DE3001275C2 - Anordnung zum Steuern der Kühlwasserzufuhr zu Gußsträngen in einer Stranggießanlage - Google Patents

Description

T= Ai+. Bi f?
mit

7" = Solltemperatur,

Ai, Bi = Konstante, abhängig von der jeweiligen Stahlbeschaffenheit und von geometrischen Abmessungen der Bahn des Gußstranges,

V = Gießgeschwindigkeit;

mit Hilfe von Rechengliedern, nämlich einem Signaleinsteller (33) für die Eingabe von Ai,
einem Radizierglied (34) zur Bildung von Bi /Fund einem Summierglied (31) zur Bildung von Ai + Bi /Ferfolgt (F i g. 2).

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern der Kühlwasserzufuhr zu Gußsträngen in einer Stranggießanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Bekannt (vgl. AT-PS 1 88 452) ist eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Abkühlung eines Gußstranges in Anlagen zum Stahlstranggießen, die aus Verbrauchsreglern für das zu den einzelnen Kühlbereichsabschnitten zuzuführende Kühlwasser, Verbrauchseinstellern und einem Gießgeschwindigkeitsgeber besteht, der auf die Einsteller bei beliebigen Abweichungen der Gießgeschwindigkeit einwirkt.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß keine Korrektur des Verbrauches des Kühlwassers abhängig von der Temperatur des flüssigen Metalls in der Gießpfanne vorgesehen ist.

Ferner ist eine Vorrichtung zum Metallstranggießen bekanntgeworden (vgl. B. I. Krasnow, »Optimale Steuerung der Betriebsdaten beim Stahlstranggießen«, Verlag »Metallurgie«, Moskau 1975, S. 258—259). Diese arbeitet aber nicht nach dem Prinzip des Sequenzgußverfahrens.
Schließlich ist eine Anlage turn Steuern der Kühlung eines aus einer Stranggießkokille austretenden Stranges mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen (DE-PS 23 44 438) bekannt. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wird bei dieser jedoch nicht der Einfluß von Restschmelzemengen auf die Steuerung der Kühlwasserzufuhr berücksichtigt

Ein Nacheil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß sich beim Stranggießen des Metalls nach dem Sequenzgußverfahren die Ist-Temperatur des flüssigen Metalls, das der Anlage zum Metallstranggießen (zum Zeitpunkt, wo sich die neu angekommene Gießpfanne in der Arbeitsstellung befindet) zugeführt wird, von der Temperatur des flüssigen Metalls aus der vorhergehenden Schmelze wesentlich unterscheiden kann, die noch in der Anlage stranggegossen wird. In diesem Fall werden den Einstellern der Verbrauchsregler von einzelnen Kühlbereichsabschnitten neue Werte der Korrektursignale zugeführt, und zwar zu einer Zeit, wo sie gar nicht erforderlich sind. Aus diesem Grunde wird eine bedeutende Metallmenge aus der vorhergehenden Schmelze, die in dem Schmelzebehälter, den Stranggießkokillen und in den Gußsträngen verbleibt, Abkühlungsbedingungen ausgesetzt, die den wärmephysikalischen Parametern des Metalls der vorhergehenden Schmelze nicht

entsprechen.

Unter diesen Bedingungen entstehen im Gußstrang unzulässige Wärmespannungen, die zu Störungen des Innengefüges de? Stranges führen.

Ein derartiger Betriebszustand bleibt so lange erhalten, bis die ganze Anlage mit Metall aus der neu zugeführten Schmelze gefüllt ist

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung zum Steuern der Kühlwasserzufuhr beim Stranggießen nach dem Sequenzgußverfahren, bei dem ein mehreren Stranggußkokillen gemeinsamer Schmebibehälter unterbrechungslos nacheinander aus verschiedenen Gießpfannen von ggf. unterschiedlicher Temperatur beschielet wird, zu schaffen, bei der für eine der jeweiligen Schmelzetemperatur zeitgerecht angepaßte Einstellung der Kühlwasserzufuhr zu den verschiedenen Kühlbereichsabschnitten der Gußstrangwege gesorgt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sichert eine Erhöhung der Homogenität des Innengefüges des Gußsirangs und dessen Qualität.

Die Erfindung wird vorteilhaft weitergebildet durch die Lehre nach dem Patentanspruch 2.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung zum Steuern der Kühlwasserzufuhr zu Gußsträngen in Anlagen zum Metallstranggießen nach dem Sequenzgußverfahren,

Fi g. 2 eine elektrische Schaltung, die den Verbrauch an Kühlwasser nach der Temperatur der Oberfläche des Gußstranges am Ausgang aus je eines Kühlbereichsabschnittes korrigiert

Die Vorrichtung zur automatischen Regelung eines Stranges in einer Anlage zum Metallstranggießen nach dem Sequenzgußverfahren, die einen Schmelzebehälter 1 (Fig. 1), in rien über eine Gießpfanne 2 das flüssige Metall zugeführt wird, enthält besitzt erfindungsgemäß Einstellorgane 3 für das zu den einzelnen Kühlbereichsabschnitten zuzuführende Kühlwasser, wobei an den Eingängen dieser Einstellorgane Verbrauchseinsteller 4 angeschlossen sind.

Die Anzahl der anzubringenden Einstellorgane 3 für das Kühlwasser und der Verbrauchseinsteller 4 entspricht der Anzahl der Abschnitte, in welche der Gußstrang 5 eingeteilt ist

In der Gießpfanne 2 wird ein Thermoelement 6 angeordnet, das an den Eingang eines Signalspeichers 7 angeschlossen ist, wobei der Ausgang des genannten Signalspeichers an einen der Eingänge eines Summiergliedes 8 angeschlossen ist. An den anderen Eingang des Summiergliedes 8 ist ein Temperatur-Sollwerteinsteller 9 des flüssigen Metalls angeschlossen, während der Ausgang des Summiergliedes 8 an den Eingang eines Begrenzers 10 angeschaltet ist Der Ausgang des Begrenzers 10 ist mit einem Verteiler 11 der Signale verbunden, dessen Ausgänge an Schalter 12 verschiedener Kühlbereichsabschnitte angeschlossen sind. Der Ausgang jedes Schalters 12 ist an den Verbrauchseinsteller 4 angeschlossen.

An jeden Gußstrang 5 sind Gießgeschwindigkeitsgeber 13 angeordnet, deren Ausgänge mit den Eingängen entsprechender Summierglieder 14 verbunden sind. Die Anzahl der Eingänge jedes Summiergliedes 14 ist der Anzahl der Gußstränge gleich. Der Ausgang jedes Summiergliedes 14 ist an den einen Eingang eines Integrators 15 angeschlossen, während der andere Eingang desselben mit einem Signalgeber 16 verbunden ist Der andere Ausgang des Signalgebers 16 :st an einen zusätzlichen Signalspeicher 17 angeschlossen, der mit einem Metallgewichtsgeber 18 verbunden ist welcher unterhalb des Schmelzebehälters 1 angeordnet ist Der Eingang des Signalgebers 16 ist an einen Signalgeber 19 für das öffnen des Dosierorgans (der Gießpfanne 2) angeschlossen.

Der Ausgang des Integrators ?5 ist mit einem der Eingänge eines zweiten Summiergliedes 20 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem zusätzlichen Signalspeicher 17 verbunden ist während der Ausgang des zweiten Summiergliedes 20 mit einem Signalgeber 21 verbunden ist der Signale für die Entleerung des Schmelzebehälters 1 vom Metall aus der vorhergehenden Schmelze liefert. Andere Ausgänge des Signalgebers 21 sind an die Gußstränge 5 der Anlage angeschlossen. Am Ausgang des Signalgebers 21 ist ein zweiter Integrator 22 angeordnet bei dem der eine Eingang mit dem Gießgeschwindigkeitsgeber 13 und der andere Eingang mit dem Signalgeber 16 verbunden sind.

Der Ausgang des zweiten Integrators 22 ist mit dem Eingang eines Signalverteilers 23 verbunden, bei dem der eine Ausgang an den Eingang eines dritten Summiergliedes 24, und die anderen Ausgänge an die übrigen Kühlbereichsabschnitte der Gußstränge 5 angeschlossen sind. Ein weiterer Eingang des dritten Suinmiergliedes 24 ist an einen Einsteller 25 der Koordinate des Endes je eines Abschnittes angeschlossen, und am Ausgang des dritten Summiergliedes 24 ist ein Signalgeber 26 angeordnet, der mit dem Eingang des Schalters 12 verbunden ist. Ein weiterer Eingang des Schalters 12 ist mit einem Einsteller 27 des konstanten Korrektursignals verbunden.

Die Vorrichtung hat folgende Arbeitsweise. (Es wird hier die Arbeitsweise eines Gußstranges und eines Abschnittes desselben behandelt, denn die Arbeitsweise der übrigen Gußstränge und Abschnitte ist vollkommen gleich.)

Während des Stranggießens nach dem Sequenzgußverfahren wird ein Signal von dem Thermoelement 6. das die Temperatur des in die Anlage zugeführten flüssigen Metalls mißt, über den Signalspeicher 7 in das Summierglied 8 geleitet. Dem anderen Eingang des Summiergliedes 8 wird ein Signal von dem Temperatur-Sollwerteinsteller 9 zugeführt. Die an dem Summierglied 8 erhaltene Differenz zwischen dem Sollwert der Temperatur des flüssigen Metalls für die gegebene Metallsorte und dem Istwert der Temperatur des Metalls wird dem Begrenzer 10 zugeführt, der in Abhängigkeit von der Größe des Eingangssignals entweder ein konstantes Signal (falls die Temperatur des Metalls unter dem Sollwert liegt) oder ein Signal abgibt, das dem Ausgangssi- gnal des Summiergliedes 8, d. h. der Differenz von Ist- und Sollwert proportional ist.

Vom Begrenzer 10 wird das Signal dem Signalverteiler 11 zur Übertragung der Einwirkung gleichzeitig auf die Schalter 12 von allen Kühlbereichsabschnitten zugeführt.

Gleichzeitig wird ein Signal von den Gießgeschwindigkeitsgebern 13 an allen Gußsträngen im Summierglied 14 summiert und dem Integrator 15 zugeführt, wobei die Integration auf das vom Signalgeber 16 gegebene Kommando hin beginnt, der durch den Signalgeber 19 für das öffnen des Dosierorgans (der Gießpfanne) ausgelöst wird. Gleichzeitig wird durch den Signalgeber 16 der zusätzliche Signalspeicher 17 geöffnet, in

dem das Metallgewicht im Schmelzebehälter 1 gespeichert wird, das vom Metallgewichtsgeber 18 im Schmelzbehälter 1 geliefert wird.

Das von dem Integrator IS gelieferte Signal, das der Gesamtmenge des an allen Gußsträngen seit der Ankunft einer neuen Gießpfanne stranggegossenen Metalls proportional ist, wird im zweiten Summierglied 20 mit dem Signal des Metallgewichtes im Schmelzebehälter 1 verglichen, das von dem zusätzlichen Signalspeicher 17 geliefert wird.

Nachdem diese Signale gleich geworden sind, d.h. nachdem der Schmelzebehälter 1 mit dem Metall aus einer neuen Schmelze gefüllt ist, wird der Signalgeber 21 für die Entleerung des Schmelzebehälters von der vorhergehenden Schmelze ausgelöst, der die zweiten Integratoren 22 an alien Gußsträngen der Anlage einschaltet.

Das von dem Ausgang der zweiten Integratoren 22 gelieferte Signal, das der ersten Metallteilmenge aus der neuen Schmelze in den Kühlbereichsabschnitten proportional ist, wird über den Signalverteiler 23 den dritten Summiergliedern 24 je eines Abschnittes zugeführt, wo es mit dem von dem Einsteller 25 der Koordinate des Endes je eines Abschnittes gelieferten Signal verglichen wird, das dem Abstand zwischen dem Ende jedes Abschnittes und dem Meniskus proportional ist Bei Gleichheit dieser Signale spricht der Signalgeber 26 an, und er schaltet den Schalter 12 um. Dabei wird dem Verbrauchseinsteller 4 des Einstellorgans 3 für Kühlwasser von dem Signalverteiler 11 ein Korrektursignal zugeführt, das den Wasserverbrauch zwischen den Kühibereichsabschnitten beim Vorhandensein einer Überhitzung vergrößert; beim Ausbleiben einer Überhitzung wird dabei ein konstantes Korrektursignal geliefert.

Bevor eine neue Metallteilmenge den entsprechenden Kühlbereichsabschnitt passiert hat, wird der Verbrauchseinsteller 4 für das Kühlwasser nach dem Signal vom Einsteller 27 des konstanten Korrektursignals korrigiert, der an den Eingang des Schalters 12 angeschlossen ist.

Vor Beginn der Arbeit der Schaltung werden die Integratoren 15 und 22 nach einem Kommando vom Signalgeber 16 auf Null gesetzt, das beim öffnen der Feststellvorrichtung der neu angekommenen Gießpfanne durch den Signalgeber 19 ausgelöst wird.

Die oben beschriebene Vorrichtung berücksichtigt jedoch die Werte der Temperaturen an der Oberfläche des Gußstranges nicht Die durchgeführten Forschungen haben es gestattet, den Charakter der Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit von der optimalen Temperatur der Oberfläche des Gußstranges entlang der technologischen Achse der Anlage zu ermitteln, welche Abhängigkeit dem qualitätsmäßig besseren Innengefüge des Gußstranges entspricht Diese Abhängigkeit kann wie folgt dargestellt werden:

T= (a, + a₂x +

a₅,

(1)

60

T — Temperatur der Oberfläche des Gußstranges

am Ausgang aus dem Kühlbereichsabschnitt; V — Gießgeschwindigkeit;
X — Koordinate der technologischen Achse, die von der unteren Endfläche der Stranggießko-

kille ab gezählt wird;
ai-, a2-, 33-, at-, as-Koeffizienten, die von der Stahlsorte abhängig sind

Für die fixierten Stellen Xi (i— 1 ... n) der Anordnung der optischen Pyrometer, d. h. der Ausgänge aus den Abschnitten, nimmt die Formel (1) eine vereinfachte Form an und sieht wie folgt aus:

T= Ai+ Bi fV.

Zur Erfassung der Temperatur der Oberfläche des Stranges sowie auch zum Messen der Temperatur beim Übergang von einer Gießgeschwindigkeit zu anderen wird an den Eingang des Verbrauchseinstellers 4 eine elektrische Schaltung 28 (F i g. 2) angeschlossen, wobei dem Eingang dieser Schaltung ein Signal vom Gießgeschwindigkeitsgeber 13 zugeführt wird.

Die elektrische Schaltung 28 enthält erfindungsgemäß eine Vergleichseinheit 28, deren Ausgang mit dem Eingang des Verbrauchseinstellers 4 verbunden ist. Einer der Eingänge der Vergleichseinheit 29 ist mit einem Temperaturgeber 30 an der Oberfläche des Gußstranges am Ausgang je eines Kühlbereichsabschnittes verbunden, und an den anderen Eingang ist ein Einsteller 31 der Soll-Temperatur der Oberfläche des Guß-Stranges von dem entsprechenden Abschnitt angeschlossen. An den Eingang des Einstellers 31 der Temperatur der Oberfläche des Gußstranges ist ein Summierglied 32 angeschlossen, das an seinem Ausgang für jeden Abschnitt die Abhängigkeit

T= Ai+ Bi f?

wiedergibt, wobei an einen der Eingänge des Summiergliedes ein Signaleinsteller 33 für die Größe Ai angeschlossen ist, während der andere Eingang mit einem Radizierungsglied 34 verbunden ist, welches mit dem Gießgeschwindigkeitsgeber 13 verbunden ist.

Die elektrische Schaltung 28 der Vorrichtung hat folgende Arbeitsweise. Bei einer bestimmten stationären Gießgeschwindigkeit wird von den Einstellorganen 3 für das Kühlwasser in Übereinstimmung mit den Befehlen der Verbrauchseinsteller 4 in jedem Kühlbereichsabschnitt ein bestimmter Wasserverbrauch aufrechterhalten.

Wenn dabei im stationären Betriebszustand durch irgendwelche zufällige Faktoren Abweichungen der Temperatur der Oberfläche des Gußstranges am Ausgang aus irgendwelchem Abschnitt von dem vorgegebenen Wert, der durch den Einsteller 31 festgesetzt wird, hervorgerufen werden, dann wird vom Ausgang der Vergleichseinheit 29 dieser Sektion dem Eingang des Verbrauchseinstellers 4 ein Korrektursignal zugeführt, das den vorgegebenen Wen bis zur Wiederherstellung der vorgegebener. Temperatur der Oberfläche am Ausgang aus dem genannten Abschnitt ändert

Ähnlich arbeitet die Vorrichtung beim Übergang von einer Gießgeschwindigkeit zu der anderen. In diesem Fall wird nach dem vom Gießgeschwindigkeitsgeber 13 gelieferten Signal von dem Ausgang des Summiergliedes 32 dem Eingang der Einsteller 31 ein neuer vorgegebener Wert der Temperatur der Oberfläche des Guß stranges am Ausgang aus den entsprechenden Abschnitten zugeführt, welcher Wert über die Vergleichseinheit 29 dem Eingang des Verbrauchseinstellers 4 zugeführt wird

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Steuern der Kühlwasserzufuhr zu Gußsträngen in einer Stranggießanlage mit

— mehreren jeweils einem Kühlbereichsabschnitt zugeordneten und unabhängig voneinander zu betreibenden Einstellorganen für die einem den jeweiligen Kühlbereichsabschnitt durchlaufenden Gußstrangabschnitt zuführbare Kühlwassermenge,

— einem Temperaturfühler zum Erfassen der Temperatur der zu vergießenden Schmelze,

— je einem Meßfühler pro Gußstrang zum Erfassen der Gießgeschwindigkeit und Integratoren zum Integrieren der erfaßten Gießgeschwindig · keit aber die Zeit zwecks Bestimmung der Laufzeit eines vorgegebenen Gußstrangabschnitts bis zum Erreichen eines bestimmten Kühlbereichsabschnitts,

dadurch gekennzeichnet, daß an die Meßfühler (13) erste und zweite Integratoren (15 bzw. 22) zum zeitlichen Aufintegrieren der Gießgeschwindigkeit angeschlossen sind, von denen

— der erste Integrator (15) unter Auslösung durch einen auf das öffnen einer neuen Gießpfanne (2) für die Auffüllung eines für alle Gußstränge (5) gemeinsamen Schmelzebehälters (1) ansprechenden ersten Signalgeber (19) einen außerdem durch einen das Gewicht der im Schmelzebehälter (1) enthaltenen Schmelze erfassenden Metallgewichtsgeber (18) beaufschlagten zweiten Signalgeber (21) speist und

— der zweite Integrator (22) unter Auslösung durch ein bei Gleichheit des dem Gewicht der im Schmelzebehälter (1) beim öffnen der neuen Gießpfanne (2) noch vorhandenen Restschmelze entsprechenden Ausgangssignals des Metallgewichtsgebers (18) einerseits und des das Gewicht der seit dem öffnen der neuen Gießpfanne (2) vergossenen Schmelzemenge wiedergebenden Ausgangssignals des ersten Integrators (15) andererseits auftretendes Signal des zweiten Signalgebers (21) einen dritten Signalgeber (26) betreibt, der außerdem von einem Einsteller (25) ein der Endkoordinate (Z\, Zi, Z3) eines bestimmten Kühlbereichsabschnitts entsprechendes Signal zugeführt erhält und bei das Durchlaufen des betreffenden Kühlbereichsabschnitts durch die Restschmelze anzeigender Gleichheit seiner beiden Eingangssignale Korrektursignale für eine Anpassung der Einstellorgane (3, 4) für die Kühlwasserzufuhr zu dem jeweiligen Kühlbereichsabschnitt an die neue vergossene Schmelze aus der neuen Gießpfanne (2) abruft.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbrauchseinsteller (4) in den einzelnen Kühlbereichsabschnitten durch je eine elektrische Schaltung (28) entsprechend der Differenz von SoIl- und Istwert der Oberflächentemperatur des jeweiligen Gußstranges angesteuert werden, und wobei
die Eingabe der Größe der Solltemperatur in einen

Einstel!er(31) entsprechend der Formel