DE3344127A1

DE3344127A1 - Verfahren und vorrichtung zum fuellen einer stranggiesskokille beim angiessen eines stranges

Info

Publication number: DE3344127A1
Application number: DE19833344127
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 6718 Grünstadt Bressner; Gerald Dr. 6904 Eppelheim Krüger
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1985-06-20

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Füllen einer Stranggieß-
kokille beim Angießen eines Stranges Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen einer Stranggießkokille beim Angießen eines Stranges, bei dem eine metallische Schmelze durch eine mittels einer automatisch betätigten Zuflußstelleinrichtung verschließbare Bodenausflußöffnung einer Verteilerrinne oder eines Zwischengefäßes geregelt in die mit einem Anfahrkopf verschlossene Stranggießkokille gegossen wird, wobei für ein schluckweises Füllen der Stranggießkokille während des Zeitraumes von Beginn der Schmelzenzufuhr bis zum Ausfüllen der Hohlräume im Bereich des Anfahrkopfes und/oder bis zum Abklingen der anfänglich starken Badbewegungen in der Stranggießkokille die ßodenausflußöffnung intermittierend automatisch geöffnet wird und nach Erreichen einer vorbestimmten Badspiegelhöhe in der Stranggießkokille automatisch mit dem Strangabziehen begonnen und das weitere Stranggießen einer Stranggießreglung unterworfen wird, nach Patentanmeldung P 32 21 708.0-24.
Bei einem derartigen Verfahren besteht insbesondere am Beginn der intermittierenden Füllphase das Problem, daß durch Anlagerungen im Bereich der Ausflußöffnung der Fluß der metallischen Schmelze behindert werden kann.
Beispielsweise kann sich zwischen Stopfen und Verteilerrinne verfestigte Schmelze ablagern, da dieser Bereich am Beginn der Füllphase noch relativ kalt ist. Ist der Öffnungshub des Stopfens zu klein, so wird der Schmelzendurcbfluß behindert, da ein Losreißen der verfestigten Schmelze nicht erfolgen kann. Wird jedoch mit einem zu großen Öffnungshub des Stopfens beim ersten Schluck begonnen, so kann zu viel Schmelze in die Stranggießkokille gelangen, was wegen des noch kalten Anfahrkopfes zu starken Spritzern führt. Diese Spritzer können sich an der Innenwand der Stranggießkokille anlagern und verfrüht erkalten, so daß die entsprechende Oberfläche des abgezogenen Stranges Risse aufweisen kann. Ferner gefährden starke Spritzer das Personal auf der Gießbühne.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zum Füllen einer Stranggießkokille beim Angießen eines Stranges gemäß der Patentanmeldung P 32 21 708.0-24 derart zu verbessern, daß die eingangs genannten Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der intermittierenden Füllphase der Öffungssollwert der Bodenausflußöffnung für einen Gießschluck gegenüber dem Öffnungssollwert des vorangegangenen Gießschluckes erhöht wird, sofern die Zunahme der Badspiegelhöhe infolge des vorangegangenen Gießschluckes einen vorgebbaren Wert unterschreitet. Das heißt, bis die Ausflußöffnung von verfestigter Schmelze und dergleichen freigespült ist, nimmt der Öffnungswert progressiv mit jedem Zyklus zu.
Auf diese Weise tastet man sich an einen Öffnungssoll- wert heran, der eine ausreichende Füllung der Stranggießkokille ermöglicht. Es wird jedoch vermieden, daß eine Große Zahl von Öffnungszyklen erforderlich ist, um ein Freispülen der Fließwege zu erreichen. Es wird darüberhinaus vermieden, daß sich die Ausflußöffnung wegen zu kleiner Gießschlucke vollständig zusetzt. Es ist durch dieses Verfahren gesichert, daß nach wenigen Gießschlucken die Durchflußwege freigespült sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur am Beginn der intermittierenden Füllphase anwendbar, sondern auch zu einem späteren Zeitpunkt der intermittierenden Füllphase, wenn die Ausflußöffnung verkleben oder verstopfen sollte. Ob das Verfahren in diesem Fall angewendet wird, hängt auch hier von der Zunahme der Badspiegelhöhe ab.
Die Fließwege sind freigespült, sobald sich der Badspiegel in der Stranggießkokille in einem Zyklus um mindestens den Wert erhöht hat, der aufgrund der vorgegebenen Sollkurve Hs011 erwartet wurde. Aus dieser Erhöhung delta h der Sollkurve H5011 zuzüglich einer freivorgebbaren, empirisch ermittelten Konstanten k kann eine Auslösekonstante F = delta h + k gebildet werden. Unterschreitet die Steigerung des Badspiegelistwertes die Auslösekonstante F, so hat dies eine Zunahme des Öffnungssollwertes beim folgenden Schluck zur Folge. Wird die Auslösekonstante F von der Steigerung des Badspiegelistwertes übertroffen, so wird auf einen festen Öffnungswert K1 geschaltet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß bei mehreren aufeinanderfolgenden Erhöhungen des Öffnungssollwertes der Erhöhungsbetrag jeweils gleichgroß ist. Einerseits werden durch diese Maßnahmen die Verfahrensparameter begrenzt (beispielsweise braucht einem Automatisierungssystem zur Durchführung des Verfahrens lediglich ein Parameter, der den Erhöhungsbetrag repräsentiert, vorgegeben zu werden), andererseits wird vermieden, daß die Zunahme des Öffnungssollwertes zu rasch steigt und die Ausflußöffnung durch einen unverhältnismäßig großen Schluck freigespült wird, was zu den erwähnten nachteiligen Spritzern führt.
Der Erhöhungsbetrag des Öffnungssollwertes wird in der Regel empirisch festgelegt, wobei die Spritzerneigung und Kokillengröße Berücksichtigung finden. Er liegt zweckmäßigerweise zwischen 10 bis 50 % des nicht erhöhten Öffnungssollwertes. Es hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, den Erhöhungsbetrag so festzulegen, daß er zwischen 15 und 30 % des nicht erhöhten Öffnungssollwertes liegt.
Es wurde in der Hauptpatentanmeldung ausgeführt, daß es zweckmäßig sei, eine minimale Schließzeit sowie eine maximale Öffnungszeit für die Bodenausflußöffnung vorzugeben. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, während einer intermittierenden Füllphase, bei der der Öffnungssollwert von Schluck zu Schluck erhöht wird, die Bodenausflußöffnung jeweils mit vorgebbarer minimaler Schließzeit und/oder maximaler Öffnungszeit anzusteuern.
Sofern die Bodenausflußöffnung freigespült ist, ist es von Vorteil, einen Öffnungssollwert konstanter Größe einzuhalten und die Schluckgröße durch Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten der Bodenausflußöffnung einzustellen. Hierdurch kann, wie in der Hauptanmeldung erläutert wurde, die Spritzerneigung verringert werden.
Zur Durchführung des Verfahrens zum Angießen eines Stranges beim StranggieRen kann eine Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent Verwendung finden, bei der das Füllstandsmeßgerät mit einer mit einer vorgebbaren Angieß- kurve vorprogrammierbaren, den Gießvorgang steuernden Schaltungseinrichtung verbunden ist, an die die Zuflußstelleinrichtung und die Antriebssteuereinheit angeschlossen sind, und daß die Schaltungseinrichtung eine Meßwertauswerteeinheit, eine Angießsteuereinheit, die Gießspiegelregelungseinrichtung sowie zwei Schaltvorrichtungen enthält, die derart miteinander verbunden sind, daß beim Angießen die Angießsteuereinheit mit dem Füllstandsmeßgerät und der Zuflußstelleinrichtung einen geschlossenen Kreis bildet. Die Angießsteuereinheit wird dabei derart ausgelegt, daß sie bei Ausbleiben einer ausreichenden Erhöhung des Gießspiegels infolge eines Gießschluckes den Bodenausflußöffnungssollwert um einen vorgebbaren Betrag erhöht. Das Füllstandsmeßgerät kann insbesondere mit einem ' insbesondere mit einem programmierbaren Automatisierungssystem verbunden sein, an das die Zuflußstelleinrichtung und die Antriebssteuereinheit angeschlossen sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Schaltungsanordung ergeben sich in Verbindung mit den Patentansprüchen des Hauptpatentes.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, soll die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen näher erläutert werden.
Die Figur zeigt ein Zeitdiagramm der Badspiegelhöhe H und des Öffnungssollwertes S des Bodenausflußstopfens.
Im Badspiegelhöhendiagramm ist eine Angießkurve H5011 (Badspiegelsollwert) durch eine ausgezeichnete Linie gekennzeichnet. Der Badspiegelmeßwert Hist (Badspiegelistwert) ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Gemäß dem Diagramm erfolgt das Angießen in zwei Phasen.
Bei A beginnt der Angießvorgang und erfolgt in einer ersten Phase zwischen A und B durch schluckweises Füllen der Stranggießkokille (intermittierende Füllphase), in dem die Bodenausflußöffnung mehrfach nacheinander geöffnet und geschlossen wird. Bei Erreichen des Ubernahmepunktes P wird auf eine lineare Regelung umgeschaltet, so daß die Stranggießkokille in einer zweiten, kontinuierlichen Füllphase zwischen B und D bis zu einer zweiten vorbestimmten Gießspiegelhöhe 28 gefüllt wird. Bei einer ersten vorbestimmten Gießspiegelhöhe 27, die etwas unter der Gießspiegelhöhe 28 liegt, wird zum Zeitpunkt C die Gießmaschine gestartet. Das Starten der Gießmaschine bewirkt ein sprunghaftes Ansteigen des Öffnungssollwertes S zum Zeitpunkt C Wenn die Gießspiegelhöhe 28 (Gießspiegelsollwert) erreicht ist, setzt zum Zeitpunkt D die stationäre Gießspiegelreglung ein und hält den Gießspiegelistwert konstant. Das Angießen (Füllen der Kokille) ist abgeschlossen und der Stopfenöffnungssollwert S verringert sich etwas, sofern die Abzugsgeschwindigkeit der Gießmaschine konstant bleibt.
Während der intermittierenden Füllphase zwischen A und B wird der Stopfen hintereinander neunmal geöffnet und wieder geschlossen (Schluck I bis IX). Der Badspiegelistwert Hist wird jeweils im Anschluß an eine minimale Schließzeit tsmin des Stopfens bis zum Beginn der folgenden Öffungsphase gemessen. Nach dem Beginn der Füllphase zum Zeitpunkt A erfolgt ein Schluck I mit dem Öffnungssollwert K. Die Bodenausflußöffnung wird für eine vorgegebene maximale Öffnungszeit tömax offengehalten.
Dennoch gelangt, wie man aus dem Verlauf der Badspiegelhöhe Hist entnehmen kann, noch keine Schmelze in die Stranggießkokille, da beispielsweise die Ausflußöffnung durch erhärtete Schmelze verklebt ist und durch den ersten Schluck noch nicht ausreichend erwärmt wurde, um freigespült zu werden. Daher folgt im Anschluß an den ersten Schluck eine Schließzeit von minimaler Dauer (tsmin).
Da durch den Schluck I keine Zunahme der Badspiegelhöhe erfolgt ist, folgt ein Schluck II, dessen Öffnungssollwert um den Betrag K2 größer ist, als der Öffnungssollwert K des Schluckes I. Dabei ist K2 um 20 % größer als K Im Verlaufe des Schluckes II kann die BodenausfluR-öffnung teilweise freigespült werden, so daß der Badspiegelistwert Hist leicht ansteigt. Dies reicht jedoch nicht aus, um den Badspiegelsollwert Hsoll zu erreichen, so daß sich an den Schluck II wiederum eine minimale Schließzeit tsmin anschließt.
Die Zunahme delta Rist des Badspiegelistwertes infolge des Schluckes II ist jedoch noch unbefriedigend, da sie noch deutlich unter der Steierungsrate delta h der Badspiegelsollwertkurve H5011 liegt. Wünschenswert wäre jedoch eine Zunahme F der Badspiegelhöhe infolge des Schluckes II, die deutlich höher ist als die Steigerungsrate delta h des Badspiegelsollwertes H,,11, so daß sich der Badspiegelistwert dem Badspiegelsollwert annähert.
Aus diesem Grund wird für den Schluck III der Offnungssollwert nochmals um den Betrag K2 gegenüber dem Schluck II erhöht. Bei dem Schluck III wird die BodenausfluRöffnung der Verteilerrinne endgültig freigespült, so daR so viel Schmelze in die Stranggießkokille eintritt, daß der Badspiegelistwert Hist stark ansteigt und gegen Ende des Schluckes III den Badspiegelsollwert H5011 überschreitet.
Um zu vermeiden, daß die Bodenausflußöffnung erneut verklebt, wird die Schließzeit der Bodenausflußöffnung auf einen maximalen Wert (tsmax) begrenzt. Da der Badspiegelistwert Hist immer noch über dem Badspiegelsollwert H5011 liegt, folgt ein Schluck IV mit minimaler Öffnungsdauer tömin.
Der Schluck V beginnt zu dem Zeitpunkt, bei dem der Badspiegelistwert Heizt den Badspiegelsollwert Hsoll unterschreitet. Es zeigt sich jedoch, daß der Schluck IV und der Schluck V zu klein waren, um ein Verkleben des Bodenausflusses zu verhindern. Daher erfolgt keine Zunahme des Badspiegelistwertes Hist infolge des Schluckes V.
Die nicht ausreichende. Zunahme der Badspiegelhöhe bewirkt, daß nach einer minimalen Schließzeit tsmin ein Schluck VI folgt mit umden Betrag K2 erhöhtem Öffnungssollwert und maximaler Öffnungszeit tömax. Dieser Schluck VI reicht aus, um die Bodenausflußöffnung freizuspülen und eine ausreichende Erhöhung des Badspiegelistwertes Hist herbeizuführen.
Im Anschluß an den Schluck VI bleibt der Stopfen solange geschlossen, bis der Badspiegelistwert Heizt die AngieR-kurve Hsoll schneidet. Bei der Berechnung des Schluckes VII wird durch die Steuereinheit berücksichtigt, daß der Schluck VI zu groß war, so daß der Schluck VII wieder relativ klein ausfällt. Mit Schluck VII hat sich das System weitgehend auf konstante Öffnungs- und Schließzeiten eingependelt und die Abweichungen zwischen Badspiegelistwert Hist und Angießkurve HsOll sind während der folgenden Gießschlucke VIII und IX nur noch gering.
Für die Schlucke IV, V, VII, VIII und IX wird die Bodenausflußöffnung mit einem Öffnungssollwert K1 konstanter Größe beaufschlagt, d.h. durch die Steuereinheit wird die Öffnungsbewegung des Stopfens begrenzt. Dieser Öffnungssollwert K1 gilt jedoch nicht für das kontinuier- liche Füllen ab dem Zeitpunkt B und das Stranggießen ab C bzw. D.
Der Öffnungssollwert K des ersten Schluckes I wird im Ausführungsbeispiel größer als der Öffnungssollwert K1 gewählt, um am Beginn des Angießens ein schnelles Einsetzen des Schmelzenflusses zu erreichen. Dabei kann ein Uberschwingen der Badspiegelistkurve über die Sollkurve in Kauf genommen werden, was jedoch in dem dargestellten Beispiel nicht eingetreten ist.

Claims

A n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Füllen einer Stranggießkokille beim Angießen eines Stranges, bei dem eine metallische Schmelze durch eine mittels einer automatisch betätigten Zuflußstelleinrichtung verschließbare Bodenausflußöffnung einer Verteilerrinne und eines Zwischengefäßes geregelt in die mit einem Anfahrkopf verschlossene Stranggießkokille gegossen wird, wobei für ein schluckweises Füllen der Stranggießkokille während des Zeitraumes von Beginn der Schmelzenzufuhr bis zum Ausfüllen der Hohlräume im Bereich des Anfahrkopfes und/oder bis zum Abklingen der anfänglich starken Badbewegungen in der Stranggießkokille die Bodenausflußöffnung intermittierend automatisch geöffnet wird und nach Erreichen einer vorbestimmten Badspiegelhöhe (27,28) in der Stranggießkokille automatisch mit dem Strangabziehen begonnen und das weitere Stranggießen einer Gießspiegelreglung unterworfen wird, nach Patentanmeldung P 32 21 708.0-24, dadurch gekennzeichnet, daß während der intermittierenden Füllphase (A-B) der Öffnungssollwert (K1 + K2) der Bodenausflußöffnung für einen Gießschluck (II) gegenüber dem Öffnungssollwert (K1) des vorangegangen Gießschluckes (I) erhöht wird, sofern die Zunahme der Badspiegelhöhe Hist infolge des vorangegangen Gießschluckes (I) einen vorggebbaren Wert unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren aufeinanderfolgenden Erhöhungen des Öffnungssollwertes der Erhöhungsbetrag (K2) jeweils gleich groß ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhöhungsbetrag (K2) 10 % bis 50 % des nicht erhöhten Öffnungssollwertes (K1) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhöhungsbetrag (K2) 15 % bis 30 % des nicht erhöhten Öffnungssollwertes (K1) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während einer intermittierenden Füllphase (A-A') mit progressivem Öffnungssollwert die Bodenausflußöffnung jeweils mit vorgebbarer maximaler Öffnungszeit (tbmax) angesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während einer intermittierenden Füllphase (A-A') mit progressivem Öffnungssollwert die Bodenausflußöffnung jeweils mit vorgebbarer minimaler Schließzeit (tsmin) angesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an eine intermittierende Füllphase (A-A') mit progressivem Öffnungssollwert die Öffnungs- und Schließzeiten der Bodenausflußöffnung gesteuert werden, wobei ein Öffnungssollwert konstanter Größe eingehalten wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstandsmeßgerät mit einer mit einer vorgebbaren Angießkurve vorprogrammierbaren, den Gießvorgang steuernden Schaltungseinrichtung verbunden ist, an die die Zuflußstelleinrichtung und die Antriebssteuereinheit angeschlossen sind, und daß die Schaltungseinrichtung eine Meßwertauswerteeinheit, eine Angießsteuereinheit, die Gießspiegelsregelungseinrichtung sowie zwei Schaltvorrichtungen enthält, die derart miteinander verbunden sind, daß beim Angießen die Angießsteuereinheit mit dem Füllstandsmeßgerät und der Zuflußstelleinrichtung einen geschlossenen Kreis bildet.