DE3608503A1 - Verfahren zum automatischen angiessen eines stranges von stranggiessanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Angießen eines Stranges von Stranggießanlagen, insbesondere mit Stahlschmelze, die durch einen regelbaren Ausgußverschluß eines Zwischengefäßes in eine über dem Anfahrstrang leere Kokille fließt, in welcher der ansteigende Istfüllstand entlang einer festgelegten Angießkurve mit zwischen Füllhöhenstrecken vorgegebenen Sollzeiten geführt und in einen während des Gießbetriebes mit Hilfe von Meß- und Regeleinrichtungen eingehaltenen Sollfüllstand unter Einschaltung des Strangabzuges hineingeregelt wird.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE-PS 32 21 708 ersichtlich, nach der das Angießen mit einer intermittierenden Phase beginnt, in der der Ausgußverschluß mehrfach geschlossen wird, um Bewegungen im in der Kokille aufsteigenden Badspiegel abklingen zu lassen und so die Voraussetzungen für ein genaues Messen des Istfüllstandes herbeizuführen. Der intermittierenden Phase schließt sich eine kontinuierliche Auffüllphase an, die durch Regelung des aufsteigenden Istfüllstandes mittels eines linearen Reglers in Abhängigkeit einer einprogrammierten Angießkurve (Sollwert) gesteuert wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die Sollwerte einer dem Angießverfahren vorgegebenen kontinuierlichen Angießkurve beim Auffüllen der Kokille mit einfachen Verfahrensschritten betriebssicher nachzuvollziehen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß während des mit einem gedrosselten Ausgußverschluß beginnenden Angießens jede innerhalb einer Füllstrecke gemessenen Teilistzeit des ansteigenden Istfüllstandes mit für jede der Teilsollzeiten eingespeicherten Zeitbereichen verglichen wird, denen jedem eine Durchflußstellung des Verschlusses zugeordnet ist, der nach dem Vergleich in die Durchflußstellung jenes Zeitbereiches bewegt wird, in den die gemessene Teilistzeit fällt. Auf diese Weise kann eine vorgegebene Angießkurve mit vergleichsweise wenigen Durchflußstellungen des Ausgußverschlusses betriebssicher eingehalten werden, und zwar mit einem Minimum an Beanspruchung, insbesondere des den Ausgußverschluß betätigenden Antriebes und dessen Steuermittel. Desweiteren läßt sich durch gezieltes Festlegen der Anzahl, vorzugsweise aber der Länge der einzelnen Füllstrecken und der dazugehörigen Teilsollzeiten die Angießkurve bzw. Auffüllgeschwindigkeit der Kokille den Bedürfnissen einer Stranggießanlage für den Angießprozeß weitgehend anpassen. Das wiederum ergibt einen Gießstrahl, der zum einen den Durchflußquerschnitt des Ausgußverschlusses von Ansätzen freihält, zum andern eine abzugsfeste Strangbildung gewährleistet.

Auch das Angießen von kleinen Querschnittsformaten, bei denen die Angießzeit meist unter 8 Sekunden liegt, ist problemlos zu bewältigen, wenn vorzugsweise die eingegebene Angießkurve an wenigstens einer Füllstrecke kontrolliert wird.

Im einzelnen schlägt die Erfindung mit Bezug auf die den Teilsollzeiten zugeordneten Zeitbereichen vor, daß jede für eine Füllstrecke geltende Teilsollzeit wenigstens drei Zeitbereiche mit unterschiedlichen Durchflußstellungen des Ausgußverschlusses aufweist und daß für eine 2 Sekunden dauernde Teilsollzeit fünf Zeitbereiche und daran gebundene Verschlußstellungen vorgesehen sind. Diese Vorschläge haben sich als äußerst zweckmäßig herausgestellt.

Weiterhin hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die gedrosselte Ausgußstellung des Ausgußverschlusses zwischen 40 und 90% des vollen Öffnungsgrades beträgt.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Stranggießanlage,

Fig. 2 die Kokille gemäß Fig. 1 vor dem Angießen und

Fig. 3 eine zeitabhängige Angießgraphik mit dazugehörenden Verschlußstellungen.

Fig. 1 zeigt ein Zwischengefäß 1, aus dem Stahlschmelze 2 über einen Schieberverschluß 3 und ein daran angeschlossenes Gießrohr 4 in eine Kokille 5 regelbar abgegossen wird. Hierzu ist die Schieberplatte 6 des Verschlusses 3 mit einem Verstellantrieb 7 mechanisch gekoppelt, dem ein die jeweilige Betriebsposition erfassender Positionsgeber 8 zugeordnet ist. Die Kokille 5, in die das Gießrohr 4 mit dem freien Ende hineinragt, weist einen im normalen Gießbetrieb einzuhaltenden Sollfüllstand 9 auf, der sich konstant halten läßt, durch Regulieren der zufließenden Schmelzenmenge mittels des Schieberverschlusses 3 einerseits und andererseits durch Schalten des Abzugsantriebes 10 bzw. durch Variieren der Abzugsgeschwindigkeit des gegossenen Stranges.

Für das vorliegende Ausführungsbeispiel ist eine im Gießbetrieb konstante Abzugsgeschwindigkeit im Abzugsantrieb 10 festgelegt, dessen Start von einem Schalter 12 ausgeht, sobald der in der leeren Kokille 5 beim Angießen ansteigende Badspiegel eine vorbestimmte Istfüllstandshöhe erreicht hat.

Bei konstanter Abzugsgeschwindigkeit des gegossenen Stranges 11 erfolgt die Regulierung des Sollfüllstandes 9 in der Kokille 5 allein von der Zuflußseite her, also mittels des Schieberverschlusses 3, der zu diesem Zweck an ein automatisches Steuersystem mit elektronischer Meß-Datenverarbeitung angeschlossen ist. Dieses hat einen von Meßgebern 13 und 13′ gespeisten Füllstandsmesser 14, der Signale an einen Prozessor 15 gibt, an den auch die Signale des vom Positionsgeber 8 belieferten Stellungsmessers 16 gehen. Im Prozessor 15 werden die Signale ausgewertet und entsprechende Befehle an die Steuerung 17 des Verstellantriebes 7 sowie an den Schalter 12 des Abzugsantriebes 10 gesendet.

In Fig. 2 ist die Kokille 5, bei der eine Variante mit nur einem Meßgeber 13 gezeigt ist, für den Angießstart hergerichtet und demnach mit einem Anfahrstrang 18 versehen, der den Boden der leeren Kokille 5 bildet, die vor der Aufnahme des normalen Gießbetriebes in einem Angießvorgang über die Füllhöhe h bis zum Sollfüllstand 9 mit Schmelze gefüllt wird. Das Angießen erfolgt bei zumindest teilweise gefülltem Zwischengefäß 1 und, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in Anlehnung an eine gespeicherte Angießkurve 20, an der entlang der Prozessor 15 das Auffüllen der Kokille 5 mit Schmelze steuert unter Beachtung einer gespeicherten Sollzeit t für die Füllhöhe h.

Nach manueller Auslösung des Angießstartes öffnet der Prozessor 15 den Schieberverschluß 3, beispielsweise auf 75% des vollen Öffnungsquerschnittes gemäß Fig. 3A. Nun fließt Schmelze in die Kokille 5, wobei der über die Füllhöhe h ansteigende Badspiegel nacheinander die Meßstellen m 1, m 2, m 3 der Meßgeber 13 und 13′ gemäß Fig. 1 passiert, denen die innerhalb der Sollzeit t festgelegten Teilsollzeiten t 1, t 2, t 3 zugeordnet sind. An den Meßstellen m 1, m 2, m 3 werden jeweils die für den Anstieg des Istfüllstandes 21 durch die Füllstrecken h 1, h 2, h 3 benötigten Teilistzeiten t′ gemessen und mit den Teilsollzeiten t 1, t 2, t 3 verglichen. Stimmen alle gemessenen Teilistzeiten t′ mit den Teilsollzeiten t überein, dann geht das Auffüllen der Kokille 5 ohne Regelmanöver des Schieberverschlusses 3 vonstatten. Die Angießkurve 20 verläuft wie eingegeben und geht unter vorherigem Einschalten des Abzugsantriebes 10, beispielsweise bei m 2 in die Sollfüllstandsregelung 9 über, die zwischen einer oberen Regelgrenze 9 a und einer unteren Regelgrenze 9 b stattfindet.

Dagegen erfolgt bei Abweichungen ein weiterer automatischer Vergleich der jeweils abweichenden Teilistzeit t 1′ oder t 2′ oder t 3′ mit im Prozessor 15 vorgegebenen Zeitbereichen, von denen jeder an eine bestimmte Durchflußstellung An des Schieberverschlusses 3 gebunden ist, der seinerseits automatisch entsprechend dem Zeitbereich eingestellt wird, auf den ein die jeweils gemessenenen Teilistzeit t 1′ oder t 2′ oder t 3′ zutrifft. Beispielsweise können für eine festgelegte Teilsollzeit t 1 oder t 2 oder t 3 von zwei Sekunden nachfolgend in Klammern gesetzte n-Zeitbereiche von (< 1 Sekunde), (1 bis kunden), (1,5 bis 2 Sekunden), (2 bis 3 Sekunden) und (< 3 Sekunden) mit dazugehörenden Verschlußstellungen An vorgesehen sein.

Angenommen der Istfüllstand 21 legt, wie aus der gestrichelten, effektiven Angießkurve 20′ nach Fig. 3 ersichtlich, die Füllstrecke h 1 bis zur Meßstelle m 1 in einer kürzeren Teilistzeit t 1′ (beispielsweise 1,7 Sekunden) als die Teilsollzeit t 1 (beispielsweise 2 Sekunden) zurück, dann ergibt der im Vergleich mit t 1′ getroffene Zeitbereich (1,5 bis 2 Sekunden) eine neue Durchflußstellung A 1 für den Schieberverschluß 3, die enger ist als A. Dadurch wird der Gießstrahl gedrosselt und der weitere Anstieg des Istfüllstandes 21 verlangsamt bis zur Meßstelle m 2, wo der Vergleich t 2′ mit t 2, umgekehrt ein Öffnen des Schieberverschlusses 3 auf die Durchflußstellung A 2 verlangt, wegen zu langsamen Anstieges des Istfüllstandes 21 über die Füllstrecke h 2. Schließlich erfordert der Vergleich an der Meßstelle m 3 von t 3′ mit t 3 ein weiteres geringfügiges Öffnen des Schieberverschlusses entsprechend der Stellung A 3, um den Übergang des Angießens in die Sollfüllstandsregelung 9 in der festgelegten Sollzeit t zu bewältigen.

Gemäß Fig. 3 sind die Meßstellen m 2 und m 3 sowie die Überwachung des Sollfüllstandes 9 zwischen 9 a und 9 b gemeinsam an einem als Meßstreckengerät ausgebildeten Meßgeber 13 vorgesehen, während die Meßstelle m 1 punktuell ausgebildet ist. In Abänderung dazu ist es beispielsweise aber auch möglich, alle Meßstellen m 1, m 2, m 3 und die Überwachung für den Sollfüllstand 9 an einem einzigen Meßgeber 13 vorzusehen, der sich über einen Teil der Füllhöhe H erstreckt oder die Meßstellen m 2 und m 3 ebenso punktuell anzubringen wie m 1. Auch die Anzahl der für eine Teilsollzeit t 1, t 2 usw. gewählten Zeitbereiche kann unterschiedlich zur behandelten Ausführung sein, je nach gewünschter Genauigkeit der vorzunehmenden Korrektur.

Beim Angießen von kleinen Querschnittsformaten, bei denen die Kokille 5 üblicherweise jeweils nur einen Meßgeber 13 aufweist, wie in Fig. 2 ersichtlich, kann es aufgrund der sehr schnellen Auffüllzeit genügen, wenn nur eine Füllstrecke des ansteigenden Badspiegels kontrolliert wird, so z.B. zwischen dem unteren Ende und auf einem Viertel der Höhe des Meßgebers 13.

Claims (6)

1. Verfahren zum automatischen Angießen eines Stranges von Stranggießanlagen, insbesondere mit Stahlschmelze, die durch einen regelbaren Ausgußverschluß eines Zwischengefäßes in eine über dem Anfahrstrang leere Kokille fließt, in welcher der ansteigende Istfüllstand entlang einer festgelegten Angießkurve mit zwischen Füllhöhenstrecken vorgegebenen Sollzeiten geführt und in einen während des Gießbetriebes mit Hilfe von Meß- und Regeleinrichtungen eingehaltenen Sollfüllstand unter Einschaltung des Strangabzuges hineingeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des mit einem gedrosselten Ausgußverschluß (3) beginnenden Angießens jede innerhalb einer Füllstrecke (h 1, h 2, h 3) gemessene Teilistzeit (t 1′, t 2′, t 3′) des ansteigenden Istfüllstandes (21) mit für jede der Teilsollzeiten (t 1 bzw. t 2 bzw. t 3) eingespeicherten Zeitbereichen verglichen wird, denen jedem eine den ansteigenden Istfüllstand (21) an die Sollangießkurve (20) heranführende Durchflußstellung (A 1, A 2, A 3, An) des Verschlusses (3) zugeordnet ist, der nach dem Vergleich in die Durchflußstellung jenes Zeitbereiches bewegt wird, in den die gemessene Teilistzeit (t 1′, t 2′, t 3′) fällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebene Angießkurve (20) an wenigstens einer Füllstrecke (hn) kontrolliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede für eine Füllstrecke (h 1, h 2, h 3) geltende Teilsollzeit (t 1, t 2, t 3) wenigstens drei Zeitbereiche mit unterschiedlichen Durchflußstellungen (An) des Ausgußverschlusses (3) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine zwei Sekunden dauernde Teilsollzeit (t 1, t 2, t 3) fünf Zeitbereiche mit daran gebundenen Verschlußstellungen (An) vorgesehen sind.

5. Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die gedrosselte Angießstellung (A) des Ausgußverschlusses zwischen 40 und 90% des vollen Öffnungsgrades beträgt.

6. Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß den Zeitbereichen, die kleiner als die Teilsollzeiten (t 1, t 2 oder t 3) sind, Durchflußstellungen (A 1, An) mit kleinerem Öffnungsgrad während den Zeitbereichen, die größer als die Teilsollzeiten (t 1, t 2 oder t 3) sind, Durchflußstellungen (A 2, A 3, An) mit größerem Öffnungsgrad als dem der zu Beginn des Angießens eingestellten Durchflußstellung (A) zugeord­ net sind, wobei der Grad der Drosselungen bzw. Öffnungen jeweils vom Betrag der Abweichung der Teilistzeit (t 1′, t 2′, t 3′) von der Teilsollzeit (t 1, t 2, t 3) abhängig ist.