DE2027805C3 - Control device for an electromagnetic continuous casting mold - Google Patents

Control device for an electromagnetic continuous casting mold

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DE2027805C3 DE19702027805 DE2027805A DE2027805C3 DE 2027805 C3 DE2027805 C3 DE 2027805C3 DE 19702027805 DE19702027805 DE 19702027805 DE 2027805 A DE2027805 A DE 2027805A DE 2027805 C3 DE2027805 C3 DE 2027805C3
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Zinovij N Kuibyschew Gecelev (Sowjetunion)
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fCujbyschevskij metallurgitscheskij zavod imeni V.l. Lenina, Kuibyschew (Sowjetunion)
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine elektromagnetische Stranggießkokille mit einem von einem Frequenzwandler gespeisten Ringleitor.The invention relates to a control device for an electromagnetic continuous casting mold a ring editor fed by a frequency converter.

Durch eine elektromagnetische Stranggießkokille wird in dem geschmolzenen, in die Strangformzone geleiteten Metall ein elektromagnetisches Wechselfeld erregt, welches im flüssigen Metall Kräfte, die ins Innere desselben gerichtet sind und es formen, erzeugt. Hierbei erhält das Metall eine vorgegebene und durch die Stromstärke im Ringleiter bestimmte Form und entsprechende Querschnittsmaße. Auf die Seitenfläche der durch das elektromagnetische Feld geformten Metallsäule wird Kühlflüssigkeit geleitet, was zur Folge hat, daß das Metall teilweise im Wirkungsbereich des elektromagnetischen Feldes nach und nach erstarrt und den Strang bildetBy means of an electromagnetic continuous casting mold, the molten material is poured into the strand-forming zone Conducted metal excites an alternating electromagnetic field, which forces in the liquid metal into the interior of it are directed and form it, creates. Here, the metal receives a predetermined and through the Amperage in the ring conductor, certain shape and corresponding cross-sectional dimensions. On the side the metal column formed by the electromagnetic field is conducted cooling liquid, which results in has that the metal partially solidifies and gradually solidifies in the effective range of the electromagnetic field forms the strand

Die Querschnittsmaße des Stranges, welche den vorgegebenen Werten entsprechen sollen, hängen vom elektromagnetischen Druck und von dem metallostatischen Druck, d. h. von der Höhe der flüssigen Zone des Stranges ab. Die vorgegebenen Strangmaße werden erhalten, wenn elektromagnetischer Druck und metallostatischer Druck einander gleich sind. Der Gleichgewichtszustand wird durch folgende Gleichung gekennzeichnetThe cross-sectional dimensions of the strand, which should correspond to the specified values, depend on the electromagnetic pressure and metallostatic pressure, d. H. from the level of the liquid zone of the Strand off. The specified line dimensions are obtained when electromagnetic pressure and metallostatic pressure are equal to each other. The equilibrium state is characterized by the following equation

γ gh = Kl2, γ gh = Kl 2 ,

(D(D

5555

γ = Metalldichte γ = metal density

g = Beschleunigung beim freien Fall g = acceleration during free fall

h = Höhe der flüssigen Zone h = height of the liquid zone

K = Faktor, durch den die geometrischen Parameter K = factor by which the geometric parameters

des Systems, Leitfähigkeit und Stromfrequenz inof the system, conductivity and current frequency in

die Rechnung einbezogen werden, / = Induktorstrom.the invoice will be included, / = Inductor current.

Bei Niveauschwankungen der flüssigen Strangzone, die insbesondere während des Gießbeginns und während des Gießens durch äußere StörgrößenIn the event of level fluctuations in the liquid strand zone, particularly during the start of casting and during casting due to external disturbances

6060 hervorgerufen werden, ändern sich die Querschnittsmaße des Stranges. So hat beispielsweise ein Anwachsen der Höhe der flüssigen Zone bei unveränderlichem Stromfluß durch den Ringleiter vergrößerte Strangquerschnitte zur Folge, da hierbei der metallostatische Druck größer als der elektromagnetische Druck wird. Die Strangmaße wachsen so lange, bis die Bedingungen de.' Gleichung (1) erfüllt werden.are caused, the cross-sectional dimensions of the strand change. For example, has a growth the height of the liquid zone with an unchangeable current flow through the ring conductor result in enlarged strand cross-sections, since here the metallostatic Pressure becomes greater than electromagnetic pressure. The leg measures grow until the conditions de. ' Equation (1) can be satisfied.

Bei Schwankungen von Höhe und Abmessungen der flüssigen Zone ändern sich auch die elektrischen Parameter des Systems »elektromagnetische Stranggießkokille — flüssiges Metall«. Es wird beispielsweise, wenn die Höhe und demgemäß die Abmessungen der flüssigen Zone wachsen, der Gesamtwiderstand des Systems »elektromagnetische Stranggießkokille — flüssiges Metall« geringer. Die Folge hiervon ist, daß, wenn die Spannung am Ringleiter konstant bleibt, der Ringleiterstrom wächst und eine Vergrößerung der Strangmaße verhindertWith fluctuations in the height and dimensions of the liquid zone, the electrical ones also change Parameters of the system »electromagnetic continuous casting mold - liquid metal«. For example, as the height and, accordingly, the dimensions of the liquid zone increase, the total resistance of the System "electromagnetic continuous casting mold - liquid metal" less. The consequence of this is that, if the voltage on the ring conductor remains constant, the ring conductor current grows and the Prevents line measures

Auf diese Weise wird eine teilweise Stabilisierung der Strangmaße bei Niveauschwankungen der flüssigen Zone erreicht Zu diesem Zweck muß jedoch die Spannung an den Ringleiterklemmen stabilisiert werden und da dies nicht immer zum Konstanthalten der Strangquerschnittsmaße ausreicht, muß der Ringleiterstrom um einen Wert korrigiert werden, der durch die Höhenabweichung der flüssigen Zone von der vorgegebenen Höhe bestimmt wird.In this way a partial stabilization of the Gauge reached with level fluctuations of the liquid zone. For this purpose, however, the Voltage at the ring conductor terminals are stabilized and since this is not always to keep the Sufficient strand cross-section, the ring conductor current must be corrected by a value that is determined by the Height deviation of the liquid zone from the predetermined height is determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für eine elektromagnetische Stranggießkokille anzugeben, die die Einhaltung vorgegebener Strangmaße gewährleistet.The invention is based on the object of specifying a control device for an electromagnetic continuous casting mold which adheres to predetermined values Standard measures guaranteed.

Dies wird erfindungsgemäß bei einer Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art erreicht durch einen Niveaugeber, der für die Abgabe eines der Niveauabweichung proportionalen Signals über einen Gleichrichter mit einem phasenempfindlichen Verstärker verbunden ist, dessen Ausgang über einen Funktionalwandler mit dem Eingang eines Leistungsverstärkers in Verbindung steht, dem als Belastung eine Erregerwicklung des Frequenzwandlers zugeordnet ist, von dem Speiseleitungen zum Ringleiter abgehen, und durch eine negative Rückkopplung zur Spannungsstabilisierung mit einem Meßgerät für die Klemmspannung am Ringleiter, das über einen Gleichrichter mit dem einen Eingang einer Summiereinrichtung verbunden ist, deren anderer Eingang über einen Gleichrichter mit einem Geber für die am Ringleiter erforderliche Spannung verbunden ist und deren Ausgang ebenfalls an den Leistungsverstärker angeschlossen istAccording to the invention, this is achieved by a control device of the type mentioned at the outset Level transmitter, which is connected to a phase-sensitive amplifier via a rectifier for the output of a signal proportional to the level deviation, the output of which is via a functional converter is connected to the input of a power amplifier, which is an excitation winding of the load as a load Frequency converter is assigned, from the feed lines to the ring conductor go off, and by a negative Feedback for voltage stabilization with a measuring device for the terminal voltage on the ring conductor, the is connected via a rectifier to one input of a summing device, the other of which Input is connected via a rectifier with a transmitter for the voltage required on the ring conductor and whose output is also connected to the power amplifier

Die auf flüssiges Metall einwirkenden Felder zur Regelung zu verändern, ist an sich aus der OE-PS 18 76 637 bekannt, wobei mittels des in einem Strömungsrohr durch eine mehrphasige Wicklung erzeugten Wanderfelds ein veränderbarer Strömungswiderstand hervorgerufen wird.To change the fields acting on liquid metal for the purpose of regulation is inherent in the OE-PS 18 76 637 known, wherein by means of a multi-phase winding in a flow tube generated traveling field a changeable flow resistance is caused.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawing explained.

Es zeigtIt shows

F i g. 1 den in einer elektromagnetischen Stranggießkokille angeordneten Strang,F i g. 1 the strand arranged in an electromagnetic continuous casting mold,

F i g. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.F i g. 2 shows the block diagram of a control device according to the invention.

In F i g. 1 ist der durch das elektromagnetische Feld des Ringleiters 2 geformte Strang 1 abgebildet. Zur Kühlung des letzteren dient ein Kühlmittelzuleitungssystem 3.In Fig. 1 shows the strand 1 formed by the electromagnetic field of the ring conductor 2. To the The latter is cooled by a coolant supply system 3.

Der Strang 1 enthält eine flüssige Zone A und eine erstarrte Zone B, wobei die Höhe der flüssigen Zone A in der Zeichnung durch h gekennzeichnet istThe strand 1 contains a liquid zone A and a solidified zone B, the height of the liquid zone A being indicated in the drawing by h

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild der Regeleinrichtung. Diese Regeleinrichtung enthält den Ringleiier 2 der elektromagnetischen Stranggießkokille, der an einen Frequenzwandler 4 mit Erregerwicklung 5 über Abwärtstransformator 6 angeschlossen ist, einen Geber 7 für die Ringleiterspannung, der über einen Gleichrichter 8 an einen der Eingänge einer Summiereinrichtung 9 angeschlossen ist, ein Meßgerät 10 für die Klemmenspannung des Ringleiters 2, das über einen Gleichrichter 11 an den anderen Eingang der Summiereinrichtung 9 angeschlossen ist einen Leistungsverstärker 12, dessen Ausgang an die Erregerwicklung 5 des Frequenzwandlers angeschlossen is:, einen Niveaugeber 13 für die flüssige Zone, der über einen Umsetzer 14, welche die Niveauhöhe in ein elektrisches Signal umwandelt an einen phasenempfindlichen Verstärker 15 angeschlossen, der seinerseits an einen Funktionalt'ock 16 angeschlossen ist, welcher mit dem Eingang des Leistungsverstärkers 12 verbunden ist. An den anderen Eingang des Leistungsverstärkers 12 ist der Ausgang der Summiereinrichtung 9 angeschlossen. Als Meßgerät 10 für Klemmspannung des Ringleiters 2 kann ein Transformator, als Summiereinrichtung 9 ein Magnetverstärker und als Niveaugeber 13 ein Schwimmer verwandt werden.F i g. 2 shows the block diagram of the control device. This control device contains the ring alloy 2 of the electromagnetic continuous casting mold, which is connected to a frequency converter 4 with excitation winding 5 via step-down transformer 6, a transmitter 7 for the ring conductor voltage, which is connected via a rectifier 8 to one of the inputs of a summing device 9, a measuring device 10 for the terminal voltage of the ring conductor 2, which is connected to the other input of the summing device 9 via a rectifier 11, a power amplifier 12, the output of which is connected to the excitation winding 5 of the frequency converter: a level sensor 13 for the liquid zone, which is supplied via a converter 14, which converts the level into an electrical signal is connected to a phase-sensitive amplifier 15, which in turn is connected to a functional jack 16 which is connected to the input of the power amplifier 12. The output of the summing device 9 is connected to the other input of the power amplifier 12. A transformer can be used as the measuring device 10 for the clamping voltage of the ring conductor 2, a magnetic amplifier as the summing device 9 and a float as the level sensor 13.

Der Funktionalblock 16 kann auf der Basis eines linearen mehrteiligen Potentiometers gebaut werden, das für Einhalten nachstehender Abhängigkeit sorgt:The functional block 16 can be built on the basis of a linear multi-part potentiometer, which ensures compliance with the following dependency:

I/ = K1 I/i,I / = K 1 I / i,

wobeiwhereby

Al = Zunahme des Induktorstroms, Al = increase in inductor current,

Ah = Niveauabweichung der flüssigen Zone vom Ah = level deviation of the liquid zone from

vorgegebenen Wert,
Ki = Proportionalitätsfaktor.
given value,
Ki = proportionality factor.

Die Abhängigkeit (2) ist eine lineare Approximation der Abhängigkeit (1) und wird verwandt, da unter realen Bedingungen die Höhenabweichung JA der flüssigen Zone ziemlich gering ist Hierbei hängt der Faktor Ki vom gewählten Arbeitsbereich auf der Kurve ab, die sich aus der Abhängigkeit (1) ergibt
Die Klemmspannung des Ringleiters 2 wird durch Einführen einer starren negativen Rückkopplung stabilisiert: Das Signal vom Ausgang des Meßgerätes 10 für die Klemmspannung des Ringleiters 2 wird über den Gleichrichter 11 einem der Eingänge der Summiereinrichiung 9 zugeführt wobei an deren zweiten Eingang über den Gleichrichter 8 ein Signal vom Ausgang des Gebers 7 geleitet wird. Das letztgenannte Signal entspricht der erforderlichen Spannung am Ringleiter 2. Das Abweichungssignal vom Ausgang der Summiereinrichtung 9 wird dem Leistungsverstärker 12 zugeführt dessen Belastung aus der Erregerwicklung 5 des Frequenzwandler 4, durch den der Ringleiter 2 gespeist wird, besteht
The dependence (2) is a linear approximation of a function (1) and is used since under actual conditions the height deviation YES is quite small the liquid zone Here, the factor Ki depends on the selected work area on the curve from the from the dependence ( 1) results
The terminal voltage of the ring conductor 2 is stabilized by introducing a rigid negative feedback: The signal from the output of the measuring device 10 for the terminal voltage of the ring conductor 2 is fed via the rectifier 11 to one of the inputs of the summing device 9, with a signal via the rectifier 8 at its second input is directed from the output of the encoder 7. The latter signal corresponds to the required voltage on the ring conductor 2. The deviation signal from the output of the summing device 9 is fed to the power amplifier 12 whose load consists of the excitation winding 5 of the frequency converter 4, through which the ring conductor 2 is fed

Der den Ringleiter 2 durchfließende Strom wird folgendermaßen geregelt Das Signal vom Niveaugeber 13, das proportiona! der Niveauabweichung der flüssigen Zone vom vorgegebenen Wert ist, gelangt zum Gleichrichter 14, welcher die Verschiebung in ein elektrisches Signal umwandelt und weiterhin an den Eingang des Phasenempfindlichen Verstärkers 15 sowie von dessen Ausgang über den Funktionalblock 16 an den Eingang des Leistungsverstärkers 12, dessen Belastung aus der Erregerwicklung 5 des Frequenzwandlers 4, welcher den elektromagnetischen Ringleiter 2 speist, besteht.The current flowing through the ring conductor 2 is regulated as follows: The signal from the level sensor 13, the proportion! the level deviation of the liquid zone from the specified value is reached Rectifier 14, which converts the displacement into an electrical signal and continues to the Input of the phase-sensitive amplifier 15 and its output via the functional block 16 the input of the power amplifier 12, whose load from the field winding 5 of the frequency converter 4, which feeds the electromagnetic ring conductor 2, consists.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung gewährleistet beim Stranggießen und halbkontinuierlichen Gießen von Metallen eine hohe Genauigkeit der Strangquerschnittsmaße bei Niveauschwankungen der flüssigen Zone. Dies hat besonders große Bedeutung beim Gießen von Strängen aus schwerschmelzenden Metallen, z. B. Stahl, beim Gießen von Strängen mit kleinen Querschnitten und beim Gießen von Strängen unter Verwendung großer Gießgeschwindigkeiten, da in diesen Fällen die bekannten Regelsysteme nicht die erforderliche Genauigkeit beim Regeln der Höhe der flüssigen Zone gewährleisten.The control device according to the invention ensures continuous and semi-continuous casting of metals a high accuracy of the strand cross-sectional dimensions with fluctuations in the level of the liquid Zone. This is particularly important when casting strands from refractory metals, z. B. steel, when casting strands with small cross-sections and when casting strands under Use of high casting speeds, since in these cases the known control systems do not Ensure the required accuracy in regulating the height of the liquid zone.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Regeleinrichtung für eine elektromagnetische Stranggießkokille mit einem von einem Frequenzwandler gespeisten Ringleiter, gekennzeichnet durch einen Niveaugeber (13), der für die Abgabe eines der Niveauabweichung proportionalen Signals über einen Gleichrichter (14) mit einem phasenempfindlichen Verstärker (15) verbunden ist, dessen Ausgang über einen Funktionalwandler (16) mit dem Eingang eines Leistungsverstärken; (12) in Verbindung steht, dem als Belastung eine Erregerwicklung (5) des Frequenzwandlers (4) zugeordnet ist, von dem Speiseleitungen zum Ringleiter (2) abgehen, und durch eine negative Rückkopplung zur Spannungsstabilisierung mit einem Meßgerät (10) für die Klemmenspannung am Ringleiter (2), das über einen Gleichrichter (U) mit dem einen Eingang einer Summiereinrichtung (9) verbunden ist, deren anderer Eingang über einen Gleichrichter (8) mit einem Geber für die am Ringleiter (2) erforderliche Spannung verbunden ist und deren Ausgang ebenfalls an den Leistungsverstärker (12) angeschlossen ist.Control device for an electromagnetic continuous casting mold with a ring conductor fed by a frequency converter, characterized by a level transmitter (13) which is used for the Output of a signal proportional to the level deviation via a rectifier (14) with a phase-sensitive amplifier (15) is connected, the output of which via a functional converter (16) with the input of a power amplifier; (12) is connected to which an excitation winding (5) of the frequency converter (4) is assigned as a load is, from the feed lines to the ring conductor (2) go off, and through a negative feedback to Voltage stabilization with a measuring device (10) for the terminal voltage on the ring conductor (2), the is connected via a rectifier (U) to one input of a summing device (9) whose other input via a rectifier (8) with an encoder for the one required on the ring conductor (2) Voltage is connected and the output of which is also connected to the power amplifier (12).
DE19702027805 1970-06-05 Control device for an electromagnetic continuous casting mold Expired DE2027805C3 (en)

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DE2027805A1 DE2027805A1 (en) 1971-12-09
DE2027805B2 DE2027805B2 (en) 1977-06-23
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