DE2208205A1

DE2208205A1 - Verfahren zum steuern einer stranggiessanlage bei einem durchbruch

Info

Publication number: DE2208205A1
Application number: DE2208205A
Authority: DE
Inventors: Tomio Nishikawa
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1971-02-22
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1973-03-22
Also published as: DE2208205C3; BE779677A; FR2126310A2; FR2126310B2; US3786856A; DE2208205B2; ZA721074B; BR7200953D0

Description

CONCAST AG ZUERICH (SCIR/EIZ) Zusatzpatent zu Hauptpatent

Verfahren zum Steuern einer Stranggiessanlage bei einem Durchbruch

Im Hauptpatent (Anmeldung P 15 03 317.2)

wird ein Verfahren zum Steuern einer Stranggiessanlage bei einer einen Durchbruch verursachenden Störung vorgeschlagen, wobei ein den Durchbruch kennzeichnendes Signal erzeugt und mit ihm eine Gegenmassnahme gegen den Durchbruch veranlasst wird.

Beim Stranggiessen mit das Kokillenende überragendem Sumpf, insbesondere beim Stranggiessen von Stahl, können Durchbrüche auftreten. Dabei tritt flüssiges Metall aus dem teilerstarrten Strang durch eine Oeffnung der Kruste aus. Verschiedene Ursachen, wie Schlackenstellen, Risse, schlechte Kühlung, Kokillenfehler etc., können zu Durchbrüchen führen, wobei je nach der Art des Durchbruches bei Durchbruchbeglnn in der Regel sehr wenig Metall pro Zeiteinheit ausflieset. In der Fachsprache wird dies als ein beginnender Durohbruch bezeichnet. Durch das ausfliessende Metall_t aber aucfe unter Einwirkung der Zugkräfte des Ausziehens, wird die zu Beginn kleine Durchbruchöffnung in der Kruste vergrössert, so dass die ausfliessende Metallmenge pro Zeitzeinheit zunimmt. Der anfänglich beginnende Durchbruch wird somit zu einem Durchbruch mit grosser Ausflussmenge pro Zeiteinheit.

Durchbrüche verursachen nicht nur längere Stillstandzeiten der Stranggiessanlagej sie verursachen auch teure Reparatur- und Ersatzteilkosten, Ein Bedienungsmann an der Kokille kann einen Durchbruch erst feststeilen, wenn der Badspiegel in der Kokille rasch absinkt, womit beginnende Durchbrüche für den. Bedieiraagsmann nicht erkennbar sind, well sich die Badspiegeihöfre nicht sichtbar verändert« Bei der Feststellung des Durchbruclies durch den Bedienungsmann ist aber schon eine erhebliche Menge Metall in die Sekundärkühlzone ausgeflossen, was einen Unterbruch des Giessbetriebes und kostspielige Reparaturen zur Folge hat. Es wurde festgestellt_f dass solche Unterbräche und Reparaturen vermieden werden könnten, wenn beginnende Durchbrüche bemerkt und geeignete Hassnahmen zu deren Heilung durch Zufrieren der Durchbruchsöffnung eingeleitet würden.

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ORIGiNAL INSPECTED

Es ist 3XL· Vei jLaiii/en ^ur Steuerung einer Stranggiessanlage bei Störungen, die ein Absinken des Metallspiegeis in der Kokille verursachen, bekannt. Bei diesen Verfahren werden durch in der Sekundärkühlzone angeordnete Organe, wie Wärmeindikatoren oder Schmelzkörper, bei Durchbrüchen Signale zum Steuern der Anlage erzeugt. Um eine frühzeitige und sichere Anzeige von Durchbrüchen zu erhalten, müssen diese Organe möglichst nahe und mit kleinem gegenseitigem Abstand an allen ungestützten Strangoberflächen einer bestimmten Zone angeordnet sein. Dies kann aber eine gleichmässige Besprühung dieser Flächen mit Sprühwasser stören. Um eine solche Störung zu vermeiden, könnten die Organe ausserhalb der Sprühfächer angeordnet v/erden. Dabei würde aber eine frühe Feststellung des Durchbruches verunmöglicht. Zusätzlich wäre bei Verwendung von Kühlgittern in der Sekundärkühlzone die Anwendung von Wärmeindikatoren oder Schmelzkörpern sehr aufwendig, weil durch die gitterartige Unterteilung der ungestützten Flächen durch'ein Element jeweils nur eine beschränkte Fläche überwacht werden könnte. Auch erlaubt dieses bekannte Verfahren keine Differenzierung eines Durchbruches nach seiner Grosse, um sofort eine der entsprechenden Grosse angepasste Massnahme einleiten zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu schaffen, welches die'genannten Nachteile überwindet, Durchbrüche im Moment ihrer Entstehung in ihrer Grössenordnung feststellt und de~ ren schädliche Y/irkung praktisch eliminiert oder verringert.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass durch mindestens einen fotoelektrischen Geber die Lichtstärke in der Sekundärkühlzone während des Giessens gemessen, Veränderungen der Lichtstärke mit vorbestimmten Schwellwerten derselben verglichen und mit den erhaltenen Signalen gesteuert wird.

Bei Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, kleinste beginnende Durchbrüche am Strang unverzüglich festzustellen, und die für eine Heilung notwendigen Massnahraen sofort einzuleiten. Dadurch kann der Abbruch eines laufenden Gusses und lange Stillstandzeiten für Reparaturen an der Anlage vermieden werden. Wenn eine Hei lung nicht mehr möglich ist, so fliesst nur die kleinstmögliche Stahlmenge in die Sekundärkühlzone und Durchbruchschäden bleiben auf ein Minimum begrenzt. Ira weiteren ist es möglich, mit einem Geber einen

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grossen Bereich der Brav.^e zu beobachten. Bei automatisierten Stranggiessanlagen, bei welchen die lückenlose Beobachtung des Badspiegels entfällt, ist die automatische Feststellung eines beginnenden Durchbruches und die Einleitung der notwendigen Gegenmassnahmen von besonderem Vorteil.

Die Lichtstärke des aus den Strang austretenden Metalles bei einem Durchbruch ist etwa proportional zur Grosse der Durchbruchsöffnung in der Strangkruste. Bei einem beginnenden Durchbruch wird die Kühlkammer lediglich durch einige Stahlspritzer funkenartig beleuchtet. Um in diesem Stadium ein Zufrieren zu erwirken, wird, nach einem Merkmal der Erfindung, beim Ueberschreiten eines ersten Schwellwertes der Metallzufluss gesperrt und das Ausziehen des Stranges kurzzeitig unterbrochen, anschliessend der Strang mit kleiner Ausziehgeschwindigkeit weiter bewegt, und beim Unterschreiten der Lichtstärke unter den ersten Schwellwert mit gedrosseltem Metallzufluss weitergegossen.

Wenn vor dem Ueberschreiten eines zweiten Schwellwertes ein Zufrieren nicht erreicht werden kann, und die gemessene Lichtstärke weiter steigt, so wird, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, beim Ueberschreiten des zweiten Schwellwertes, zur Förderung der Heilung die kleine Ausziehgeschwindigkeit nochmals reduziert und die Kühlwassermenge erhöht. Bei Stranggiessanlagen mit Kühlplatten oder Kühlgittern ist es besonders vorteilhaft, wenn durch die langsame Strangbewegung der beginnende Durchbruch zur Unterstützung des Zufrierens durch eine Flächenführung überdeckt wird.

Bei Durchbrüchen mit grosser Durchbruchsöffnung in der Strangkruste wird durch die Lichtemission des austretenden Metallstrahles sowie des glühenden Metalls in der Kühlkammer, der dritte Schwellwert überschritten. Die vorzukehrenden Massnahmen v/erden bei diesem Zustand auf den Schutz der Maschine vor Beschädigungen, sowie auf die Sicherheit ausgerichtet. Nach einem Kennzeichen der Erfindung wird dabei das Ausziehen des Stranges abgebrochen, ein Alarmsignal zur Orientierung des Bedienungsmannes über den Zustand des Durchbrucheis erzeugt und gleichzeitig die Stranggiessanlage auf Handsteuerung umgeschaltet.

Es ist unwesentlich, ob die Lichtstärke bei einem

Durchbruch den ersten, zweiten und dritten Schwellv/ert in rascher oder langsamer Folge durchläuft. In jedem Fall wird, sofern keine Abnahme

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der Lichtstärke durch Zufrieren erfolgt, beim ersten durch den beginnenden Durchbruch erzeugten Lichtstrahl der Metallzufluss in die Kokille unterbrochen, so dass bei einem unheilbaren Durchbruch nur die kleinst mögliche Metallmenge ausfHessen kann.·

Durch das Heilen des Durchbruches nimmt die Lichtstärke wieder ab, so dass der Giessbetrieb wieder aufgenommen werden kann. Om die geheilte Strangkruste zu schonen, ist es Von Vorteil, wenn beim Erreichen der Lichtstärke des Normalzustandes die Anlage stufenweise auf die Giessparameter vor dem* Durchbruch zurückgeschaltet wird.

Die Funktionsweise des erfindungsgemässen Verfahrene wird anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigt: "

Flg. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine schematisch dargestellte

Stranggiessanlage, Fig. 2 ein Block-Schaltbild und

Fig. 3 ein Diagramm mit dem Lichtstärkenverlauf von 3 verschiedenartigen Durchbrüchen.

In Fig. 1 ist mit 4 ein Zwischenbehälter dargestellt, dessen Ausflussöffnung mit einem Stopfen 5 gesteuert wird. In einer Durchlaufkokille 6 bildet sich ein teilweise erstarrter Strang 7, der in der Sekundärkühlzone 8 durch Rollen 9 gestützt und durch Sprühwasser aus Düsen IO gekühlt wird. Treibrollen 12 bewegen den Strang dur.ch die Stranggiessanlage. Fotoelektrische Geber, wie beispielsweise Fotozellen 14, sind in der Sekundärkühlzone 8 so angeordnet« dass schon eine kleine durch einen beginnenden Durchbruch verursachte Lichtstärkenerhöhung messbar ist. Je nach Anordnung und Grosse der Sprühkammer 15 können die Fotozellen 14 innerhalb oder ausserhalb der Kammer 15 angeordnet werden.

In Fig. 2 sind mit 14 die Fotozellen bezeichnet. Entsprechend der Lichtstärke geben diese Fotozellen eine Spannung an einen Verstärker 40 ab, welcher mit einer Grösstwertauswahl im Eingang versehen ist. Die verstärkte Spannung wird Grenzwertmeldern 41 bis 44 zugeleitet, wobei der Grenzwertmelder 41 auf einen ersten Schwellwert, der Grenzwertmelder 42 auf einen zweiten Schwellwert, der Grenzwertmelder 43 auf einen dritten Schwellwert und der Grenzwertmelder 44 auf eine Normallichtstärke 22 eingestellt sind. Ein Steuerglied 49 steuert die den einzelnen Schwellwerten 1 bis 3 und

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der Normallichtstärkü 22 zugeordneten Verfahrensschritte in Bezug auf die Regulierung 51 des Zwischenbehälterstopfens 5, das Ausziehaggregat 12, einer Sekundärkühlwassersteuerung 53 und eine Alarmvorrichtung

Im Diagramm der Fig. 3 ist auf der Vertikalen 20 die

Lichtstärke und auf der Horizontalen 21 die Zeit aufgetragen.

Mit Horizontalen 1, 2 und 3 sind die vorbestimmten

Lichtstärken des ersten, zweiten und dritten Schwel!wertes eingetragen. Diese Lichtstärken sind am einfachsten durch Simulation von Durchbrüchen verschiedener Grössenordnungen bei Normalbetrieb auf der Anlage zu finden. Für das Auffinden des ersten Schwellwertes, welcher einerseits einen beginnenden Durchbruch anzeigen und andererseits von einem bereits fliessenden kleinen Durchbruch unterscheiden soll, v/erden einige Tropfen flüssiger Stahl während des Giessens in die Kühlkammer 15 geleert und dabei die Lichtstärke genessen. Durch die mehrmalige Wiederholung dieser Simulation eines beginnenden Durchbruches ergeben sich gute Durchschnittswerte der Lichtstärke für die Lientemission einer kleinen Menge flüssigen Metalls bei den Betriebsyerhältnissen in der Kühlkammer 15. Auf die gleiche Weise wird mit einer etwas grösseren Menge flüssigen Metalles dei* aiveite Schwellwert 2 gefunden. Der dritte Schwellwert 3 ist ausserhalb der Kühlzone leicht zu finden, indem die Lichtstärke einer ausgeflossenen Metallmenge gemessen wird, die etwa einem Drittel bis halben Kokilleninhalt entspricht.

Mit 23 ist eine Kurve des Lichtstärkenverlaufes eines zugefrorenen beginnenden Durchbruches dargestellt. Während eines Zeitverlaufes 24 schwankt in der Kühlkammer 15 die Lichtstärke um einen niedrigen Viert, welcher als Noriaallichtstärke 22 bezeichnet wird. Im Zeitpunkt 25 beginnt ein kleiner Durchbruch, der im Zeitpunkt 26 den ersten Schwellwert 1 erreicht. Mit dem vom Grenzwertgeber 41 erzeugten Signal wird der Metallzufluss in die Kokille durch Einwirkung auf die Regulierung 51 gesperrt, und das Ausziehen des Stranges kurzzeitig, d.h. bis etwa 20 Sekunden, durch Stillsetzung des Ausziehaggregates 12, unterbrochen. Durch äen dadurch bedingten Wegfall der Zugkraft in der Strangkruste kann ein durch einen Riss verursachter beginnender Durchbruch geheilt werden. Nach dem kurzzeitigen Untsrforuch wird das Ausziehen des Stranges mit kleiner, d.h. mit der etwa halben Strangausziehgeschwindigkeit gegenüber der Normalausziehgeschv/indiskeit weiter bewegt. Beim Unterschreiten des ersten Scfeellivertes 1 im Zeitpunkt 27 wird ein gedrosselter Metallzufluss iß die Kokille wieder

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freigegeben. Nach de.T Erreichen dar Noiuallichtstärke 22 im Zeitpunkt 28 schaltet die Anlage stufenweise auf die Giessparameter vor dem Durchbruch zurück.

Mit 30 ist eine Kurve des Lichtstärkenverlaufs eines kleinen Durchbruches dargestellt, welcher heilbar war. Im Zeitpunkt 26 werden die bereits beschriebenen Massnanmen eingeleitet. Im Zeitpunkt 31 erreicht die Lichtstärke den zweiten Schwellwert 2. Dabei wird die bereits reduzierte Ausziehgeschwindigkeit nochmals um etwa 50% gesenkt. Der Strang wird somit nur noch mit etv/a 25% der Nornalausziehgeschwindigkeit bewegt. Ebenfalls wird im Zeitpunkt 31 die Kühlwassermenge auf die etwa 1,5-fache Menge erhöht. Durch diese · Massnahmen wild die Möglichkeit den kleinen Durchbruch zu heilen, vergrössert. Durch die Heilung des Durchbruches nimmt dessen Lichtstärke ab, und die bereits beschriebenen Massnahmen zur Normalisierung des Giessbetriebes werden automatisch eingeschaltet.

Eine Lichtstärkenkurve 33 stellt einen unheilbaren

Durchbruch dar. Dieser Durchbruch überschreitet im Zeitpunkt 34 den dritten Schwellwert 3. In den Zeitpunkten 26 und 31 werden die bereits beschriebenen Massnahmen eingeleitet, ohne jedoch ein Zufrieren bewirken zu können. Im Zeitpunkt 34 wird somit nur das Ausziehen abgebrochen, ein Alarmsignal eingeschaltet und die Stranggiessanlage auf Handsteuerung umgeschaltet.

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Claims

PATENTANSPRÜECHE

1. Verfahren zum Steuern einer Stranggiessanlage bei

einer einen Durchbruch verursachenden Störung, wobei ein den Durchbruch kennzeichnendes Signal erzeugt und mit ihm eine Gegenmassnahme gegen

den Durchbruch veranlasst wird, nach Hauptpatent (Anmeldung

P 15 08 817.2), dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens einen fotoelektrischen Geber die Lichtstärke in der Sekundärkühlzone während des Giessens gemessen, Veränderungen der Lichtstärke mit vorbestimmten Schwellwerten derselben verglichen und mit· den erhaltenen Signalen gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ueberschreiten eines ersten Schwellwertes der Metallzufluss gesperrt, das Ausziehen des Stranges kurzzeitig unterbrochen, anschliessend der Strang mit kleiner Ausziehgeschwindigkeit weiter bewegt, und beim Unterschreiten der Lichtstärke unter den ersten Schwellwert mit gedrosseltem Metallzufluss weitergegossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ueberschreiten eines zweiten Schwellwertes die kleine Ausziehgeschwindigkeit nochmals reduziert und die Sekundärkühlwassermenge erhöht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ueberschreiten eines dritten Schwellwertes das Ausziehen des Stranges abgebrochen, ein Alarmsignal eingeschaltet und die Stranggiessanlage auf Handsteuerung umgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erreichen der Normallichtstärke die Anlage stufenweise auf die Giessparameter vor dem Durchbruch zurückgeschaltet wird.

CONCAST AG, ZUERICH

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