DE2241032B2 - Schaltung elektrischer Antriebe in einer Vielrollen-Stranggießanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung elektrischer Antriebe für eine Mehrzahl antreibbarer Rollen in der Stranglaufbahn einer Vielrollen-Stranggießanlage.

Aus der DE-OS 19 11 785 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Walzenbelastung in einer Stranggießanlage bekannt, bei dem die auf die den Gußstrang ergreifenden Klemmwalzen einwirkende Belastung durch Messung des Klemmwalzengewichtes während der Gußstrangbewegung bestimmt wird. Dabei steht die Belastung der Klemmwalzen in umgekehrter Beziehung zum gemessenen Gewicht, so daß danach der Gießvorgang und die Fortbewegung des Stranges steuerbar wird, wobei die Klemmwalzen stillgesetzt werden können, sobald das gemessene Gewicht unter einem bestimmten Minimalwert abfällt Bei dieser Vorrichtung sind entsprechende Meßeinrichtungen angeordnet, die die jeweiligen Klemmwalzenbelastungen anzeigen und mit einem maximalen Belastungswert vergleichen. Mit dieser kontinuierlichen Anzeige der Belastung für den Gußstrang werden

ίο Fehler festgestellt und korrigiert, die anderenfalls zu einer Beschädigung des Gußstranges führen könnten. Nach diesem Verfahren können jedoch rißempfindliche Stahlsorten nicht mit ausreichend hoher Zuverlässigkeit und großer Gießgeschwindigkeit verarbeitet werden.

Aus der DE-OS 19 32 884 ist eine Einrichtung zur Steuerung einer Stranggießanlage bekannt, in der an aufeinanderfolgenden Bezugspunkten im Zuge der Stranglaufbahn Signalgeber angeordnet sind, die in Abhängigkeit von der Ankunft des Stranges an den Bezugspunkten einem Rechner Signale zuführen, der dann folgerichtig die Antriebe und die Steuergeräte in Betrieb setzt Bei einer zulässige Grenzwerte überschreitenden Abweichung in der Signalfolge wird die Hauptantriebsvorrichtung mit einem Warnsignal gewarnt oder mit einem Korrektursignal zu einer Korrektur veranlaßt Diese Steuerung wird nur bei Stranggießanlagen eingesetzt, bei denen der Gußstrang an nur im wesentlichen einer Stelle vor der Geraderichtzone mit Vortriebsbelastungen beaufschlagt wird. Bei einer Vielrollen-Stranggießanlage ist diese Einrichtung nicht verwendbar. Empfindliche Stahlsorten können mit rationell hohen Gießgeschwindigkeiten jedoch nur in

Vielrollen-Stranggießanlagen verarbeitet werden. Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrun-

j5 de, eine Schaltung der eingangs genannten Art, insbesondere für die Antriebe in einer Vielrollen-Stranggießanlage, zu schaffen, mit der auch bei rißgefährdeten Stahlsorten hohe Gießgeschwindigkeiten bei einwandfreier Stahlqualität des fertigen

Stranges erreichbar sind.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer eingangsgenannten Schaltung gelöst bei der die Antriebe (1, 2, 3, 26, 26a^ von Elektromotoren gebildet sind, deren Drehmoment bei jeder Drehzahl der Stärke der Strombeaufschlagung direkt proportional ist, daß einer der Antriebe (26, 26a,) als Hauptantrieb ausgelegt ist, dem die anderen Antriebe (1, 2, 3) eis Hilfsantrieb zugeordnet sind, und daß die Antriebe mit selbständigen Regelkreisen (37,44,45, 28) an einen gemeinsamen, die Strombeaufschlagung der Antriebe steuernden Hauptregler (32) angeschlossen sind.

Beim Einsatz dieser Schaltung zum Antrieb der einzelnen, den fortschreitenden Strang ergreifenden Rollen bzw. Rollensätze bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, in den einzelnen Längenabschnitten des sich in der Anfahrphase verfestigenden Gießstranges die Zugkraftanteile bis auf ein jeweils unschädliches Maß auszusteuern und damit die Rißbildung auch bei rißgefährdeten Stahlsorten zu unterdrücken. Vielmehr

bo kann der Gußstrang in Längsrichtung einer Druckbelastung unterworfen werden, indem der jeweils hintere Rollensatz den Strang in den in Stranglaufrichtung folgenden Rollensatz hineinpreßt. Der Hauptregler steuert die Elektromotoren hinsichtlich ihres Drehmo-

b5 mentes exakt durch die Strombeaufschlagung, wobei eine gegenseitige Beeinflussung der Elektromotoren ausgeschlossen ist, da sich diese in selbständigen Regelkreisen befinden. In der Anfahrphase der Strang-

gießanlage wird der Hauptantrieb bei einer vom Hauptregler eingestellten und von der Gießgeschwindigkeit abhängigen Drehzahl bis an einen vorbestimmten Stromaufnahmewert hochgeregelt, ehe dann einer der Hilfsantriebe mit der vom Hauptregler vorgegebenen Drehzahl in seiner Stromabnahme bis zu einem vorbestimmten Stromaufnahme-Grenzwert hochgeregelt wird. Das Hochregeln dieses zunächst zugeschalteten Hilfsantriebs erfolgt in der Weise, daß die Stromaufnahme und das aufgebrachte Drehmoment bei dem Hauptantrieb an dem zuvor erreichten Grenzwert verbleibt Wenn dieser erste Hilfsantrieb in seinem Stromaufnahmewert wieder seinen Grenzwert erreicht hat, schaltet der Hauptregler den nächsten Hilfsantrieb zu, wobei er selbsttätig überwacht, daß der Hauptantrieb und der zuerst geschaltete Hilfsantrieb in ihren Stromaufnahmewerten am Grenzwert bleiben. Bei diesem bestimmungsgemäßen Gebrauch der Schaltung ergibt sich eine Betriebsweise für die Stran^gießanlage, bei der hochempfindliche Stahlsorten mit großem Strangquerschnitt und hoher Stranglaufgeschwindigkeit verarbeitbar sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung ist im Anspruch 2 angegeben. Gleichfeld-Gleichstrommotore arbeiten in der vom Hauptregler vorgegebenen Weise mit hoher Lauf- und Drehmomentkonstanz.

Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt sich aus dem Anspruch 3. Die vom Hauptregler kommenden Signale führen über den Verstärker zu einer exakten und schnellen Reaktion des beaufschlagten Regelkreises.

Zweckmäßig ist ferner, wenn die Maßnahmen gemäß dem Anspruch 4 verwirklicht sind. Auf diese Weise wird die Roliengeschwindigkeit und auch der Lauf des Gießstranges ermittelt und in Form von Impulsen für den Verstärker nutzbar.

Weitere, vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in den sich anschließenden Ansprüchen 5 bis 7 entnehmbar.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schaltungen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung zur Steuerung der Elektromotoren für die Antriebe der Rollen einer Vielrollen-Stranggießanlage und

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltung für automatischen Betrieb.

Die in F i g. 1 durch ein Blockschaltbild versinnbildlichte, elektrische Schaltung ist zur manuellen Steuerung der verschiedenen Antriebsmotore für die nicht dargestellten Rollen oder Rollensätze in einer Vielrollen-Stranggießanlage eingesetzt. Der nicht dargestellte Gießstrang läuft in Richtung von Hilfsantrieben ©, ©, ©an dem als Hauptantrieb ausgelegten Antrieb® zur Regelung der Stranggeschwindigkeit vorbei. Der Antrieb® besteht aus zwei Gleichfeld-Gleichstrommotoren 26, 26a, die in einem selbständigen Regelkreis 28 enthalten sind. Dieser bildet eine geschlossene Schleife und enthält eine Spannungsquelle 29, einen Verstärker 30 und einen Tachometer 31. Die Drehzahl der Motore 26 und 26a wird mit einem Hauptregler 32 gesteuert, der über eine Steuerleitung 4 den Verstärker 30 im Regelkreis 28 beaufschlagt. Die beiden Motore 26 und 26a werden mit im wesentlichen konstanter Drehzahl betrieben, die nur bei Änderung der Gießstranggeschwindigkeit geändert wird. Ein Amperemeter 33 zeigt die Stromstärke an, die die Motore benötigen, um diese Drehzahl aufrechtzuerhalten. Die angezeigte Stromstärke ist gleichzeitig ein Maß für die Leistung der Motore und das von ihnen abgegebene Drehmoment
Die Hilfsantriebe ©, © und ® weisen ebenfalls Gleichfeld-Gleichstrommotore 36i, 362 und 36₃ auf, die in selbständigen Stromregelkreisen 37, 44 und 55 eingeordnet sind. In jeden der Stromref elkreise 37, 44 and 45 ist ferner eine Spannungsquelle 38i, 382 und 383, ein Verstärker 39i, 392 und 393, ein Lasteinstellorgan 40i, 4O₂ und 4O3 sowie ein Amperemeter 41i, 4I2 und 413 eingeordnet. Jeder der Verstärker 39|, 392 und 39₃ ist an die Steuerleitung 4 zum Hauptregler 32 angeschlossen und erhält von diesem Steuersignale, mit denen die Strombeaufschlagung der Motore 36], 362 und 363 geregelt wird.

Es ist selbstverständlich denkbar, daß mehr als drei Hilfsantriebe dem Hauptantrieb zugeordnet sind, die dann ebenfalls über den Hauptregler gesteuert werden.

Weiterhin kann der Hauptregler in Abhängigkeit von dem Schmelzflüssigkeitsniveau in der Gießkokille gesteuert werden.

Die Antriebe werden mit der vorbeschriebenen Schaltung wie folgt geregelt:

Die beiden Motore 26 und 26a laufen mit konstanter Drehzahl, wobei das Amperemeter 33 die Stärke des Stroms anzeigt, den die Motoren aufnehmen, um die Drehzahl aufrechtzuerhaltea In der Anfahrphase der Stranggießanlage haben die mit den Motoren 26 und

3d 26a in Antriebsverbindung stehenden Rollen oder Rollensätze den Anfahrstrang ergriffen und ziehen den sich verfestigenden Strang aus der Kokille. Die von den Motoren 26 und 26a benötigte Stromstärke steigt dabei kontinuierlich, da der Rollenbahnwiderstand gegen die Bewegung des Gießstrangs ansteigt. Wenn die Stärke des aufgenommenen Stroms einen festgelegten Höchstwert erreicht, beispielsweise IO Ampere, den das Amperemeter 33 anzeigt, wird der dem Hilfsantrieb ©bzw. dessen Motor 36i zugeführte Strom erhöht Da der Hilfsantrieb© bereits mit der Steuerleitung 4 des Hauptreglers 32 in Verbindung steht, dreht der Motor 36i die nicht gezeigten Rollen des Hilfsantriebs © mit der gleichen Drehzahl, wie die Rollen im Hauptantrieb ©.Der den Motor 36| zugeführte Strom wird in dem Maße erhöht, wie es notwendig ist, um die Stromaufnahme der Motoren 26 und 26a auf den festgelegten Maximalwert zu halten. Auf diese Weise erzeugt der Hilfsantrieb © eine wachsende Zugkraft für den Gießstrang. Zu diesem Zeitpunkt hat das vordere Ende des eigentlichen Gießstrangs den Hilfsantrieb © passiert und nähert sich dem Hilfsantrieb © und dessen nicht gezeigten Rollen. Nachdem das vordere Ende des Gießstrangs den Hilfsantrieb© erreicht hat, wird die Stromaufnahme der Motoren 26, 26a und 36] auf dem Maximalwert gehalten und der dem Elektromotor 362 zugeführte Strom erhöht, um auf diese Weise eine weiterhin wachsende Zugkraft für den Gießstrang zu erzeugen. Nachdem das vordere Ende des Gießstranges den Hilfsantrieb ©erreicht hat, wird auch dessen Motor 363 in seiner Stromaufnahme hochgeregelt, wobei auch hier die Stromaufnahme des Motors 362 konstant auf dem Höchstwert gehalten wird.

D<e in der gezeigten Schaltung angeordneten Elektromotoren können auf diese Weise im fortschreitenden Strang eine in Längsrichtung wirkende Druckkraft aufbauen, mit der einer Rißbildung im Gießstrang entgegengewirkt wird.

Die in Fig.2 verdeutlichte Schaltung ist wiederum

durch ein Blockschaltbild versinnbildlicht und kann die oben genannten manuell oder vom Schmelzflüssigkeitsniveau abhängig durchgeführten Steuerfunktionen automatisch vornehmen. Diese Schaltung enthält im wesentlichen die gleichen Bauelemente, wie die zu i Fig. 1 beschriebene, so daß unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen keine weitere Erläuterung notwendig ist. Zur besseren Verständlichkeit ist hier eine Gießkokille 10 angedeutet, von der ausgehend die Laufbahn eines Gießstranges S erkennbar ist. Der Hauptantrieb® zur Regelung der Stranggeschwindigkeit enthält einen Impulsgenerator 46, der in Wirkverbindung mit dem Elektromotor 26a steht und über eine Steuerleitung 12i an einen digitalen Computer 47 angeschlossen ist. Aus dem Regelkreis 28 des Antriebs ©ist ferner eine Steuerleitung H₁ an den Eingang des Computer 47 angeschlossen, mit welcher Lastsignale der Elektromotoren 26, 26a an den Computer 47 übermittelt werden. Die Regelkreise 37, 44 und 45 der Hilfsantriebe ©,© und® sind ebenfalls über Steuerleitungen 11 an den Computereingang angeschlossen, mit denen der Computer Lastsignale der Elektromotoren 36|, 362 und 363 erhält. Der Computerausgang ist mit Steuerleitungen 12 an die einzelnen Regelkreise 37, 44 und 45 angeschlossen und übermittelt diesen Signale zur Lasteinstellung für die einzelnen Motore. Der Computer stellt bei dieser Schaltung automatisch für jeden Antrieb die Stromaufnahme so ein, daß die oben bei der manuellen Steuerung beschriebene Wirkung eintritt.

Die vorbeschriebenen Schaltungen können für Stranggießanlagen mit einem starren oder auch einem flexiblen Anfahrstrang benutzt werden. Weiterhin sind sie geeignet für Stranggießanlagen mit gebogener Kokille oder mit in der Rollenbahn angeordneten Arbeitswalzen.

Die verwendeten Gleichfeld-Gleichstrommotoren zeichnen sich in ihrer Charakteristik dadurch aus, daß die abgegebenen Drehmomente bei jeder Drehzahl direkt der Stromstärke proportional sind.

Wenn die Anfahrphase der Stranggießanlage beendet ist und der Gießstrang sich über die Strecke aller Antriebe hinwegerstreckt, ist für den Hauptantrieb φ beispielsweise ein Stromaufnahmehöchstwert von 10 Ampere eingesteuert, während die Hilfsantriebe ©, © und© mit einem Strom von jeweils 20,15 bzw. 10 Ampere beaufschlagt werden. Auf diese Weise wird die oben erwähnte Kompression des Gießstranges in Stranglaufrichtung aufrechterhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltung elektrischer Antriebe für eine Mehrzahl antreibbarer Rollen in der Stranglaufbahn einer Vielrollen-Stranggieß-Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe(1,2,3,26, 26a) von Elektromotoren gebildet sind, deren Drehmoment bei jeder Drehzahl der Stärke der Strombeaufschlagung direkt proportional ist, daß einer der Antriebe (26, 26a) als Hauptantrieb ausgelegt ist, dem die anderen Antriebe (1,2,3) als Hilfsantrieb zugeordnet sind, und daß die Antriebe mit selbständigen Regelkreisen (37, 44, 45, 28) an einen gemeinsamen, die Strombeaufschlagung der Antriebe steuernden Hauptregier (32) angeschlossen sind.

   X Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gleichfeld-Gleichstrom-Motore als Antrieb (1,2,3,26a, 26), wobei der Hauptantriebsmotor (26, 26a) in einem eine geschlossene Schleife bildenden Drehzahl-Regelkreis (28) integriert ist und die Hilfsantriebsmotoren (1, 2, 3; 36) in geschlossene Schleifen bildende Spannungs-Regelkreise (37, 44, 45) integriert sind, die an den Hauptregler (32) angeschlossen sind.

   3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regelkreis (37, 44, 45, 28) eine Stromquelle (38, 29), einen Verstärker (39, 30) und eine Stromaufnahme-Meßeinrichtung (41,33) für den Antriebsmotor aufweist, wobei am Verstärkereingang die Zuleitung vom Hauptregler (32) angeschlossen ist.

   4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelkreis (28) des Hauptantriebsmotors (26,26a} eine impulserzeugende Geschwindigkeits- und Wegmeßeinrichtung (31) eingeordnet ist

   5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schaltkreis (37, 44, 45) der Hilfsantriebe die Stromaufnahme-Meßeinrichtung (41) parallel mit einer Sollwerteinstellvorrichtung (40) für die Stromaufnahme des Motors an den Verstärker (39) angeschlossen ist

   6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptregler aus einem digitalen Computer (47) besteht

   7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Motor (26, 26a) ein Impulsgenerator (46) angeschlossen ist, der mit dem Computer (47) verbunden ist, und daß an den Motoren (1,2,36) Belastungs-Meßglieder angeordnet sind, die mit dem Computer verbunden sind.