EP0320575B1 - Verfahren zum Freihalten des Durchflusskanals von Schiebeverschlüssen an Stranggiessanlagen - Google Patents
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- EP0320575B1 EP0320575B1 EP88114741A EP88114741A EP0320575B1 EP 0320575 B1 EP0320575 B1 EP 0320575B1 EP 88114741 A EP88114741 A EP 88114741A EP 88114741 A EP88114741 A EP 88114741A EP 0320575 B1 EP0320575 B1 EP 0320575B1
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
Definitions
- the invention relates to a method for keeping the flow channel of a slide closure in the controlled pouring of molten metal from an intermediate vessel via the slide closure, in particular in the mold, while maintaining a controlled target level of the molten metal of a continuous casting plant in the mold by means of the slide closure, which mainly acts in the throttle position, the flow channel with the help of an opening process is flushed away from deposits.
- the object of the present invention is to eliminate constricting deposits in the flow channel of the slide closure, while avoiding the disadvantages mentioned, with simple measures which are carried out in the area of the desired fill level control and consistently high strand quality of molten metal, in particular molten steel.
- DE-A-3 344 127 discloses a method and a device for filling a continuous casting mold when casting a strand with the aid of a stopper closure.
- the metal melt discharge can only be regulated by changing the ratio of opening time to closing time. The faster the strand is pulled out of the mold, the longer the opening times are relative to the closing times of the stopper closure.
- the opening setpoint i.e. to increase the opening time for a pouring sip if the monitoring of the bath level in the mold has shown that the amount of molten metal released per unit of time has decreased to an undesirable extent due to deposits. Such a mode of operation is not applicable to a slide closure.
- the coordination of the speed of the opening stroke of the slide plate to the regulation of the nominal fill level is the function of two factors: on the one hand, the pouring impulse generated by a persistent, full opening of the slide plate should be able to wash out existing deposits, but on the other hand the amount of melt conveyed with the pulse should Do not raise the bath level in the mold above the control range of the target level.
- the slide plate When carrying out the opening stroke, it proves particularly useful that the slide plate is placed from a throttle position into a throttle position opposite the flow channel of the slide closure.
- a flow pressure which has an errosive effect on the deposits is formed, which further promotes the washing out of the flow channel.
- uniform wear of the plate material at the throttle edges of the flow channel can be achieved, which increases the service life of the slide closure. With different wear patterns in the opposing throttle positions there are different positions of the slide plate with the same flow rate.
- the procedure according to the invention is such that the slide plate is opened periodically, i.e. at predetermined regular time intervals, which are adapted to the lubricating behavior of the molten metal and, for example when casting conventional molten metal, can be between one and ten minutes depending on the mold cross section.
- the opening stroke of the slide plate can take place when a predetermined maximum degree of opening is reached within the target level control.
- the initiation of the opening stroke is solely linked to the degree of narrowing of the flow channel.
- the throttle positions and / or movements of the slide plate are superimposed by an oscillating movement of the slide plate. This further facilitates the clearing of the flow channel of the slide closure.
- flushing gas can be introduced into the spout and / or the pouring tube at least during the opening stroke, which supports the flow impulse in the melt flow brought about by the opening stroke, particularly with regard to washing out deposits in the pouring spout and pouring tube.
- an intermediate vessel 1 containing molten metal has a slide closure 3 in the throttle position on the spout 2. This regulates the flow rate of the flow channel 7 formed by the intermediate vessel 1 through the common flow channel 7 formed by the flow openings of a stationary top plate 4, an adjustable slide plate 5 and a stationary bottom plate 6, and through the pouring tube 8 to the mold 9.
- the slide plate 5 is mechanically coupled to an actuator 10, the respective operating position of which is identified by a position meter 11.
- the molten metal in the mold 9, into which the pouring tube 8 projects with the free end, has a nominal fill level 12 set for normal operation, which is controlled by a transmitter 13, for example, as a radiator and a receiver 14, for example, as a radiation detector.
- the withdrawal of the strand 15 solidified on the outside in the mold 9 takes place by means of a take-off drive having drive rollers 16 17, to which a trigger controller 18 and a trigger speed meter 19 coupled with this control system are assigned.
- the latter additionally transmits its data to a processor 20, which also receives and processes the data from the position meter 11 and the receiver 14. Resulting control commands are sent by a controller 21 integrated in the processor 20 to the actuator 10 of the slide closure 3 and to the trigger controller 18.
- the withdrawal speed of the strand is defined as a constant, which means that the desired fill level 12 in the mold 9 is regulated solely from the inflow side by means of the slide closure 3.
- the slide plate 5 assumes a throttle position which, by opening and closing, allows more or less melt to be supplied in order to maintain the balance between the amount of melt flowing in per unit time and the strand 15 emerging from the mold 9.
- the melt flow is, as can be seen in particular from FIG. 1, redirected twice when the slide closure 3 is throttled, namely on the inlet and outlet sides of the slide plate 5.
- deposits of oxides and / or sulfides preferably occur at said locations.
- the slide plate 5 moves on with erosion wear and the cross section of the flow channel 7 becomes larger, on the other hand it continues to open as soon as the cross section is narrowed by deposits 22.
- the processor 20 initiates a process sequence which is automatic Adjustment of the slide plate 5 from the throttle position shown in FIG. 2 with deposits 22 into a new, opposite throttle position (FIG. 3), in which the regulation of the desired fill level 12 continues.
- the so adjusted slide plate 5 passes with its flow opening the full opening position, in which the flow openings of all three plates 4 to 6 are coaxial, so that the fully effective pouring stream the three hanging in the flow channel 7 deposits 22 during the retraction in the new throttle position mirror-image changing deflection of the pouring jet washed away or washed away (Fig. 4).
- the opening stroke of the slide plate 5 into the new throttle position according to FIG. 3, which is carried out in one go without stopping, takes place at a speed which ensures that the short-term increased melt supply into the mold 9 can be easily compensated for by the desired fill level control.
- the actuator 10 and its position meter 11 are designed for both throttle positions. Nevertheless, there is also the possibility of coping with an opening stroke with throttle operation that only functions on one side, by opening the slide plate 5 without stopping and immediately returning it to an initially assumed throttle position.
- the opening stroke can be repeated at regular intervals in order to prevent the flow channel 7 from becoming smeared, or it comes into play when the position meter 11 reports a fixed maximum degree of opening of the slide closure 3, i.e. considerable deposits 22 are already present in the flow channel 7.
- the invention applies to both two and three-plate gate valves on rotary, swivel or linear systems. Furthermore, the invention also applies to continuous casting plants with a combined inflow and discharge control and for slide closures which are arranged on pans with which the intermediate vessel is filled in dependence on the bath level in the vessel.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freihalten des Durchflußkanals eines Schieberverschlusses beim geregelten Vergießen von Metallschmelze aus einem Zwischengefäß über den Schieberverschluß insbesondere in Kokille, unter Einhalten eines geregelten Sollfüllstandes der Metallschmelze einer Stranggießanlage in der Kokille mittels des überwiegend in Drosselstellung wirkenden Schieberverschlusses, dessen Durchflußkanal mit Hilfe eines Öffnungsvorganges von Ablagerungen freigespült wird.
- Aus der DE-C-3 422 901 ist ein solches Verfahren bekannt. Der Durchflußkanal eines Schieberverschlusses an einem Zwischengefäß einer Stranggießanlage soll dabei von Ablagerungen dadurch befreit werden, daß durch ein einleitendes Schließen des Schieberverschlusses der Badspiegel in der Kokille abgesenkt und damit ein Freiraum, der nach voller Öffnung des Schieberverschlusses eine Ablagerungen wegspülende Gießwelle aufnimmt, geschaffen wird. Da die Niveauunterschiede beim Absenken des Badspiegels in der Kokille die Ursache von Oberflächenfehlern am gegossenen Strang sein können, verleitet ein derartiges Vorgehen dazu, das Freimachen des Durchflußkanals des Schieberverschlusses in zu größeren Zeitabständen vorzunehmen, wodurch nicht nur die Beseitigung der Ablagerung erschwert wird, sondern auch die Strangqualität noch weiter leiden kann.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verengende Ablagerungen im Durchflußkanal des Schieberverschlusses unter Vermeidung der genannten Nachteile mit einfachen, im Bereich der Sollfüllstandsregelung vor sich gehenden Maßnahmen bei gleichbleibend hoher Strangqualität von Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, zu beseitigen.
- Aus der DE-A-3 344 127 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen einer Strangießkokille beim Angießen eines Stranges mit Hilfe eines Stopfenverschlusses bekannt. Eine Regelung des Metallschmelzeabflusses kann hierbei nur dadurch erfolgen, daß das Verhältnis von Öffnungszeit zu Schließzeit verändert wird. Je schneller der Strang aus der Kokille abgezogen wird, umso größer sind die Öffnungszeiten relativ zu den Schließzeiten des Stopfenverschlusses. Zur Beseitigung von unerwünschten Ablagerungen im Bereich der Bodenausflußöffnung wird vorgeschlagen, den Öffnungssollwert, d.h. die Öffnungszeit für einen Gießschluck dann zu vergrößern, wenn die Überwachung des Badspiegels in der Kokille ergeben hat, daß die pro Zeiteinheit abgegebene Metallschmelzemenge aufgrund von Ablagerungen in unerwünschtem Maße abgenommen hat. Eine solche Betriebsweise ist bei einem Schieberverschluß nicht anwendbar.
- Aus der DE-A-3 608 503 ist ein Verfahren lediglich zum automatischen Angießen eines Stranges von Stranggießanlagen bekannt, bei welchem eine einprogrammierte Angießkurve mit leicht gedrosseltem Ausgußverschluß eingeleitet und jede innerhalb einer Füllstrecke von der dazu gehörigen Teilsollzeit abweichende Teilistzeit des aufsteigenden Istfüllstandes mit speziell für jede der Teilsollzeiten eingespeicherten Zeitbereichen verglichen wird, von denen jeder für sich an eine Durchflußstellung des Verschlusses gebunden ist. Die Durchflußstellung jedes Zeitbereiches wird automatisch eingestellt, auf den die gemessene Teilistzeit zutrifft. Dadurch soll eine vorgegebene Angießkurve optimal nachvollzogen werden können. Maßnahmen, wie Ablagerungen im Durchflußkanal beseitigt werden können, spielen hierbei keine Rolle.
- Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Schieberplatte aus einer Drosselstellung heraus in einem verharrungsfreien Öffnungshub über die volle Öffnungsstellung mit einer bezüglich des Anfalls zusätzliche Schmelzenmenge auf die Regelung des Sollfüllstandes abgestimmten Geschwindigkeit wieder in eine dem freigespülten Durchflußkanal angepaßte Drosselstellung verstellt wird.
- Auf diese Weise wird ein effektives Freispülen des Durchflußkanals des Schieberverschlusses innerhalb, d.h. ohne Beeinträchtigung der Sollfüllstandsregelung, erzielt. Das bedeutet, daß der Istfüllstand in der Kokille nur innerhalb zulässiger Grenzen schwankt und nachteilig große Unterschiede des Istfüllstandes in der Kokille nicht eintreten. Damit sind die Voraussetzungen für eine verbesserte Strangqualität erfüllt.
- Die Abstimmung der Geschwindigkeit des Öffnungshubes der Schieberplatte auf die Regelung des Sollfüllstandes ist die Funktion von zwei Faktoren: Zum einen soll der mit einem verharrensfreien vollen Öffnen der Schieberplatte erzeugte Gießimpuls imstande sein, vorhandene Ablagerungen auszuwaschen, zum anderen aber die mit dem Impuls geförderte Schmelzenmenge den Badspiegel in der Kokille nicht über den Regelbereich des Sollfüllstandes anheben.
- Bei der Durchführung des Öffnungshubes erweist es sich als besonders zweckdienlich, daß die Schieberplatte von einer Drosselstellung in eine bezüglich des Durchflußkanals des Schieberverschlusses gegenüberliegende Drosselstellung gestellt wird. Dadurch entsteht zusätzlich zu dem mit dem Öffnungshub erzeugten Gießimpuls infolge des sich spiegelbildlich verändernden Umlenkungsflusses der Metallschmelze an der Schieberplatte ein speziell auf die Ablagerungen errosiv wirkender Strömungsdruck, welcher die Auswaschung des Durchflußkanals weiter begünstigt. Außerdem ist ein gleichmäßiger Verschleiß des Plattenmaterials an den Drosselkanten des Durchflußkanals erreichbar, was die Lebensdauer des Schieberverschlusses erhöht. Bei unterschiedlichen Verschleißbildern in den gegenüberliegenden Drosselstellungen ergeben sich unterschiedliche Positionen der Schieberplatte bei gleicher Durchflußmenge.
- Je nach Art der Betriebsbedingungen insbesondere der zu vergießenden Metallschmelze wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß das Öffnen der Schieberplatte periodisch erfolgt, d.h. in vorgegebenen regelmäßigen Zeitabständen, die dem Schmierverhalten der Metallschmelze angepaßt sind und bspw. beim Vergießen üblicher Metallschmelze je nach Kokillenquerschnitt zwischen einer und zehn Minuten bemessen sein können.
- Alternativ dazu kann der Öffnungshub der Schieberplatte bei Erreichen eines vorgegebenen maximalen Öffnungsgrades innerhalb der Sollfüllstandsregelung geschehen. In diesem Fall ist die Einleitung des Öffnungshubes allein an den Verengungsgrad des Durchflußkanals gebunden.
- Ferner kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, daß wenigstens vor dem jeweiligen Öffnungshub die Drosselstellungen- und/oder -bewegungen der Schieberplatte durch eine Oszillationsbewegung der Schieberplatte überlagert sind. Dadurch wird das Freimachen des Durchflußkanals des Schieberverschlusses weiter erleichtert.
- Außerdem kann wenigstens während des Öffnungshubes Spülgas in den Ausguß und/oder das Gießrohr eingeführt werden, was den durch den Öffnungshub herbeigeführten Strömungsimpuls im Schmelzfluß vor allem bezüglich des Auswaschens von Ablagerungen im Ausguß und Gießrohr unterstützt.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematisch dargestellte, mit einem Schieberverschluß ausgerüstete Stranggießanlage zusammen mit einem prinzipiellen Schaltschema zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- Fig. 2 bis 4
- verschiedene Stellungen des Schieberverschlusses in größerem Maßstab.
- Gemäß Fig. 1 weist ein Metallschmelze enthaltendes Zwischengefäß 1 am Ausguß 2 einen in Drosselstellung befindlichen Schieberverschluß 3 auf. Dieser regelt die Durchflußmenge der vom Zwischengefäß 1 durch den gemeinsamen, aus den Durchflußöffnungen einer ortsfesten Oberplatte 4 einer verstellbaren Schieberplatte 5 und einer ortsfesten Unterplatte 6 gebildeten Durchflußkanal 7 sowie durch das Gießrohr 8 zur Kokille 9 strömenden Metallschmelze. Zur Regelung der Durchflußmenge ist die Schieberplatte 5 mit einem Stellglied 10 mechanisch gekuppelt, dessen jeweilige Betriebsposition ein Stellungsmesser 11 identifiziert.
- Die Metallschmelze in der Kokille 9, in die das Gießrohr 8 mit dem freien Ende hineinragt, hat einen für einen normalen Betrieb eingestellten Sollfüllstand 12, der von einem z.B. als Strahler ausgebildeten Sender 13 und einem z.B. als Strahlendetektor ausgebildeten Empfänger 14 kontrolliert wird. Der Abzug des in der Kokille 9 außen verfestigten Stranges 15 erfolgt mittels eines Treibrollen 16 aufweisenden Abzugantriebes 17, dem ein Abzugsregler 18 und ein mit diesem regeltechnisch gekuppelter Abzugsgeschwindigkeitsmesser 19 zugeordnet sind. Letzterer gibt seine Daten zusätzlich an einen Prozessor 20, der außerdem die Daten des Stellungsmessers 11 und des Empfängers 14 empfängt und verarbeitet. Sich ergebende Steuerbefehle sendet eine im Prozessor 20 integrierte Steuerung 21 an das Stellglied 10 des Schieberverschlusses 3 und an den Abzugsregler 18.
- Beim Auwführungsbeispiel ist die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges als Konstante festgelegt, was bedeutet, daß der Sollfüllstand 12 in der Kokille 9 allein von der Zuflußseite her mittels des Schieberverschlusses 3 geregelt wird. Dazu nimmt die Schieberplatte 5 eine Drosselstellung ein, die es durch Auf- und Zusteuern erlaubt, mehr oder weniger Schmelze zuzuführen, um das Gleichgewicht zwischen der pro Zeiteinheit zufließenden Schmelzenmenge und dem aus der Kokille 9 austretenden Strang 15 einzuhalten.
- Der Schmelzenstrom wird, wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, bei gedrosseltem Schieberverschluß 3 zweimal umgelenkt, und zwar ein- und auslaufseitig der Schieberplatte 5. Dort besteht erhöhte Erosionsgefahr für das feuerfeste Plattenmaterial. Außerdem treten an den besagten Stellen bevorzugt Ablagerungen von Oxiden und/oder Sulfiden auf. Einerseits fährt die Schieberplatte 5 bei Erosionsverschleiß und größer werdendem Querschnitt des Durchflußkanals 7 weiter zu, andererseits weiter auf, sobald der Querschnitt durch Ablagerungen 22 verengt wird. Speziell solche Querschnittsverengungen ergeben erhebliche Gießprobleme, da das Auffahren des Schieberverschlusses 3 beim Erreichen des vollen Öffnungsgrades, also bei deckungsgleichen Platten 4 bis 6 beendet ist, so daß die von der Kontrolle des Sollfüllstandes 12 mittels Sender 13 und Empfänger 14 pro Zeiteinheit geforderte Schmelzenmenge über den verengten Durchflußkanal 7 nicht mehr erbracht werden kann.
- Zwecks Vermeidung solcher, den Gießbetrieb erheblich störanfällig machenden Ablagerungen 22, welche meist über den vorstehenden Kanten des Durchflußkanals 7 beginnen und den Schieberverschluß 3 zu immer weiterem Öffnen zwingen, wird vom Prozessor 20 ein Verfahrensablauf eingeleitet, der ein automatisches Verstellen der Schieberplatte 5 von der in Fig. 2 mit Ablagerungen 22 dargestellten Drosselstellung in eine neue, gegenüberliegende Drosselstellung (Fig. 3) bewirkt, in der die Regelung des Sollfüllstandes 12 kontinuierlich weitergeht.
- Die dermaßen verstellte Schieberplatte 5 überfährt dabei mit ihrer Durchflußöffnung die volle Öffnungsposition, in der die Durchflußöffnungen aller drei Platten 4 bis 6 koaxial stehen, so daß der voll wirksame Gießstrom die drei im Durchflußkanal 7 hängenden Ablagerungen 22 während der beim Einfahren in die neue Drosselstellung sich spiegelbildlich ändernden Umlenkung des Gießstrahls wegspült oder wegwäscht (Fig. 4). Der in einem Zug verharrensfrei durchgeführte Öffnungshub der Schieberplatte 5 in die neue Drosselstellung nach Fig. 3 geschieht mit einer Geschwindigkeit, welche gewährleistet, daß die kurzfristig erhöhte Schmelzezufuhr in die Kokille 9 von der Sollfüllstandsregelung ohne weiteres kompensiert werden kann.
- Zur Durchführung des Öffnungshubes, während dessen die Drosselkante der Schieberplatte 5 auf die gegenüberliegende Kante des Durchflußkanals 7 wechselt, sind das Stellglied 10 und dessen Stellungsmesser 11 für beide Drosselpositionen ausgebildet. Dennoch besteht auch die Möglichkeit, einen Öffnungshub mit nur einseitig funktionierendem Drosselbetrieb zu bewältigen, indem die Schieberplatte 5 verharrensfrei geöffnet und sofort wieder in eine ausgangs eingenommene Drosselstellung zurückgebracht wird.
- Der Öffnungshub läßt sich, um einem Zuschmieren des Durchflußkanals 7 vorzubeugen, in regelmäßigen Abständen wiederholen oder er kommt dann zum Zuge, wenn der Stellungsmesser 11 einen festgelegten maximalen Öffnungsgrad des Schieberverschlusses 3 meldet, d.h. im Durchflußlkanal 7 bereits erhebliche Ablagerungen 22 vorhanden sind.
- In jedem Fall können zur Unterstützung des durch den Öffnungshub erzeugten Auswascheffektes am Ausguß 2 und am Gießrohr 8 an sich bekannte Spülgaszuführungen vorgesehen sein. Außerdem lassen sich zur Verstärkung des Auswascheffektes die Regelbewegungen der Schieberplatte 5 zeitweise durch ebenfalls an sich bekannte Oszillationsbewegungen überlagern.
- Die Erfindung gilt sowohl für Zwei- als auch Drei-Plattenschieber an Dreh-, Schwenk- oder Linearsystemen. Weiterhin gilt die Erfindung auch für Stranggießanlagen mit kombinierter Zufluß- und Abzugsregelung sowie für Schieberverschlüsse, die an Pfannen angeordnet sind, mit denen das Zwischengefäß in Abhängigkeit vom Badspiegel im Gefäß gefüllt wird.
Claims (6)
- Verfahren zum Freihalten des Durchflußkanals (7) eines Schieberverschlusses (3) beim geregelten Vergießen von Metallschmelze aus einem Zwischengefäß (1) über den Schieberverschluß (3) insbesondere in Kokille (9), unter Einhalten eines geregelten Sollfüllstandes (12) der Metallschmelze einer Stranggießanlage in der Kokille (9) mittels des überwiegend in Drosselstellung wirkenden Schieberverschlusses (3), dessen Durchflußkanal (7) mit Hilfe eines Öffnungsvorganges von Ablagerungen (22) freigespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberplatte (5) aus einer Drosselstellung heraus in einem verharrungsfreien Öffnungshub über die volle Öffnungsstellung mit einer bezüglich des Anfalls zusätzlicher Schmelzenmenge auf die Regelung des Sollfüllstandes (12) abgestimmten Geschwindigkeit wieder in eine dem freigespülten Durchflußkanal angepaßte Drosselstellung verstellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Öffnungshub die Schieberplatte (5) von einer Drosselstellung in eine bezüglich des Durchflußkanals (7) des Schieberverschlusses (3) gegenüberliegende Drosselstellung gestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungshub der Schieberplatte (5) periodisch erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungshub bei Erreichen eines für die Drosselstellung vorgesehenen maximalen Drosselöffnungsgrades der Schieberplatet (5) beginnt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vor dem jeweiligen Öffnungshub die Drosselstellung und/oder -bewegungen der Schieberplatte (5) durch eine Oszillationsbewegung der Schieberplatte (5) überlagert sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während des Öffnungshubes der Schieberplatte (5) Spülgas in den Ausguß (2) und/oder das Gießrohr (8) eingeführt wird.
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