DE3624596A1 - Verfahren zur steuerung einer mehradrigen stranggiessanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Mehradrige Stranggießverfahren werden derart betrieben, daß die in einer Gießpfanne befindliche Metallschmelze mittels einer mit mehreren Ausgüssen versehenen Zwischen­ pfanne oder Verteilerrinne in mehrere wassergekühlte Ko­ killen vergossen und in Form von teilweise erstarrten Gießsträngen mittels angetriebener Führungsrollen kon­ tinuierlich abgezogen werden. Mittels sogenannter flie­ gender Trenneinrichtungen werden die Stränge dann auf eine vorbestimmte Länge geschnitten und auf ein Kühlbett abgelegt. Nach Leerung der Gießpfanne oder Schließung derselben befindet sich in der Verteilerrinne noch Rest­ schmelze, die bis zum völligen Leergießen auf die ein­ zelnen Stränge verteilt wird. Durch die Unterteilung der Stränge in vorgegebene Strang-Schnittlängen entsteht in der Regel bei allen Strängen bei Beendigung des Strang­ gießens ein Strangrest, dessen Länge abzüglich eines Schopfendes bzw. Stumpfes größer als Null, jedoch kleiner als die vorgegebene Strang-Schnittlänge ist.

Um derartige Restlängen bei Mehrstranganlagen zu vermei­ den, ist in der DE-OS 24 40 414 vorgeschlagen, daß für jeden Strang ein mit einer verstellbaren Widerstands- Kombination zur Einstellung der Profillänge ausgerichtetes Zeitglied vorgesehen ist, dessen Eingang an einem mit einem Führungsrollensatz gekoppelten Tachogenerator zur Erzeugung einer der Strangabzugsgeschwindigkeit propor­ tionalen Steuerspannung und einem von der Trenneinrich­ tung gesteuerten Impulsgeber zur Erzeugung eines Start­ impulses angeschlossen ist, und daß an den Ausgang des Zeitgliedes ein Schaltverstärker mit Selbsthaltung zur Erzeugung einer die möglichen Schließzeitpunkte je eines Bodenausgusses bestimmenden, periodischen Steuer­ signalfolge angeschlossen ist. Auf diese Weise läßt sich beginnend mit jedem Trennschnitt ein Steuersignal mit de­ finiertem Zeitabstand erzeugen, wobei zu diesem Zeitpunkt die jeweils vergossene Stranglänge ein ganzzahliges Viel­ faches der Profillänge beträgt. Jeder Strang wird dabei ge­ sondert gesteuert, d. h. unabhängig von den übrigen Stränden.

Eine Steuerung der Stränge in Abhängigkeit von der sich in der Verteilerrinne befindlichen und ständig ändernden Schmelzenmenge läßt sich durch das bekannte System nicht erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen nach Patentanspruch 1 gelöst, wobei bevorzugte Details des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Unteransprüchen be­ schrieben sind.

Erfindungsgemäß werden die Bodenausgüsse der Verteiler­ rinne und damit der Strangabzug bei Einleitung des Gieß­ endes in vorgegebener Reihenfolge, nämlich von außen nach innen, jeweils in Abhängigkeit von der sich in der Vertei­ lerrinne ständig ändernden Schmelzenmenge gesteuert, und zwar derart, daß sich nach Schließen eines Bodenaus­ gusses aus der zugeordneten Kokille noch ein Strang ab­ ziehen läßt mit einer Gesamtlänge, die einem Vielfachen der vorgegebenen Strangschnittlänge und einer vorgegebenen Stumpflänge entspricht. Das Schließsignal für einen Boden­ ausguß wird vorzugsweise nach Abnahme des Gewichts der sich in der Verteilerrinne befindlichen Schmelze auf einen jeweils neu eingestellten Schwellwert ausgelöst, wobei der Schwellwert von der Anzahl der noch offenen Bodenausgüsse abhängt.

Die nach Schließen eines Bodenausgusses noch abzuziehende Stranglänge läßt sich vorzugsweise von der (variablen) Strangabzugsgeschwindigkeit, vorgegebenen Strang-Schnitt­ länge, Stumpflänge und anlagenkonstanten Maschinenlänge ableiten.

Die erwähnte Gewichtsschwelle ist unter andereem abhängig von einem vorgegebenen Verteilerrinnen-Restschlackengewicht

Statt mit einer Gewichtsschwelle kann auch mit einer Volu­ menschwelle oder Füllstandsschwelle gearbeitet werden, da sich letztgenannte Schwellwerte bei Kenntnis des spezi­ fischen Gewichts der zu vergießenden Schmelze und der Dimensionierung der Verteilerrinne stets in einen Gewichts- Schwellwert umrechnen lassen.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Beispiels für einen Programmablauf, wie er in der anliegenden Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher beschrieben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geht es um die Steuerung einer vieradrigen Stranggießanlage, bei der aus einer Verteilerrinne 10 mit vier Bodenausgüssen 11, 12, 13 und 14 vergossene Metallschmelze einer entsprechen­ den Anzahl von nichtdargestellten Kokillen erstarrrt und in Form von Gießsträngen 15, 16, 17 und 18 abgezogen wird, die anschließend unverformt oder verformt mittels einer fliegenden Trenneinrichtung 19 auf die gewünschte Strang- Schnittlänge STR _SL geschnitten werden. Oberhalb der Ver­ teilerrinne 10 ist eine Gießpfanne 20 angeordnet, deren Bodenausguß durch einen Gießpfannenschieber 21 beherrscht wird. Der Gießpfannenschieber 21 ist in der Zeichnung nur symbolisch dargestellt; ebenso der Antrieb 22 für diesen. Die Gießpfanne 20 kann im Bodenbereich noch mit einem Schlackensensor 23 ausgerüstet sein. Dann kann unter Berücksichtigung der Gießpfannen-Restschlacke das minimale Pfannengewicht "X" vorgegeben werden, mit dem ständig das Ist-Pfannengewicht "Y" verglichen wird, und zwar durch einen Komparator 24. Sinkt das Ist-Pfannengewicht "Y" auf das minimale Pfannengewicht "X" ab, wird an den Antrieb 22 des Geißpfannenschiebers 21 der Befehl erteilt, den Gieß­ pfannenschieber 21 zu schließen. Die Signale des Schlacken­ sensors 23 werden in den Komparator 24 über einen Signalwandler 25 eingelesen.

Der Verteilerrinne 10 sind noch Wiegezellen 26 zugeordnet, mittels denen das Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht VR _G festgestellt wird. Das Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht VR _G umfaßt das Verteilerrinnen-Restschlackengewicht VR _GS sowie das Gewicht der sich darüber hinaus noch in der Ver­ teilerrinne 10 befindlichen Schmelze. Das eingelesene Ver­ teilerrinnen-Gesamtnettogewicht VR _G wird in einem Kompara­ tor 27 ständig mit dem vorgegebenen Verteilerrinnen-Rest­ schlackengewicht VR _GS verglichen. Erreicht des Verteiler­ rinnen-Gesamtnettogewicht die Größe des Verteilerrinnen- Restschlackengewichts, wird durch den Komparator 27 an alle den Bodenausgüssen 11, 12, 13 und 14 zugeordneten Vertei­ lerrinnenschiebern 28, 29, 30 und 31 bzw. deren Antrieben der Befehl erteilt, zu schließen. Dadurch ist sicher ver­ mieden, daß Restschlacke in einen der Stränge 15, 16, 17 oder 18 gelangt. Das entsprechende Befehlssignal des Kom­ parators 27 an die Antriebe der Verteilerrinnenschieber ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 32 bzw. 32 a, 32 b, 32 c, 32 d, gekennzeichnet.

Wird nun mittels eines z. B. manuell betätigbaren Schal­ ters 52 das Gießende eingeleitet wird, nachdem der Gieß­ pfannenschieber 21 in seine Schließstellung gebracht wurde zum anderen eine Endlängen-Optimierung, wie weiter unten noch näher beschrieben wird, ausgelöst. Das Gießende kann selbstverständlich auch durch den Komparator 24 einge­ leitet werden, der der letzten in der Sequenz befindlichen Gieß­ pfanne zugeordnet ist, d. h. dann, wenn das Ist-Pfannengewicht "Y" dieser Gießpfanne auf das Minimumpfannengewicht "X" abgesunken ist. Ist das Gießende eingeleitet, wird in einer Recheneinheit 33 eine Gewichtsschwelle bestimmt, bei deren Erreichen oder Unterschreitung der Verteilerrinnenschieber 28 des einen äußeren Bodenausgusses 11 der Verteilerrinne 10 angesteuert wird derart, daß er nach einem vorgegebenen Programm schließt. Die Gewichtsschwelle ergibt sich aus der Differenz von Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht und Ver­ teilerrinnen-Restschlackengewicht, geteilt durch das Pro­ dukt aus Strang-Endlängengewicht und Anzahl der noch offenen Stränge bzw. Bodenausgüsse. In der schematischen Längs­ schnittdarstellung der mit Schmelze gefüllten Verteiler­ rinne 10 ist die Gewichtsschwelle VR _GRL dargestellt. Sinkt die sich in der Verteilerrinne 10 befindliche Schmelze un­ terhalb dieser Gewichtsschwelle, wird das erwähnte Schließ­ programm für einen vorbestimmten Bodenausguß ausgelöst. Dieses Signal liefert ein der Recheneinheit 33 nachgeord­ neter Komparator 34.

Bei dem dargestellten Beispiel soll nach Erreichen bzw. Unterschreiten der Gewichtsschwelle zunächst der dem Bodenausguß 11 zugeordnete Verteilerrinnen-Schieber 28 an­ gesteuert werden derart, daß dieser nach einem vorgegebenen Programm schließt. Genausogut könnte auch der Bodenausguß 14 als erstes zur Schließung vorgesehen sein. Das vom Komparator 34 gelieferte Schließsteuersignal ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 35, 35 a gekennzeichnet. Das Signal 35a gelangt in eine zweite Recheneinheit 36, deren Ausgang mit dem Antrieb des Verteilerrinnen-Schiebers 28 ge­ koppelt ist (Signal 37). In der Recheneinheit 36 werden nach Erhalt des Steuersignals 35 a und beginnend zum Ansatz­ zeitpunkt TS _a der Strang-Trenneinrichtung 19 fortlaufend Einzelwegstrecken Δ s, die aus der Stranggeschwindigkeit v _ETR ermittelt werden, aufaddiert, und zwar so lange, bis die er­ forderliche Reststranglänge STR _Rest bzw. die noch zu ver­ gießende Länge bis zur Erreichung der vorgegebenen Strang- Endlänge STR _ELG erhalten ist. Dann wird das Signal 37 an den Antrieb des Verteilerrinnen-Schiebers 28 abgegeben, so daß dieser in Schließstellung gebracht wird. Die erforderliche Reststranglänge stellt sich wie folgt dar:

STR _Rest = STR _EL - (STR _SL · 0,X)

wobei die Bruchzahl "0,X" erhalten wird aus dem %

unter Unterdrückung der Zahl links vom Komma.

In der obigen Rechenoperation bedeuten:
STR _Rest erforderliche Reststranglänge bzw. noch zu vergießende Länge bis zur Erreichung der Strang-Endlänge; STR _EL Strang-Endlänge = Strang-Schnittlänge STR _SL + Stumpflänge.

Die Stranggeschwindigkeit v _STR der Stränge 15, 16, 17 und 18 wird mittels diesen jeweils gesondert zugeordneten Meßrollen MR 1, MR 2, MR 3 und MR 4 ermittelt.

Sobald der erste äußere Bodenausguß 11 geschlossen ist, wird an die erste Recheneinheit 33 das Signal gegeben, daß nur noch drei Bodenausgüsse, nämlich die Bodenaus­ güsse 12, 13 und 14 offen sind. Dementsprechend wird eine neue Gewichtsschwelle berechnet. Wird diese neue Gewichts­ schwelle erreicht bzw. unterschritten, liefert der der Recheneinheit 33 nachgeordnete Komparator 34 ein Signal 35, 35 b an eine zweite Recheneinheit 38, die den Vertei­ lerrinnen-Schieber 31 zugeordnet ist, der zur Beherr­ schung des anderen außenliegenden Bodenausgusses 14 der Verteilerrinne 10 dient. Das an die Recheneinheit 38 gelieferte Schließsignal ist mit der Bezugsziffer 39 ge­ kennzeichnet. Die Recheneinheiten 36 und 38 arbeiten gleichermaßen. Sie enthalten jeweils eine Addiereinheit sowie einen Komparator.

Sobald der Bodenausguß geschlossen ist, wird ein entspre­ chendes Signal an die Recheneinheit 33 rückgemeldet. es wird dann unter Berücksichtigung der beiden noch offenen Bodenausgüsse 12 und 13 eine neue Gewichtsschwelle er­ rechnet. Wird diese wieder unterschritten, gibt der Kompa­ rator 34 ein Steuersignal 35, 35 c bzw. 35, 35 d an die Re­ cheneinheiten 40 oder 41 ab, die den Verteilerrinnen- Schieber 29, 30 der beiden innengelegenen Bodenaus­ güsse 12, 13 zugeordnet sind. Die Recheneinheiten 40, 41 um­ fassen ebenso wie die Recheneinheiten 36, 38 jeweils eine Addiereinheit sowie einen Komparator. Die von den Rechen­ einheiten 40, 41 gelieferten Schließsignale sind mit den Bezugsziffern 42, 43 gekennzeichnet. Die Steuersignale 35, 35 c bzw. 35, 35 d erreichen die Recheneinheiten 40 bzw. 41 nur dann, wenn die beiden äußeren Bodenausgüsse 11, 14 bereits geschlossen sind. Zu diesem Zweck müssen die Steuersignale 35, 35 c bzw. 35, 35 d jeweils ein den Rechen­ einheiten 40, 41 vorgeordnetes UND-Gatter 44 bzw. 45 pas­ sieren. Wird z. B. zuerst die Recheneinheit 40 aktiviert und der dieser zugeordnete Verteilerrinnen-Schieber 29 in Schließstellung gebracht, wird der Recheneinheit 33 mitgeteilt, daß nur noch ein Bodenausguß, nämlich der Bodenausguß 13 offen ist. Es wird erneut eine diesem Zu­ stand entsprechende Gewichtsschwelle errechnet und nach Unterschreiten derselben der beschriebene Vorgang für den verbleibenden Verteilerrinnen-Schieber 30 wiederholt, bis auch dieser sich in Schließstellung befindet.
Der Recheneinheit 33 werden als Festdaten eingegeben:
Verteilerrinnen-Restschlackengewicht VR _GS
Strang-Endlänge STR _EL = Strang-Schnittlänge STR _SL + Stumpflänge
Strangformat (Querschnitt)
spezifisches Gewicht der zu vergießenden Metallschmelze zur Errechnung des Gewichtes der Strang-Endlänge STR _ELG .

Den zweiten Recheneinheiten 36, 38, 40, 41 werden als Festdaten eingegeben:
Maschinenlänge ML
Strang-Schnittlänge STR _SL
Strang-Endlänge STR _EL ,
so daß aus diesen Größen die erforderliche Reststranglänge STR _Rest errechnet werden kann. Wie oben dargelegt, werden die Schließsignale 37, 39, 42 bzw. 43 immer dann ausge­ löst, wenn durch fortlaufende Addierung von Einzelweg­ strecken, die aus der Stranggeschwindigkeit ermittelt werden, die erforderliche Reststranglänge bzw. die noch zu ver­ gießende Länge bis zur Erreichung der Strang-Endlänge er­ halten ist.

Die den Recheneinheiten 36, 38, 40, 41 jeweils zugeord­ neten Zähler (Addiereinheiten) werden jeweils vom Ansatz­ zeitpunkt TS _a der fliegenden Trenneinrichtung, z. B. Trenn­ maschine, 19 gestartet. TS _e bedeutet der Zeitpunkt des Schnittendes.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, daß es metallurgisch äußerst vorteilhaft ist, wenn als erstes jeweils die außenliegenden Bodenausgüsse geschlossen werden, so daß der Weg der Restschmelze zu den noch geöffneten Bodenaus­ güssen minimal ist. Andernfalls würden am Ende des Gieß­ vorgangs zu große Wärmeverluste auf dem Weg zu den äußeren Bodenausgüssen auftreten mit der Folge, daß die Gefahr des Einfrierens derselben entstünde.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung einer mehradrigen Stranggieß­ anlage, bei der eine aus einer Verteilerrinne (10) mit mehreren Bodenausgüssen (11, 12, 13, 14) vergossene Metallschmelze in einer entsprechenden Anzahl von Ko­ killen erstarrt und in Form von Gießsträngen (15, 16, 17, 18) abgezogen wird, die anschließend unverformt oder verformt mittels einer Trenneinrichtung (19) auf die gewünschte Strang-Schnittlänge (STR _SL ) geschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einleiten des "Gießendes" sämtliche Bodenausgüsse (11, 12, 13, 14) so lange geöffnet bleiben, bis die Schmelze in der Verteilerrinne (10) einen vorbestimmten Schwellwert, insbesondere eine vorbestimmte Gewichts­ schwelle (VR _GRL ), erreicht, wobei nach Erreichen dieses Schwellwertes zunächst der eine (11) der beiden äußeren Bodenausgüsse geschlossen wird, daß dann der Schwellwert für die restlichen noch offenen Bodenaus­ güsse (12, 13, 14) neu bestimmt wird, wobei nach Er­ reichen dieses neuen Schwellwertes der andere (14) der beiden äußeren Bodenausgüsse geschlossen wird, und daß dieser Vorgang so lange fortgesetzt wird, bis fort­ schreitend von außen nach innen sämtliche Bodenausgüsse geschlossen sind, wobei die Schließzeitpunkte der Bodenausgüsse (11, 12, 13, 14) jeweils so gewählt wer­ den, daß die Länge der noch abzuziehenden Reststränge - gegebenenfalls mit Ausnahme beim letzten geöffneten Bodenausguß (12 oder 13) - jeweils einem Vielfachen der vorgegebenen Strang-Schnittlänge (STR _SL ) plus einer vorgegebenen Strang-Endlänge (STR _EL ), die der Strang- Schnittlänge (STR _SL ) plus vorgegebener Stumpflänge ist, entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Schließung eines Boden­ ausgusses (11, 12, 13 oder 14) auslösende Gewichts­ schwelle sich wie folgt bestimmt: wobeiVR _G = Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht (kg),VR _GS = Verteilerrinnen-Restschlackengewicht (kg),STR _ELG = Strang-Endlängengewicht (kg), undα= Anzahl der offenen Bodenausgüsse bzw. laufende Stränge - Schieber aufbedeuten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verteilerrinnen-Gesamt­ nettogewicht (VR _G ) mittels eines Gewichtssensors (Wiegezellen (26) ständig erfaßt und in einem Komparator (27) eingelesen und dort mit dem vorbestimmten Ver­ teilerrinnen-Restschlackengewicht (VR _GS ) verglichen wird, wobei bei VR _G = VR _GS sämtliche Bodenausgüsse (11, 12, 13, 14) gleichzeitig geschlossen werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Schließen bestimmter Bodenausguß (z. B. 11) immer erst dann geschlossen wird, wenn sich nach dem Schließen noch ein Strang mit einer Länge abziehen läßt, die der Summe aus Maschinenlänge (ML) und einer Reststrang­ länge (STR _Rest ), die zur Erreichung der Strang-Endlänge (STR _EL ) erforderlich ist, entspricht, wobei sich bei vorgegebener Strang-Endlänge (STR _EL ) die Reststranglänge STR _Rest wie folgt bestimmt: STR _Rest = STR _EL - (STR _SL · O,X),und der Ausdruck (STR _SL · O,X) die Differenz zwischen der Maschinenlänge (ML) und einem in der Maschinen­ länge (ML) enthaltenen ganzzahligen Vielfachen der vor­ bestimmten Strang-Schnittlänge (STR _SL ) bedeutet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schließen eines Bodenausgusses (z. B. 11) beginnend vom Ansatzzeitpunkt der dem je­ weiligen Strang (z. B. 15) zugeordneten Trenneinrich­ tung (19) aus der Stranggeschwindigkeit (v _STR ) die zu­ rückgelegte Strang-Wegstrecke ermittelt und ständig mit der erforderlichen Reststranglänge (STR _Rest ) verglichen wird, und zwar so lange, bis die zurückgelegte Strang- Wegsstrecke der erforderlichen Reststranglänge entspricht, um dann das Schließsignal für den den Bodenausguß (z. B. 11) zugeordneten Verteilerrinnen-Schieber (z. B. 28) auszulösen.