DE2751446B2

DE2751446B2 - Vorrichtung zum Steuern eines Absperrorgans für eine öffnung in einem Schmelzgefäß

Info

Publication number: DE2751446B2
Application number: DE2751446A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Sakashita; Isao Yamazaki
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-11-17
Filing date: 1977-11-17
Publication date: 1980-07-24
Also published as: JPS60143B2; GB1589627A; IT1090646B; FR2371259B1; US4222506A; JPS5362734A; FR2371259A1; DE2751446C3; DE2751446A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern eines Absperrorgans für eine öffnung in einem Schmclzgefäß nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der DE-OS 1458181 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird zum Abtasten der Niveauschwankungen eines Metallbades in einer Kokille mittels eines Objektivs, dessen Achse schräg zur senkrechten Achse am Eintrittsendc der Kokille liegt, ein optisches Bild der Oberfläche des Metallbades im Inneren der Kokille erzeugt.

Auf einem Teil dieses Bildes, der soweit als möglich vom Bild des mit hoher Temperatur auf einem Absperrorgan einer Gießpfanne in die Kokille einflie-3enden Metallstrahls entfernt ist, wird wenigstens eine Fotozelle gerichtet, die so angeordnet wird, daß sie von den Änderungen der Niveauhöhe des Metallbades nach beiden Seiten einer mittleren Niveauhöhe beeinflußt wird, die der normalen gewünschten N'veauhöhc entspricht. Die Vorrichtung ist in der Weise zu einem Regler ausgebildet, daß das Abfließen des Metalls aus der Gießpfanne durch das Absperrorgan geregelt wird, wobei die Regelung derart erfolgt, daß die Oberfläche des Metallbades in der Kokille auf einer im wesentlichen konstanten Niveauhöhs gehalten wild.

Durch diese bekannte Vorrichtung kann die Überwachung des Niveaus von einem Arbeiter, der entsprechend seiner Beobachtung den Zufluß des geschmolzenen Metalls über das Absperrorgan regelt, vermieden werden. Eine solche Arbeit ist heikel und mühevoll und führt zu ungenauen Ergebnissen.

Ähnlich ist es beim Feststellen des Gießendes beim Ausgießen von geschmolzenem Stahl aus einem Schmelzgefäß, beispielsweise einem Konverter oder einer Schmelzpfanne. Das Gießende kann dort durch Überwachen des Schlackenflusses im Fluß des geschmolzenen Stahls durch direkte Beobachtung erkannt werden. Jedoch ist es auch hier mit einer Sichtbeobachtung schwer, den geschmolzenen Stahl und die Schlacke voneinander zu unterscheiden, so daß Fehler auftreten können. Beispielsweise kann das Gießende zu spät erkannt werden, so daß sich Schlacke in den geschmolzenen Stahl mischt, wodurch nichtmetallische Einschlüsse vergrößert, die Qualität herabgesetzt und besonders während eines Stranggusses die Erzeugung von Aufbrüchen und kleinen Löchern herbeigeführt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche beim Ausgießen von geschmolzenem Metall aus dem Schmelzgefäß den richtigen Zeitpunkt des Gießendes erkennt und das Absperrorgan rechtzeitig sperrt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es wird darauf hingewiesen, daß aus der DE-AS 1 758 170 bereits ein Verfahren zum Überwachen des Frischvorganges bei einem Stahlkonverter durch optisches Messen der Strahlungsintensität der Konvcrterflamme und zum Umwandeln der ermittelten Meßwerte in elektrische Größen bekannt ist. Bei diesem Verfahren werden ausschließlich die Strahlungsintensität der ausgeworfenen Stahl- und Schlackcntcilchen gemessen, und zwar mit einer industriellen Fernsehkamera.

Auch geht aus der DE-PS 2637421 hervor, daß an dem für den Zeitrang der Anmeldung der vorliegenden Erfindung maßgeblichen Tag, bereits ein Verfahren zum Anzeigen des Gießendes beim Vergießen von Metallen aus Gießgefäßen mit am Boden angeordnetem Ausguß, vorgeschlagen worden war, bei dem die Strahlungsintensität des Gießstrahls unmittelbar nach dem Austreten aus dem Ausguß erfaßt und ihre Änderung beim Übergang Metall/Schlacke zum Beenden des Gießvorganges benutzt wird. Ebenso wie bei der DE-AS 1758 170 geht aus der DE-PS 2637421 eine Vorrichtung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens hervor.

Die vorliegende Erfindung zeigt erstmals eine Vorrichtung zum Steuern eines Absperrorgans für eine öffnung in einem Schmelzgcfäß auf, welche nicht nur das Gießende feststellt oder anzeigt, sondern welche den Gießvorgang selbst automatisch beendet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß bei Fehlern, die bei herkömmlicher Sichtheobachtung auftreten können, beseitigt, die nichtmetallischen Einschlüsse im geschmolzenen Metall reduziert und daß Verfahren stabilisiert werden krin-

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schema die Ausführungsform einer in einer Stranggußeinrichtung eingesetzten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein zur Erläuterung der Erfindung dienendes Blockdiagramm,

Fig. 3 in einem Blockdiagramm den Farbfernseher und das Signalunterscheidungsgerät, und

Fig. 4 eine Ausführungsform ähnlich wie die nach Fig. 1 mit einem Konverter.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in einer Stranggußeinrichtung angewendet wird, ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Sie besteht aus einer Kombination einer für Infrarotstrahlen empfindlichen Kamera A, eimern Farbfernseher B, einem Signalunterscheidungsgerät C und einem Absperrorgan D iZr die ausfließende Stahlschmelze.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Kamera A zum Umwandeln der unsichtbaren, von einem Objekt kommenden Infrarotstrahlung in verstärkte Videosignale an einer Stelle angebracht, die mehr als 2 m von der Stranggußeinrichtung entfernt ist, so daß ein Fluß 6 aus geschmolzenem Stahl zwischen einer Gießpfanne 2 und einer Gießwanne 3 fotografie t werden kann. Das Farbfernsehgerät B und das Signalunterscheidungsgerät C sind in einem Schaltkasten 1 untergebracht. Die Kamera A und das Farbfernsehgerät B sind elektrisch leitend miteinander verbunden. Die zum Absperren des Ausflusses von geschmolzenem Stahl dienende Absperrvorrichtung besteht beispielsweise aus einer Kombination eines Querschiebers 4 mit einem hydraulischen Zylinder 5. Das heißt, daß der Querschieber 4 mit einer gleitenden Öffnungs- und Verschlußplatte 4', die ein Loch 4" hat, versehen ist, die im Durchgang des Querschiebers für den Fluß aus geschmolzenem Stahl so angeordnet ist, daß sie seitlich zum Durchgang bewegbar ist (flacher Querschieber mit ebenem Sitz). Die gleitende Öffnungs- und Vcrschlußplatte 4' ist mit einem Ende eines Kolbenschiebcrs 4"' eines hydraulischen Zylinders 5 verbunden und ein magnetisch gesteuertes Ventil 5', das am hydraulischen Zylinder 5 angebracht ist, ist mit der Ausgangsseite des Signalunterscheidungsgerätes elektrisch leitend verbunden, so daß der hydraulische Zylinder 5 durch Öffnen und Schließen des magnetgesteuerten Ventils mittels eines Signals vom Signalunterscheidungsgerät C betätigt wird.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Farbfernschgerät B so ausgebildet, daß es die von der Kamera A abgegebenen Videosignale in verschiedene Farben umwandelt, so daß der Strom aus geschmolzenem Stahl zwischen der Gießpfanne 2 und der Gießwanne 3 durch Bildlinien 8 in der Mitte sämtlicher Bildlinien 7 des Farbfernsehgerätes gezeigt werden können. Wenn in dem aus der Gießpfanne 2 nach unten fließendem Strom aus geschmolzenem Stahl auch Schlacke mit nach unten fließt, erscheint diese in den Bildzcilen 8 für den Strom aus geschmolzenem Stahl wegen der Bildzcilen 9. Das heißt, daß das Emissionsvermögen für Infrarotstrahlung der Schlacke höher als das (<" = 0,28) des geschmolzenen Stahls ist und daß, wenn Schlacke beigemischt ist, in den Bildzeilen 8 ein !•leck mit großer Helligkeit erscheint. Beispielsweise sind als im Fernsehbild angezeigte Zusammensetzung ein Strom aus geschmolzenem Stahl (rot) aus der Gießpfanne 2 von ungefähr 20 X ^O mm (die Größe des aufgezeichneten Bildes variiert mit dem Abstand zwischen der Kamera A und dem von der Gießpfanne 2 nach unten fließenden geschmolzenen Stahl) und Schlacke (gelb) im geschmolzenen Stahl von etwa 3 — 5X3 — 5 mm als Aufzeichnungsbilder auf einer Bildfläche von etwa 150x 150 mm gezeigt.

Das Signalunterscheidungsgerät dient zur Bestimmung des Verhältnisses der Fläche der (gelben) Bildzeilen für die Schlacke und der Fläche der (roten) Bildzeilen für den Strom aus geschmolzenem Stahl, wie sie durch das Farbfernsehgerät B gezeigt werden, zum Vergleich dieses Fläche η Verhältnisses mit einem vorbestimmten Sollwert und zum Abgeben eines Steuersignals, wenn es größer als der Sollwert ist. Ein Beispiel ist in Fig. 3 gezeigt.

Das heißt, daß Rechner 10 und 11, in welchen die (roten) Bildzeilen 8 des vom Farbfernsehgerät B gezeigten Stroms aus geschmolzenem Stahl durch eine Fläche α und die (gelben) BiWzeilen der Schlacke durch eine Fläche b repräsentiert sind und ein Rechner 12, in welchem das Flächenverhältnis b/a X 100 bestimmt wird, vorgesehen sind, so daß das berechnete Flächenverhältnis der Bildzeilen hier mit dem in einer Setzvorrichtung 13 im voraus gesetzten Sollverhältnis verglichen wird und wenn es größer als der Sollwert ist, ein Steuersignal zum Schließen des Absperrorgans abgegeben wird.

Wenn gemäß der vorgeschlagenen Vorrichtung zur selbsttätigen Kontrolle die Kamera A während eines Stranggußvorgangs auf den aus der Gießpfanne 2 nach der Gießwanne 3 nach unten fließenden Strom aus geschmolzenem Stahl gerichtet wird und der Zustand auf dem Farbfernsehgerät B gezeigt wird, wird das Flächenverhältnis der Bildzeilen für den geschmolzenen Stahl und die Schlacke, sobald sich letztere beimengt, berechnet. Es wird zur Verhinderung des Ausflusses von Schlacke im Endabschnitt des Gießvorgangs mit dem im voraus gesetzten Sollwert verglichen. Wenn es größer als das Sollverhältnis ist. wird sofort ein Steuersignal ausgelöst, und das Absperrorgan für den Ausfluß von geschmolzenem Stahl selbsttätig in Gang gesetzt, um das für den Ausfluß des geschmolzenen Stahls vorgesehene Absperrorgan an der Gießpfanne zu sperren. Deshalb werden in eine Bramme eingebrachte nichtmetallische Einschlüsse merklich vermindert.

Die vorliegende Erfindung ist anhand einer in einer Stranggußausrüstung angewendeten Ausführungsform beschrieben worden. Es ist jedoch auch möglich, sie wie nach Fig. 4 zum Umfüllen von Stahl aus einem Konverter 14 in die Gießpfanne 2 zn. verwenden.

Ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erklärt.

Beispiel

Im Fall wurde ein aluminiumberuhigter Stahl, bestehend aus 0,05% Kohlenstoff, 0,21% Mangan, 0,02% Silizium, 0,014% Phosphor, 0,01% Schwefel und 0,064% Aluminium in fester Lösung, Rest Eisen in einem Konverter geschmolzen und eine Bramme von einer Dicke von 270 mm und einer Breite von U>'.)0 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 1 m/min durch Stranggießen hergestellt; dabei wurde eine Ausführungsform einer Einrichtung zur automatischen Überwachung des Stahlflusses aus der Gießpfanne gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt.

Bine in einer Gießpfanne von einem Fassungsvermögen von 250 Tonnen bei 1565° C enthaltene Stahlschmelze wurde bei 4,52 Tonnen/min gegossen, wobei ein Querschieber verwendet wurde. Zu einem Zeitpunkt (Endphase des Gießvorgangs), als die in der Gießpfanne verbliebene Menge des geschmolzenen Stahls klein wurde, wurde das Bildzeilen-Flächenverhältnis der Bramme voreingestellt (beispielsweise auf 12%), und das Ergebnis wurde in den Schaltkreis zum selbsttätigen Schließen des Querschiebers gegeben, um den Ausfluß des geschmolzenen Stahls und der Schlacke zu beenden.

Bei der Analyse der nichtmetallischen Einschlüsse in der erhaltenen Bramme wurde festgestellt, daß sie im Vergleich zu einer herkömmlichen Bramme, bei der der Ausfluß in Sichtbeobächtun° sn°eha!ten wurde, merklich kleiner geworden waren.

In der Endphase des Gießvorganges wurde vom obenerwähnten geschmolzenen Stahl eine Probe j nommen, und die Einschlüsse im Stahl wurden verj chen, wobei folgende Resultate erhalten wurden

Einschlüsse in der Stahlschmelze aus der Gießwanne (auf H) kg Stahlschmelze bezogen)

Einschlüsse Erzeugnis (ε 10 kgBramt bezogen)

Erfassung durch
Sichtbeobachtung (herkömmliche Methode)
Erfassung nach
der neu vorgeschlagenen
Methode

150 bis 200 mg 8 bis 5 mg

10 bis 20 mg 0,5 mg

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern eines Absperrorgans für eine Öffnung in einem Schmelzgefäß, aus der eine in zunehmendem Maße mit Schlacke versetzte Metallschmelze austritt, gekennzeichnet durch eine auf den Austrittsbereich der öffnung gerichtete, auf Infrarotstrahlen ansprechende Farbfernsehkamera (A), durch ein an die Farbfernsehkamera (A ) angeschlossenes Farbfernsehgerät (B) und durch ein an das Farbfernsehgerät

(B) angeschlossenes Signalunterscheidungsgerät (C), das bei Überschreiten eines vorgegebenen Verhältnisses der der Schlacke entsprechenden hellen Flächenbereiche (9) im Farbfernsehbild (7) zu dem der Metallschmelze entsprechenden weniger hellen Flächenbereichen (8) im Farbrernsehbild (7) die Überführung des Absperrorgans (D) in die Sperrstellung auslöst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalunterscheidungsgerät

(C) eine Setzvorrichtung (13) zur Einstellung eines nicht zu überschreitenden Soll-Verhältnisses der Flächenbereiche (8, 9) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß aus einer Schmelzpfanne (2) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß aus einem Konverter (14) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (D) einen flachen Querschieber (4) mit ebenem Sitz, einen hydraulischen Zylinder (5) zur seitlichen Bewegung des Querschiebers (4) und ein elektromagnetisch gesteuertes, durch ein Signal des Signalunterscheidungsgcrätes (C) betätigbares Ventil (5') zum Betätigen des Zylinders (5) aufweist.