DE2851256A1 - Automatisches metallschmelzenoberflaechen-fuellstands-regelungssystem fuer stranggiessmaschinen - Google Patents

Automatisches metallschmelzenoberflaechen-fuellstands-regelungssystem fuer stranggiessmaschinen

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Description

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Automatisches Metallschmelzenoberfiächen-FU11standsregelungssystem für Stranggießmaschinen
Gegenstand dieser Erfindung ist eine Stranggießmaschine, beispielsweise eine Formen-Stranggießmaschiene zum kontinuierlichen Gießen von Kupferblökken/Kupferknüppeln, die einen Durchmesser von beispielsweise 200 mm haben, oder eine Gießbandrad-Stranggießmaschine zum kontinuierlichen Herstellen von Blöcken und Knüppeln, die einen kleineren Querschnitt haben und zu Kupferwalzdraht oder Aluminiumwalzdraht verarbeitet werden. Gegenstand dieser Erfindung ist insbesondere aber ein automatisches Metallschmelzdn-Füllstandsregelungssystem, das den Füllstand des in eine solche Stranggießmaschine gegossenen S£hmelzflüssigen Metalles auf einen konstanten Wert zu halten hat, und dies bei hoher Genauigkeit und bei verbessertem Ansprechverhalten, was sich wiederum verbesserten auf die Qualitätseinhaltung bei den Blöcken und Knüppeln auswirkt.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist9 wird bei der Formen-Stranggießmaschine das schmelzflüssige Metall 2, das einmal in die Gießpfanne 3 gegeben worden ist, von dieser Gießpfanne 3 aus in eine Form 5 gegossen, und zwar durch eine Gießöffnung 4, die in der Gießpfanne 3 geöffnet wird, um kontinuierlich zu Blöcken oder Knüppeln gegeossen zu werden. In diesem Zusammenhang ist es sehr wichtig, daß der Oberflächenspiegel 6 der Metallschmelze, die in die Form 5 gegossen wird, auf einen konstanten Füllstand gehalten wird, um bei den Blöcken/Knüppeln eine stabile Quali-
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tat zu erhalten.
Auch bei der bereits zuvor erwähnten,(jedoch in der Zeichnung nicht dargestellten), Gießbandrad-Stranggießmaschine, bei der ein Gießrad in der Position der zuvor bereits angesprochenen Form 5 derart angeordnet ist, daß es sich in eine vorgegebene Richtung drehend bewegen kann, bei der weiterhin ein Gießband, welches sich mit dem Gießbandrad in die gleiche Richtung dreht, derart angeordnet und installiert ist, daß von der Gießöffnung 4 aus das schmelzflüssi<je Metall in den Raum gegossen wird, der aus dem Gießbandrad und dem Gießband besteht, muß der Oberflächenspiegel der Metallschmelze, die in diesen Raum gegossen wird, ebenfalls durch Steuerung und Regelung auf einen konstanten Füllstand gehalten herden.
Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, eine Regel-und Einstellmechanik vorzusehen, d.h. eine Regel-und Einstellvorrichtung 9, zu der gehören:- ein Betätigungshebel 9; ein verstellbar über der Gießöffnung 4 angeordneter Verschlußstopfen 7, eine Betätigungsvorrichtung 8, mit der zum Einstellen der öffnungsweite der Gießöffnung 4 der Verschlußstopfen 7 in Vertikalrichtung bewegt und verstellt werden kann.
Weil jedoch in den meisten Fällen die Einstellvorrichtung 9 von den Arbeitern manuell bedient werden mußte, mußte der Oberflächenspiegel 6 der Metallschmelze dauernd unter Beobachtung gehalten werden, wobei die Arbeiter schwersten Arbeitsbedingen deswegen ausgesetzt waren* weil diese Einstell-
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vorrichtung 9 ganz nahe bei der heißen und hitzeabstrahlenden Stranggießmaschine bedient werden muß. Darüber hinaus ware eine Regulierung des Schmelzenflusses, da sie von Arbeiter zu Arbeiter Schwankungen unterworfen war, nicht immer zufriedenstellend.
Es ist versucht worden, diese Nachteile durch den Einsatz einer Steuerung und Regelung der Einstellmechamk 9 in den Griff zu bekommen, und zwar unter Verwendung eines elektrischen Regelungssystemes mit Elektromotor und mit anderen Vorrichtungen. Bei einem derartigen Regelungssystem wird der Oberflächenspiegel 6 der Metallschmelze von einer dafür geeigneten Meßvorrichtung kontinuierlich gemessen und erfaßt, oder aber es werden EIN/AUS-Signale entsprechend dem Höhenstand der Metallschmelze er-
zeugt, wobei ein Regelungsalogorithmus entsprechend den Abweichungen dieser Signale von einem als Sollwert geltenden Höhenstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 verwendet wurde, und zwar derart, der Verschlußstopfen 7 oder die jeweils zutreffenden Schlitzöffnung der Gießöffnung 4 unter Verwendung eines Elektromotors oder unter Verwendung von Druckluft analog derart gesteurt und geregelt werden kann, daß die Öffnungsbreite der Gießöffnung 4 kontinuierlich eingestellt und nachgeführt wird,, was wiederum zur Folge hat, daß die Menge des aus der Gießöffnung 4 austretenden schmelzflüssigen Metalles derart gesteuert und geregelt wird9 daß dadurch ein konstanter Höhenstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 eingehalten werden kann.
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Das vorerwähnte Verfahren zum kontinuierlichen Messen des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 läßt sich kostengünstig und mit hoher Genauigkeit nur sehr schwer verwirklichen, und die dahingehenden verschiedenen Änderungsvorschläge und Anpassungsvorschläge, die bisher vorgebracht worden sind, sind vom Standpunkt der praktischen Nutzung in der Industrie aus betrachtet, undurchführbar. Aus diesem Grunde werden in der Tat Vorrichtungen und Systeme verwendet, die zum Messen des Füllstandes der Metallschmelzenoberfläche mit EIN/AUS-Signalen arbeiten, die an zwei oder mehr Positionen des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels genommen und erfaßt werden.
Um mit der zuletzt erwähnten Füllstands-Meßvorrichtung eine.größere Genauigkeit erzielen zu können, müssen FülIstandsmeßfühler in größerer Anzahl an bestimmten und ausgewählten Stellen des Metllschmelzen-Oberf lächenspiegel s__vorgesehen werden. Weil jedoch im Hinblick auf den ETrvs-atz. einer größeren Anzahl solcher Füllstandsmeßfühler vorP~der J<ostensei te her Beschränkungen vorgegeben sind, und zwar--in den meisten Fällen, werden bei vielen kommerziell betriebenen Systemen zwei Füllstandsmeßfühler verwendet;, und zwar jeweils einer am unteren Grenzwert und einer am oberesten Grenzwert des Metallschmelzen-Füllstandes,
Bei der zuvor beschriebenen Zweipunktregelung, gibt das Meßgrößensignal dann» wenn der'Gießpfannenstopfen 7 vom elektrischen Regelungssystem per Analogregelung verstellt oder verfahren wird und wenn der
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Oberflächenspiegei der Metallschmelze den oberen Grenzwert h-| oder den unteren Grenzwert h2 erreicht und damit meldet, daß im Hinblick auf den Sollwert H des Füllstandes eine Regelabweichung von +^/i h vorliegt und gegeben ist, dem Gießpfannenstopfen 7 eine Stellgrößenänderung, die dadurch erzielt wird, daß eine Multiplikation eines Proportionalsignales oder von kombinierten integrierten und differentierten Signalen aus der vorerwähnten Regelabweichung Ah mit einem bestimmten Faktor durchgeführt wird. Als Folge davon wird nun der Füllstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 derart gesteuert und geregelt, daß er auch weiterhin um den Betrag + rX oder -ß jeweils von dem oberen Grenzwert h·. oder von dem unteren Grenzwert \\* abweicht, wie dies mit Fig. 2 dargestellt ist, und z,war aufgrund des Ansprechverhaltens des elektrischen Regelungssystemes, so daß mit dem System nach dem bisherigen Stand der Technik auf gar keinen Fall eine größere Genauigkeit erreicht worden ist oder erreicht wird.
Das dem bisherigen Stand der Technik entsprechende vorerwähnte elektrische Regelungssystem ist auf feste Regelungskonstanten eingesetzt und kann somit schnellen Veränderungen im Füllstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 nicht schnell genug folgen. Dieses Regelungssystem kann also weder die Gewähr dafür bieten, daß die Metallschmelze über die Form 5 dann überläufts wenn deren Oberflächenspiegel 6 zu stark ansteigt, noch
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es mit Zuverlässigkeiten gewährleisten, daß innere Defekte an den Blöcken oder Knüppeln dann in perfekter Weise vermieden werden, wenn der Metallschmel zen-Fül!stand zu stark absinkt.
Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, die Nachteile und Probleme, welche mit der elektrischen Füllstandsregelung von Metallschmelzen bisher verbunden waren, abzustellen und zu beseitigen.
Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß sie ein verbessertes automatisches Regelungssystem vorsieht, das sich den Vorteil .der geringen Kosten der Zweipunktregelung zunutze macht, und das in der Lage ist, die Öffnungsbreite der Gießöffnung 4 mit großer Genauigke.it zu steuern und zu regeln, desgleichen auch das Ansprechverhalten zu verbessern, so daß, trotz Anwendung der Zweipunktregelung der Oberfläspiegel der Metallschmelze, dieser Metallschmelzen-Oberflächenspiegel sehr nahe an den~oberen Grenzwert und an den unteren Grenzwert herangebracht werden kann.
Diese Erfindung hat somit zum Gegenstand, daß der Füllstand oder der Oberflächenspiegel einer Metallschmelze in einer Stranggießmaschine unter Verwendung eines ganz neuartigen elektrischen Regelungssystemes mit einem verbesserten Ansprechverhalten und mit großer Genauigkeit gesteuert und geregelt werden kann. Zum Steuerungs-und Regelungssystem gehören:- eine Servosteuerung mit einem Mikrocomputer oder einer ähnlichen Vorrichtung zur Verarbeitung eines SignalesB das von einer Meßfühlervor-
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tung an der Metallschmelzen-Oberfläche aus aufgeschaltet wird, die dann zur Erzeugung eines abgehenden Steuerungs-und Regelungssignales ein Rückführungssignal erzeugt, und - nach Belieben eine Industriefernsehfeamera für das fotografische Aufnehmen und Erfassen der angeführten Metalischmelzenoberflache und zur Erzeugung von binärkodierten Signalen über eine dafür geeignete Datenverarbeitungsvorrichtung, damit der Füllstand des vorerwähnten Metallschmelzen-Oberflächenspiegels mit noch größerer Genaugkeit gemessen, erfaßt und geregelt :weraen kann.
Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellteη Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele} näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-
Fig. 1 Einen schematischen Schnitt durch ein ein Asuführungsbeispiel einer Stranggießmaschine, der ein Füllstands-Regelungssystem der bisher bekannten Art zugeordnet ist.
Fig. 2 Ein Diagramm, das eine Änderung im gesteuerten und geregelten Füllstand bei einem früheren Füllstandsregelungssystem für Metallschmelzen wiedergibt.
Fig. 3 Einen Schnitt durch eine Stranggießmaschine, die mit einem automatischen Füll standsregel ungssystem dieser Erfindung arbeitet.Ebenfalls dargestellt ist die elektrische Schaltung, die zur Stranggießmaschine führt.
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Fig. 4 Ein Kennliniendiagramm, aus dem die Zuordnung zwischen einem Regelungsimpuls und dem Öffnungssignal sowie dem Schließsignal des Regelungssystemes zu erkennen sind,das über einen Regelungsvorgang die üffnungsbreite der Gießöffnung einzustellen hat.
Fig. 5 Ein anderes bevorzugtes AusführungsDeispiel des Met all schmelzen-Füll stands rege 1ungssystemes dieser Erfindung, und' zwar mit Darstellung der zur Stranggießmaschine führenden= Elektroanschlüsse.
Fig. 6 Ein Fig. 2 vergleichbares Kennliniendiagramm mit Darestellung einer Füllstandsveränderung bei dem mit dieser Erfindung geschaffenen •Fullstandsregelungssystem.
Fig. 7 Die Frontansicht eines Bildschirmes des zum Füllstandsregelungssystem nach Fig. 5 gehörenden Monitorteiles. Ebenfalls dargestellt sind die Bildelemente auf diesem Bildschirm.
Fig. 8a Die Frontansicht des vorerwähnten Bildschirmes mit darauf,wiedergegebener Abbildung des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels.
Fig. 8b Eine weitere Frontansicht des vorerwähnten Bildschirmes, auf dem ausgewählte Bildelemente als Meßmarken dargestellt sind.
Fig. 9a Das Schaltbild einer im Zusammenhang mit dem mit Fig. 5 dargestellten Fül1standsregelungssystemes verwendeten Komparatorschaltung.
Fig. 9 b Ein WeI1 en form-Diagramm zur Verdeutlichung
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des Funktionsprinzips der mit Fig. 9a dargestellten Komparatorschaltung.
Fig. 10 Das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der mit dem in Fig. 5 dargestellten Datenverarbeitungsschaltungen.
Zu der in dem Zeichnung und insbesondere aber in Fig. 3 dargestellten und wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel des elektrischen Regelungssystemes 10 dieser Erfindung - dieses'elektrische Regelungssystem 10 der mit Fig. 1 dargestellten Stranggießmaschine zugeordnet und auch in dieser Strangießmaschine eingebaut - gehören die Füllstands· meßfühler 11 und 11'. Diese als Thermoelement oder als ähnliche Meßfühler ausgeführten Füllstandsmeßfühler 11 und 11' haben jeweils den oberen FUl1 standsgrehzwert h-| oder den unteren Füllstandsgrenzwert hp zu erfassen und als Signale entsprechender Art zu melden. Diese Meßfühler 11 und 11' sind in der Stranggießform 5 angeordnet und untergebracht, und zwar in Positionen, die gegenüber der Führungsgröße H, auf die der Oberflächenspiegel der Metallschmelze 6 eingeregelt werden soll, um die Regelabweichung Ah in Vertikalrichtung versetzt angeordnet sind. Die Füllstandsmeßfühler 11 und II1 sind elektrisch an eine Regelungsvorrichtung 12, beispielsweise an einen Mikrocomputer, derart angeschlossen, daß diese Regelungsvorrichtung 12 die Meßsignale, die von den vorerwähnten Füllstandsmeßfühlern 11 und 11' erzeugt worden sind, als Eingangssignale übernehmen kann.
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Von der Regelungsvorrichtung 12 wird dann ein Regelungsimpuls oder Steuerimpuls, der ein bestimmtes Muster oder eine bestimmte Wellenform hat - dieses Muster/diese Wellenform' wird im weiteren Verlaufe der Patentbeschreibung noch beschrieben, erzeugt und als Ausgangssignal auf einen Regel verstärker 13 geschaltet. Das Ausgangssignal des Regel Verstärkers wird wiederum zum Ansteuern und Aussteuern eines Elektromotors 14 derart verwendet, daß der Antrieb dieses Motors 14 rechtsdrehend und linksdrehend bewerkstelligt werden kann. Damit aber wird der Gießpfannenstopfen 7 der einstellbaren Gießöffnungs-Verschlußmechanik 9 vom Elektromotor aufwärts und abwärts bewegt.
Bei dieser Erfindung spielt der Regelungsimpuls/ Steuerimpulss der von der Regelungsvorrichtung 12 erzeugt und weitergeschaltet wird, eine sehr wichtige Rol]e. Das soll nun anhand von Fgi. 4 für den Fall beschrieben werden, daß der Meßfühler 11 gemessen und erfaßt hat, daß der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel 6 den oberen Grenzwert h-j erreicht und der Regelungsvorrichtung 12 ein entsprechendes Meßgrößensignal aüfgeschaltet hat. In diesem Falle wird von der Regelungsvorrichtung 12 ein Regelungsimpuls/Steuerungsimpuls erzeugt, der das mit Fig. 4fa) dargestellte Muster oder die mit Fig. 4(a) dargestellte Wellenform· hat.
Bei diesem vorgegebenen Muster oder bei dieser vorgegebenen Wellenform des Regelungsimpulses erstreckt sich ein Obergrenzwert-Schließimpuls Pj
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über ein voreingestelltes und vorgegebenes Zeitintervall T-i. Nach Ablaufen der Zeit T2 wird sodann ein Obergrenzen-Öffnungsimpuls P2 erzeugt und abgegeben, der sich über eine weitere voreingestellte und vorgegebene Zeit T- erstreckt. Die Schwingungsdauer des Regelungsimpulses/Steuerungsimpulses (Tj kann somit anhand der nachstehend gegebenen Formel definiert werden: T = T1 + T2 + T3.
Das aber bedeutet, daß dann, wenn ein'Obergrenzen-Schließimpuls erzeugt wird, der Elektromotor 14 oder statt dessen ein Druckluftzylinder oder ein Hydraulikventil von dem Impuls P-i derart angesteuert wird, daß er/es den Gießpfannenstopfen 7 mach unten verfährt. Das aber bedeutet, daß der Öffnungsbereich der Gießpfannenöffnung 4 innerhalb sehr kurzer Zeit ganz nahe an Null herangefahren wird, wie dies anhand der ansteigenden Flanke L, der mit Fig. 4(b) dargestellten Wellenform-Kennlinie zu erkennen ist. Als Folge davon wird der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel 6 mit einem Regelungsdurchgang sehr dicht an den Soll-Füllstand H herangebracht, wie dies mit Q in Fig. 6 verdeutlicht ist.
Nach Verstreichen der Zeit T^ + T2 wird der Obergrenzen-Öffnungsimpuls erzeugt und weitergegeben, der dann ein Hochfahren des Gießpfannenstopfens 7 - damit aber auch eine größeren Dftnungsbereich der Gießöffnung 4 - veranlaßt. Dies ist mit der abfallenden Flanke L2 der mit Fig. 4(b) dargestellten Kennlinie veranschaulicht. Weil nun die Regelungsvorrichtung 12 so eingestellt ist, daß T-j> Tp
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ist, wird die Gießöffnung 4 nicht wieder so weit geöffnet, wie dies vor Beginn des Regel Vorganges der Fall gewesen ist, sondern es wird nur ein Öffnungsbereich eingestellt, der um S^ von dem öffnungswert, der zu Beginn des Regel Vorganges vorhanden war, abweicht. Dies ist in Fig. 4(b) dargestellt.
Damit aber hat, weil der öffnungswert der Gießöffnung 4 gegenüber dem Ausgangswert etwas kleiner ist, d.h. gegenüber dem öffnungswert, der bei Erreichen des oberen Füllstands-Grenzwertes h-| gegeben war, hat die in Fig. 6 dargestellte Flanke R2 eine kleinere Steigung als die Flanke R-j, was wiederum zur Folge hat, daß sich das Aufsteigen des Metal 1schmelzen-Oberf lächenspiegel s zum oberen Grenzwert h-i verlangsamt.
Durch das mit Fig. 4(e) dargestellte Unterdrückungssignal wird die Meßsignalübernahme durch die Regelungsvorrichtung 12 während der vorerwähnten Schwingungsperiode des Regelungsimpulstes/Steurungsimpulses, während dem der Gießpfannenstopfen 7 aktiviert wird, unterdrückt, plus der Zeit Al (T1 + AT' für den Fall von hp» der"noch später zu beschreiben sein wird).
Wenn auch das mit dieser Erfindung geschaffene Regelungssystem derart ausgelegt ist, daß dann, wenn vom Meßfühler Π1 festgestellt wird, daß der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel 6 den unteren Füllstands-Grenzwert hp erreicht hat und der Regelungsvorrichtung 12 ein entsprechendes Meßfühlersignal aufgeschaltet worden ist, so erzeugt doe Regelungsvorrich-
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tung 12 doch einen Regelungsimpuls oder Steuerungsimpuls,der die mit Fig. 4(c) dargestellte und vorgegebene Wellenform hat.
Was die zuvor angeführte Impuls-Wellenform betrifft, so erscheint zuerst ein Untergrenzen-Öffnungsimpuls Pi1I der sich über eine vorgegebene und voreingestellte Zeit T,1 erstreckt, woraufhin dann nach Ablaufen der Zeit Tp1 ein Untergrenzen'Schiießimpuls P2 1 erzeugt wird, der sich über eine weitere voreingestellte und vorgegebene Zeit Tg1 erstreckt. Damit aber kann die Schwingungsdauer des Regelungsimpulses oder Steuerungsimpulses (T') mit nachstehender Formel definiert werden: T' = T,' + T2 1 + To1·
Wenn der Untergrenzen-Öffnungsimpuls P^1 erzeugt und weitergeschaltet wird, dann wird der vorerwähnte Elektromotor 14 derart angesteuert und in Betrieb genommen, daß er den Gießpfannenstopfen 7 hochfahrt. Das aber bedeutet, daß der Öffnungswert der Gießöffnung sehr nahe an die vollständig geöffnete Position herangefahren wird, und zwar in einer sehr kurzen Zeit, wie dies anhand.der ansteigenden Flanke Li1 der Kennlinie 1n Fig. 4(d) zu erkennen 1st, wobei mit einem Schlag auch der Füllstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 sehr nahe an den Soll-Füllstand H herangebracht wird.
Nach dem Verstreichen der Zeit T-, ' + T2' wird der Untergrenzen-Schließimpuls P2 1 erzeugt und weitergeschaltet, der dann veranlaßt, daß zur Verringerung des öffnungswertes der Gießpfannenstopfen 7 zur Gießöffnung 4 hin nach unten gefahren wird, wie
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dies anhand der absteigenden Flanke der mit Fig. 4(d) dargestellten Kennlinie veranschaulicht ist. In diesem Falle jedoch wird, weil für die. Regelungsvorrichtung λ'ά die Einstellung T -, ' J^> ^3' 9^^» der Öffnungsquerschnitt der Gießpfannenöffnung 4 nicht auf den vor dem Regelungsvorgang geltenden Ausgangswert gefahren, sondern der Schließvorgang wird da abgeschlossen, .wo - wie dies aus Fig. 4(d) hervorgeht - ein gegenüber dem Ausgangswert des Öffnungsquerschnittes um SJ_ abweichender Wert erreicht worden ist. Wies dies anhand von Fig. 6 für den Fall beschrieben worden ist, daß der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel 6 den oberen Füllstands-Grenzwert h-i erreicht, so wird auch in diesem Falle der Oberflächenspiegel 6 der Metallschmelze durch Steuerung und Regelung auf einem Füllstand zwischen H und h2 gehalten.
Darüber hinaus können beim Einsetzen der vorerwähnten Funktion des Regelungssy.stem.es" die Zeitintervalle T-i > T? uns Τ, SOV)ie T-I-1, Tp1 und Tg1, des weiteren auch die Unterdrückungszeit T + ^T der Unterdrückungssignale als eine Tabelle veränderlicher Konstanten vorher tabuliert werden, und zwar in den verschiedensten Kombinationen, so daß beispielsweise dann, wenn der Regelungsvorrichtung ein Meßfühlersignal aufgeschaltet worden ist, das darauf hinweist, daß der MetalIschmelzen-Oberflächenspiegel 6 den oberen Flillstands-Grenzwert h-j - wie dies in Fig. 6 dargestellt ist - wieder erreicht, kann der Oberflächenspiegel 6 der Metall-
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schmelze sofort nach dem Erreichen des vorerwähnten oberen Grenzwertes h, dadurch wieder mit größerer Genauigkeit sofort wieder auf den Füllstands-Sol!wert zurückgebracht werden, daß bei der Aufschaltung des zweiten Meßfühlersignales/Meßsignales die Summe der kombinierten Parameter T,, T2 und T, in Fig. 4(a) auf einen gegenüber der Summe der ersten Parameterkombination höheren Wert gesteigert wird, damit gegenüber die Steigung der in Fig. 6 dargestellten Flanke Q« eine größere Steigung erhält alsvdie Flanke Q, in Fig. 6.
Eine Versuchsanlage des vorerwähnten Regelungssystemes wurde bei der Produktion von Blöcken/Knüppeln eingesetzt - das Gießen des schrnelzflüssigen Metalles erfolgte mit einer Gießgeschwirtdigkeit von
20 000 cm /min, die Gießform hatte einen Durchmesser von 200 mm. Mit Füllstands-Meßfühlern, die in einer Regelungsabweichung von + 5 mm in der Gießform angeordnet waren, sowie mit einem Mikrocomputer als Regelungsvorrichtung 12 konnte der Oberflächenspiegel der Metallschmelze dann mit einer Toleranz von + 7 mm auf dem FUllstands-Sollwert gehalten werden, und zwar bei Programmierung der nachstehend angeführten Parameter: T^ = 0.3 Sekunden, T2 = 1.0 Sekunden, T^ = 0.2 Sekunden und Δ T = 1.0 Sekunden sowie T,1 = 0.4 Sekunden, T«' = 1.5 Sekunden, T3 1 = 0.3 Sekunden und Δ Τ1= 0.5 Sekunden.
Fig. 5 zeigt nun ein anderes Ausführungsbeispiel des elektrischen Regelungssystemes 10 und der Einstellmechanik 9 dieser Erfindung. Dieses andere
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bevorzugte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten bevorzugten und mit Fig. 3 dargestellten AusfUhrungsbeispiel darin, daß zum fotografischen Aufnehmen und Erfassen des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 eine Industriefernsehkamera 15 vorgesehen ist, deren Ausgangssignal einer Signal Verarbeitungsschaltung 16 aufgeschaltet wird, die dann ihrerseits wiederum ein Füllstandssignal auf die Regelungsvorrichtung 12 weitergibt. Dieses andere AusfUhrungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weiterhin auch noch darin, daß der Monitorteil 17 mit der vorerwähn· den Signal Verarbeitungsschaltung 16 in Verbindung steht. Statt des Elektromotors 14 ist weiterhin auch noch ein Hydraulikzylinder 9 vorgesehen, dem eine Hydrauliksteuerungl8 und ein Schieberteil 20 - welche die Einstenmechänik 9 ausmachen - zugeordnet sind. Diese Einstellmechanik 9 wird von dem Hydraulikzylinder 19 nun derart gesteuert und betätigt, daß eine Verstellung und Einstellung des Öffnungsquerschnittes der Gießpfannenöffnung 4 dar mit erreicht wird.
Dieses zuletzt angeführte elektrische Regelungssystem 10 soll nachstehend nun ausführlich beschrieben und erläutert werden:-
Das Ausgangssignal der mit Fig. 5 dargestellten Industriefernsehkamera 15 wird der Signal Verarbeitungsschaltung 16 als Eingangssignal aufgeschaltet. In der Signal Verarbeitungsschaltung 16 wird ein Füllstandssignal 22 erzeugt und dann der Regelungsvor-
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richtung 12 zugeführt und aufgeschaltet. Als Signal verarbeitungsschaltung 16 kann eine Schaltung Verwendung finden, deren Blockschaltbild in Fig. 10 dargestellt ist.
Eine Versuchsanlage dieses zuletzt erwähnten Regelungssysteme wurde mit einer Stranggießmaschine verwendet, die Kupferblöcke/Kupferknüppel mit einem Durchmesser voη 200 mm herstellte, wobei die Metallschmelze 1 durch die Gießöffnung 4, die einen Durchmesser von 10 mm hatte, mit einer Gießgeschwindigkeit von 20 cm /sek. gegossen wurde. Vorgesehen wurde dabei eine Industriefernsehkamera mit einem Teleobjektiv, das eine Brennweite von 750 mm hatte. Diese Industriefernsehkamera war in einer Entfernung von 12 m zum Oberflächenspiegel 6
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der Metallschmelze angeordnet und montiert.
In' dem mit Fig. 10 dargestellten Blockschaltbild steht die allgemeine Hinweiszahl 23 für einen Bezugsfrequenzoszillator, der eine Bezugsfrequenz von 6MHz erzeugt. Ein Ausgang dieses Bezugsfrequenzoszillators 23 ist auf einen Synchronsignalgenerator/Synchronsignal-Taktgeber 34 geführt. Dieser Synchronsignalgenerator 34 erzeugt seinerseits die Vertikal-und Horizontalsynchronisierungssignale 25, welche zwecks Vorgabe der Zeilenabtastgeschwindigkeit der Industriefernsehkamera 15 aufgeschaltet werden. Der andere Ausgang des Bezugsfrequenzoszillators 23 ist au eine Bildelement-Zerlegerschaltung 26 geführt, die Zeitimpulse oder Taktimpulse erzeugt, die dann zur Zerlegung
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des Bildschirmes 17, (des Monitorschirmes), in die erforderliche Anzahl von Bildelementen 27 verwendet werden. Diese Bildelemente 27 stehen jeweils für eine bestimmte Zone, die man dadurch erhält, daß der Bildschirm 17 in mehrere X-Achsenabschnitte und in mehrere Y-Achsenabschnitte zerlegt und aufgeteilt wird, (beispielsweise in 16 Horizontal abschnitte und in 12 Vertikalabschnitte). Dabei entsteht dann das mit Fig. 7 dargestellte Bildschirm-Gittermuster.
Das von der Industriefernsehkamera 15 her aufgeschaltete Signal 21 wird mit einem Ausgangssignal der Bildelement-Zerlegerschaltung 26 vermischt, woraufhin dann das daraus resultierende Mischgrößensignale 28 dem Eingang des Monitorteiles 17 aufgeschaltet wird. Das Eingangssignal 21 bewirkt somit, daß auf dem Bildschirm des Monitorteiles 17 ein Bild 17" erscheint, daß auf dem Bildschirm des Monitorteiles aber auch noch die Meßmarken wiedergegeben werden, die ■- wie dies in Fig. 8(b) dargestellt ist - als eine gewünschte Anzahl von Bildelementen aus der vorerwähnten erforderlichen Anzahl der Bildelemente ausgewählt werden, beispielsweise die Meßmarken 29, 30, 31 und 32.
Fig. 8a und Fig. 8b lassen erkennen, daß in diesem Falle mehrere Bildelemente ausgewählt und derart angeordnet worden sind, daß zumindest eines dieser Bildelemente, das einer Zone der Metallschmelzen-Oberfläche 6 entspricht, als Meßmarke 29 auf dem Bildschirm wiedergegeben wird, während die anderen Bildelemente für eine Zone stehen, die in Fig. 5
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mit der allgemeinen Hinweiszahl 61 gekennzeichnet ist.
Wie aus Fig. 10 zu erkennen ist, ist der Verstärkerschaltung 33, der das Signal 21 als Eingangssignal aufgeschaltet wird, eine Komparatorschaitung 34 nachgeschaltet, die ihrerseits wiederum auf eine Diskriminatorschaltung 35 geführt ist. In dieser Schaltung wird bei Aufschaltung des vorerwähnten- Eingangssignales immer dann ein Steuerimpuls erzeugt, wenn das vorerwähnte ausgewählte Bildelement derart abgetastet worden ist, daß die ungerade Anzahl von Linienelementen oder Abtastzeilen dabei erfaßt worden ist, und wenn der Spannungswert E des Eingangsignales, (des Bildsignales), das diesem Linienelement entspricht, mit einer vorgegebenen und voreingestellten Bezugsspannung Es in Herbeiführung eines binärkodierten Signales von "O" oder "1" verglichen worden ist. Diese binär-kodierten Signale werden in einen Speicher übertragen und dort zeitweilig gespeichert. Nach vollständiger Abtastung der vorerwähnten Linienelemente/Zeilenelemente, wird die Anzahl der mit "1" binär-kodierten Linienelementsignale/Zeilenelementsignale aus dem Speicherinhalt herausgezählt. Sollten diese Zählungen ergeben, daß eine vorgebene Anzahl dabei überschritten wird, dann wird als Folge davon ein Ausgangssignal erzeugt, das darauf hinweist, daß der Symbolwert des für dieses Bildelement erzeugten binär-kodierten Signales gleich "1" ist. Das ist dann die Weise, in der der Binärzustand (schwär oder weiß) der gesamten derart gemessenen und erfaßten
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Meßmarkenzone unterschieden wird.
Weil nun der Bildschirm in der zuvor beschriebenen Weise in Bildelemente zerlegt und unterteilt ist, kann gegenüber kleineren Bildschwankungen bei den Bildelementen eine Filterwirkung erzielt werden, das bedeutet aber auch, daß der Rauschabstand ,der sich bei Meßsystemen dieser Art oft beeinträchtigend auswirkt, spürbar besser gestaltet werden kann.
Von der Konstruktion her ist die Komparatorschaltung 34 derart ausgelegt, daß die Bezugsspannung Es auf einen gewünschten Spannungswert eingestellt werden kann. Die Bildelement-Zerlegerschaltung 26 ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß die Bildelemente je nach Wunsch ausgewählt und eingestellt werden können, damit dann, wenn sich das Bild aufgrund von Abschmelzerscheinungen an der Wandung der Gießöffnung 4, die in die Metallschmelze hineinführen, und zwar über eine längere Zeit hinweg, gege.nüber den Meßmarken nach Fig. 8(a) verschiebt, entsprechende Korrekturen leicht herbeigeführt werden können.
Wie Fig. 10 ebenfalls erkennen läßt, ist eine Speicherschaltung 36 auf den Ausgang der Diskriminatorschaltung 35 geführt, und der andere Ausgang des Bezugsfrequenzoszillato.rs 23 auf einen dynamischen Regler 37. Dieser dynamische Regler 37 erzeugt einen Abtastimpuls, der der Speicherschaltung 36 derart aufgeschaltet und zugeführt wird, daß das Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung 35 jeweils zu jeder Abtastzeit von beispielsweise 0.5 Sekunden
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oder 0.1 Sekunden darin festgehalten wird, und zwar bis zur nächsten Abtastzeit.
Das derart festgehaltene Signal wird einer Ausgangsschaltung 38 zugeführt, die mit dem Ausgang der Speicherschaltung 36 verbunden ist, und dort in ein Füllstandssignal 39 umgesetzt. Dieses Signal ist dann das eigentliche Ausgangssignal (Signal bei offenem Kollektor und/oder geöffnetem Relais).
Nimmt nun, wie dies mit dem Fernsehbild 17" in Fig. 8a dargestellt ist, die Industriefernsehkamera 15 Metallschmelzen-Oberflächenteil 6' fotografisch auf, dann folgt das für diesen Metallschmelzen-Oberflächenteil 61 auf dem Monitor dem Metallschmelzen-Oberflächenspiegel 6, der sich in Pfeilrichtung bewegt, rasch nach, weil die Bildelemente in der mit Fig. 8b dargestellten Weise gewählt worden sind. Aus diesem Grunde wird immer dann, wenn das Bild die voreingestellten Meßmarken 29, 30, 31 und 32 erreicht oder diese Meßmarken 29, 30, 31 und 32 wider verläßt, ein Symbolwert des binär-kodierten Signales erzielt. Dieser Symbolwert, der von einem jedem der vorerwähnten mehreren Bildelemente abgeleitet wird, wird als Eingang einer Regelungsvorrichtung, beispielsweise einem Computer, aufgeschaltet und dort einer Datenverarbeitung zugeführt. Bei dieser Schaltungsanordnung ist dadurch noch kein Hinweis auf das Erfassen von schmelzflüssigem Metall gegeben, wenn die Meßmarke 29 Bild erfaßt, die Meßmarke 32 aber nicht. Dann handelt es sich eher um die irrtümliche Erfassung eines Bildes, beispielsweise eines Flammenbildes, als um das der Metallschmelze.
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Die vorerwähnte Logikverarbeitung schließt die Möglichkeit einer irrtümlichen Erfassung und Messung des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels aus und gewährleistet dadurch eine hohe Zuverlässigkeit in der Messung.
Weil das vorerwähnte Meß-und Regelsystem mit einer Industriefernsehkamera arbeitet, die mit einem Teleobjektiv ausgerüstet ist, kann die Genauigkeit auf Wunsch auch noch dadurch vergrößert werden, daß man die Brennweite des Objektives ändert. Darüber hinaus kann ein mögliches und auf Irrtum beruhendes Erfassen und Anmessen der Brennerflamme, die beispielsweise ein inteοsiv,blau leuchtendes Licht hat, dadurch ausgeschlossen werden, daß man ein Filter auf das Objektiv aufsetzt, welches nur Lichtstrah-Ten'eines bestimmten Wellenlängenbereiches durchläßt.
Bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel des elektrischen Regelungssystemes 10 dieser Erfindung wird, wie dies bereits dargestellt worden ist, die Metanschmelzenoberf lache 6' und darin eingeschlossen auch der Oberflächenspiegel 6 der Metallschmelze von einer Industriefernsehkamera 15 aus einiger Entfernung entlang einer Linie fotografisch aufgenommen und erfaßt, die eine Überwachung des Oberflächenspiegels 6 der in die Form 5 gegossenen Metallschmelze zuläßt und ermöglicht. Aus einer erforderlichen Anzahl von Bildelementen, die das Resultat einer horizontalen und vertikalen Bildzerlegung des Bildschirmes 17' im Monitorteil der Industriefernsehkamera sind, werden einige Bildele-
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mente, die für den Metal!schmelzen -Oberflächenteil stehen, derart ausgewählt, daß mindestens eines dieser Bildelemente dem vorerwähnten Metallschmelzen-Oberflächenspiegel 6 entspricht.Sodann werden die Eingangssignale, die von der Industriefernsehkamera her aufgeschaltet werden und den jeweils zutreffenden Bildelementen entsprechen, derart mit einem voreingestellten Bezugssignal verglichen, däß jedes Linienelement/Zeilenelement eines jedeji Bildelementes in ein binär-kodiertes Signal umgesetzt wird. Wenn die Anzahl der binär-kodierten mit dem Binärwert "1" eine voreingestellt und vorgebene Anzahl überschreitet, dann wird ein Ausgangssignal erzeugt, das darauf hinweist, daß der Symbolwert für dieses ganz bestimmte Bildelement gleich dem Binärwert "1" ist. Dann/werden zur Ermittlung des Füllstandes des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels 6 die den vorerwähnten mehreren Bildelementen zugeordnete Ausgangssignale einer Signalverarbeitung oder Datenverarbeitung zugeführt. Weil nun der Metallschmel= zen-Oberflächenspiegel 6 von einer zur Metallschmelze in einiger Entfernung angeordneten und installierten Industriefernsehkamera überwacht wird und weil das von dieser Kamera erzeugte Bild in Form von elektrischen Signalen verarbeitet wird, ist es möglich, die Messung und Regelung mit größerer Geschwindigkeit durchzuführen, so daß im Vergleich mit dem konventionellen System, welches mit radioaktiven Strahlen arbeitet, Veränderungen im MetalIschmelzen-Oberflächenspiegel,die sich ganz plötzlich ergeben,
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mi feiner größeren Genauigkeit erfaßt werden können. Weil zudem die Meßmarken vorgesehen sind, die ganz nach Wunsch auf dem Bildschirm gewählt und eingestellt werden können, läßt sich die Geanuigkeit in der Erfassung des Oberflächenspiegels dadurch noch verbessern, daß man Bild vergrößert. Darüber hinaus werden durch die Kombination der Meßmarken mit der Logikverarbeitung der Bildsignale Fehlmessungen vermieden und abgestellt, d.h. daß Aufnehmen und Erfassen von Gegenständen als Metallschmelzen-Oberflächenspiegel, die eigentlich gar nicht der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel sind, beispielsweise Spritzer von schmelzflüssigem Metall.
Diese Erfindung bietet darüber hinaus auch noch einen großen Freiheitsgrad darin, daß die eigentliche Meß'vorrichtung gegenüber der Metallschmelzen-Oberfläche in einiger Entfernung angeordnet und montiert werden kann. Dadurch wird nicht nur erreicht, daß die installierten Instrumente durch die Hitze nicht beeinträchtigt und beeinflußt werden, daß die Wartungsarbeiten nicht behindert werden, daß schließlich dadurch ein Meß-und Regelungs,-system großer Zuverlässigkeit geschaffen werden kann.
Weil zudem die Bildelemente nach Wunsch gewählt und eingestellt Werden können, kann der Meßbereich auf jedeStelle des Bildschirmes eingestellt werden. Das bedeutet, daß dann, wenn der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel eine Schräglage aufweist, auch die Meßmarken in einer entsprechenden Schränglage eingestellt werden können, so daß es im Hinblick
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auf die Zuordnung der Industriefernsehkamera zu dem aufzunehmenden und zu erfassenden Objekt keine Einschränkungen gibt. Um bei einem konventionellen System feststellen zu können, ob der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel einen bestimmten Wert erreicht hat, ist es notwendig, zunächst einmal die Querschnittsfläche in einen Füllstandswert umzuwandeln. Demgegenüber kann unter Anwendung dieser Erfindung mit einer einfachen Schaltungsanordnung leicht festgestellt werden, ob der Metallschmelzen-Oberflächenspiegel einen bestimmten Füllstand erreicht hat.Dann, wenn die Oberfläche der Metallschmelze, die in eine Form gegossen worden.ist, nicht ganz klar von der sich im Gießzustand befindlichen Metallschmelze unterscheiden läßt, ist es schwierig, nur den Querschnittsbereich unter deren Oberfläche zu bestimmen. Bei Anwendung dieser Erfindung können die Regelungsparameter nur als Funktion des Höhenstandes des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels entsprechend verarbeitet werden. Auch der Versuch, den Füllstand unter Heranziehung der GesamthellIgkeit messen zu wollen, kann zur Aufnahme von Fehlersignalen (Rauschsignalen) dadurch führen, daß ein erweiteter pder verengter Querschnittsbereich des sich gerade im Gießzustand befindlichen schmelzflüssigen Metalles gemessen wird. Das mit dieser Erfindung geschaffene Meß-und Regelsystem kann solche Möglichkeiten im wesnetlichen vollständig ausschalten.
Was die Anwendung dieser Erfindung betrifft, so
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sei darauf hingewiesen, daß das Meß-und Regelungssystem auch derart ausgelegt werden kann, daß der Höhenstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels synchron mit den intermittierend erzeugten Füllstandspositionssignalen erfaßt und gemessen werden kann.
In dem Meß-und Rgelungssystem dieser Erfindung werden somit Steuerimpulse in einem vjorgegebenen Muster, d.h. Signal-Zeit-Ablauf, in einer Weise erzeugt, daß durch sie der Öffnungsquerschnitt der Gießpfannenöffnung 4 so gesteuert und eingestellt wird, daß der Oberflachenspiegel 6 der Metallschmelze sofort und augenblick nahe an den Soll-Füllstand H herangebracht wird. Daraufhin wird die Gießpfannenöffnupjg auf einen solchen Öffnungsquerschnitt eingestellt, der gegenüber dem vor Einleitung des Steuerungs-und Regelungsvorganges vorhandenen Öffnungsquerschnitt mehr geschlossen oder mehr geöffnet ist. Damit aber hat nicht nur das Meß-und Regelungssystem ein besseres Ansprechverhalten, sondern darüber hinaus wird noch eine höchst genaue Regelfunktion an den oberen und unteren Grenzwerten erreicht, und dies bei Verwendung von Meßsignalen, die man an nur zwei Meßpunkten erhält. Dabei können die erforderlichen Parameter in einer praktischen und einfachen Weise eingestellt werden.
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Claims (1)

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    Automatisches MetallschmeIzenoberflächen-FülIstands-Regelungssystem für Strangießmaschinen
    Patentansprliche:-
    1. Metallschmelzen-Füllstandsregelungssystem für eine Stranggießmaschine zum kontinuierlichen Gießen von Blöcken oder Knüppeln mit einem vorgegebenen und bestimmten Querschnitt, bei der das schmelzflUssige Metall mit einer vorgegebenen Gießgeschwindigkeit einer Metallschmelzen-Gießpfanne kontinuierlich zugeführt wird, wobei weiterhin das schmelzf"lüssige" Metall aus dieser Gießpfanne durch eine in diese Gießpfanne eingearbeitete Gießöffnung, welche in einstellbarer Weise mit einem Stopfen verschlossen werden kann, unter der Einwirkung einer mit einem elektrischen Steurungs-und Regelungssystem verbundenen Einstel!mechanik. Dieses Metallschmelzen Füllstandsregelungssystem
    dadurch gekennzeichnet, daß von dem vorerwähnten elektrischen Steuerungsund Regelungssystem der Zustand autgenommen und erfaßt wird, indem die Metallschmelzenoberfläcbe in der genannten Stranggießmaschine einen oberen Grenzwert \\^ oder einen unteren Grenzwert h2 erreicht hat9 die jeweils eine vertikale Ah gegenüber einen Sollwertbefehl oder einen SolTfüllstand H aufzuweisen haben; daß beim Aufnehmen und Erfassen der vorerwähnten Regelgröße ein Signal erzeugt wird, das seinerseits wiederum zur Erzeugung von Steuerungs-und Regelungsimpulsen Verwendung findet, die ein bestimmtes Muster haben, so daß dann9
    ORIGINAL INSPECTED
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    wenn der Oberflächenspiegel der Metallschmelze den oberen Füllstands-Grenzwert h·, erreicht hat, der Stopfen der vorerwähnten Gießöffnung sofort und augenblicklich vollständig geschlossen wird, damit das vorerwähnte schmelzflüssige Metall bis auf den als Sollwert H eingegebenen Füllstand absinken kann, woraufhin dann die Gießöffnung wieder derart geöffnet wird, daß deren öffnungsweite gegenüber dem vorhergehenden Steuerungsablauf etwas kleiner ist; und daß dann, wenn der bereits genannte Oberflächenspiegel der Metallschmelze den bereits angeführten unteren Füllstands-Grenzwert I^ erreicht hat, der Stopfen der vorerwähnten Gießöffnung sofort und unverzüglich derart eingestellt wird, daß diese Gießöffnung vollständig und weit geöffnet ist, damit dadurch der Oberflächenspiegel der Metallschmelze wieder an den Füllstands-Sollwert H herangebracht werden kann, woraufhin dann gegenüber dem einleitenden Regelungsvorgang die Gießöffnung wieder derart geschlossen wird, daß ein etwas kleinere öffnungsweite bei der Gießöffnung herbeigeführt wird.
    Automatisches Metall schmelzen-Füll stand sregelungssystem für die Stranggießmaschine nach Anspruch I1
    dadurch gekennzeichnet;, daß die vorerwähnten Regelungsimpulse, die ein bestimmtes Muster haben, nach Wunsch ein-
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    gestellt werden können.
    3. Automatisches Metallschmelzen-FülIstandsregelungssystem für die Stranggießmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das als Zeichen für das Aufnehmen und Erfassen der vorerwähnten Füllstandswerte zwei oder mehr Signale aufeinanderfolgend erzeugt werden; daß die Schwingungsperiode des dem nächsten Folgesignal entsprechenden Regelungsimpulse derart vergrößert oder erweitert wird, daß sie länger und größer ist als die Schwingungsperiode des Regelungsimpulses, die dem vorerwähnten Signal vor dem Aufnehmen und Erfasse^ die Signalzustandes entspricht.
    4. Automatisches Metallschmelzen-Füllstandsregelungssystem nach irgen-deinen) der Patentansprüche 1 bis 3, "^ »-__ ^_ dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuerungs-und Regelungssystem, daß aufzunehmen und zu erfassen hat, wenn in der Stranggießmaschine der Oberflächenspiegel der Metallschmelze den oberen Füllstands-Grenzwert h^ oder den unteren Füllstands-Grenzwert h2 - und dies gegenüber dem als Sollwert eingegebenen Füllstandsbefehl H mit einer vertikalen Regelabweichung von Ah - erreicht hat, aus einer Industriefernsehkamera besteht, die in einiger Entfernung von dem Oberflächenspiegel der Metallschmelze derart angebracht und
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    installiert ist, daß sie entlang einer Linie, die das fotografische Aufnehmen und Erfassen des Oberflächenspiegels der Metallschmelze ermöglicht, diesen Metallschmelzen-Oberflächenspiegel überwachen kann; daß mehrere Bildelemente, die dem vorerwähnten Oberflächenspiegel der Metallschmelze entsprechen gewählt werden, und zwar in einer solchen Weise, daß mindestens eines dieser aus der erforderlichen Anzahl von Bildelementen ausgewähltes Bildelement, für den Höhenstand des Metallschmelzen-Oberflächenspiegels steht; daß die erforderliche Anzahl der Bildelemente dadurch entsteht, daß ein Bild auf dem Monitorteil der vorerwähnten Industriefernsehkamera in horizontale und in vertikale Abschnitte zerlegt wird; daß die Eingangssignale, die von der Industriefernsehkamera her aufgeschaltet werden und die den vorerwähnten jeweiligen Bildelementen entsprechen, mit einem vorgegebenen und voreingestellten Bezugssignal dergestalt verglichen werden, daß jedes Zeilenelement/Linienelement eines jeden der vorerwähnten Bildelemente-in ein Binärsignal umgesetzt wird; daß dann, wenn die Anzahl dieser binärkodierten Singal "1" größer wird als eine als Sollwert vorgegebene Anzahl, ein Ausgangssignal erzeugt wird, und zwar als ein Hinweis darauf, daß der Symbolwert dieses bestimmten Bilelementes eine binäre/digatale "1" ist; daß schließlich die Ausgangssignale, die diesen mehreren
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    Bildelementeri zugeordnet sind, dann derart logisch verarbeitet werden, daß sich daraus der Höhenstand und die Höhenstandsregelung des bereits geannten Metallschmelzen-Oberflachenspiegels ergeben.
DE19782851256 1977-11-25 1978-11-27 Automatisches metallschmelzenoberflaechen-fuellstands-regelungssystem fuer stranggiessmaschinen Granted DE2851256A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14129277A JPS5473662A (en) 1977-11-25 1977-11-25 System for detecting level of poured molten metal
JP247678A JPS5495927A (en) 1978-01-13 1978-01-13 Automatic control of pouring metal level in continuous casting machine
KR7803556A KR810002096B1 (ko) 1977-11-25 1978-11-25 금속용탕의 주탕액면 레벨 검지방식
KR7803615A KR810002097B1 (ko) 1977-11-25 1978-11-30 연속주조기에 있어서의 금속 주탕(注湯)액면의 자동제어방식

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2851256A1 true DE2851256A1 (de) 1979-05-31
DE2851256C2 DE2851256C2 (de) 1992-03-12

Family

ID=27453640

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782851256 Granted DE2851256A1 (de) 1977-11-25 1978-11-27 Automatisches metallschmelzenoberflaechen-fuellstands-regelungssystem fuer stranggiessmaschinen
DE19782851247 Granted DE2851247A1 (de) 1977-11-25 1978-11-27 Metallschmelzen-fuellstandsmessystem

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782851247 Granted DE2851247A1 (de) 1977-11-25 1978-11-27 Metallschmelzen-fuellstandsmessystem

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4226278A (de)
DE (2) DE2851256A1 (de)
FR (1) FR2410308A1 (de)
GB (1) GB2010535B (de)
IT (1) IT1107598B (de)
SE (1) SE435587B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3010811A1 (de) * 1980-03-20 1981-09-24 Vsesojuznyj nau&ccaron;no-issledovatel'skij institut avtomatizacii &ccaron;ernoj metallurgii, Moskva Einrichtung zur automatischen steuerung des anlaufbetriebs von metall-stranggussanlagen
FR2516823A1 (fr) * 1981-11-23 1983-05-27 Kaiser Aluminium Chem Corp Procede de coulee electromagnetique ou a refroidissement direct
DE3540202C1 (de) * 1985-11-13 1986-11-27 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Zuflußstellglied für eine Kokillenfüllstandsregelung einer Stranggießanlage
FR2595598A1 (fr) * 1986-03-14 1987-09-18 Stopinc Ag Procede de demarrage automatique de la coulee d'une barre dans des installations de coulee continue
EP0310983A1 (de) * 1987-10-07 1989-04-12 Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft Messung des Füllstandes von Flüssigmetall in permanent mit Flüssigmetall gefüllten Behältern zur Niveauregelung

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4473104A (en) * 1980-01-10 1984-09-25 Olin Corporation Electromagnetic casting process and apparatus
US4567935A (en) * 1981-05-26 1986-02-04 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Molten metal level control in continuous casting
US4498521A (en) * 1981-05-26 1985-02-12 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Molten metal level control in continuous casting
DE3145955A1 (de) * 1981-11-20 1983-06-01 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Ueberwachungseinrichtung fuer schmelzprozesse in der dentaltechnik
US4597048A (en) * 1983-09-07 1986-06-24 United States Steel Corporation Digital flow regulation of liquid-level control for a continuous casting mold
DE3422901C2 (de) * 1984-06-20 1987-02-05 Metacon AG, Zürich Verfahren zum Vergießen einer metallischen Schmelze
US4625787A (en) * 1985-01-22 1986-12-02 National Steel Corporation Method and apparatus for controlling the level of liquid metal in a continuous casting mold
CA3183981A1 (en) 2020-07-23 2022-01-27 Novelis Inc. Monitoring casting environment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1962960A1 (de) * 1969-12-16 1971-06-24 Schloemann Ag Verfahren und Einrichtung zum Regeln der Fuellstandshoehe von Schmelze in Kokillen von Stranggussanlagen
DE2438160A1 (de) * 1974-08-08 1976-02-19 Opelco Corp Ltd Verfahren und anordnung zur einregelung eines konstanten schmelzenpegels in der giessform beim stranggiessen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2743492A (en) * 1953-04-20 1956-05-01 Allegheny Ludlum Steel Apparatus for controlling the flow of molten metal
US3300820A (en) * 1964-03-23 1967-01-31 United States Steel Corp System for controlling the liquid level in a continuous-casting mold or the like
DE1558162A1 (de) * 1966-04-07 1970-03-19 Asea Ab Anordnung zur Regelung der Giessgeschwindigkeit
LU51941A1 (de) * 1966-09-12 1968-03-21
DE2129290B2 (de) * 1971-06-12 1973-11-08 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Vorrichtung zum Messen des Full Standes von Hochofen
US3842894A (en) * 1973-01-17 1974-10-22 American Metal Climax Inc Automatic means for remote sweep-scanning of a liquid level and for controlling flow to maintain such level
DE2617111C3 (de) * 1976-04-17 1986-02-20 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum Feststellen einer Bewegung im Überwachungsbereich einer Fernsehkamera
LU76077A1 (de) * 1976-10-26 1978-05-16
JPS60143B2 (ja) * 1976-11-17 1985-01-05 住友金属工業株式会社 溶鋼流出自動制御装置及びその信号判別装置
DE2710883C2 (de) * 1977-03-12 1979-04-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart System zur Diskrimination eines Videosignals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1962960A1 (de) * 1969-12-16 1971-06-24 Schloemann Ag Verfahren und Einrichtung zum Regeln der Fuellstandshoehe von Schmelze in Kokillen von Stranggussanlagen
DE2438160A1 (de) * 1974-08-08 1976-02-19 Opelco Corp Ltd Verfahren und anordnung zur einregelung eines konstanten schmelzenpegels in der giessform beim stranggiessen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3010811A1 (de) * 1980-03-20 1981-09-24 Vsesojuznyj nau&ccaron;no-issledovatel'skij institut avtomatizacii &ccaron;ernoj metallurgii, Moskva Einrichtung zur automatischen steuerung des anlaufbetriebs von metall-stranggussanlagen
FR2516823A1 (fr) * 1981-11-23 1983-05-27 Kaiser Aluminium Chem Corp Procede de coulee electromagnetique ou a refroidissement direct
DE3540202C1 (de) * 1985-11-13 1986-11-27 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Zuflußstellglied für eine Kokillenfüllstandsregelung einer Stranggießanlage
FR2595598A1 (fr) * 1986-03-14 1987-09-18 Stopinc Ag Procede de demarrage automatique de la coulee d'une barre dans des installations de coulee continue
EP0310983A1 (de) * 1987-10-07 1989-04-12 Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft Messung des Füllstandes von Flüssigmetall in permanent mit Flüssigmetall gefüllten Behältern zur Niveauregelung

Also Published As

Publication number Publication date
DE2851256C2 (de) 1992-03-12
DE2851247C2 (de) 1991-01-17
GB2010535B (en) 1982-05-19
IT1107598B (it) 1985-11-25
IT7852064A0 (it) 1978-11-24
SE7811481L (sv) 1979-05-26
FR2410308B1 (de) 1984-01-20
GB2010535A (en) 1979-06-27
US4226278A (en) 1980-10-07
DE2851247A1 (de) 1979-06-07
FR2410308A1 (fr) 1979-06-22
SE435587B (sv) 1984-10-08

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