Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stranggegossenen Gußstücken,
vorzugsweise Stahl-Gußstücken, wobei ein beim Stranggießen ermittelter Prozeßparameter
mit einem Grenzwert verglichen und der Vergleich für eine Nachbehandlung des Gußstückes
herangezogen wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-A 29 26 984 bekannt. Bei diesem bekannten
Verfahren wird ein für die Reibung zwischen der Kokille und dem Strang repräsentatives
Meßsignal mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen, und es wird aufgrund dieses
Vergleiches die in der Stranggießkokille angenommene Beschaffenheit der Oberfläche des
Stranges gesteuert. Dieser Vergleich wird auch als Ankündigung für später vorzunehmende
Nachbehandlungen herangezogen.
Aus der EP-A 0 057 494 und der EP-A 0 196 746 sind Regelverfahren für das Stranggießen
bekannt, wobei direkt in das Stranggießverfahren eingegriffen wird, um Fehler am
Strangstück zu vermeiden.
Für das weitere Verarbeiten von Strängen oder stranggegossenen Gußstücken durch
Warmwalzen ist es von besonderem Vorteil, wenn der Strang on-line bzw. das Gußstück im
noch heißen Zustand, d.h. mit der vom Stranggießen herrührenden Hitze, gewalzt werden
kann, denn hierdurch ergeben sich wesentliche Kosteneinsparungen gegenüber einem
Erkaltenlassen der Gußstücke und Wiederaufheizen vor dem Warmwalzen.
Eine wesentliche Anforderung für dieses direkte Weiterverarbeiten von Gußstücken bzw."on-line"-Verarbeiten
des Stranges ist, daß die Gußstücke bzw. der Strang frei von
Oberflächenfehlern sind, da sich solche Oberflächenfehler nachteilig auf das fertiggewalzte
Produkt auswirken. Es können am Gußstück bzw. am Strang Kantenrisse, Querrisse,
Makroeinschlüsse, Poren und Längsrisse vorhanden sein, welche Oberflächenfehler bzw.
oberflächennahen Fehler die Qualität des gewalzten Produktes derart vermindern können, daß
das gewalzte Produkt später für den geplanten Einsatzbereich, z.B. zur Herstellung von
Karosserieteilen durch Tiefziehen etc., nicht mehr eingesetzt werden kann.
Zwar ist es mit der heutigen Stranggießtechnik durchaus die Regel, daß der Strang bzw. von
diesem abgetrennte Gußstücke frei von Oberflächen fehlern und frei von oberflächennahen
Fehlern hergestellt werden, jedoch hat sich gezeigt, daß die oben beschriebenen Fehler
aufgrund besonderer beim Betrieb einer Stranggießanlage auftretender Umstände nicht immer
vermieden werden können.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise aus der EP-A - 0 053 274
bekannt, bei welchem Verfahren die gesamte Oberfläche des Stranges im noch heißen
Zustand spanabhebend bearbeitet wird, beispielsweise mit Schleifscheiben, Hobelmessern
oder Fräswerkzeugen, und wobei in Abhängigkeit von auftretenden Oberflächenfehlem die
spanabhebende Bearbeitung intensiviert wird. Zur Feststellung der Fehlerstellen wird die
Strangoberfläche ständig auf Fehlerstellen abgetastet.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es noch kein Fehlersuchgerät gibt, das bei den hohen
Strangtemperaturen die Fehler in ausreichendem Maß erkennen läßt. Die meisten Fehler, wie
Poren, Einschlüsse und Risse, sind von Zunder bedeckt und nicht sichtbar. Optische Geräte
scheiden daher zur Fehlererkennung aus. Bei einer zerstörungsfreien Prüfung, z.B. mit
Wirbelstrom, werden die Meßsignale durch die nicht ebene, mit Oszillationsmarken
durchsetzte und mit Zunder behaftete Gußoberfläche zu stark gestört. Davon abgesehen wäre
ein Einbau eines Fehlersuchgerätes zwischen den Strangführungsrollen der Gießanlage wegen
Platzmangels nur schwer vorstellbar. Einschlüsse und Poren können heute am Gußstrang
inline zerstörungsfrei überhaupt nicht festgestellt werden.
Gegen den Einsatz dieses bekannten Verfahrens spricht auch, daß bei größeren
Gußquerschnitten, wie z.B. bei Brammenformaten, eine komplette Bearbeitung der
Oberfläche aufgrund der begrenzten Standzeit der Werkzeuge zu aufwendig und
wirtschaftlich nicht vertretbar wäre.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich
die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen,
welche es gestatten, bei einem Strang oder bei einem vom Strang bereits abgetrennten
Gußstück nur jene Stellen bearbeiten zu müssen, bei denen tatsächlich Fehler an der
Oberfläche bzw. im oberflächennahen Bereich vorhanden sind. Das Verfahren soll
unabhängig von einem Fehlersuchgerät durchführbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entweder der Strang oder das von
ihm abgetrennte Gußstück im heißen Zustand, u.zw. mit der noch vom Stranggießen
herrührenden Hitze, zur Entfernung von Oberflächenfehlern und/oder oberflächennahen
Fehlern spanabhebend bearbeitet wird, wobei die spanabhebende Bearbeitung aufgrund von
für das Stranggießen wichtigen Prozeßparametern aktiviert und deaktiviert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß Oberflächenfehler bzw.
Fehler im oberflächennahen Bereich stets als Folge von besonderen Betriebsbedingungen, wie
Unregelmäßigkeiten bzw. Störungen, auftreten. Auch sind für das Stranggießen ungünstige
Erzeugungsbedingungen außerhalb eines Bereiches, in dem die optimalen Prozeßparameter
des Stranggießens eingebettet sind, für das Entstehen solcher Fehler verantwortlich.
Die verfahrenstechnische Lösung dieser Aufgabe beruht erfindungsgemäß darauf, daß
fehlerbeeinflussende Prozeßparameter zur Feststellung fehlergefährdeter Bereiche und als
Steuergrößen für Beginn und Ende einer spanabhebenden Bearbeitung herangezogen werden
und damit eine selektive und örtlich begrenzte Bearbeitung der Gußoberfläche durchgeführt
wird. Dabei werden für die Prozeßparameter Grenzwerte festgelegt. Wenn diese über- bzw.
unterschritten werden, setzt die Bearbeitung ein oder wird beendet. Auslösend können auch
bestimmte Ausprägungen von Parametern sein. Die Prozeßparameter können auch zu
Kennwerten verknüpft werden, insbesondere zu Prognosewerten für Fehler, wobei bei Über-
oder Unterschreiten von Grenzen dieser Kennwerte die Bearbeitung aktiviert oder deaktiviert
wird.
Damit ist das Erkennen und Entfernen von Fehlern unabhängig von Fehlersuchgeräten, und
mit einer selektiven Bearbeitung können die Bearbeitungswerkzeuge für eine größere
Gußlänge im Einsatz bleiben als bei einer vollständigen Bearbeitung der Oberfläche.
Erfindungsgemäß lassen sich somit durch Beobachten der Stranggieß-Prozeßparameter
fehlergefährdete Bereiche des Stranges eruieren, wobei nur diese Bereiche einer
spanabhebenden Bearbeitung unterzogen werden. Weicht also ein für das Stranggießen
wichtiger Prozeßparameter vom optimalen Bereich in einem Maß ab, das das Entstehen von
Fehlern nach sich zieht oder zumindest befürchten läßt, wird die spanabhebende Bearbeitung
aktiviert, u.zw. dann, wenn der fehlerhafte oder fehlergefährdete Bereich des Stranges von der
Stranggießkokille bis zur Bearbeitungsstation für das spanabhebende Bearbeiten gelangt ist.
Ein Vorteil ist auch darin zu sehen, daß es hierdurch gelingt, den Materialfluß ins Walzwerk
ungestört durchführen zu können; aufwendige Manipulationen in eigenen Adjustagen können
entfallen.
Voraussetzung ist die Kenntnis über die Beeinflussung der Fehler durch die Stranggieß-Prozeßparameter
und eine Software zur Zuordnung der Prozeßparameter zu Strangabschnitten
und deren Verfolgung von der Kokille bis zur Bearbeitungseinrichtung in der Gießanlage.
Vorzugsweise wird als Prozeßparameter die Gießgeschwindigkeit herangezogen und eine
Grenzgießgeschwindigkeit festgelegt, die für das Aktivieren und Deaktivieren der
Bearbeitung auslösend ist.
Weiters wird zweckmäßig als Prozeßparameter die Schwankung des Niveaus eines in einer
Durchlaufkokille vorhandenen Gießspiegels der zu vergießenden Schmelze herangezogen.
Insbesondere wird auf die Amplitude der Schwankung geachtet, wobei als Auslöser für die
Bearbeitung entweder die Überschreitung eines Mittelwertes und/oder die Überschreitung
eines festgelegten Grenzwertes der Amplitude herangezogen wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird als Prozeßparameter die Höhe der
Gießtemperatur herangezogen, wobei vorzugsweise bei Überschreiten einer
Grenzgießtemperatur eine spanabhebende Bearbeitung einsetzt.
Weitere wichtige Prozeßparameter sind die chemischen Elemente der Gußanalyse der zu
vergießenden Schmelze, insbesondere C, Mn, S, Al, N, Cr, Ni, Cu, Nb, V, Ti einzeln oder in
Kombination. Sie beeinflussen die Empfindlichkeit des Stahles auf Fehlerentstehung.
Zweckmäßig wird als Prozeßparameter das Aufbrennen eines Ausgusses einer Pfanne, aus der
eine Schmelze in ein oberhalb einer Durchlaufkokille in Stellung gebrachtes Verteilergefäß
einströmen gelassen wird, herangezogen.
Weiters wird vorteilhaft als Prozeßparameter der Füllgrad eines oberhalb einer
Durchlaufkokille in Stellung gebrachten Verteilergefäßes für die zu vergießende Schmelze
herangezogen, wobei eine spanabhebende Bearbeitung einsetzt, wenn der Füllgrad des
Verteilergefäßes unterhalb eines Grenzfüllgrades absinkt.
Da insbesondere die Startphase des Stranggießens für Fehler verantwortlich ist, wird als
Prozeßparameter auch die Startphase herangezogen.
Ein weiteres Kriterium für das Entstehen von Fehlern ist beim Brammenstranggießen die
Konuseinstellung einer Schmalseitenwand einer Durchlaufkokille, so daß auch diese als
Prozeßparameter herangezogen wird, wobei sowohl bei Überschreiten als auch bei
Unterschreiten einer Grenzkonizität der Schmalseite die spanabhebende Bearbeitung einsetzt.
Unterschiedliche Abweichungen der Prozeßparameter von Idealwerten rufen unterschiedliche
Fehlerbilder hervor. Zweckmäßigerweise wird die Bearbeitung je nach Fehlerbild
durchgeführt, die selektive Bearbeitung wird daher auf bestimmte, den Fehlerbildern
entsprechende Zonen ausgerichtet. Dabei werden je nach Prozeßparameterwerten entweder
nur die Kanten des Stranges bzw. Gußstückes oder nur ein die Kanten einschließender
schmaler Bereich oder etwa zwei Drittel einer Seite des Stranges bzw. des Gußstückes
bearbeitet werden, wobei je ein Drittel an einen Kantenbereich unter Freilassung des mittleren
Drittels zwischen diesen Bereichen ausschließt, oder daß die Seitenfläche nur im mittleren
Bereich, vorzugsweise über ein Drittel der Breite der Seite, bearbeitet wird oder daß die
gesamte Oberfläche des Stranges bzw. des Gußstückes spanabhebend bearbeitet wird.
Wichtig ist auch, daß die Prozeßparameter, die für eine Aktivierung oder Deaktivierung der
spanabhebenden Bearbeitung herangezogen werden, jeweils in Längsrichtung des Stranges
sich begrenzt erstreckenden Strangsegmenten zugeordnet werden und die spanabhebende
Bearbeitung je nach Wert des Prozeßparameters aktiviert oder deaktiviert wird, zu jenem
Zeitpunkt, zu dem das Strangsegment die Stelle der spanabhebenden Bearbeitung passiert.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Kombination
folgender Merkmale gekennzeichnet:
- eine Durchlaufkokille,
- eine unterhalb der Durchlaufkokille angeordnete Strangführung,
- eine Trenneinrichtung zum Abtrennen von Gußstücken vom Gußstrang,
- eine Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung zumindest eines Oberflächenbereiches des
Stranges oder eines vom Strang abgetrennten Gußstückes,
- wobei die Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung auf Basis von für das Stranggießen
wichtigen Prozeßparametern, wie der Gießgeschwindigkeit, der Schmelzentemperatur, der
Gießspiegelschwankung in der Durchlaufkokille, der chemischen Zusammensetzung der
Schmelze etc., aktivierbar und deaktivierbar ist.
Vorzugsweise ist die Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung als Fräsmaschine
ausgebildet, wobei vorzugsweise die Fräsmaschine mit Fräsern zum Kantenfräsen und Fräsern
zum Fräsen der Oberfläche des Stranges bzw. des Gußstückes ausgestattet ist.
Weiters ist es zweckmäßig, wenn die Fräsmaschine mit Fräsern zum Fräsen der
Seitenbereiche und Fräsern zum Fräsen des Mittelbereiches des Stranges bzw. des Gußstückes
ausgestattet ist.
Vorteilhaft ist die Fräsmaschine mit einem Steuer- oder Regelgerät gekoppelt, das einzelne
der Fräser oder mehrere der Fräser oder alle Fräser aktiviert oder deaktiviert.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Stranggießanlage in schematischer
Darstellung in Seitenansicht zeigt. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen Anordnungen zur
spanabhebenden Bearbeitung und die Fig. 5 bis 9 veranschaulichen Gußstrangsegmente mit
Fehlern und mit den Bereichen, die an diesen Gußstrangsegmenten spanabhebend bearbeitet
werden.
Die Stranggießanlage gemäß der Erfindung ist grundsätzlich unabhängig vom Gießformat und
Stahltyp. Besonders vorteilhaft eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren und die
Gießanlage gemäß der Erfindung in Verbindung mit Walzwerkseinrichtungen, die direkt an
die Gießanlage anschließen. Der bevorzugte Einsatzbereich der Erfindung ist zwar das
Stahlstranggießen, doch ist eine Anwendung für das Stranggießen anderer Schmelzen
durchaus angebracht.
Mit 1 ist eine Gießpfanne einer Stahlstrang-Gießanlage bezeichnet, die über einem
Verteilergefäß 2 in Stellung gebracht ist. Die in der Gießpfanne befindliche Stahlschmelze 3
fließt über ein in das Verteilergefäß 2 reichendes Gießrohr 4 in das Verteilergefäß 2 und von
diesem über ein weiteres Gießrohr 5 in eine unterhalb des Verteilergefäßes 2 befindliche
Durchlaufkokille 6. In dieser bildet sich ein Strang 7 mit erstarrter Oberfläche und flüssigem
Kern, der über eine Strangführung 8 mit einer Antriebseinrichtung 9 - ab der der Strang 7
bereits durcherstarrt ist - ausgefördert und in dieser Strangführung 8 gekühlt wird. In dem an
die Strangführung 8 anschließenden Bereich ist eine Maschine 10 zur spanabhebenden
Bearbeitung, im vorliegenden Fall eine Fräsmaschine 10, vorgesehen, die sowohl eine
Planfräseinrichtung 11 als auch eine Kantenfräseinrichtung 12 umfaßt. Am sich bewegenden
Strang 7 ist Fräsen als Bearbeitungsmethode gegenüber Hobeln oder Schleifen effizienter und
im Vergleich zum Flämmen umweltfreundlicher und wirtschaftlicher.
In Strangausziehrichtung nachgeordnet ist eine Strang-Trenneinrichtung 13, die als
Brennschneidmaschine ausgebildet ist. Hier werden einzelne Strang-Gußstücke 7' vom Strang
7 abgetrennt. Diese Trenneinrichtung könnte auch zwischen dem Ende der Strangführung 8
und der Maschine 10 zur spanabhebenden Bearbeitung vorgesehen sein. Dies hat den
Nachteil, daß das Gußstück 7' bereits weiter abkühlt. Eine Bearbeitung der Gußstücke 7'
unmittelbar nach der Brennschneidmaschine 13 hat aber den Vorteil, daß die
Bearbeitungsbedingungen konstant eingestellt werden können und flexiblere
Einbaumöglichkeiten für die Fräsmaschine 10 bestehen.
Die Fräsmaschine 10 weist mehrere rotierende Fräsköpfe auf, wie dies insbesondere aus den
Fig. 2 bis 4 zu erkennen ist. Die Fräsköpfe 14 der Fräseinrichtung 11 dienen zum Bearbeiten
der Breitseiten 15 eines Stranges 7 mit Brammenquerschnitt. Um die ganze Breite 16 des
Stranges 7 bearbeiten zu können, sind die Planfräsköpfe 14 in der Ebene der Breitseiten 15
bewegbar.
Weiters weist die Fräsmaschine 10 noch Fräsköpfe 17, 17' zum Bearbeiten der Kanten 18
bzw. schmale Bereiche neben den Kanten 18 des Stranges 7 auf, die, wie in Fig. 3 in der
linken Bildhälfte oder in der rechten Bildhälfte dargestellt, gestaltet sein können. Die
Planfräseinrichtung kann auch gemäß Fig. 4 gestaltete Fräser 19, 20 aufweisen, welche
Ausführungsform sich insbesondere für schmälere Brammen-, Bloom- oder
Knüppelquerschnitte bewährt. Die Fräsmaschine 10 ist derart gestaltet, daß die Fräser sowohl
unabhängig voneinander als auch gemeinsam in Betrieb genommen werden können, je nach
Ansteuerung durch die Prozeßparameter des Stranggießens, wie noch später beschrieben wird.
Alle Fräser sind wassergekühlt, um Strangtemperaturen bis zu 1100°C standhalten zu können;
die bevorzugte Oberflächentemperatur des Stranges, bei der gefräst wird, liegt zwischen 600
und 900°C. Die Fräser selbst weisen Schneiden aus Hartmetall oder keramischen Werkstoffen
auf. Die Frässpäne werden z.B. mittels Preßluft von der Oberfläche entfernt. Es ist von
Vorteil, die außenliegenden Fräser gemäß Bild 2 auch geneigt einstellen zu können, um im
Fall die Kante brechen zu können. Grundsätzlich ist es auch möglich, Fräser an der
Schmalseite anzuordnen, die gleichzeitig den Kantenbereich erfassen.
Die Anstellung der Fräser in Richtung der zu fräsenden Oberfläche wird ebenfalls in
Abhängigkeit der Prozeßparameter bewerkstelligt, wobei sich diese Anstellung je nach
Fehlertiefe richtet. Im allgemeinen reicht eine Anstellung von etwa 3 mm bis 5 mm aus.
Zur Aktivierung und Deaktivierung der Maschine 10 zur spanabhebenden Bearbeitung ist -
wie in Fig. 1 schematisch angedeutet - eine Prozeßparameter-Erfassungseinrichtung 21
vorgesehen, die mit der Maschine 10 zur spanabhebenden Bearbeitung gekoppelt ist, u.zw. in
der Art und Weise, daß die Maschine 10 dann in Betrieb gesetzt werden kann, wenn ein
Strangsegment 22, das sich gerade in der Durchlaufkokille 6 befindet und dem bestimmte
Prozeßparameter durch die Prozeßparameter-Erfassungs- und Steuer- bzw. Regeleinrichtung
21 zugeordnet werden, unter Berücksichtigung der Stranggießgeschwindigkeit zur Maschine
10 zur spanabhebenden Bearbeitung gelangt. Es wird darauf Wert gelegt, daß jedem
Strangsegment 22 von allen Prozeßparametern jeweils ein repräsentativer Prozeßwert
zugeordnet wird. Die Strangsegmente 22 können beispielsweise 0,5 m lang sein.
Die Funktion ist folgende:
Kommt es zur Abweichung eines Prozeßparameters in einem Maß, daß das Auftreten von
Fehlern an der Oberfläche oder im oberflächennahen Bereich des Stranges 7 befürchtet
werden muß, wird diese Abweichung einem Strangsegment 22, das sich ja zur Zeit der
Abweichung noch in der Durchlaufkokille 6 befindet, zugeordnet. Sobald dieses
Strangsegment 22 zur Maschine 10 zur spanabhebenden Bearbeitung gelangt, wird diese in
Betrieb genommen, u.zw. in einer Art und Weise, daß der zu erwartende Fehlertyp
(Kantenrisse, Querrisse, Makroeinschlüsse, Poren oder Längsrisse) entfernt wird.
Anschließend wird die Maschine 10 zur spanabhebenden Bearbeitung wieder deaktiviert. Sie
tritt erst dann wieder in Funktion, wenn abermals ein Strangsegment 22, dem
fehlerverursachende Prozeßparameter zugeordnet sind, zur Maschine 10 zur spanabhebenden
Bearbeitung gelangt.
Die Bearbeitung der fehlerbehafteten oder fehlergefährdeten Oberflächen des Stranges 7
geschieht selektiv, d.h. es werden nur jene Oberflächenbereiche des Stranges 7 bearbeitet, die
die zu erwartenden Fehler aufweisen. Wenn beispielsweise Kantenrisse 23 - wie in Fig. 5
dargestellt - durch die Prozeßparameter zu erwarten sind, werden nur die Kantenbereiche des
Stranges 7 bearbeitet, z.B. in einer Breite von 50 mm. Querrisse 24, die sich im kantennahen
Bereich bilden, werden, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, dadurch entfernt, indem nur diese
kantennahen Bereiche bearbeitet werden, z.B. über eine Breite von 100 mm.
Makroeinschlüsse 25, Poren 26, Netzrisse 27 treten bevorzugt in einem Drittel der Gußbreite
16, das an die Seitenkanten anschließt, auf, so daß, wenn solche Fehler durch die
Prozeßparameter verursacht werden, nur diese Bereiche bearbeitet werden (vgl. Fig. 7).
Längsrisse 28, die bevorzugt im Mittenbereich der Strangoberfläche auftreten, werden entfernt
- wie in Fig. 8 dargestellt -, indem nur dieser Mittenbereich, der sich etwa über ein Drittel der
Breite der Oberfläche erstreckt, bearbeitet wird.
Es gibt aber auch ein Fehlerbild, siehe Fig. 9, das sich dadurch auszeichnet, daß die Fehler,
wie Makroeinschlüsse, Poren oder Querrisse, unregelmäßig über die Breite verteilt sind.
Wenn die Prozeßparameter derart abweichen, daß dieses Fehlerbild ausgelöst wird, ist die
Bearbeitung der Oberfläche über die ganze Breite erforderlich.
In nachstehender Tabelle sind die den einzelnen Fehlertypen zuzuordnenden Fehlerbilder
aufgelistet, welche Fehlerbilder sich ergeben, weil bestimmte Fehlertypen nur in ganz
bestimmten Oberflächenbereichen des Gußstranges vorkommen und sich je nach den
Prozeßbedingungen einstellen.
Fehlerbild Fig. | zugeordneter Fehlertyp | Lage und Breite der zu bearbeitenden Bahn auf der Gußoberfläche |
5 | Kantenrisse | bis zu etwa 50 mm von der Kante |
6 | Querrisse | bis zu etwa 100 mm von der Kante |
7 | Markoeinschlüsse | bis zu etwa 1/3 der Gußbreite 16 von der Kante 18 |
| Poren | ausgehend |
8 | Längsrisse | etwa mittleres Drittel der Gußbreite 16 |
9 | alle Fehlertypen | ganze Gußbreite 16 |
Die Breite der spanabhebend zu bearbeitenden Bahn wird innerhalb der angegebenen Grenzen
fix eingestellt und richtet sich nach der Erfahrung.
Die Prozeßparameter, die diese Fehler verursachen, beziehen sich auf den Stranggießprozeß
selbst und auf vorgelagerte Erzeugungsaggregate. Ihr Einfluß auf die Fehler kann durch
statistische Methoden, z.B. Regressionsanalysen, ermittelt werden. Zu den Prozeßparametern
als Einflußgrößen zählen auch Störungen, z.B. mit der Ausprägung "Aufbrennen des
Pfannenausgusses", sowie die chemische Zusammensetzung des Stahles und bestimmte
instationäre Zustände während des Gießens, wie Gießbeginn, Gießende, Bereich
Verteilerwechsel, oder Strangstillstände bzw. Gießgeschwindigkeiten < 0,5 m/min.
Selbstverständlich muß sichergestellt sein, daß die Meßwerte der Prozeßparameter richtig
angezeigt werden, weshalb sie nach dem Prinzip der Qualitätssicherung laufend überprüft
werden müssen.
Es gibt mehrere Realisierungswege, wie man von der Meßwerterfassung zur Entscheidung
über Beginn und Ende der spanabhebenden Bearbeitung kommt. In einem Anwendungsfall
setzt die Bearbeitung der Gußoberfläche ein und wird beendet, wenn Grenzwerte der
Prozeßparameter über- oder unterschritten werden oder gewisse Ausprägungen der Parameter
eintreten. Im Beispiel der Tabelle II sind solche Entscheidungskriterien in Abhängigkeit vom
Stahltyp formuliert. Für jeden Erzeugungsfall ist angegeben, welches Fehlerbild zu erwarten
und nach welchem Fehlerbild zu arbeiten ist. Die Parameter und Grenzwerte sind spezifisch
für die Erzeugungsanlagen und daher gemäß Erfahrung festzulegen.
Stahltyp | fehlerbeeinflussende Prozeßparameter | Bearbeitung setzt ein, wenn | Fehlerbild, Bearbeitung nach Fig. |
| Gießgeschwindigkeit | 0,5 - 0,7 m/min | 7 |
| Aufbrennen | ja | 7 |
| Pfannenausguß |
weicher unleg. Stahl | Gießspiegelschwankung | > 10 mm | 7 |
C < 0,08 % | Verteilerfüllgrad | < 50 % | 7 |
| Gießbeginn | ja | 9 |
| S-Gehalt | > 0,020 % | 5 |
| Gießgeschwindigkeit | 0,5 - 0,7 m/min | 6 |
| Gießgeschwindigkeit | > 1,6 m/min | 5 |
Baustahl mittlerer C- | Gießgeschwindigkeit | < 0,5 m/min | 9 |
Gehalt 0,08-0,13 % | Gießtemperatur über | > 35°C | 5 |
| Liquidus |
| Konus Schmalseite | 0,9 | 8 |
Die Anwendung dieser Kriterien zeigt Tabelle III für stichprobenweise herausgegriffene
Strangsegmente. Die Entscheidung über die Bearbeitung läßt sich nach einem Soll-/Ist-Vergleich
der Entscheidungskriterien von Tabelle II mit den aktuellen Prozeßdaten auf
einfache Weise treffen.
Strangsegment 22 Nr. | Prozeßwerte für Parameter | Entscheidung für Bearbeitung | Fehlerbild und Bearbeitung nach Fig. |
| S-Gehalt % | Stahltemp. über Liquidus °C | Gießgeschwindigkeit (m/min) | ... | ... |
2223 | 0,015 | 40 | 0,6 | | | ja | 1,2 |
2660 | 0,025 | 25 | 1,2 | | | ja | 1 |
3221 | 0,010 | 23 | 0,4 | | | ja | 5 |
3925 | 0,012 | 22 | 1,2 | | | nein | - |
Grenzwerte zur Ansteuerung der Bearbeitung müssen nicht direkt von Prozeßparametern
stammen, sondern können auch Kenngrößen sein, die aus den Prozeßparametern abgeleitet
oder errechnet werden. Ein Beispiel hierfür sind Grenzwerte von einer Fehlerprognose, in der
die Einflußgrößen im Prozeß verknüpft werden. In diesem Anwendungsfall ist es notwendig,
den prognostizierten Fehlerwert mit einem maximal zulässigen Fehlerwert zu vergleichen. Bei
Grenzwertüberschreitung wird die Bearbeitung ausgelöst, beispielhaft zeigt dies Tabelle IV.
Bei Ansteuerung der Bearbeitung durch Fehlerprognose wird eine größere Treffsicherheit zur
Fehlerentfernung erzielt als bei Ansteuerung über einzelne Parameter.
Strangsegment 22 Nr. | Werte-Typ | Prognosewerte für die Fehler gemäß Fehlerbild | Entscheidung zur Bearbeitung | Bearbei tung nach Fig. |
| | Fig. 5 | Fig. 6 | Fig. 7 | Fig. 8 | Fig. 9 |
| | KR N/lfm | QR N/lfm | MaE1 N/m2 | LR N/lfm | MaE2 N/m2 |
2020 | Prognose | 0,30 | 0,25 | 0,02 | 0,05 | 0,0 | | ja | 5,6 |
max. zulässig | 0,10 | 0,10 | 0,20 | 0,10 | 0,20 |
3000 | Prognose | 0,20 | 0,0 | 0,40 | 0,0 | 0,0 | | ja | 5,7 |
max. zulässig | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
4224 | Prognose | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 1,0 | | ja | 9 |
max. zulässig | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
7777 | Prognose | 0,05 | 0,0 | 0,05 | 0,0 | 0,0 | | nein | - |
max. zulässig | 0,10 | 0,10 | 0,20 | 0,10 | 0,20 |