DE2923115A1

DE2923115A1 - Anordnung beim kontinuierlichen giessen, wie z.b. beim stranggiessen

Info

Publication number: DE2923115A1
Application number: DE19792923115
Authority: DE
Inventors: Bertil Dipl Ing Hanaas; Guenther Dipl Ing Rudolph
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-06-13
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2923115C2; JPH021544U; SE415535B; SE7806798L; JPS54163730A; FR2434669B1; JPH0421631Y2; GB2026911A; US4469162A; FR2434669A1; GB2026911B

Description

ASEA AB Västeras/ Schweden

Anordnung beim kontinuierlichen Gießen, wie zum Beispiel beim Stranggießen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung beim kontinuierlichen Gießen, wie zum Beispiel beim Stranggießen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim kontinuierlichen Gießen ist die Temperatur für das
Erstarrungsbild von großer Bedeutung. Beim normalen Gießen von Stahl oder Eisen fällt die Temperatur während des
Gießvorganges meistens um 20°C, manchmal um 30°C, d.h.Δ Τ = + 15°C Es wäre gut, wenn man A T auf höchstens + 5°C begrenzen könnte, wodurch die Qualität des gegossenen Gegenstandes bedeutend verbessert und zuverlässiger werden würde. Diese Temperaturgrenzen gelten für die Verwendung von Umrührern an der Seite des Gießstranges hinter der Kokille, wo
innere Teile des Gießstranges noch nicht erstarrt sind. Wenn keine Umrührer verwendet werden, dann gelten noch engere Temperaturgrenzen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für das kontinuierliche Gießen zu schaffen, mit deren Hilfe die

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Temperaturschwankungen im Verlaufe eines Gießvorganges relativ klein sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt.

Im Schmelzenbehälter fällt die Temperatur der Schmelze gemäß einer bekannten Kurve ab (Kurve 1 in Fig. 2). Die Erfindung nutzt diesen bekannten Verlauf aus, um eine im wesentlichen konstante Temperatur der Schmelze am Einlauf zur Kokille beim kontinuierlichen Gießen, wie zum Beispiel beim Stranggießen, zu erhalten.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung kann die Temperaturschwankung am Auslauf der Zwischenpfanne auf Werte unterhalb ^ i5⁰C begrenzt werden.

Ausgehend von dem vorat sberechneten Betrag und dem konstanten Sollwert kann man also den Wärmenachschubbedarf ermitteln, der sich während des Gießverlaufes ständig ändert. Durch entsprechende Steuerung des Wärmenachschubes in der Zwischenpfanne kann eine im wesentlichen konstante Auslauftemperatur

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aus der Zwischenpfanne erreicht werden. Es ist zweckmäßig, die vorausberechnete Kurve fortlaufend zu überwachen, indem man beispielsweise die Temperatur der Schmelze in der Zwischenpfanne, vorzugsweise an deren Ausflußöffnung, von Zeit zu Zeit kontrolliert.

Auf diese Veise kann man eine sehr exakte Vorausberechnungskurve bekommen, die dem Istwert der Temperatur im Schmelzenbehälter entspricht. Durch dieses Vorausberechnungsverfahren vermeidet man also die Schwierigkeiten, die normalerweise beim Messen der Temperatur im Schmelzenbehälter auftreten.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Anordnung nach der Erfindung mit einem als Zwischenpfanne dienenden Niederfrequenz-Rinnenofen mit Einlauf und Auslauf,

Fig. 2 eine Vorausberechnungskurve für den Temperaturabfall im Schmelzenbehälter,

Fig. 3 ein Beispiel für eine Zwischenpfanne mit Heizorgan und Verteilerkasten für die Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung zur Steuerung der der Schmelze in der Zwischenpfanne zugeführten Wärmemenge.

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In Figur 1 deutet der Pfeil 2a die Stelle an, an der von

vor,

einem in der Arbeitsablauf kette cgeschalteten Schmelzenbehälter 2 Schmelze in den LFR-Ofen eingefüllt wird. An der mit dem Pfeil 3a gekennzeichneten Stelle erfolgt das Abfüllen in die Gießkokille. Das vorausberechnete Temperatursignal, also das Istwertsignal für die Temperatur im vorgeschalteten Schmelzenbehälter, wird über den Eingang 3 einem Gerät 5 zugeführt. Über den Eingang 4 wird intermittierend oder kontinuierlich ein Temperatursignal zugeführt, das dem Istwert in der Zwischenpfanne entspricht. Man erhält hier die Möglichkeit, im Gerät 5 die vorausberechnete Kurve zu ändern, und das Steuersignal für das induktive Heizorgan wird über den Ausgang 6 dem induktiven Heizorgan zugeführt. Die Leis-

tung des induktiven Heizorgans wird in AbhäigLgkeit des genannten Steuersignals auf übliche Weise gesteuert, wodurch man am Abfluß 3a eine im wesentlichen konstante Temperatur der Schmelze erreicht. Das induktive Heizorgan kann, wie dies in Figur 1 angedeutet ist, aus einem separaten Niederfrequenz-Rinnenindiktorofen (LFR-Ofen) bestehen, der derart unmittelbar an der Zwischenpfanne montiert ist, daß die Schmelze durch diesen Ofen hindurch und dann in den Verteilerkasten 7 strömt. Der IFR-Ofen kann beispielsweise ein solcher sein, dessen Seitenrinnen vertikal verlaufen, wie dies in Figur 3 angedeutet ist. Es sind aber auch Rinnenofen mit horizontalen Seitenkanälen verwendbar, wie es bei einem Zweikammerofen der Fall ist.

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Figur 2 zeigt die Temperaturabfall-Kurve 1 für die Schmelze im Schmelzenbehälter 2, der in Figur 1 nur symbolisch angedeutet ist. Wie man erkennt, erleidet die Schmelze vom Beginn des Gießverlaufes zum Zeitpunkt A bis zum Schluß des Gießverlaufes im Zeitpunkt B eine erhebliche Senkung der Temperatur, beispielsweise zwischen 20 und 30°C während eines 100 Minuten in Anspruch nehmenden Gießverlaiifes. Man braucht also die Temperatur im Schmelzenbehälter 2 nicht zu messen, sondern man berechnet die gezeigte Kurve 1 im voraus. Dadurch, daß man die Temperatur in der Zwischenpfanne (4, Fig. 1) hin und wieder kontrolliert, kann man die vorausberechnete Kurve Justieren, siehe die Korrekturstellen 8 und 9, wodurch man die vorausberechnete Kurve so verbessern kann, daß sie ziemlich genau dem Istwert in dem vorgeschalteten Schmelzenbehälter 2 entspricht. Es wird also die Induktorleistung derart gesteuert, daß die Temperatur des Stahles beim Abfließen aus der Zwischenpfanne, also am Abfluß 3a, konstant wird.

Die Temperatur des aus dem Schmäzenb ehält er 2 in die Zwischenpfanne fließenden Stahls variiert aufgrund der Wärmeverluste,

welche der Stahl im Schmelzenbehälter erleidet. Diese Wärmeverluste hängen von mehreren Faktoren ab, wie zum Beispiel der Dicke der Schlackendecke, der Dicke der Ausfütterung und dem Vorwärmungsgrad des Schmelzenbehälters. Da es manchmal schwierig ist, die Endtemperatur mit Hilfe eines als Wär-

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meausgleichsmodell programmierten Rechners mit hinreichender Präzision genau zu berechnen, nimmt man Korrekturen vor, wie dies in Figur 2 angedeutet ist. Man nimmt diese Korrekturen in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit vor, d. h. in Abhängigkeit von der Aufenthaltsdauer des Stahls in dem Schmelzenbehälter, welche zum Beispiel 100 Minuten betragen kann (Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten A und B in Fig. 2). Diese Korrekturen beruhen auf einer Messung der Temperatur der Schmelze in der Zwischenpfanne, und zwar vorzugsweise am Abfluß 3a aus der Zwischenpfanne bzw. dem an die Zwischenpfanne angebauten Verteilerkasten 7. In Abhängigkeit dieser Messungen werden die Korrekturen 8 und 9 an der vorausberechneten Kurve 1 in Fig. 2 vorgenommen.

Die Figuren 3-5 zeigen eine Zwischenpfanne mit vertikalen Seitenrinnen 10 des Induktors und mit einer Induktorprimärspule 11, deren Leistung gesteuert wird. Das Einfüllen von Schmelze aus dem vorgeschalteten Schmelzenbehälter, dessen Temperaturistwert vorausberechnet wird, erfolgt über die Öffnung 12, und das Abfüllen erfolgt über Öffnungen 13. Wie in Figur 4 gezeigt, wird an mehreren Stellen abgefüllt. Natürlich kann eine solche Anordnung auch mit nur einer einzigen oder einer sehr großen Anzahl von Abfüllstellen versehen sein. Die eigentliche Zwischenpfanne ist mit einem Deckel 14 abgedeckt, und auch die an der Zwischenpfanne angebaute ■Verteilerrinne ist mit einem Deckel 15 versehen. Der Eisenkern des

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LFR-Induktors ist mit 16 bezeichnet.

In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel des Steuerteils für die Leistung des induktiven Heizorgans für die Zwischenpfanne ausführlicher dargestellt. Der Temperaturabfall der Schmelze im Schmelzenbehälter 2 wird von Rechengliedern 17*, 17", 17'" vorausberechnet. Diese Rechenglieder sind mit einem motorisch verstellbaren Potentiometer 18 verbunden, dessen Motor über einen Schalter 9 vorlaufend und zurücklaufend in Gang gesetzt werden kann. Dieses Potentiometer in Verbindung mit den Rechengliedern erzeugt eine Zeitfunktion für den Temperaturabfall der Schmelze im Schmelzenbehälter (siehe Fig. 2). Die Temperaturfunktion kann durch einen Auswahlschalter 20, durch welchen über Schalter 21 die gewünschte vorausberechnete Temperaturabfallkurve 17', 17" oder 17'" durchgeschaltet wird, aus-' gewählt werden.

An einem Potentiometer 22 wird die Temperatur T_Q . der Schmelze im Schmelzenbehälter zu Beginn des Gießvorganges eingestellt. Wenn der Gießvorgang beginnt, wird der Antriebsmotor des Potentiometers 18 in Gang gesetzt und der vorausberechnete TemperaturabfallΔ τ., wird von T_Q . subtrahiert. Der gewonnene Differenzwert ist die vorausberechnete Temperatur der Schmelze im Schmelzenbehälter. Dieser Wert wird über Verstärker 24 und 25 von einem Anzeigeglied 23 angezeigt. Dieses Instrument kann für einen Temperaturbereich von 1550 - 1700⁰C gewählt werden.

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ORIGINAL INSPECTED

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Der Wert T. wird mit einem Sollwert T_Qui- für die Ausflußtemperatur der Schmelze aus der Zwischenpfanne verglichen. Dieser Sollwert wird an einem einstellbaren Potentiometer abgegriffen und der Vergleich erfolgt im Summierungsglied 27. Das Differenzsignal T . - T-TYIn einem Verstärker 28 verstärkt und auf ein Multiplikationsglied 31 gegeben, wo der Wert mit dem Faktor m · c multipliziert wird. Dabei beschreibt A die pro Zeiteinheit durch die Zwischenpfanne., fließenden Schmelzenmenge m, und c ist eine von dem Schmelzenmaterial abhängige Konstante. Der Wert m kann mittels eines Gießtachometers "gewonnen werden, welches in konstanter Höhe eines Eingußtrichters angebracht werden kann. Der Wert m · c kann durch eine Potentiometeranordnung 29 gewonnen werden, deren Ausgangsgröße durch den Verstärker 30 verstärkt wird. Die Ausgangsgröße des Multiplikationsgliedes ist die Steuergröße, welche die Wärmemenge bestimmt, die in der Zwischenpfanne der Schmelze zugeführt werden muß, um den Temperaturabfall im Schmelzenbehälter zu kompensieren. Zu dieser Größe wird im Summierungsglied 32 noch ein am Potentiometer 33 einstellbarer und dann konstant bleibender Wert addiert, durch welchen der Wärmeverlust in der Zwischenpfanne selbst ausgeglichen wird. Die Ausgangsgröße P_ind des Summierungsgliedes 32 steuert die Wärmeabgabe des Rinnenofens oder sonstigen Heizgliedes der Zwischenpfanne.

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Zur Überprüfung der Temperatur T. wird - wie bereits erwähnt - die tatsächliche Temperatur der Schmelze in der Zwischenpfanne mehrmals während des Gießvorganges gemessen. Wenn die vorausberechnete Temperatur T. von der gemessenen abweicht, werden die erwähnten Korrekturen 8 und 9 in Figur 2 durch Verstellungen am Potentiometer 22 vorgenommen.

Wenn der Gießvorgang beendet ist, wird das Antriebsglied des Potentiometers 18 durch Umlegen des Schalters 19 in die Ausgangsstellung zurückgefahren, wonach die Anordnung für einen weiteren Gießvorgang bereit ist.

In den Gliedern 17', 17" und 17"' werden die Temperaturabfallkurven nicht im eigentlichen Sinne "berechnet". Bei

i
dieäen Gliedern handelt es sich um Funktionsgeneratoren, die als Funktion der Zeit Temperaturabfallkurven gemäß Figur 2 auswerfen. Dieser Kurvenverlauf ist jedoch bereits in den Gliedern W-V^ut gespeichert. Die eigentliche Gewinnung dieser Kurven, deren Werte dann in den Gliedern17-17' ' 'in geeigneter Weise gespeichert werden, erfolgt empirisch oder rechnerisch.

Die Anordnung nach der Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung beim kontinuierlichen Gießen, wie zum Beispiel beim Stranggießen aus einem Schmelzenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schmelzenbehälter (2) und der Gießkokille eine Zwischenpfanne (Z) mit einem Heizglied (10, 11, 16) und einem Auslauf (3a) zur Kokille sowie ein Istwertgeber für die Temperatur im Schmelzenbehälter (2) vorhanden sind, welcher Istwertgeber aus einem Gerät zur Vorausberechnung des Temperaturabfalls im Schmelzenbehälter während des Gießverlaufs besteht, wobei das Ausgangssignal des Istwertgebers mit einem Sollwertsignal für eine im wesentlichen konstante Temperatur am Auslauf (3a) der Zwischenpfanne verglichen wird und das Differenzsignal das Heizglied-steuert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizglied der Zwischenpfanne ein induktives Heizglied ist, beispielsweise ein Rinneninduktorofen.

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