DE3300980A1

DE3300980A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermessung des oberflaechenprofils von warmen brammengiessstraengen

Info

Publication number: DE3300980A1
Application number: DE19833300980
Authority: DE
Inventors: Joachim 4156 Willich Dubendorff; Klaus Dr.-Ing. 4100 Duisburg Wünnenberg
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3300980C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung des Oherflächenprofils an
warmen Brammengießsträngen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Venssung des Oberflächenprofils an warmen Brammengießsträngen.
Für die Qualität von Stranggießbrammen ist es von großer Bedeutung, daß die Gleßstrangschale während des Gleßens bis zur endgültigen Erstarrung möglichst wenig verformt wird. Damit die Schale der teilweise erstarrten Stränge unter dem ferrostatischen Druck nicht ausbaucht, werden die Stränge z.B. durch Rollen gestützt. Dennoch kann bei den technisch und wirtschaftlich realisierbaren Abständen solcher Stützelemente elne gewisse Ausbauchung nicht verhindert werden.
Zur Vermeidung von Innenfehlern, wie Innenrissen, muß diese Ausbauchung jedoch in engen Grenzen gehalten werden.
Mit der DE-PS 25 04 986 sind ein Verfahren und eine Vorrichung zur Kontrolle und Vermeidung einer kritischen Verformung der Strangschale bekannt geworden.
Hiernach wird die Ausbauchung der Strangschale zwischen zwei benachbarten Stützrollen relativ zur Lage dieser Stützrollen fortlaufend in einer schmalen Bahn über die gesamte Länge des Gießstranges gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Bei zu starken Abweichungen von diesem Sollwert wird die Ausbauchung durch Veränderung der Kühl wassermenge und/oder der Gießgeschwindigkeit wieder auf günstige Werte zurückgefiihrt.
Dieses Verfahren hat sich besonders fur breite Brammen mit einfachen Ausbauchungskurven gut bewährt. Für kleine Brammenabmessungen ist jedoch eine genauere Messung erforderlich, weil zum einen das absolute Maß der erlaubten Ausbauchung kleiner ist und zum anderen Strangschalenverformungen durch Ausbauchung sich mit anderen Vorgängen überlagern und sich gerade bei schmalen Brammen verstärkt auswirken. Hierzu gehören insbesondere die Einziehung der Strangschale infolge starker Kühlung, die sich zusammen mit der Ausbauchung als Einziehung neben ctan Braminenkanten zeigt, aber auch die Verfonritingen durch unrund laufende Stützrollen.
Eine ausreichend sichere Beurteilung der Ausbauchung ist mit dem bisherigen Verfahren deshalb nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Vermessung des Oberflächenprofils von warmen Brammengießsträngen, insbesondere mit Brammenbrelten unter 800 mm, während des Stranggießens ermöglicht, so daß aus den Meßergebnissen mit hinreichender Genauigkeit auf die vorliegende Ausbauchung geschlossen werden kann, und eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 7 und 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind In den jeweiligen Unteransprüchen enthalten.
Dem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, durch fortlaufende Abtastung der Oberfläche des Gießstranges in einer schmalen Bahn solche Bereiche festzustellen, in denen eine kritische Ausbauchung vorliegen könnte, und in Abhängigkeit davon in diesen Bereichen eine Abtastung des Oberflächenprof11s über die gesamte Brammenbreite vorzunehmen, um daraus gesicherte Aussagen über die tatsächlich vorliegende Ausbauchung zu gewinnen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zu sefner Durchführung näher erläutert. Gleiche Bauteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Vermessung der Gießstrangoberfläche innerhalb einer Stranggießdnlage, Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Aufzeichnung eines in Brammenlängsrichtung gemessenen Oberflächenprofil 5, Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Figur 1 in der Stranggießanlage, Fig. 4 eine Aufzeichnung eines in Brammenquerrichtung gernessenen Oberflächenprofils.
Wle Fig. l zeigt, wird die Oberfläche des Gießstranges 18 In Längsrichtung fortlaufend mit Hilfe eines hitzebeständigen Laufrades 8 abgetastet, das an einem Meßarm 1 befestigt ist. Der senkrecht zur Gießstrangoberfläche anstellbare Meßarml ist etwa in Brammenmitte in der Mittelposition zwischen zwei Stützrollen 5 an einer ortsfesten Halterung 15 angebracht und folgt den Unebenheiten der Brammenoberfläche durch z.B. einen pneumatischen Antrieb 17 mit entsprechenden Auf-und Abbewegungen. Diese werden von einem induktiven Meßwertaufnehmer 10 In elektische Signale umgesetzt, die zu einer Steuer- und Auswerteeinheit 6 weitergeleitet und dort aufgezeichnet werden. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte unrund laufende und - in Gießrichtung gesehen - vor der Meßstelle liegende Stützrollen bekommt die Gießstrangoberfläche ein sinusfönnibes Profil in Längsrichtung (Fig. 2) mit einer Perlodizität des Rollenumfanges (Der), was im durcherstarrten Strang noch feststellbar ist. Dieses wird der Steuer- und Auswerteeinheit 6 angezeigt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 6 ist in der Lage, eine Quervermessung des Oberflächenprofils des Gießstranges 18 an einer beliebigen, bereits längsvermessenen Stelle des Gießstranges 18 durch einen zweiten Meßarm 4 zu veranlassen..Als zweckmäßige Stelle für eine Quervermessung ist insbesondere der Scheitel punkt der Sinuskurve anzusehen. Der für die Quervermessung vorgesehene Meßarm 4 ist - in Gießrichtung gesehen - in der Mitte des nächsten Transportrollenzwischenraums hinter dem Meßarm 1 angebracht. Er ist mit einem hitzebeständigen drehbaren Kugelkopf 9 zur Abtastuny der Gießstrangoberfläche 2 (Fig.'3) ausgestattet, kann ebenfalls pneumatisch auf- und abbewegt werden und ist mittels eines Schlittens 11 auf Führunysschienen 7 quer über die gesamte Gießstrangbreite verfahrbar. Die bei der Querabtastung der Gießstrangoberfläche 2 sich ergebenden Auf- und Abbewegungen des Meßarms 4 werden wiederum von einem induktiven Meßwertaufnehmer 10' in elektrische Signale umgewandelt und an die Steuer- und Auswerteeinheit 6 gegeben. Die Steuer- und Auswerteeinheit 6 koordiniert die Messungen der Meßanne 1 und 4 in der Weise, daß, sobald vom Meßarm 1 eine Stelle, die aufgrund eines vom Sollwert stark abweichenden Meßwertes eine Quervermessung erfordert, abgetastet wurde, die Messung des Meßanns 4 so lange verzögert wird, bis diese mit Gießgeschwindigkeit sich weiterbewegende Stelle der Gießstrangoberfläche 2 die Meßzone des Meßarms 4 erreicht hat.
Für diese Verzögerungszeit tv gilt die Beziehung: 1r « Rollenabstand Vg = Gießgeschwlndigkeit in m/rhin Um nur den gewünschten Bereich der Brammenoberfläche 2 in die Quervermessung einzubeziehen, muß die Quervermessung init einer im Vergleich zur Gießgeschwindigkeit hohen Geschwindigkeit v durchgeführt werden. Als zweckmäßig Ist eine Geschwindigkeit nach folgender Bezlehung anzusehen: b v v x--- b - Zahlenwert der Gießstrangbreite in mm g 6 Wie aus der in Figur 3 in Draufsicht dargestellten Vorrichtung ersichtlich ist, kann der Meßschlitten 11 mit dem daran befestigten Meßarm 4 für die Quervermessung mit Hilfe eines Pneumatikantrlebs 13 über die gesamte Brammenbreite auf Führungsschlenen 7 verfahren werden, die an einer ortsfesten Halterung 16 angebracht sind. Zur leichteren Reallsierung hoher Verfahrgeschwindigkeiten v wird der Meßschlitten vortellhaft mit geringem Gewicht aus z.B. Aluminium gefertigt.
Um die während einer Quervermessung vor sich yehende Weiterbewegung des Gießstranges 18 hinsichtlich der Messung auszugleichen, ist es insbesondere bei größeren Rollenabständen möglich,.durch entsprechende Schwenkung der Halterung 16 -und damit auch der Führungsschienen 7 - in einer Ebene parallel zur Meßebene die Querbewegung über die Brammenbrelte gleichzeitig mit einer zur Gießrlchtung senkrechten und mit einer der Gießgeschwindlgkeit entsprechenden Geschwindigkeitskomponente auszuführen. Um einen störungsfreien Meßbetrieb sicherzustellen, werden die Meßarme 1 und 4 mit einer Wasserkühlung 12 versehen.
Der eigentliche Wert der Ausbauchung der Gießstrangoberfläche 2 ergibt sich aus der Aufzeichnung des Oberflächenprofils in der Quervermessung als maximaler Abstand A zwischen der Meßkurve und der durch die Gießstrangkanten 3 vorgegebenen Bezugsebene 14 (Flg. 4).
Als Steuer- und Auswerteeinheit 6 kann z.B. ein Rechnersystem eingesetzt werden, das einen völlig autoinatischen Ablauf sicherstellt. Die von den Meßwertaufnehmern 1 und 4 kommenden elektrischen Signale können aber auch von einem Analogschreiber aufgezeichnet und manuell ausgewertet werden.
Der Ablauf des Verfahrens wird am nachfolgenden Beispiel erläutert: Es ist die Ausbauchung einer Braune mit einer Breite von 600 mm zu e mitteln.
Die Gießgeschwindlgkeit beträgt 2 m/mln, der Rollenabstand 300 mm. Der erste Meßarm stellt wegen einer unrund laufenden Rolle einen sinusförmigen Oberflächenverlauf fest und glbt die Meßwerte an einen Rechner weiter. Der Rechner veranlaßt den zweiten, quer zur Gleßrichtung verfahrbaren Meßarm, 9 sek. nach der Messung des Scheitel wertes der Sinuskurve mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min die Quervermessung des Oberflächenprofils des Gießstranges durchzuführen.
Die Ausbauchung wird vom Rechner entsprechend Fig. 4 als maximaler Abstand A der Oberflächenprofillinie von der Bezugsebene 14 ermittelt.

Claims

erfahren und Vorrichtung zur Vennessung des Oberflächenprofils von warmen Branrnengi eßsträngen Patentansprüche Verfahren zur.Vennessung und Aufzeichnung des Oberflächenprofils an warmen Brainmensträngen während des Strangyißens, insbesondere für Brammenbrelten unter 800 mm, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend ein Teilbereich einer Breltseite der Brammenobrfläche (2) über die Länge des Gießstranges erfaßt wird und das Oberflächenprofil quer zur Gießrichtung über die gesamte Brammenbreite jeweils in solchen Bereichen der Brammenoberfläche (2) gemessen und aufgezeichnet wird, in denen die Längsmessung Abweichungen der Oberfläche (2) von der durch die Brammenkanten (3) vorgegebenen Bezugsebene (14) Extremwerte anzeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Brammenoberfläche (2) in Längsrichtung in der Brammenmitte gemessen wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quermessung unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit so vorgenommen wird, daß die Brammenoberfläche (2) im Bereich des festgestellten Extremwertes in die Quermessung einbezogen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brammenoberfläche (2) quer zur Gießrichtung mindestens mit b einer Geschwindigkeit v X vg x -Er abgefühlt wird, wobei vg die Gleßgeschwindigkeit und b den Zahlenwert der Brammenbreite in mm bedeuten.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler (4) zur Quermessung der Bramme während des Meßvorgangs zusätzlich zur Querbewegung etwa mit Gießgeschwlndigkeit in Gießrichtung bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvermessung jeweils im Bereich zwischen zwei benachbarten Stütz- oder Transportrollen (5) erfolgt.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei St(itz- oder Transportrollen (5) In Brammenmitte mindestens ein in senkrechter Richtung zur Brammenoberfläche (2) anstellbarer Meßfehler (1) zur Oberflächenabtastung angeordnet ist, der mit einer Einheit (6) zur Auswertung und Aufzeichnung von Oberflächenmeßwerten steuerungstechnisch verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen zwei Stütz- oder Transportrollen (5) in Brammenmitte an einer ortsfesten Halterung (15) angebrachter, in senkrechter Richtung zur Brammenoberfläche (2) anstellbarer Meßfühler (1) zur Oberflachenabtastung und ein zweiter Meßfühler (4) zur Oberflächenabtastung, der in Gießrichtung hinter dem ersten Meßfühler (1) angeordnet, quer zur Gießrichtung ether die gesamte Brammenbreite auf an einer halterung (16) befestigten Führungsschienen (7) verfahrbar und ebenfalls senkrecht zur Brammenoberfläche (2) anstellbar ist, mit einer Einheit (6) zur Auswertung und Aufzeichnung von Oberflächenmeßwerten steuerungstechnisch verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des/der Meßfühler (1) als hitzebeständiges drehbares Rad (8) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Meßfühlers (4) als drehbarer Kugelkopf (9) ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Meßfühler (1,4) zur Oberflächenabtastung mit induktiven Meßumformern (10) ausgestattet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (4) für die Quermessung der Brammenoberfläche (2) an einem quer zur Gleßrichtung verfahrbaren Meßschlitten (11) aus Aluminium befestigt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung mit einer Wasserkühlung (12) versehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung mit einer zentralen Schmierung versehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (16) für die Führungsschienen (7) des Meßschlittens (11) in einer Ebene parallel zur Meßebene schwenkbar gelagert ist.