DE2458596C2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Badspiegelhöhe in einer Stranggießmaschine mit umlaufendem Gießband - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Badspiegclhöhc in einer Stranggießmaschine «emiiß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei derartigen Vorrichtungen ist es außerordentlich schwierig, die Zuflußgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls und die Höhe des geschmolzenen Metalls zu bestimmen. Die Bedingungen auf der Rückseite des umlaufenden Gießbandes, insbesondere die Temperatur, sind schwierig zu messen, da diese Rückseite durch schnell fließendes Kühlmittel stark gekühlt wird. Dadurch werden Änderungen der Gießbandtemperatur in der Nähe der Gießdüse, wo eine kritische Zone ist, besonders schwierig meßbar. Die Kühlung kann nicht ohne weiteres unterbrochen werden. Bereits bei einer Unterbrechung der Kühlung für ein oder zwei Sekunden besteht die Gefahr, daß das geschmolzene Metall ein Loch in das Gießband brennt Dies liegt daran, daß das Gießband relativ dünn ist, während der Hitzefluß, der vom geschmolzenen Metall ausgeht, enorm hoch ist

Aus der Zeitschrift »Iron and Steel Engineer«, Dezember 1971, Seite 52—55, ist bereits eine Vorrichtung bekannt, die eine radioaktive Quelle und einen radioaktiven Detektor aufweist, mit dem die Höhe des Badspiegels des geschmolzenen Metaiis in der Stranggießkokille festgestellt wird. Ein solches radioaktives Meßsystem erfordert ein aktives System, das eine radioaktive Strahlenquelle und einen Detektor zum Empfang der Strahlen enthalten muß. Insbesondere sind bei der bekannten Vorrichtung zwei aktive Strahlenquellen und zwei Detektoren vorgesehen, eine für die Niveau-Feststellung des geschmolzenen Metalls und eine für die Niveau-Feststellung in der Stranggießmaschine. Die Anwendung eines solchen radioaktiven Systems erfordert viele Vorsichts- und Schutzmaßnahmen, um eine potentielle Gefahr durch radioaktive Strahlung auszuschließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, mit der einerseits die Badspiegelhöhe und andererseits der Zustand des Gießbandüberzuges auf relativ einfache Weise bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfinduagsgetiUlß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Badspiegelhöhe und des Gießbandzustandes geschaffen, wobei Temperaturen gemessen werden, die durch thermische Leitung von geschmolzenem Metall durch das Gießband hindurchgelangen. Aufwendige Einrichtungen, wie radioaktive Strahlenquellen und entsprechende Detektoren, werden vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert: Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Stranggießmaschine, teilweise im Schnitt mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Badspiegelhöhe und des Gürtelbeschichtungszustandes;

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der F i g. I;

F i g. 3 eine vergrößerte Schnittansicht der Vorrichtung längs der Ebene 3-3 in Fig. 2, von unten gesehen, welche die Anordnung der einzelnen Temperaturfühler zeigt:

F i g. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts zweier Temperaturfühler längs der Ebene 4-4 von F i g. 3;

F i g. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines Temperaturfühlers längs der Ebene 5-5 von F i g. 4, bei welcher der obere Teil der stromlinienförmigen Gestaltung der Temperaturfühler zu sehen ist;

F i g. 6 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Ebc-

ne 6-6 von F i g. 4. in der der untere Teil der stromlinienförmigen Gestalt der Temperaturfühler zu sehen ist

In der Stranggießmaschine wird geschmolzenes Metall von einer Gießpfanne 14 geliefert und fließt durch einen Ausguß 16 in einen Zwischenbehälter 18. Das geschmolzene Metall 12 wird durch eine Gießdüse 24 dem Kokillenhohlraum C auf der Zuflußseite 25 der Stranggießkokille zugeführt, die u. a. durch ein oberes und ein unteres, endlose& flexibles Gießband 25 und 28 gebildet ist. Wie in den F i g. 2 und 4 zu sehen, weist jedes Gießband eine Schutz- und Isolierbeschichtung 29 auf der Gießbandoberfläche auf.

Die Gießbänder 26 und 28 werden unterstützt und angetrieben durch obere und untere Traggerüste, die mit 30 und 32 bezeichnet sind und in einem Maschinenrahmen (nicht gezeigt) befestigt sind. Jedes Traggerüst weist zwei Hauptwalzen 34, 38 und 36, 40 auf, um die Gießbänder zu tragen, anzutreiben und zu steuern, und die Gießbänder werden durch eine Vielzahl mit Rippen versehener Stützwalzen 41 (F i g. 4) in gewünschter Beziehung längs des Kokillenhohlraumes Cgeführt

Sehr hohe Wärmemengen müssen aus den oberen und unteren Gießbändern 26,28 mittels einer Schicht 48 eines schnellströmenden Kühlmittels abgeführt werden (F i g. 2 und 4), das längs der Rückseite 50 und 52 der Gießbänder entlangfließL Das flüssige Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, enthält einen Korrosionsinhibitor.

Der Gußstrang 58 wird über Führungsrollen 60 ausgefördert, wovon zwei in der F i g. 1 gezeigt sind.

Um die Badspiegelhöhe />des geschmolzenen Metalls im Bereich der Zuflußseite 25 zu bestimmen, ist eine Reihe 62 (F i g. 1 und 2) von fünf Temperaturfühlern 62a, 626. 62c, 62d und 62e angeordnet, welche mit der gekühlten Rückseite 52 des unteren Gießbandes 28 in der Nähe der Hauptwalze 36 in Berührung kommen. Es können soviel Temperaturfühler zur Bestimmung des Badniveaus verwendet werden, wie gewünscht wird. Die Anzahl der Temperaturfühler der Reihe 62 sollte jedoch nicht von so großer Menge sein, daß das Kühlmittel 48, das längs der Rückseite 52 läuft, gestört wird.

Wie in der F i g. 4 zu sehen, sind die Temperaturfühler 62a bis 62e zwischen den Stützwalzen 41 angeordnet, um ein Stören dieser Walzen zu vermeiden. Jeder Temperaturfühler ist auf einer zugehörigen Stützeinrichtung in Form von Unterrtützungsarmen 64a, 646, 64c, 64c/ und 64e befestigt, welche auf dem unteren Gerüst 32 befestigt sind. Der erste Temperaturfühler 62a oder der erste und der zweite Temperaturfühler 62a und 62b (oder mehr von ihnen) können in Zwischenräumen 63 der unteren Eingangswalze 36 zwischen den Kanten 65 unterhalb der stromaufwär'igen Grenze des Badspiegels P angeordnet sein. Ein Befestigungsfinger 69 (F i g. 3) erstreckt sich stromaufwärts von dem Arm 64c in die entsprechende Ausnehmungen 63, um die entsprechenden Temperaturfühler in den Ausnehmungen zu halten.

Im beschriebenen Fall einer Zwiüingsband-Gießmaschine ist es von Vorteil, eine Reihe von Temperaturfühlern 62 und eine weitere Reihe 162 zu verwenden, die mit der Rückseite 52 des oberen Gießbandes 26 für die Bestimmung der Badspiegelhöhe P in Berührung sind. Jeder Temperaturfühler ist auf einer zugehörigen Stützeinrichtung in Form von Unterstützarmen 164a, 1646, 164c. \CAd und !64e befestigt, welche auf dem oberen Gerüst 30 befestigt sind. Es kann von Vorteil sein, eine Reihe von Temperaturfühlern 70 und eine andere Reihe 170 zu verwenden, die mit den Rückseiten beider Gießbänder 26 und 28 für die Bestimmung des Zustandes der Bandbeschichtung 29 oder der Boschichtungen in Eingriff kommt.

Alternativ kann irgendeine Kombination von ein, zwei, drei oder vier der Reihen der Temperaturfühler 62,162, 70 und 170 verwendet werden. Es soll bemerkt werden, daß die Fühlerreihen 162 und 170 für das obere Gießband 26 etwas weiter stromabwärts als jene für das untere Gießband 28 angeordnet sind, da die Neigung des Kokillenhohlraums C bewirkt, daß der Badspiegel P

ίο schräg zu den beiden Gießbändern 26 und 28 verläuft, wie dies in den F i g. 1 und 2 zu sehen ist.

Jeder Temperaturfühler reagiert auf die lokalen Änderungen der Gießbandtemperatur auf der gekühlten Rückseite 52 des Gießbandes benachbart seiner Spitze infolge Berührung des Gießbandes mit dem zu gießenden geschmolzenen Metall. Unter Berücksichtigung der intensiven Kühlwirkung des darüber fließenden Kühlmittels 48 ist die Temperaturzunahme auf der Rückseite 52 nicht sehr groß, kann jedoch wirkungsvoll durch die folgenden Schritte erfaßt werden. Dv. Tempcraturfühierreihe 62 fühlt eine stromauiwärtige crier stromabwärtige Verschiebung der Stellung des Bandspiegels P durch Fühlen der örtlichen Zu- oder Abnahme der Gießbandtemperatur hinsichtlich der Längsanordnung der Temperaturfühler 62a, 626, 62c, 62d und 62e oder der Temperaturfühler 162a, 1626, 162c, I62d und 162e (oder aller von ihnen) in Richtung der Bewegung des Gießbandes. Jeder dieser Temperaturfühler der Reihe 62 oder 162 (oder beide) ist mit einem Badspiegelhöhen-Monitor 66 (siehe F i g. 1) verbunden, der Vorrichtungen für die Anzeige der Temperaturveränderungen aufweist, die durch die einzelnen Temperaturfühler in den Fühlerreihen 62 und 162 festgestellt werden. Beispielsweise kann der Monitor 66 eine Folge von elektrisch relaisgesteuerten farbigen Lichtern aufweisen, wobei jedes auf einen entsprechenden Temperaturfühler 62a bis 62e oder 162.3 bis 162e reagiert Jedes Relais bewirkt, daß eine Lampe mit Energie versorgt wiro, weryi der entsprechende Temperaturfühler einen bestimmten Temperaturanstieg registriert Der Gießer kann dann von Hand eine Steuervorrichtung 71 für die Zuflußmenge der Schmelze einstellen, bis das gewünschte Badniveau hergestellt ist Irgendwelche anderen Monitorvorrichtungen, wie beispielsweise eine Foige von Schreibern oder hörbarer Signale, können ebenfalls verwendet werden. Alternativ kann der Monitor und die Regelvorrichtung 66 über die Leitungen 67 mit der Steuervorrichtung 71 verbunden sein und eine automatische Regelvorrichtung aufweisen, um die Zuführung des geschmolzenen Metalk mittels beispielsweise einer bewegbaren Stange 22 und eines an der Stange befestigten Verschlusses 20 zu regeln.

Wie man in Fig.3 sieht, sind die Temperaturfühler 62a bis 62e, im Abstand versetzt, quer über die Gießbandbreite angeordnet um irgendeine Störung der Strömung Fdes Kühlmittels zu vermeiden.

Mit Hilfe der Messung des Badspiegels P durch die Temperaturfühler kann entweder die Schmelzezufuhr oder die Gießbandgeschwindigkeit gesteuert werden.

Um den Zustand des Gießbandüberzuges 29 zu überwachen, kann eine zweite Reihe 70 oder 170 (siehe F i g. 1,2) von fünf Temperaturfühlern 62a, 70a, 706,70c und 7Od (F i g. 3) (oder mehr) in der Nähe eines oder beider Gießbänder hefestigt werden. Diese sind vorzugsweise an Punkten einheitlichen Abstandes quer über die Breite des Gießbandes angeordnet, wie das in F i g. 3 gezeigt ist. Die Anzahl der Fühler in den Reihen 170 oder 70 sollte aber nicht so groß sein, daß sie den

Fluß des Kühlmittels Fstören.

Der hintere Temperaturfühler 62e in der Höhe der Reihe 62 kann einen der Temperaturfühler der den Zustand der Beschichtung überwachenden Reihe 70 bilden. In Reihe 70 und 170 sind alle Temperaturfühler auf einem einzigen Unterstützungsarm 64e oder 164e befestigt.

Die den Zustand der Beschichtung fühlenden Temperaturfühlerreihen 70 oder 170 sind in einer Linie mit den Temperaturfühlern 62e oder 162e angeordnet, da an dieser Stelle das geschmolzene Metall immer in vollständiger Berührung mit der ganzen Breite des Gießbandes sein soll. Ein Anzeichen für den Zustand der Beschichtung ist die Temperatur der Gießbandrückseite, wenn die Beschichtung auf der Gießbandoberfläche mit dem zu vergießenden Metall in Berührung ist. Aus diesem Grunde ist die den Zustand der Beschichtung sbfühisr.ds Temperaturfühlirreih? seitlich im Abstand quer über dem Gießband in der Nähe des Badspiegels P angeordnet.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, ist die den Zustand der Beschichtung abfühlende Temperaturfühlerreihe 62e, 70a, 70b, 70c und 70c/ mit einem den Zustand der Beschichtung überwachenden Monitor 72 einschließlich einer Temperaturaufzeigvorrichtung für die entsprechenden gemessenen Temperaturen verbunden. Der Betriebsmann kann die Temperaturen als Paramenter für die verschiedenen Gurtelbeschichtungszustan.de verwenden, indem er Daten aus Tabellen verwendet, welche auf vergangener Betriebserfahrung mit der Beschichtungsart 29 basieren, welche verwendet wird. Die anderen Temperaturfühlerreihen 170, wenn sie verwendet werden, sind ebenso mit dem Monitor 72 verbunden.

Der Monitor 72 kann über die Leitungen 73 bzw. 75 mit den Antriebsvorrichtungen 47 und 76 antriebsmäßig verbunden sein, um die Maschine automatisch anzuhalten, wenn die Beschichtung 29 abgenutzt oder nicht mehr einheitlich ist, um ihre Isolier- und Schutzfunktion für die Qualität des Gießproduktes wahrzunehmen.

Die Anordnung der Temperaturfühler 62 und 70, die sowohl zum Messen der Badspiegelhöhe als auch des Beschichtungszustandes verwendet werden, ist ein Einzelheiten in den Fig.4, 5 und 6 dargestellt. Die Fig.4 zeigt die Temperaturfühler 62c und 62t/ im Querschnitt. Jeder Temperaturfühler weist eine manteiförmige Isolierung 80 aus einem weichen Material von niederer Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen auf, welches stromlinienförmig im Kühlmittelnuß Fmit dem Meßende in der Nähe der rückwärtigen Gürteloberfläche "2 angeordnet ist. Dieser Stromlinienförmige Querschnitt 82 ist in F i g. 5 gezeigt, wird durch eine parabolische, vordere Fläche 84 und eine V-förmige, hintere Kuppelfläche 86 begrenzt. Der Kühimitteifluß Fist durch Pfeile angedeutet.

Der isolierende Mantel 80 vermindert die Reibung auf den Gießbändern. An diesem Befestigungsende hat der Isoliermantel 80 einen kreisförmigen Querschnitt 88 (F i g. 6). Der kreisförmige Teil 88 des Mantels 80 paßt genau in ein Rohr 90, das an dem entsprechenden Unterstützungsann 64c, 64d etc. befestigt ist. Eine Andruckfeder 92 drückt den teleskopartigen Mantel 80 gegen die Rückseite des Gießbandes.

Jeder Isoliermantel 80 hat eine axiale Bohrung 94, mit einer Hülse 100 aus einem hochwärmeleitenden Metall, beispielsweise Kupfer, welches in das Ende der Bohrung eingepreßt ist. Diese wärmeleitende Hülse 100. die an jedem Ende des Mantels 80 befestigt ist. wird aus einem geschlossenen F.rute 102 gebildet, welches die sich bewegende Gießbandrückseite direkt und gleitend bcrühri. Ein auf Wärme ansprechendes, eine Spannung erregendes Meßelement 104, wie beispielsweise ein Thermistor oder ein Kontakt-Thermoelement, mit leitenden Drähten 106 wird in die Hülse 100 in Kontakt mit dem Ende 102 eingebracht und wird mit einem elektrisch isolierenden und wasserfesten Material 108 abgeschlossen, wie beispielsweise Epoxydharz. Die leitenden Drähte 106 sind mit dem entsprechenden Monitor und den Kontrollvorrichtungen 66 und/oder 72 verbunden. Die Wärme wird von dem Gießband über das geschlossene Ende 102 der Kappe in das Meßelement 104 geleitet.

Die Temperaturfühleranordnung isoliert das auf Wärme ansprechende Element 104 von den seitlichen Kühlwirkungen, die durch den Kühlmittelfluß hervorgerufen werden. Axialer Wärmefluß, der von dem geschmolzenen Metall durch das Gießband und die das Gießband berührende Kappe 100 geleitet wird, wird jedoch leicht gemessen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Badspiegelhöhe in einer Stranggießmaschine mit mindestens einem flexiblen, endlos umlaufenden Gießband, dessen Gießfläche mit einem isolierenden Werkstoff beschichtet ist und dessen Rückseite durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Serie von zumindest zwei in to Abständen voneinander im Bereich der Gießzone (P) angeordneten, stromlinienförmig gestalteten Temperaturfühlern (62,70,162, t70) vorgesehen ist, die mittels Stützeinrichtungen (64a—e, 164a—e) mit der Rückseite (50, 52) des Gießbandes (26, 28) in Berührung gehalten und gegenüber dem Kühlmittel (F) mit einer thermischen Isolierung (80) versehen sind, und daß eine Anzeigeeinrichtung (66,72) vorgesehen ist, ZQ die die Temperaturfühler (62,70,162, 170) angeschfc3sen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler (62,70,162,170) mit einem Ende (102) aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff versehen sind, und daß die Stützeinrichtungen (64a—e, 164a—e) Andrückfedern (92) enthal- ~5 ten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler (62,70,162,170) mit einer Hülse (100) aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff vergehen sind, und daß die mit der rückwärtigen Seite (50. 52) des Gießbandes (26, 28) in Berührung befindlichen Enden <102) der Temperaturfühler (62,70,162,170) dip; geschlossenen Endbereiche dieser Hülsen (100) sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung der Temperaturfühler (62, 70, 162,170) aus einem in Beziehung zur Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit (F) stromlinienförmig ausgebildeten Mantel (80) aus wärmeisolierendem Werkstoff besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Mantels (80) gleitend von einem Rohr (90) aufgenommen ist, welches die Andruckfeder (92) enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil des wärmeisolierenden Mantels (80) die hochwärmeleitende Metallhülse (100) umgibt, in deren Endbereich das eine elektrische Spannung abgebende Meßelement (104) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Serie von Temperaturfühlern (62,70,162,170) auf einer Stützeinrichtung (64a —e, 164a—e) angebracht und im gegenseitigen Absland im Bereich der Gießzone (P) quer über die Breite des Gießbandes (26,28) verteilt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —7 für eine Stranggießmaschine mit zwei Gießbändern, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gießband (26, 28) eine Serie von Temperaturfühlern (62, 70, 162, 170) zugeordnet ist.