EP0351495B1 - Verfahren zum Vergiessen einer metallischen Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einer Giesspfanne - Google Patents

Verfahren zum Vergiessen einer metallischen Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einer Giesspfanne Download PDF

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EP0351495B1
EP0351495B1 EP89106194A EP89106194A EP0351495B1 EP 0351495 B1 EP0351495 B1 EP 0351495B1 EP 89106194 A EP89106194 A EP 89106194A EP 89106194 A EP89106194 A EP 89106194A EP 0351495 B1 EP0351495 B1 EP 0351495B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
signal
control
casting ladle
actual value
Prior art date
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Application number
EP89106194A
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English (en)
French (fr)
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EP0351495A1 (de
Inventor
Friedhelm Paulus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zimmermann and Jansen GmbH
Original Assignee
Zimmermann and Jansen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Zimmermann and Jansen GmbH filed Critical Zimmermann and Jansen GmbH
Priority to AT89106194T priority Critical patent/ATE94441T1/de
Publication of EP0351495A1 publication Critical patent/EP0351495A1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D37/00—Controlling or regulating the pouring of molten metal from a casting melt-holding vessel

Definitions

  • the present invention relates to a method for casting a metallic melt, in particular steel melt, from a ladle into an intermediate vessel by means of a throttling slide or stopper closure, by means of which the ferrostatic height of the melt is regulated in adaptation to a set withdrawal speed of the cast strand (DE-A -2000963).
  • a slide or stopper closure When casting, for example, a molten steel from a ladle into an intermediate vessel, in particular a distribution channel, it is known to use a slide or stopper closure as a control element for the amount of melt flowing out per unit of time.
  • the closure normally works in a variable throttling position, i.e. in a position throttled over half of the possible full flow cross-section, in order to be able to follow the opening and closing instructions or signals which, with automatic regulation of the flow rate from the ladle, taking into account one take-off speed of the strand, which is as constant as possible, is based on an electronic data evaluation device.
  • a constant strand withdrawal speed is primarily ensured by maintaining a substantially constant ferrostatic height in the tundish.
  • the present invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which the disadvantages of the conventional systems are avoided, i. H. with which the ferrostatic height in the tundish can be kept largely constant with little effort, with the result of a correspondingly constant strand withdrawal speed.
  • Mechanical, hydraulic and / or pneumatic tolerances in the system should have no influence on keeping the ferrostatic height constant.
  • the system In combination with the measures of claim 3, the system also approaches the optimal opening position of the ladle closure. In both cases, the tendency of the level change or change in the ferrostatic level in the tundish is determined and taken into account when determining the control signal for the ladle closure.
  • the essence of the method according to the invention thus lies in the trend detection described, which can be weight-related, ie based on the weight of the melt in the intermediate vessel, or level-related, ie based on the bath level in the intermediate vessel. Laboratory tests have shown that the weight tolerance can be reduced to ⁇ 50 kg with the method according to the invention; the tolerance of the ferrostatic height in the tundish is reduced accordingly.
  • the withdrawal speed of the strand can be kept very constant, regardless of the sometimes considerable mechanical tolerances in the ladle closure system and without complex displacement sensors and servo and / or proportional valves, as well as without complex preparation of the hydraulic control fluid when using hydraulically controlled Pouring closures.
  • the inertia of the control system plays no disadvantage due to the tendency detection according to the invention Roll more.
  • the system-inherent tolerances for signal or manipulated variable reversal are added up and thus compensated.
  • a signal clock counter is preferably provided according to claim 5, by means of which it is determined how often the same actuating signal, namely either an open or closed signal, is triggered in succession, the actuating variable after a predetermined number of open or closed signals Is disproportionately reinforced with appropriate compensation of an excessive mechanical play in the slide or stopper closure and its drive. This problem occurs in particular when there are leaks or leaks in the hydraulic system. In this way, these can be determined and compensated for.
  • amplification factors of different sizes are selected for the opposite control signals, whereby the different control volumes on the piston rod side on the one hand and piston rod-free side on the other hand of a hydraulic actuating cylinder for the pouring closure are to be taken into account.
  • an intermediate vessel 1 designed as a distribution channel and support rollers 25 for four strands 4 is shown schematically.
  • the intermediate vessel 1 has four bottom openings 26 on which either a slide closure 3 or a plug closure 6 are assigned.
  • the arrangement can be designed as a so-called "freewheeler".
  • the bottom openings 26 of the intermediate vessel 1 are none Slider or stopper closures assigned.
  • the ferrostatic height within the intermediate vessel 1 is primarily determined by the degree of opening of the bottom opening of the ladle 24, to which a slide closure 27 is assigned in the embodiment shown.
  • the molten steel is introduced from the ladle into the tundish 1 in the usual way via an immersion tube 5.
  • the slide closure 27 can also be directly coupled to a piston-cylinder arrangement, as shown in the attached drawing in connection with the slide closure 27 assigned to the ladle 24 as "Alternative I".
  • Mechanical tolerances of up to 5 - 10 mm also occur in this construction.
  • Plug closures are also characterized by large mechanical tolerances, which are also of the order of up to 30 mm. This is the reason why working in the intermediate vessel with weight tolerances of up to ⁇ 300 kg; accordingly, the tolerances of the ferrostatic height are, and accordingly, it is difficult to maintain a constant peeling speed. This is especially true when the continuous casting system is operated as a so-called "free runner".
  • the intermediate vessel 1 in the present case has four weighing cells 2, namely two weighing cells 2 on each end face , assigned, the signals of which are coupled to one another in a load cell measuring circuit 7 and processed into a weight signal corresponding to the weight of the melt in the intermediate vessel 1.
  • This is amplified in a measuring amplifier 8, the output signal of which corresponds to the so-called actual weight value "X”.
  • the actual weight value is compared in a comparator 9 with a predetermined weight target value "w", in each case at predetermined successive times.
  • the corresponding cycle time "Tz" is specified by a time adjuster or clock generator 10.
  • a control signal CLOSED is output by the tendency detection. If Tn ⁇ Z1, it is checked whether TN ⁇ Z2. If so, this means that the weight increase in the intermediate vessel 1 takes place too slowly during a time cycle. In this case, the tendency detection emits the control signal OPEN. If TN ⁇ Z2, no control signal is given. Rather, a new determination of the control deviation is triggered (signal 41).
  • the mentioned values Z2 is an upper weight trend limit of the mentioned bandwidth. Z1 and Z2 are entered as constant limit values beforehand, expediently in adaptation to the respective continuous casting installation.
  • control deviation ⁇ it is first determined whether the actual weight value difference Tn ⁇ 0. If so, a control signal CLOSED is output by the tendency detection 11. If no, it is first checked whether TN> Z1. If this is the case, a control signal OPEN is triggered, if no, it is checked whether TN ⁇ Z2. In the event that TN ⁇ Z2, the tendency detection gives the control signal CLOSED; if no, a new determination of the control deviation is triggered (signal 41).
  • the control signals OPEN or CLOSE are proportionally amplified in a controller 12 (gain factor P).
  • the corresponding manipulated variable Y OPEN or Y CLOSE is obtained by multiplying the difference between the actual weight value X and the desired weight value w by the gain factor "P", different amplification factors can be selected for the opposite control signals OPEN and CLOSE, e.g. B. for the reasons mentioned at the beginning.
  • the manipulated variables Y OPEN and A CLOSE are processed in a so-called signal routing 13 in which the error quantity alpha mentioned above is taken into account due to mechanical or similar tolerances. The procedure is such that when entering the manipulated variable Y OPEN or Y CLOSED it is first checked whether the manipulated variable was Y OPEN or Y CLOSED in the preceding cycle; if yes, the manipulated variable in signal routing 13 is not changed.
  • the signal output of the signal-ranking 13 may be associated with still clock counter 15, which will determine how often carried out in succession in each case the same control signal or the same manipulated variable Y ON or Y ZU, wherein after a predetermined number of OPEN or CLOSE signals, the corresponding manipulated variable should be disproportionately reinforced.
  • the difference between the actual weight value and the desired weight value is then multiplied by a higher amplification factor "P". In this way, e.g. B. an excessive mechanical clearance can be overcome. Furthermore, leaks in the hydraulics for the one or more ladle closures can be compensated in this way.
  • the manipulated variable Y OPEN or Y CLOSED correspondingly with regard to their pulse width are then processed in the already mentioned output unit 16 (clock output card).
  • automatic mode either the OPEN signal or the CLOSE signal is sent to them together with the corresponding pulse width signal.
  • the signals AUTOMATIC OPEN or AUTOMATIC CLOSE are first filtered in a Schmitt trigger 17 (filtering out interference pulses). Then the signals passed to AND gates 20 via threshold switches 18 and timing elements 19. The pulse width signal is input to the timers 19 via an amplifier 21.
  • the AND elements release the respective manipulated variable, provided that the AUTOMATIC signal is switched on via the control panel 14.
  • a threshold switch 22 and signal amplifier 23 are arranged in front of the AND gates 20. Before the output signals of the AND gates 20 leave the output unit 16, these are amplified by power amplifiers 29 to a size which is sufficient to switch an electromagnetic 4/3-way valve 30 which is in the hydraulic circuit 31 for the hydraulic drive of the above ladle closure.
  • the pump and hydraulic tank assigned to the mentioned hydraulic circuit 31 are identified by the reference numbers 32 and 33. In this respect, it is a common arrangement.
  • the HAND OPEN and HAND CLOSE signals then reach the 4/3-way valve 30 in the same way as described above.
  • a manually operated 4/3-way valve 37 is also arranged which electrically connects one to the control panel 14 Has switch 38. With this switch 38, the 4/3-way valve 30 assigned to the output unit 16 can be blocked, so that the ladle closure can only be controlled via the manually operated 4/3-way valve 37. This is particularly important for emergency circuits.
  • the weight tolerances in the intermediate vessel 1 can be reduced to ⁇ 50 kg; Accordingly, the ferrostatic height in the intermediate vessel 1 can be kept constant, with the result that a correspondingly constant take-off speed is ensured. This is particularly important if the system works as a so-called "freewheeler".
  • the described method can also be used for slide closures or stopper closures 3 and 5 of an intermediate vessel 1 in relation to the bath level in the associated mold 28.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen einer metallischen Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einer Gießpfanne in ein Zwischengefäß mittels eines drosselnden Schieber- oder Stopfenverschlusses durch welchen in Anpassung an eine eingestellte Abzugsgeschwindigkeit des gegossenen Stranges die ferrostatische Höhe der Schmelze geregelt wird (DE-A-2000963).
  • Beim Vergießen beispielsweise einer Stahlschmelze aus einer Gießpfanne in ein Zwischengefäß, insbesondere eine Verteilerrinne, ist es bekannt, als Regelorgan für die pro Zeiteinheit ausfließende Schmelzenmenge einen Schieber- oder Stopfenverschluß zu verwenden. Dabei arbeitet der Verschluß im Normalfall in einer variablen Drosselstellung, d. h. in einer über die Hälfte des möglichen vollen Durchflußquerschnittes gedrosselten Stellung, um den Öffnungs- und Schließanweisungen bzw. -signalen folgen zu können, die bei automatischer Regelung der Ausflußmenge aus der Gießpfanne unter Beachtung einer möglichst konstanten Abzugsgeschwindigkeit des Stranges von einem elektronischen Datenauswertungsgerät ausgehen. Eine konstante Strang-Abzugsgeschwindigkeit wird in erster Linie dadurch gewährleistet, daß im Zwischengefäß eine im wesentlichen konstante ferrostatische Höhe aufrechterhalten ist. In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß es äußerst schwierig ist, die ferrostatische Höhe im Zwischengefäß konstant zu halten, und zwar in erster Linie aufgrund der relativ großen mechanischen Toleranzen des Gießpfannen-Verschlußmechanismus und der relativ trägen Regelungsstrecke herkömmlicher Regeleinrichtungen, die allesamt ohne eine sogenannte Tendenzerkennung arbeiten. Bei Verwendung sogenannter Bell-crank-Verschlußsysteme sind mechanische Toleranzen bis zu 30 mm, also ein Tothub bis zu 30 mm bei Bewegungsumkehr, durchaus üblich. Es ist augenscheinlich, daß derartige mechanische Toleranzen auch die genaueste Istwert-Erfassung und -Auswertung ad absurdum führen. Auch bei einer direkten Ansteuerung von Schieberverschlüssen sind mechanische Toleranzen bis zu 10 mm üblich.
  • Ganz besonders problematisch ist vor allem die Einhaltung einer konstanten ferrostatischen Höhe bei sogenannten "Freiläufern", d. h. Zwischengefäßen ohne regelbarem Ausgußverschluß.
  • Aufgrund der dargelegten Probleme lassen sich trotz genauester Istwert-Erfassung und entsprechender Ansteuerung der Gießpfannenverschlüsse Gewichtstoleranzen von ± 300 kg Schmelze im Zwischengefäß und damit entsprechende Toleranzen der ferrostatischen Höhe nicht vermeiden.
  • Des weiteren sind bei den bekannten Gießpfannen-Schieberverschlüssen aufwendige Weggeber zwingend notwendig, um auf die jeweils festgestellten Istwerte, d. h. Füllstandhöhe im Zwischengefäß exakt reagieren zu können. Auch sind empfindliche Servo- und/oder Proportionalventile erforderlich. Schließlich ist der Aufwand für die Aufbereitung der hydraulischen Steuerflüssigkeit erheblich, so daß sich die bekannten Systeme trotz der relativ hohen Toleranzen durch einen beachtlichen Konstruktions- und Steuerungsaufwand auszeichnen.
  • Schließlich ist es bei den bekannten Systemen auch äußerst schwierig, wenn nicht gar unmöglich, auf Undichtigkeiten im hydraulischen System zu reagieren bzw. diese zu kompensieren.
  • Auch gilt es, ein Einfrieren der Ausgußöffnung aufgrund einer zu starken und übermäßigen Drosselung des Gießpfannenverschlusses zu vermeiden. Diese Gefahr besteht bei herkömmlichen Systemen durchaus, da diese ohne Herantasten an eine optimale Drosselstellung arbeiten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die genannten Nachteile der herkömmlichen Systeme vermieden werden, d. h. mit dem ohne größeren Aufwand die ferrostatische Höhe im Zwischengefäß weitgehend konstant gehalten werden kann mit dem Ergebnis einer entsprechend konstanten Strangabzugsgeschwindigkeit. Mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Toleranzen im System sollen ohne Einfluß auf die Konstanthaltung der ferrostatischen Höhe sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst, wobei bevorzugte Details der Erfindung in den Unteransprüchen, insbesondere in Anspruch 2 und 4 beschrieben sind. Von besonderer Bedeutung sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 7, von denen auch unabhängig von der vorgeschlagenen Tendenzerkennung Gebrauch gemacht werden kann, um die systemimmanenten Toleranzen zu kompensieren.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 kann zumindest eine übermäßige Drosselung der Ausgußöffnung der Gießpfanne und damit die Gefahr eines dadurch bedingten Einfrierens der Ausgußöffnung vermieden werden, da sich der Ausgußverschluß an die optimale Drosselstellung regelrecht herantastet.
  • In Kombination mit den Maßnahmen des Patentanspruches 3 tastet sich das System auch an die optimale Öffnungsstellung des Gießpfannen-Verschlusses heran. In beiden Fällen wird also die Tendenz der Füllstandsänderung bzw. Änderung der ferrostatischen Höhe im Zwischengefäß festgestellt und bei der Ermittlung des Stellsignals für den Gießpfannen-Verschluß berücksichtigt. Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt also in der beschriebenen Tendenzerkennung, wobei diese gewichtsbezogen, d. h. bezogen auf das Gewicht der Schmelze im Zwischengefäß, oder füllstandsbezogen, d. h. bezogen auf die Badspiegelhöhe im Zwischengefäß, sein kann. Laborversuche haben gezeigt, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gewichtstoleranz auf ± 50 kg reduzieren läßt; dementsprechend reduziert ist die Toleranz der ferrostatischen Höhe im Zwischengefäß. Auf diese Weise läßt sich die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges sehr konstant halten, und zwar ohne Rücksicht auf die zum Teil erheblichen mechanischen Toleranzen im Gießpfannen-Verschlußsystem und ohne aufwendige Weggeber sowie Servo- und/oder Proportionalventile sowie ohne aufwendige Aufbereitung der hydraulischen Steuerflüssigkeit bei Verwendung hydraulisch gesteuerter Ausgußverschlüsse. Die Trägheit der Regelungsstrecke spielt aufgrund der erfindungsgemäßen Tendenzerkennung keine nachteilige Rolle mehr. Entsprechend den Maßnahmen nach Anspruch 7 werden die systemimmanenten Toleranzen bei Signal- bzw. Stellgrößenumkehr aufaddiert und damit kompensiert. Vorzugsweise ist entsprechend Anspruch 5 noch ein Signal-Taktzähler vorgesehen, durch den festgestellt wird, wie oft hintereinander jeweils dasselbe Stellsignal, nämlich entweder Auf- oder Zu-Signal, ausgelöst wird, wobei nach einer vorbestimmten Anzahl von Auf-oder Zu-Signalen die Stellgröße überproportional verstärkt wird unter entsprechendem Ausgleich eines übergroßen mechanischen Spiels im Schieber- oder Stopfenverschluß und dessen Antrieb. Dieses Problem tritt insbesondere auch dann auf, wenn im hydraulischen System Undichtigkeiten bzw. Leckagen vorhanden sind. Diese können auf diese Weise festgestellt und kompensiert werden.
  • Entsprechend Anspruch 5 werden für die entgegengesetzten Stellsignale unterschiedlich große Verstärkungsfaktoren gewählt, wodurch den unterschiedlichen Stell-Volumina auf der Kolbenstangenseite einerseits und kolbenstangenfreien Seite andererseits eines hydraulischen Stellzylinders für den Ausgußverschluß Rechnung getragen werden sollen.
  • Nachstehend soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer entsprechend ausgebildeten Regeleinrichtung, die in der anliegenden Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher beschrieben werden.
  • In dieser Zeichnung ist der hier interessierende Teil einer Stranggußanlage mit Gießpfanne 24, als Verteilerrinne ausgebildetem Zwischengefäß 1 und Stützrollen 25 für vier Stränge 4 schematisch dargestellt. Das Zwischengefäß 1 weist vier Bodenöffnungen 26 auf denen entweder jeweils ein Schieberverschluß 3 oder Stopfenverschluß 6 zugeordnet sind. Alternativ kann die Anordnung als sogenannter "Freiläufer" ausgebildet sein. In diesem Fall sind den Bodenöffnungen 26 des Zwischengefäßes 1 keine Schieber- oder Stopfenverschlüsse zugeordnet. Die ferrostatische Höhe innerhalb des Zwischengefäßes 1 wird primär durch den Öffnungsgrad der Bodenöffnung der Gießpfanne 24 bestimmt, der bei der dargestellten Ausführungsform ein Schieberverschluß 27 zugeordnet ist. Die Einleitung der Stahlschmelze aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß 1 erfolgt in üblicher Weise über ein Tauchrohr 5. Bei den beschriebenen Teilen handelt es sich um herkömmliche Einrichtungen einer Stranggußanlage. Unterhalb der beschriebenen Übersichts-Darstellung einer Stranggußanlage ist in der anliegenden Zeichnung noch in vergrößertem Maßstab eine sogenannte Bell-crank-Zylinderanordnung für die Betätigung eines der Bodenöffnung 39 der Gießpfanne 24 zugeordneten Schieberverschlusses 27 dargestellt, und zwar als "Alternative II". Dabei handelt es sich um eine an sich bekannte Konstruktion, so daß sich eine nähere Beschreibung derselben erübrigt. Diese Konstruktion zeichnet sich durch sehr große mechanische Toleranzen aus, und zwar insbesondere im Kraft-Umlenkbereich, der in der anliegenden Zeichnung durch einen strichpunktierten Kreis 40 gesondert herausgestellt ist. Ein Tothub von bis zu 30 mm ist keine Seltenheit. Die Summe der innerhalb der Bell-crank-Zylinderanordnung vorhandenen Toleranzen ist in der anliegenden Zeichnung druch die Fehlergröße "alpha" dargestellt, die bei der noch zu beschreibenden Regelung der ferrostatischen Höhe im Zwischengefäß 1 berücksichtigt wird.
  • Statt mit einer Bell-crank-Zylinderanordnung kann der Schieberverschluß 27 auch unmittelbar mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung gekoppelt sein, wie in der anliegenden Zeichnung in Verbindung mit dem der Gießpfanne 24 zugeordneten Schieberverschluß 27 als "Alternative I" dargestellt ist. Auch bei dieser Konstruktion treten mechanische Toleranzen bis zu 5 - 10 mm auf. Auch Stopfenverschlüsse zeichnen sich durch große mechanische Toleranzen aus, die ebenfalls in der Größenordnung von bis zu 30 mm liegen. Dies ist der Grund dafür, daß im Zwischengefäß mit Gewichtstoleranzen von bis zu ± 300 kg gearbeitet wird; dementsprechend sind die Toleranzen der ferrostatischen Höhe und dementsprechend ist es schwierig, eine konstante Abzugsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Dies gilt vor allem dann, wenn die Stranggußanlage als sogenannter "Freiläufer" betrieben wird. Derzeit versucht man, die genannten Toleranzen durch Reduzierung der Regelstrecken für den Gießpfannenverschluß in den Griff zu bekommen; dies hat jedoch zur Folge, daß der Gießpfannenverschluß permanent in Bewegung ist, wodurch eine nicht unerhebliche Beunruhigung des zu vergießenden Stahls entsteht.
  • Zur Vermeidung der genannten Nachteile herkömmlicher Verfahren und Einrichtungen zum Vergießen einer metallischen Schmelze in ein Zwischengefäß und von dort in eine unterhalb desselben angeordnete Kokille 28 oder dgl. sind dem Zwischengefäß 1 im vorliegenden Fall vier Wiegezellen 2, und zwar an jeder Stirnseite jeweils zwei Wiegezellen 2, zugeordnet, deren Signale in einer Wiegezellen-Meßschaltung 7 miteinander gekoppelt und zu einem dem Gewicht der Schmelze im Zwischengefäß 1 entsprechenden Gewichtssignal verarbeitet werden. Dieses wird in einem Meßverstärker 8 verstärkt, dessen Ausgangssignal dem sogenannten Gewichts-Istwert "X" entspricht Der Gewichts-Istwert wird in einem Vergleicher 9 mit einem vorgegebenen Gewichts-Sollwert "w" verglichen, und zwar jeweils zu vorbestimmten aufeinanderfolgenden Zeitpunkten. Die entsprechende Zykluszeit "Tz" wird durch einen Zeit-Einsteller bzw. Taktgeber 10 vorgegeben. Sie beträgt z. B. 5 s, d. h. alle 5 s wird ein Vergleich zwischen Gewichts-Istwert und Gewichts-Sollwert durchgeführt sowie die Regelabweichung (X-w) < 0 bestimmt. Der dabei festgestellte Wert wird in eine sogenannte Tendenzerkennung 11 eingegeben. Ist die Regelabweichung < 0 und ist die Differenz Tn zwischen dem jeweils vorherig gemessenen Ist-Gewicht Xalt und dem anschließend ermittelten Ist-Gewicht Xneu > 0, wird von der Tendenzerkennung 11 ein Stellsignal AUF für den Gießpfannenverschluß 27 abgegeben. Ist die erwähnte Differenz TN ≦ 0, wird zunächst festgestellt, ob die Gewichts-Istwert-Differenz TN > Z₁, d. h. größer als ein vorgegebener unterer Gewichts-Tendenzgrenzwert einer vorgegebenen Tendenzgrenzwert-Bandbreite ist, was bedeutet, daß der Gewichtsanstieg im Zwischengefäß 1 während eines Zeitzyklus zu schnell erfolgt. Falls ja, wird von der Tendenzerkennung ein Stellsignal ZU abgegeben. Ist Tn ≦ Z₁, wird überprüft, ob TN < Z₂ ist. Falls ja, bedeutet dies, daß der Gewichtsanstieg im Zwischengefäß 1 während eines Zeitzyklus zu langsam erfolgt. In diesem Fall gibt die Tendenzerkennung das Stellsignal AUF ab. Falls TN ≧ Z₂ ist, wird kein Stellsignal abgegeben. Vielmehr wird eine neue Bestimmung der Regelabweichung ausgelöst (Signal 41). Der erwähnte Werte Z₂ ist ein oberer Gewichts-Tendenzgrenzwert der erwähnten Bandbreite. Z₁ und Z₂ werden als konstante Grenzwerte vorher eingegeben, und zwar zweckmäßigerweise in Anpassung an die jeweilige Stranggußanlage.
  • Ist die Regelabweichung ≧ 0, wird zunächst festgestellt, ob die Gewichts-Istwertdifferenzt Tn < 0 ist. Falls ja, wird von der Tendenzerkennung 11 ein Stellsignal ZU abgegeben. Falls nein, wird zunächst geprüft, ob TN > Z₁. Ist dies der Fall, wird ein Stellsignal AUF ausgelöst, falls nein, wird überprüft, ob TN < Z₂. Für den Fall, daß TN < Z₂ ist, gibt die Tendenzerkennung das Stellsignal ZU ab; falls nein, wird eine neue Bestimmung der Regelabweichung ausgelöst (Signal 41). Die Stellsignale AUF oder ZU werden in einem Regler 12 proportional verstärk (Verstärkungsfaktor P) Die entsprechende Stellgröße YAUF bzw. YZU ergibt sich durch Multiplikation der Differenz zwischen dem Gewichts-Istwert X und dem Gewichts-Sollwert w mit dem Verstärkungsfaktor "P", wobei für die entgegengesetzten Stellsignale AUF und ZU unterschiedliche Verstärkungsfaktoren gewählt werden können, z. B. aus den eingangs genannten Gründen. Die Stellgrößen YAUF und AZU werden in einer sogenannten Signal-Rangierung 13 verarbeitet, in der die oben erwähnte Fehlergröße alpha aufgrund mechanischer oder dgl. Toleranzen berücksichtigt wird. Dabei wird so vorgegangen, daß bei Eingabe der Stellgröße YAUF oder YZU zunächst überprüft wird, ob auch beim vorangehenden Takt die Stellgröße YAUF bzw. YZU lautete; falls ja, wird die Stellgröße in der Signal-Rangierung 13 nicht verändert. Sie gelangt also unverändert zur Datenverarbeitungs- und Ausgabeeinheit 16. Falls in der Signal-Rangierung 13 jedoch festgestellt wird, daß beim vorhergehenden Stelltakt die Stellgröße umgekehrt lautete, wird dieser jeweils die erwähnte Fehlergröße alpha aufaddiert. Die Fehlergröße alpha wird also bei jeder Stellgrößen- und damit Bewegungsumkehr für den Gießpfannenverschluß berücksichtigt.
  • Dem Signalausgang der Signal-Rangierung 13 können noch Taktzähler 15 zugeordnet sein, die feststellen sollen, wie oft hintereinander jeweils dasselbe Stellsignal bzw. diesselbe Stellgröße YAUF oder YZU erfolgt, wobei nach einer vorbestimmten Anzahl von AUF- oder ZU-Signalen die entsprechende Stellgröße überproportional verstärkt werden soll. Im Regler 12 wird also dann die Differenz zwischen Gewichts-Istwert und Gewichts-Sollwert mit einem höheren Verstärkungsfaktor "P" multipliziert. Auf diese Weise kann z. B. ein übergroßes mechanisches Spiel überwunden werden. Des weiteren können auf diese Weise Undichtigkeiten in der Hydraulik für den oder die Gießpfannenverschlüsse kompensiert werden.
  • Die hinsichtlich ihrer Impulsbreite entsprechend aufbereiteten Stellgröße YAUF bzw. YZU werden dann in der bereits erwähnten Ausgabeeinheit 16 (Taktausgabekarte) verarbeitet. An diese wird bei Automatik-Betrieb entweder das Signal AUF oder das Signal ZU zusammen mit dem entsprechenden Pulsbreite-Signal abgegeben. Die Signal AUTOMATIK AUF oder AUTOMATIK ZU werden zunächst in einem Schmitt-Trigger 17 gefiltert (Ausfilterung von Störimpulsen). Anschließend werden die Signale über Schwellwertschalter 18 und Zeitglieder 19 an UND-Glieder 20 weitergegeben. Das Impulsbreite-Signal wird über einen Verstärker 21 in die Zeitglieder 19 eingegeben. Die UND-Glieder geben die jeweilige Stellgröße frei, sofern über die Steuertafel 14 das Signal AUTOMATIK EIN geschaltet ist. In der Signalleitung AUTOMATIK EIN sind vor den UND-Gliedern 20 noch ein Schwellwertschalter 22 und Signalverstärker 23 angeordnet. Bevor die Ausgangssignale der UND-Glieder 20 die Ausgabeeinheit 16 verlassen, werden diese durch Endverstärker 29 auf eine Größe verstärkt, die ausreicht, um ein elektromagnetisches 4/3-Wegeventil 30 zu schalten, welches im Hydraulik-Kreislauf 31 für den Hydraulik-Antrieb des oben beschriebenen Gießpfannen-Verschlusses liegt.
  • Mit den Bezugsziffern 32 und 33 sind die dem erwähnten Hydraulikkreislauf 31 zugeordnete Pumpe sowie Hydrauliktank gekennzeichnet. Insofern handelt es sich um eine gängige Anordnung.
  • Wie der anliegenden Zeichnung noch entnommen werden kann, ist auch ein reiner Handbetrieb über die Steuertafel 14 möglich. In diesem Falle werden die für den Automatik-Betrieb bestimmten UND-Glieder 20 deaktiviert. Stattdessen erfolgt die Aktivierung parallel geschalteter UND-Glieder 34, deren erstes Eingangssignal entweder HAND AUF oder HAND ZU und deren zweites Eingangssignal ein stets aktiviertes Freigabesignal HAND ist. Die Signal HAND AUF und HAND ZU gelangen zu den erwähnten UND-Gliedern 34 jeweils über schwellwertschalter 35.
  • Die HAND AUF- und HAND ZU-Signale gelangen dann in gleicher Weise zum 4/3-Wegeventil 30 wie oben beschrieben.
  • In einem das 4/3-Wegeventil überbrückenden Hydraulik-by-pass 36 ist noch ein handbetätigtes 4/3-Wegeventil 37 angeordnet, welches einen mit der Steuertafel 14 elektrisch verbundenen Schalter 38 aufweist. Mit diesem Schalter 38 ist das der Ausgabeinheit 16 zugeordnete 4/3-Wegeventil 30 blockierbar, so daß die Steuerung des Gießpfannen-Verschlusses ausschließlich über das handbetätigte 4/3-Wegeventil 37 erfolgen kann. Dies ist insbesondere für Notschaltungen von Bedeutung.
  • Zusätzlich zu den bereits erwähnten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Gießpfannen-Verschluß-Regelung sei noch erwähnt, daß durch die beschriebene Tendenzerkennung auch verhindert werden kann, daß der Gießpfannen-Verschluß während des Betriebs entweder ganz öffnet oder ganz schließt. Beides soll nach Möglichkeit vermieden werden.
  • Mit dem beschriebenen System lassen sich die Gewichtstoleranzen im Zwischengefäß 1 auf ± 50 kg reduzieren; dementsprechend konstant kann die ferrostatische Höhe im Zwischengefäß 1 erhalten werden mit der Folge, daß eine entsprechend konstante Abzugsgeschwindigkeit gewährleistet ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Anlage als sogenannter "Freiläufer" arbeitet. Schließlich ist das beschriebene Verfahren auch für Schieber- oder Stopfenverschlüsse 3 bzw. 5 eines Zwischengefäßes 1 in Relation zum Badspiegel in der zugeordneten Kokille 28 anwendbar.
  • Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Vergießen einer metallischen Schmelze, insbesondere Stahlschmelze, aus einer Gießpfanne (24) in ein Zwischengefäß (1), insbesondere Verteilerrinne oder dgl. mittels eines drosselnden Schieber- (27) oder Stopfen-Verschlusses, durch welchen in Anpassung an eine eingestellte Abzugsgeschwindigkeit des gegossenen Stranges die ferrostatische Höhe der Schmelze im Zwischengefäß (1) geregelt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten (Zykluszeit Tz) jeweils der Istwert (X) der Schmelzenmenge im Zwischengefäß (1) in Form des Schmelzengewichts oder der Badspiegelhöhe festgestellt bzw. getastet und mit dem Sollwert (w), d. h. dem Sollgewicht oder der Soll-Badspiegelhöhe, verglichen wird, daß anschließend in ebenfalls an sich bekannter Weise zumindest dann, wenn der Istwert (X) ≧ dem Sollwert (w) ist, die Tendenz der Regelabweichung nach oben oder unten festgestellt wird, und daß bei Annäherung oder Überschreiten eines oberen (Z₂) oder unteren (Z₁) Tendenz-Grenzwertes entsprechend umgekehrte Stellsignale (ZU bzw. AUF) an den Antrieb des Schieber- oder Stopfenverschlusses abgegeben werden, wobei zur Stellsignalermittlung die Differenz (TN) zwischen dem jeweils vorherig festgestellten (Xalt) und dem darauffolgend ermittelten (Xneu) Istwert und deren Vorzeichen festgestellt werden, bei negativem Vorzeichen, d. h. bei TN < 0 bzw. größerem zweiten Istwert (Xneu), ein Signal (ZU) zur Drosselung des Zwischengefäß-Verschlusses (3; 6) ausgelöst, und bei TN ≧ 0 die festgestellte Istwert-Differenz (TN) mit dem unteren (Z₁) und dem oberen (Z₂) Grenzwert einer vorgegebenen Tendenz-Grenzwertbandbreite (Z₁, Z₂) verglichen wird derart, daß
    - bei TN > Z₁ ein Signal (AUF) zur Öffnung des Gießpfannen-Verschlusses ausgelöst und
    - bei TN ≦ Z₁ überprüft wird, ob TN < Z₂, wobei
    - bei TN < Z₂ ein Signal (ZU) zur Drosselung des Gießpfannen-Verschlusses erzeugt wird, andernfalls kein Verschluß-Stellsignal erfolgt, vorzugsweise eine erneute Bestimmung der Regelabweichung eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß auch dann, wenn die Bedingung (X-w) < 0 erfüllt ist, die Differenz (TN) zwischen dem jeweils vorherig festgestellten (Xalt) und dem darauffolgend ermittelten (Xneu) Istwert und deren Vorzeichen festgestellt werden, wobei bei positivem Vorzeichen, d. h. TN > 0 bzw. kleinerem zweiten Istwert (Xneu), ein Signal (AUF) zur Öffnung des Gießpfannen-Verschlusses ausgelöst und bei TN ≦ 0 die festgestellte Istwert-Differenz (TN) mit dem unteren (Z₁) und oberen (Z₂) Tendenz-Grenzwert verglichen wird derart, daß
    - bei TN > Z₁ ein Signal (ZU) zur Drosselung des Gießpfannen-Verschlusses ausgelöst, und
    - bei TN ≦ Z₁ überprüft wird, ob TN < Z₂, wobei
    - bei TN < Z₂ ein Signal (AUF) zur Öffnung des Gießpfannen-Verschlusses erzeugt wird, während andernfalls kein Verschluß-Stellsignal erfolgt, vorzugsweise eine erneute Bestimmung der Regelabweichung eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stellsignale (AUF/ZU) unter Verstärkung, insbesondere Proportionalverstärkung (P) der jeweils festgestellten Differenz zwischen Istwert (X) und Sollwert (w) in eine Stellgröße (Impulsbreite Y) umgewandelt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß für die entgegengesetzten Stellsignale, nämlich (AUF) einerseits und (ZU) andererseits, unterschiedlich große Verstärkungsfaktoren gewählt werden.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Signal-Taktzählers (15) festgestellt wird, wie oft hintereinander jeweils dasselbe Stellsignal (AUF oder ZU) erfolgt, wobei nach einer vorbestimmten Anzahl von (AUF)- oder (ZU)-Signalen die entsprechende Stellgröße (Y) überproportional verstärkt wird.
  6. Verfahren, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Stellgröße (Y) bei jeder Signal- bzw. Stellgrößenumkehr eine Fehlergröße (alpha), die sich aus den mechanischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Toleranzen des Gießpfannen-Verschlusses und dessen Antriebsorgane ergibt, aufaddiert wird, wodurch die endgültige Stellgröße (Impulsbreite) für den Antrieb des Gießpfannen-Verschlusses erhalten wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Gießpfanne-Verschlusses zusätzlich manuell steuerbar ist unter gleichzeitiger Abkoppelung der automatischen Regelung.
  8. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 für die Steuerung des Ausgußverschlusses (3) eines Zwischengefäßes (1).
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