DE19542434C2

DE19542434C2 - Verfahren und Einrichtung zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittelmenge beim Stranggießen

Info

Publication number: DE19542434C2
Application number: DE1995142434
Authority: DE
Inventors: Hans-Herbert Welker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2015-11-15
Also published as: DE19542434A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittelmenge beim Strang gießen.

Aus der DE-OS 44 17 808 ist ein Verfahren zum Kühlen des Stranges einer Stranggußanlage mit Wassersprüheinrichtungen bekannt. Bei diesem Verfahren wird die optimale Kühlmittel menge unter anderem in Abhängigkeit vom Strangmaterial durch Simulation berechnet. Aus der optimalen Kühlmittelmenge und der Zeitspanne, in der ein Strangsegment der Kühlung ausge setzt ist, wird die Kühlmittelmenge bestimmt.

Es ist weiter bekannt, die Kühleinrichtungen zum Kühlen eines Stranges beim Stranggießen in Segmente aufzuteilen. Dabei wird jedem Strangsegment eine sogenannte Kühlkurve, d. h. eine Sollkühlung des Stranges in Abhängigkeit von der Strang geschwindigkeit, zugeordnet. Durch Messung der Strangge schwindigkeit wird auf diese Weise im Bereich eines Kühlseg ments die optimale Sollkühlung des Stranges über die Kühl kurve ermittelt und die Kühlmittelmenge, z. B. die Wasser menge bei Wassersprüheinrichtungen zur Kühlung, entsprechend dieser Sollkühlung eingestellt. Auf diese Weise ist es mög lich, einen Strang bei konstanter Stranggeschwindigkeit bzw. bei nur sehr langsam veränderlicher Stranggeschwindigkeit ak zeptabel zu kühlen. Diese Idealbedingungen sind jedoch nicht immer gegeben. Vielmehr kann es während des Betriebes zu der art schnellen Änderungen der Stranggeschwindigkeit kommen, daß die Kühlung unter Verwendung des bekannten Verfahrens nicht mehr akzeptabel ist. Dies gilt insbesondere unter der Maßgabe, daß die Stranggeschwindigkeit stark von betriebli chen Anforderungen, wie z. B. der Zufuhr des Strangmaterials, abhängig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das eine deutlich verbesserte Strangkühlung auch bei variierender Stranggeschwindigkeit erlaubt. Aufgabe ist es also, ein stranggeschwindigkeitsunabhängiges Verfahren zur optimalen Kühlung eines Stranges beim Stranggießen anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verfahrensopti mierung der Kühlung bzw. der Kühlmittelmenge beim Stranggie ßen, insbesondere bei variierender Stranggeschwindigkeit, ge löst, wobei das Abkühl- und Erstarrungsverhalten des Stranges durch ortsfeste Kühleinrichtungen, insbesondere Wassersprüh einrichtungen, an denen der Strang vorbeigeführt wird, beeinflußt werden kann, und wobei die Kühlmittelmenge ent sprechend einer vorab bestimmten, strangmaterialabhängigen Beziehung zwischen der Zeitspanne, der ein Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge bestimmt wird, und wobei die strangmaterialabhängige Beziehung zwi schen der Zeitspanne, der das Strangsegment der Kühlung aus gesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge aus bekannten, vom Ort des Strangsegments abhängigen Beziehungen zwischen Stranggeschwindigkeit und optimaler Kühlung bestimmt wird, so daß die Auswahl von Zusammenhängen zwischen Stranggeschwin digkeit und der Kühlung durch Festsetzung einer virtuellen Stranggeschwindigkeit, die willkürlich und unabhängig von der tatsächlichen Stranggeschwindigkeit festgesetzt wird, er folgt. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren, bei dem die Kühlmittelmenge ortsabhängig bestimmt wird, ist dieses Ver fahren, bei dem einem Strangsegment Kühlbedingungen, insbe sondere die verstrichene Kühldauer, zugeordnet wird, von ei ner variierenden Stranggeschwindigkeit unabhängig. Während also beim bekannten Verfahren eine variierende bzw. eine zu schnell variierende Stranggeschwindigkeit zu einer nicht ak zeptablen Kühlung führt, kann eine gute Kühlung beim erfin dungsgemäßen Verfahren auch bei einer schnellen Variation der Stranggeschwindigkeit aufrechterhalten werden.

Die bekannten, als Kühlkurven bezeichneten Zusammenhänge zwi schen Stranggeschwindigkeit und Kühlung zur Ermittlung des Zusammenhangs zwischen der Zeitspanne, die das Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge kön nen bestimmt werden. Auf diese Weise wird das Nachrüsten be reits existierender Stranggießanlagen, bei denen die Kühlung gemäß dem bekannten Verfahren optimiert wird, deutlich ver einfacht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Auswahl der vom Ort des Strangsegments abhängigen Beziehung zwischen Stranggeschwindigkeit und der optimalen Kühlung unabhängig vom tatsächlichen Ort des Strangsegments.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Un teransprüchen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Stranggießanlage

Fig. 2 eine Kühlkurve

Fig. 1 zeigt eine Stranggießanlage. Dabei bezeichnet Bezugs zeichen 1 den gegossenen Strang, der einen erstarrten Teil 3 und eine flüssige Sumpfspitze 2 aufweist. Der Strang wird mit Antriebs- bzw. Führungsrollen 4 bewegt und auf seinem Weg durch Kühleinrichtungen 5 gekühlt. Diese sind vorteilhafter weise als Wassersprüheinrichtungen ausgebildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Antriebs- bzw. Füh rungsrollen 4 und Kühleinrichtungen 5 mit Bezugszeichen ver sehen. Beim bekannten Verfahren sind die Kühleinrichtungen 5 in Kühlsegmente 6 aufgeteilt. Diese Aufteilung ist bei neuen und erfinderischen Verfahren nicht notwendig. Sowohl die An triebs- bzw. Führungsrollen 4 als auch die Kühleinrichtungen sind datentechnisch mit einer Recheneinrichtung verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beide datentechnisch mit ein und derselben speicherprogrammierbaren Steuerung 7 verbunden. Die speicherprogrammierbare Steuerung 7 weist optional außerdem ein Terminal 9 und eine Tastatur 8 auf. Au ßerdem ist die speicherprogrammierbare Steuerung 7 mit einem übergeordneten Rechensystem 10 verbunden. Das zum Stranggie ßen notwendige Material, in diesem Fall flüssiger Stahl, wird über eine Zuführvorrichtung 11 zugeführt.

Fig. 2 zeigt eine sogenannte Kühlkurve 15, d. h. einen Zusam menhang zwischen Stranggeschwindigkeit und optimaler Kühlung eines Stranges. Eine derartige Kühlkurve 15 weist im wesent lichen drei Bereiche auf. Unterhalb einer unteren kritischen Stranggeschwindigkeit, v_min, weist die Kühlkurve 15 einen unteren Sättigungsbereich 16 und oberhalb einer oberen kriti schen Stranggeschwindigkeit, v_max, einen oberen Sättigungsbe reich 17 auf. Zwischen der kritischen Stranggeschwindigkeit, v_min, und der oberen kritischen Stranggeschwindigkeit, v_max, weist die Kühlkurve 15 einen Bereich 18 mit streng monotoner Steigung auf. Um aus den Kühlkurven verschiedener Kühlsegmen te eine Beziehung zwischen der Zeitspanne, der ein Strangseg ment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge zu ermitteln, wird eine virtuelle Stranggeschwindigkeit will kürlich und unabhängig von der tatsächlichen Stranggeschwin digkeit festgesetzt. Für die virtuelle Stranggeschwindigkeit v_virt muß jedoch gelten:

v_min ≦ v_virt ≦ v_max.

Durch Wahl einer bestimmten virtuellen Geschwindigkeit, wird eine bekannte Zeitspanne, der ein Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, in einen virtuellen Ort überführt. Anschlie ßend wird aus der diesem virtuellen Ort zugeordneten Kühl kurve die optimale Strangkühlung ermittelt. Die optimale Kühlung ist dabei der Punkt auf der Kühlkurve 15, der der virtuellen Geschwindigkeit v_virt zugeordnet ist.

Claims

1. Verfahren zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittel menge beim Stranggießen, insbesondere bei variierender Stranggeschwindigkeit, wobei das Abkühl- und Erstarrungs verhalten des Stranges durch ortsfeste Kühleinrichtungen, insbesondere Wassersprüheinrichtungen, an denen der Strang vorbeigeführt wird, beeinflußt werden kann, wobei die Kühl mittelmenge entsprechend einer vorab bestimmten, strang materialabhängigen Beziehung zwischen der Zeitspanne, der ein Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge bestimmt wird, und wobei die strangmaterialabhängi ge Beziehung zwischen der Zeitspanne, der das Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge aus bekannten, vom Ort des Strangsegments abhängigen Beziehungen zwischen Stranggeschwindigkeit und optimaler Kühlung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl von Zusammenhängen zwischen Stranggeschwin digkeit und der Kühlung durch Festsetzung einer virtuellen Stranggeschwindigkeit, die willkürlich und unabhängig von der tatsächlichen Stranggeschwindigkeit festgesetzt wird, er folgt.

2. Verfahren zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittel menge beim Stranggießen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der vom Ort des Strangsegments abhängigen Be ziehungen zwischen Stranggeschwindigkeit und der optimalen Kühlung unabhängig vom tatsächlichen Ort des Strangsegments erfolgt.

3. Verfahren zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittel menge beim Stranggießen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die virtuelle Stranggeschwindigkeit derartig gewählt wird, daß sie zwischen den Sättigungsbereichen der Beziehung zwischen Stranggeschwindigkeit und optimaler Strangkühlung liegt, die unterhalb einer unteren kritischen Strangge schwindigkeit, v_min, und oberhalb einer oberen kritischen Stranggeschwindigkeit, v_max, Sättigungsbereiche aufweist, in denen die Kühlung des Stranges unabhängig von der Strangge schwindigkeit ist.

4. Verfahren zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittel menge beim Stranggießen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der virtuellen Stranggeschwindigkeit Kühl kurven, d. h. ortsabhängige Beziehungen zwischen Strangge schwindigkeit und optimaler Kühlung verwendet werden, die der Prozeßautomatisierung in Form von vorhandenen Datensätzen vorliegen.

5. Verfahren zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittel menge beim Stranggießen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittelmenge im Rahmen der Basisautomatisierung erfolgt.

6. Verfahren zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmittel menge beim Stranggießen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es auf derselben Hardwareplattform, auf der auch die Re gelung der Kühlung erfolgt, durchgeführt wird.

7. Einrichtung zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühlmit telmenge beim Stranggießen gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere bei Variieren der Stranggeschwindigkeit, wobei das Abkühl- und Erstarrungsver halten des Stranges durch ortsfeste Kühleinrichtungen, insbe sondere Wassersprüheinrichtungen, an denen der Strang vorbei geführt wird, beeinflußt werden kann, wobei die Kühlmittel menge entsprechend einer vorab bestimmten, strangmaterial abhängigen Beziehung zwischen der Zeitspanne, der ein Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge bestimmt wird, und wobei die strangmaterialabhängi ge Beziehung zwischen der Zeitspanne, der das Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge aus bekannten, vom Ort des Strangsegments abhängigen Beziehungen zwischen Stranggeschwindigkeit und optimaler Kühlung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rechnereinheit vorgesehen ist, die die Auswahl von Zusammenhängen zwischen Stranggeschwindigkeit und der Kühlung durch Festsetzung einer willkürlichen und von der tatsächli chen Stranggeschwindigkeit unabhängigen virtuellen Strangge schwindigkeit festsetzend ausgebildet ist.

8. Einrichtung zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühl mittelmenge beim Stranggießen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit als Einchiprechner, z. B. als Mikro controller, oder als Mehrchiprechner, insbesondere als ein Einplatinenrechner oder als ein Automatisierungsgerät, aus gebildet ist.

9. Einrichtung zur Optimierung der Kühlung bzw. der Kühl mittelmenge beim Stranggießen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit als speicherprogrammierbare Steuerung, als VME-Bussystem oder als Industrie-PC ausgebildet ist.