EP0331612B1 - Verfahren an einer Giessanlage zur Erzeugung von Strängen - Google Patents

Verfahren an einer Giessanlage zur Erzeugung von Strängen Download PDF

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EP0331612B1
EP0331612B1 EP89730014A EP89730014A EP0331612B1 EP 0331612 B1 EP0331612 B1 EP 0331612B1 EP 89730014 A EP89730014 A EP 89730014A EP 89730014 A EP89730014 A EP 89730014A EP 0331612 B1 EP0331612 B1 EP 0331612B1
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EP
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casting
strand
drive assembly
mold
mould
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EP89730014A
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EP0331612A3 (en
EP0331612A2 (de
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Fritz-Peter Dr.-Ing. Pleschiutschnigg
Joachim Dipl.-Wirt.-Ing. Von Schnakenburg
Lothar Dipl.-Ing. Parschat
Peter Dr.-Ing. Stadler
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling or regulating the drive unit of a casting installation for producing strands, in particular steel strands, in which liquid metal is introduced into a continuous mold and withdrawn from the mold in the partially solidified state, and a device for carrying out the method.
  • the pull-out machine is controlled according to a predetermined strand withdrawal speed.
  • the withdrawal direction and withdrawal speed during a casting are normally the same.
  • US Pat. Nos. 3,478,808 and 3,358,743 to measure the current consumption of the drive device of the pulling machine and into a control circuit for controlling or regulating one Continuous caster included.
  • this method should provide information about the sliding conditions of the strand in the mold. From these documents it is also known to obtain further information about the strand produced, for example by measuring the surface temperature of the strand below the mold, the strand thickness or also by measuring the length of the strand produced, and to include this information in the control loop of the continuous casting installation.
  • the direction of withdrawal can remain the same with continuous movement of the strand; however, the strand can also be conveyed step by step with intermediate stopping times or additionally with a short backward stroke and a further stopping time will.
  • the drive unit is usually arranged in the area of the solidified strand. Between the mold and the drive unit, i.e. in the area of the solidification section, part of the strand is still liquid and the thin strand shell has only a low strength at the high temperatures.
  • the invention has for its object to detect the behavior of a metal strand as close as possible to the point of production and to provide a method and an apparatus with which it is possible, in particular the drive unit for the strand withdrawal of a continuous casting system, in particular a continuous casting system with horizontally arranged mold and discontinuous To control or regulate the strand draw in such a way that the actual circumstances are better taken into account.
  • the invention proposes that the signal characterizing the path-time behavior of the strand is compared in the evaluation unit with a signal which corresponds to a control command for the drive unit pulling the strand out of the mold - after appropriate control engineering preparation and deviations of the measurement signal from the control signal of a control unit of the drive unit are applied such that the movement sequence transmitted from the drive unit to the line corresponds to a predetermined path-time behavior of the line at the measurement location.
  • the measures according to the invention make it possible for the first time to record the actual movement behavior of the strand. It is also achieved that the strand withdrawal can be controlled according to the desired movement behavior of the strand. This is of particular importance.
  • JP-A-57-139457 on which the preambles of claims 1 and 3 are based, in which the line speed is detected by means of a detector in the form of a roll.
  • the path-time behavior of the strand at a further measuring location between the mold and the drive unit is recorded simultaneously.
  • the two measuring locations should be spaced from each other.
  • the second measuring point is conveniently located immediately before the strand enters the Drive unit.
  • the simultaneous detection of the strand movement at two separate measuring locations makes it possible to obtain information as to whether, under certain conditions, depending on, for example, the casting speed, format, temperature, quality, the measuring signal obtained at the mold outlet may be falsified by natural vibrations of the strand. It is thus possible to operate a casting system outside of a range of critical vibrations, if necessary with automatic control of the pull-out system.
  • the invention also includes a device for carrying out the method according to claim 1 on a casting installation which consists of a casting vessel, a continuous casting mold and a drive unit for the strand take-off.
  • the invention provides that at least one diode line camera, which detects the strand surface, is arranged downstream of the mold, the measurement signal of which is fed to an evaluation unit, and that the control unit of the drive unit is also connected to the evaluation unit, the evaluation unit simultaneously regulating into the control unit of the Drive unit can intervene and that a display unit is connected to the evaluation unit.
  • Figure 1 shows the basic structure of a device according to the invention.
  • a casting vessel 1 which can represent a ladle or a distributor, is followed by the mold 2, from which the strand 3 is drawn off with the aid of the drive unit 4.
  • the drive unit 4 is designed to enable gradual withdrawal of the strand.
  • the drive unit 4 is controlled by a control unit 7.
  • the movement sequence transmitted from the drive unit 4 to the strand 3 is detected by means of a diode line camera 5, which is arranged directly after the mold 2.
  • the diode line camera 5 is like this arranged so that it can view the surface of the strand in this area. Striking features of the surface are transmitted as measurement signals from the diode line camera 5 to the evaluation unit 6.
  • the evaluation unit 6 determines relevant pixels cyclically at a high frequency and assigns them to a path / time scheme. This evaluation enables a direct conclusion to be drawn about the actual sequence of movements, that is to say the path-time behavior of the strand directly at the mold. In the evaluation unit 6, a comparison of this actual movement sequence with the signals of the control unit 7 for the drive unit 4 is also carried out. If the measurement signal of the diode line camera 5 deviates from the control signals of the control unit 7, the control program is corrected so that the line movement generated by the drive unit 4 corresponds to the desired line movement that can be controlled by the diode line camera 5.
  • a further diode line camera 5 ' is arranged in the vicinity of the inlet of the strand in the drive unit 4.
  • the measurement signals of the diode line camera 5 ' are also fed to the evaluation unit 6. This makes it possible to take into account the natural vibrations of the line or the system or to set the driving style of the entire system so that critical areas are avoided.
  • the measurement result of the strand movement can of course be displayed on a display unit 8.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln des Antriebsaggregates einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen, insbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei Stranggießanlagen vom Senkrecht- oder Bogentyp wird die Ausziehmaschine nach einer vorgegebenen Strangabzugsgeschwindigkeit geregelt. Abzugsrichtung und Abzugsgeschwindigkeit während eines Gusses sind im Normalfall gleichbleibend. Zur Einhaltung vorgegebener Bedingungen und/oder zur Feststellung von Anomalien in der Führungsstrecke des Gußstranges oder in der Kokille ist es bekannt (US-PS 3,478,808 und 3,358,743), die Stromaufnahme der Antriebseinrichtung der Ausziehmaschine zu messen und in einen Regelkreis zur Steuerung bzw. Regelung einer Stranggießanlage einzubeziehen. Bei gleichbleibender Abzugsrichtung und oszillierender Kokille soll diese Methode Aufschluß geben über die Gleitverhältnisse des Stranges in der Kokille. Aus diesen Schriften ist es ferner bekannt, weitere Informationen über den erzeugten Strang zu erhalten, beispielsweise durch Messung der Oberflächentemperatur des Stranges unterhalb der Kokille, über die Strangdicke oder auch über eine Längenmessung des erzeugten Stranges und diese Informationen in den Regelkreis der Stranggießanlage einzubeziehen.
  • Bei Horizontalstranggießanlagen, mit oszillierender oder auch feststehender Kokille kann die Abzugsrichtung bei kontinuierlicher Bewegung des Stranges gleich bleiben; der Strang kann jedoch auch schrittweise mit zwischengeschalteten Haltezeiten oder auch zusätzlich mit einem kurzen Rückwärtshub und einer weiteren Haltezeit gefördert werden. Je nach Strangabmessung und Abzugsgeschwindigkeit liegt beim Vergießen von Stahl zwischen der Kokille und der Antriebseinheit für den Strang eine Strecke von mehreren Metern, da die Antriebseinheit üblicherweise im Bereich des durcherstarrten Stranges angeordnet ist. Zwischen Kokille und Antriebsaggregat, also im Bereich der Erstarrungsstrecke, ist ein Teil des Stranges noch flussig und die dünne Strangschale weist bei den hohen Temperaturen nur eine geringe Festigkeit auf. Andererseits weiß man, daß ein reproduzierbarer Abzugsrhythmus des Stranges für die Strangschalenbildung in der Kokille und für die Erzielung einer einwandfreien Strangoberfläche von ausschlaggebender Bedeutung ist. Aufgrund der mechanischen Instabilität des teils flüssigen Stranges läßt sich mit den vorgenannten Methoden jedoch nicht feststellen, ob und in welcher Auswirkung der dem Antriebsaggregat vorgegebene Ziehrhythmus auch durch den Strang auf den Kokillenabschnitt des Stranges übertragen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verhaltensweise eines Metallstranges möglichst dicht an der Erzeugungsstelle zu erfassen und ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, insbesondere das Antriebsaggregat für den Strangabzug einer Stranggießanlage, insbesondere einer Stranggießanlage mit horizontal angeordneter Kokille und diskontinuierlichem Strangabzug derart zu steuern bzw. zu regeln, daß den tatsächlichen Gegebenheiten besser Rechnung getragen wird.
  • Bei einem Verfahren an einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen, insbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen wird, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Bewegungsablauf des Stranges in einem Bereich möglichst unmittelbar nach Verlassen der Kokille erfaßt wird, daß das Erfassen des Bewegungsablaufes berührungslos und verzögerungsfrei durch auf Strahlung ansprechende Sensoren erfolgt und daß die Sensoren derart ausgelegt und angeordnet sind, daß sie ein auswertbares Meßsignal über das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges erzeugen und das Meßsignal einer Anzeige- und/oder Auswerteinheit zugeführt wird.
  • In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens schlägt die Erfindung vor, daß das das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges charakterisierende Signal in der Auswerteinheit mit einem Signal, das einem Steuerbefehl für das den Strang aus der Kokille ausziehende Antriebsaggregat entspricht - nach entsprechender regelungstechnischer Aufbereitung - verglichen wird und Abweichungen des Meßsignals vom Steuersignal einer Steuereinheit des Antriebsaggregates aufgeschaltet werden derart, daß der vom Antriebsaggregat auf den Strang übertragene Bewegungsablauf einem vorgegebenen Weg-Zeit-Verhalten des Stranges am Meßort entspricht. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, erstmals das tatsächliche Bewegungsverhalten des Stranges zu erfassen. Ferner wird erreicht, daß der Strangabzug nach dem gewünschten Bewegungsverhalten des Stranges gesteuert werden kann. Dies ist von besonderer Wichtigkeit. Man hat sich bisher darauf verlassen, daß die mittelbaren Meßmethoden (Messung der Stromaufnahme des Antriebsaggregates oder Meßrolle mit bekannten Nachteilen, wie Schlupf, Verschleiß, Wärmebelastung) den Anforderungen genügen. Man hat sich also mit Indizien für die Strangbewegung begnügt, ohne das tatsächliche Verhalten zu berücksichtigen und beeinflussen zu können. Als Beispiel kann hier die JP-A-57-139457, auf welcher die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 3 basieren, genannt werden, bei der die Erfassung der Stranggeschwindigkeit mittels eines Detektors in Form einer Rolle erfolgt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges an einem weiteren Meßort zwischen Kokille und Antriebsaggregat gleichzeitig erfaßt wird. Die beiden Meßorte sollen im Abstand voneinander angeordnet sein. Der zweite Meßort liegt zweckmässig unmittelbar vor Einlauf des Stranges in das Antriebsaggregat. Durch die gleichzeitige Erfassung der Strangbewegung an zwei voneinander getrennten Meßorten ist es möglich, Informationen darüber zu erhalten, ob unter bestimmten Bedingungen, abhängig z.B. von Gießgeschwindigkeit, Format, Temperatur, Qualität, möglicherweise durch Eigenschwingungen des Stranges das am Kokillenaustritt erhaltene Meßsignal verfälscht wird. Es ist damit möglich eine Gießanlage, ggf. bei selbsttätiger Regelung des Ausziehsystems, außerhalb eines Bereiches kritischer Schwingungen zu betreiben.
  • Mit zur Erfindung gehört eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Gießanlage, die aus einem Gießgefäß, einer Stranggießkokille und einem Antriebsaggregat für den Strangabzug besteht. Die Erfindung sieht bei einer derartigen Vorrichtung vor, daß mindestens eine, die Strangoberfläche erfassende Diodenzeilenkamera der Kokille nachgeordnet ist, deren Meßsignal einer Auswerteinheit zugeführt wird und daß die Steuereinheit des Antriebsaggregates ebenfalls mit der Auswerteinheit verbunden ist, wobei die Auswerteinheit gleichzeitig regelnd in die Steuereinheit des Antriebsaggregates eingreifen kann und daß an die Auswerteinheit eine Anzeigeneinheit angeschlossen ist.
  • Zur Erläuterung der Erfindung dient die beiliegende Zeichnung.
  • Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Einem Gießgefäß 1, das eine Pfanne oder auch einen Verteiler darstellen kann, ist die Kokille 2 nachgeordnet, aus der der Strang 3 mit Hilfe des Antriebsaggregates 4 abgezogen wird. Das Antriebsaggregat 4 ist ausgelegt, um einen schrittweisen Strangabzug zu ermöglichen. Das Antriebsaggregat 4 wird von einer Steuereinheit 7 gesteuert. Der von dem Antriebsaggregat 4 auf den Strang 3 übertragene Bewegungsablauf wird mittels einer Diodenzeilenkamera 5, die unmittelbar der Kokille 2 nachgeordnet ist, erfaßt. Die Diodenzeilenkamera 5 ist so angeordnet, daß sie die Oberfläche des Stranges in diesem Bereich betrachten kann. Markante Merkmale der Oberfläche werden als Meßsignale von der Diodenzeilenkamera 5 auf die Auswerteinheit 6 übertragen. Die Auswerteinheit 6 ermittelt zyclisch mit hoher Frequenz relevante Bildpunkte und ordnet sie einem Weg-/Zeitschema zu. Diese Auswertung ermöglicht einen unmittelbaren Rückschluß auf den tatsächlichen Bewegungsablauf, also auf das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges unmittelbar an der Kokille. In der Auswerteinheit 6 wird ferner ein Vergleich dieses tatsächlichen Bewegungsablaufes mit den Signalen der Steuereinheit 7 für das Antriebsaggregat 4 vorgenommen. Bei Abweichungen des Meßsignals der Diodenzeilenkamera 5 von den Steuersignalen der Steuereinheit 7 wird eine Korrektur des Steuerprogramms dahingehend vorgenommen, daß die von Antriebsaggregat 4 erzeugte Strangbewegung mit der gewünschten und über die Diodenzeilenkamera 5 kontrollierbaren Strangbewegung übereinstimmt.
  • Zur Erfassung von Eigenschwingungen des Stranges ist eine weitere Diodenzeilenkamera 5′ in der Nähe des Einlaufes des Stranges in das Antriebsaggregat 4 angeordnet. Die Meßsignale der Diodenzeilenkamera 5′ werden ebenfalls der Auswerteeinheit 6 zugeführt. Damit ist es möglich, Eigenschwingungen des Stranges oder der Anlage zu berücksichtigen bzw. die Fahrweise der gesamten Anlage so einzustellen, daß kritische Bereiche vermieden werden. Das Meßergebnis der Strangbewegung kann natürlich auf einer Anzeigeeinheit 8 dargestellt werden.
  • Es liegt natürlich mit im Rahmen der Erfindung, den vorbeschriebenen Regelkreis zu trennen. Es ist also im einfachsten Fall möglich, mittels der Zeilenkamera 5 der Auswerteinheit 6 und der Anzeigeeinheit 8 den Bewegungsablauf des Stranges zu erfassen und lediglich zur Kontrolle des durch das Antriebsaggregat 4 erzeugten Bewegungsverhaltens des Stranges 3 zu benutzen.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln des Antriebsaggregates einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen, inbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille (2) eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen und die Stranggeschwindigkeit erfaßt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Bewegungsablauf des Stranges (3) in einem Bereich unmilterbar nach Verlassen der Kokille (2) berührungslos und verzögerungsfrei durch auf Strahlung ansprechende Sensoren (5) erfaßt wird und die Sensoren derart ausgelegt und angeordnet sind, daß sie ein auswertbares Meßsignal über das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges erzeugen, und daß das das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges charakterisierende Signal in einer Auswerteinheit (6) mit einem Signal, das einem Steuerbefehl für das den Strang aus der Kokille ausziehende Antriebsaggregat (4) entspricht verglichen wird und Abweichungen des Meßsignals vom Steuersignal einer Steuereinheit (7) des Antriebsaggregates (4) aufgeschaltet werden, derart, daß der vom Antriebsaggregat (4) auf den Strang (3) zu übertragende Bewegungsablauf einem vorgegebenen Weg-Zeit-Verhalten des Stranges (3) am Meßort entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges (3) an einem weiteren Meßort (5′) zwischen Kokille (2) und Antriebsaggregat (4) gleichzeitig erfaßt wird.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, an einer aus einem Gießgefäß (1), einer Stranggießkokille (2) und einem Antriebsaggregat (4) für den Strangabzug bestehenden Gießanlage,
    gekennzeichnet durch,
    mindestens eine der Kokille (2) nachgeordnete, die Oberfläche des Stranges (3) erfassende Diodenzeilenkamera (5,5′) einer Auswerteinheit (6), die mit der Diodenzeilenkamera (5,5′) verbunden ist, einer Steuereinheit (7) des Antriebsaggregates (4), die ebenfalls mit der Auswerteinheit (6) verbunden ist und einer an die Auswerteinheit (6) angeschlossenen Anzeigeeinheit (8).
EP89730014A 1988-02-26 1989-01-23 Verfahren an einer Giessanlage zur Erzeugung von Strängen Expired - Lifetime EP0331612B1 (de)

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EP0331612A2 EP0331612A2 (de) 1989-09-06
EP0331612A3 EP0331612A3 (en) 1990-09-05
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