DE2208205A1 - Verfahren zum steuern einer stranggiessanlage bei einem durchbruch - Google Patents
Verfahren zum steuern einer stranggiessanlage bei einem durchbruchInfo
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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 Metallt 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 festgestelltf dass solche Unterbräche
und Reparaturen vermieden werden könnten, wenn beginnende
Durchbrüche bemerkt und geeignete Hassnahmen zu deren Heilung durch Zufrieren der Durchbruchsöffnung eingeleitet würden.
^1.. 309812/0688
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: "
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
:■ & 8 c
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.
3 υ 9812/0688
Claims (1)
- PATENTANSPRÜECHE1. Verfahren zum Steuern einer Stranggiessanlage beieiner einen Durchbruch verursachenden Störung, wobei ein den Durchbruch kennzeichnendes Signal erzeugt und mit ihm eine Gegenmassnahme gegenden Durchbruch veranlasst wird, nach Hauptpatent (AnmeldungP 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, ZUERICH31)9812/0688Leerseite
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