.

Das Zeitrelais 73 übt in dem der Steuerwicklung 52 zugeordneten Stromkreis die gleiche Funktion wie das Zeitrelais 58 für die Steuerwicklung 50. Wenn eines der Relais 54 oder 60 erregt wird, wird das Zeitverzögerungsrelais 73 auch erregt, und zwar entweder durch Schließen der Kontakte 54 b oder der Kontakte 6OA. Das Zeitverzögerungsrelais 73 ist von vornherein so eingestellt, daß seine Kontakte 73/1 eine bestimmte Zeitspanne nach der Erregung schließen. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt diese Zeitspanne in der Größenordnung von Vs Sekunde. Das führt dazu, daß die Relaiskontakte 73 Vs Sekunde nach Beginn einer Änderung der Stellung der Verschlußstange 14 schließen und den veränderlichen Widerstand 71 kurzschließen. Damit sinkt das Signal an der Steuerwicklung 52 auf Null ab und schaltet den Verstärker 46 aus, egal in welchem Zustand er sich befand.

Es sei daran erinnert, daß die Abschaltung des einen Zustandes des mit zwei Ausgängen arbeitenden Verstärkers 46 (egal ob Zustand A oder B), nicht dazu führt, daß selbsttätig der andere Zustand eingeschaltet wird. Wenn der eine Zustand des Verstärkers ausgeschaltet wird, dann bedeutet das also einfach, daß der Verstärker überhaupt keinen Ausgang mehr hat und es somit keine Erregung für das Relais 54 oder das Relais 60 gibt. Das bedeutet wiederum, daß die Verschlußstange 14 in der Lage gehalten wird, in die sie zuletzt bewegt worden war.

Die miteinander gekuppelten Schalter 74 sind normalerweise geschlossen, können aber geöffnet werden, wenn es erwünscht ist, den Stcuerstromkreis 45 für die Verschlußstange außer Betrieb zu nehmen; das kann der Fall sein, wenn man allein mit dem die Klemmrollen benutzenden Stromkreis 75 arbeiten will.

F i g. 3 ist ein elektrisches Schaltschema für den

Steuerstromkreis 75 für die Klemmrollengeschwindigkeit. Dieser benutzt zur Veränderung des durch die Feldwicklung 77 eines elektrischen Generators 78 fließenden Stromes einen proportionalen Magnetverstärker 76. Der Ausgang des Generators 78 betätigt einen geschwindigkeitsveränderlichen Elektromotor 79. Dieser hat eine die Klemmrollen 20 antreibende Welle 80. Die Welle 80 des Motors 79 treibt in üblicher Weise den Tachometergenerator 81 an und erzeugt so einen der Umlaufgeschwindigkeit der Welle des Motors 79 proportionalen Ausgang für das Feld 77 des Generators 78.

Polarität und Größe des Ausgangs des Magnetverstärkers 76 stehen in solcher Beziehung zur Polarität und Größe des Fehlersignals E₁,, daß die Geschwindigkeit der Klemmrollen 20 und damit die Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges 19 teilweise nach Maßgabe der Polarität und Größe des Fehlersignals E_e erfolgen.

Wenn das Fehlersignal E_e Null oder im wesentlichen gleich Null ist, dann müssen die Klemmrollen 20 allerdings mit einer vorbestimmten »Normal«- Geschwindigkeit laufen. Diese Normalgeschwindigkeit wird mittels eines an der Ein^ansiswicklunü 83 entwickelten Vorspannsignals eingestellt. Die Vorspannung läßt sich mittels des veränderlichen Widerstandes 84 derart von Hand einstellen, daß die Bedienungsperson die gewünschte Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges für den Zustand einstellen kann, wo sich der Flüssigkeitsspiegel in der Kokille auf der gewünschten Höhe befindet.

Die Polarität und Größe des Fehlersignals E₁, erzeugen an der Eingangswicklung 86 ein Steuersignal, welches den Ausgang nach Richtung und Größe so abwandelt, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges im Sinne einer Aufrechterhaltung des gewünschten Flüssigkeitsspiegels in der Kokille 18 geändert wird. Da die normale Abzugsgeschwindigkeit die für den besten Wirkungsgrad der gesamten Anlage günstigste Geschwindigkeit ist, ist es erwünscht, daß eine solche Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit nur dann auftritt, wenn der Flüssigkeitsspiegel merklich von der gewünschten Höhe, abweicht. Es ist erwünscht, daß die sich auf die Ausgießgeschwindigkeit aus der Gießpfanne 12 stützende Steuerung, die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde, die Primärsteuerung für den Flüssigkeitsspiegel in der Kokille 18 ist.

Die an Hand der F i g. 3 erläuterte Steuerung sollte also in der Weise einen Ruhebereich haben, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges nur dann verändert wird, wenn das Fehlersignal E₁, in irgendeiner Polarität eine bestimmte Größe erreicht. Die Größe des Ruhebcreichcs wird durch die Einstellung der Schieber 87 und 88 auf den Widerständen 89 und 90 erreicht. Die Diode 92 stellt sicher, daß die negative Spannung an dem Schieber 88 nicht zu einem Stromfiuß durch die eingangsseitige Steuerwicklung 86 führt; die Diode 91 stellt sicher, daß die positive Spannung an dein Schieber 87 nicht zu einem Stromfluß durch die Stcuerwicklung 86 führt. Wenn die Spannung an der Klemme 93 negativer als die Spannung an dem Arm 88 ist, dann, und nur dann fließt Strom durch die Diode 92 und die Wicklung 86, so daß die Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges 19 verändert wird. Wenn die Spannung an der Klemme 93 positiver wird als die Spannung an dem Schieber 87, dann, und nur dann fließt Strom durch die eingangsseitige Steuerwicklung 86 und die Diode 92, um die Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges zu verändern. Wie man dann leicht sehen kann, hängt die

ίο Richtung des Stromflusses durch die Wicklung 86 von der Polarität des Signals an der Klemme 93 ab. Somit wird also durch die Polarität des Fehlersignals E_e bestimmt, ob die Änderung der Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges im Sinne einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung der Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges wirkt oder nicht.

Der Steuerstromkreis 75 für die Geschwindigkeit der Klemmrollen enthält auch Vorkehrungen zur Begrenzung der größten und kleinsten Klemmrollengeschwindigkeit nach Maßgabe des Fehlersignals E₁,. Zu diesem Zwecke sind die Schieber 94 und 95 auf den Widerständen 96 und 97 von Hand einstellbar. Wenn die Spannung an den Verbindungspunkt 98 die an dem Schieber 94 entwickelte positive Spannung zu überschreiten trachtet, dann leitet die Diode 100, um an der Klemme 98 eine Spannung zu entwickeln, die im wesentlichen genauso groß wie die Spannung an dem Schieber 94 ist. In ähnlicher Weise leitet die Diode 101 und entwickelt an dem Verbindungspunkt 98 eine größtmögliche Negativspannung, die im wesentlichen der Negativspannung an dem Schieber 95 gleicht, wenn die Spannung an dem Verbindungspunkt 98 negativer wird als die durch die Einstellung des Schiebers 95 entwickelte Spannung.

Der Schalter 103 dient lediglich dazu, die Steuerwicklung 86 kurzschließen zu können, so daß die Bedienungsperson nach Wunsch die Steuerung für die Abzugsgeschwindigkeit des Gießstranges 19 außer Betrieb nehmen kann, um allein mit der Steuerung der Gießgeschwindigkeit zu arbeiten.

Der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck »mit zwei Ausgängen arbeitender Magnetverstärker« soll einen Magnetverstärker bezeichnen, der drei stabile Zustände hat. In dem einen stabilen Zustand hat der Magnetverstärker überhaupt keinen Ausgang. In dem zweiten stabilen Zustand hat er einen ersten Ausgang, und in dem dritten stabilen Zustand hat er einen zweiten Ausgang. Der verwendete Verstärker ist so konstruiert, daß er sich jeweils nur in dem einen der

Zustände befindet und also der erste Ausgang und der zweite Ausgang nicht gleichzeitig auftreten, also einschließlich des ausgeschalteten Zustandes drei stabile Zustände.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um die für die gegenwärtig kontruierten Stromkreise und Steuerungen bevorzugte Ausführungsform. Der Fachmann kann diese Ausführungsform zur Anpassung an verschiedene Ausrüstungen oder an verschiedene Arbeitserfordernisse

abwandeln. Die Ansprüche sollen alle solche Abwandlungen umfassen, die vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für den Flüssigkeitsspiegel, insbesondere von Stahl, in einer Stranggießkokille mit einem in eine elektrische Stromkreisanordnung eingeschalteten Gerät zum Feststellen von Abweichungen des Flüssigkeitsspiegels und zur Erzeugung von Fehlersignalen, welche mit ihrer Polarität die Richtung der Abweichung des FIüssigkcitsspiegels von einem Sollwert und mit ihrer Größe das Ausmaß der besagten Abweichung anzeigen, wobei eine Steuerstromkreisanordnung für die Gießvorrichtung einen Eingang für Fehlersignale hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Stcuerstromkreisanordnung aus zwei Stellstromkreisen (56, 54, 54B, E₁A, 48 bzw. 56, 60, 6OB, E_C2, 49) besteht, von denen jeder einer Fehlersignalpolarität zugeordnet ist, wobei dieser Steuerstromkreisanordnung (45, ABB, 2) eine Einrichtung (62 bis 64) zur Zuleitung des Fehlersignals (Ee) mit einer von der Größe abhängigen Geschwindigkeit vorgeschaltet ist und in den Stellstromkreisen ein durch Zeitwerk (58) betätigbarer Ausschalter (58 A) vorgesehen ist.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung (62 bis 64) einen Kondensator (62) enthält, dessen Ladegeschwindigkeit eine Funktion der Größe des Fehlersignals (Ec) ist und der parallel zu einer Eingangswicklung (50) der Steuerstromkreisanordnung (45) geschaltet ist, die in Reihe mit einem veränderlichen Widerstand (64) liegt, der die Entladungsspannung des Kondensators bestimmt.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen veränderlichen Widerstand (63), der zwischen dem Kondensator (62) und dem Eingang für das Fehlersignal angeordnet ist, um die Ladegeschwindigkeit durch das Fehlersignal zu steuern.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis des Kondensators (62) ein von dem Zeitwerk (58) betätigter Schalter (58B) liegt.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen normalerweise auf »aus« geschalteten, bistabilen Magnetverstärker (46) mit zwei Ausgängen und einer das Fehlersignal empfangenden Eingangssteuerwicklung (50).

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Steuerwicklung (52), die mit einer Stromkreisanordnung· (66, 70, 71) verbunden ist, die eine Potentiometeranordnung (66), einen Schieber (67), der sich in Übereinstimmung mit der wechselnden Lage des Flüssigkeitsspiegel entlang eines Widerstandes (68) bewegt, einen Kondensator (70), der eine Spannung entwickelt, die gleich, aber entgegengesetzt ist der Spannung an dem Schieber, und einen veränderlichen Widerstand (71) enthält, der parallel zu der zweiten Steuerwicklung (52) und in Serie mit dem Kondensator (70) liegt.

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stronikreisanordnung (66, 70, 71) ein durch ein Zeitwerk (73) betätigbarer Schalter (73/1) liegt.

8. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem zusätzlich ein in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel steuerbarer Klemmrollenantrieb für den Gießstrang vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem das Fehlersignal (Ee) empfangenden Steuerstromkreis (Fig. 3) für die Klemmrollenanordnung ein proportionaler Magnetverstärke^(76) liegt, der eine Eingangswicklung (83) besitzt, an die eine Vorspannung angelegt ist, die die normale Anzugsgeschwindigkeit bestimmt, und eine zweite Eingangswicklung (86), die das Fehlersignal (Ee) empfängt.

9. Regelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerstromkreis (Fig. 3) zusätzlich Widerstände (89, 90) vorgesehen sind, die jeweils positive und negative Vorspannungen empfangen und die mit je einem Schieber (87, 88) zur Bestimmung der Größe der Vorspannung der Größe eines Ruhebereiches verbunden sind.

10. Regelvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Vorspannstromkreis mit Widerständen und Schiebern (94 bis 97) zur Begrenzung der minimalen und maximalen Geschwindigkeit der Klemmrollen.