EP1108484B1 - Verfahren zur Formatdickenänderung des Gussstranges unterhalb der Kokille einer Stranggiessanlage - Google Patents
Verfahren zur Formatdickenänderung des Gussstranges unterhalb der Kokille einer Stranggiessanlage Download PDFInfo
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- EP1108484B1 EP1108484B1 EP00126252A EP00126252A EP1108484B1 EP 1108484 B1 EP1108484 B1 EP 1108484B1 EP 00126252 A EP00126252 A EP 00126252A EP 00126252 A EP00126252 A EP 00126252A EP 1108484 B1 EP1108484 B1 EP 1108484B1
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Classifications
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- 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
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/14—Plants for continuous casting
- B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting
Definitions
- the invention relates to a method for changing the format thickness of the cast strand of a continuous casting in continuous casting operation, wherein the strand is below a mold on both sides with opposing Rollenträgem in operative connection, which are divided into a series of roles bearing segments and each segment by itself at an angle is adjustable to the cast strand, and wherein in an initial position, the entire strand guide to be changed is set to a production format thickness.
- the thickness of the strand shell formed is essentially dependent on the casting speed.
- the rolling force must be adapted to the current strand shell thicknesses. Too low Casting speed is no longer sufficient the available rolling force, so that it comes to exceeding the target thickness of the cast strand produced. If the casting speed is too high, welding of the strand shells can only be achieved by dropping below the nominal thickness of the cast strand produced.
- the cast strand is reduced in thickness in a roll forming and then rolled, wherein the cast strand consists of the solidified strand shell and a remplisstechniksskem ,
- the cast strand is poured with a thickness of 40 - 80 mm, then the strand is up to 15 - 40 mm Dikke and 2 - 15 mm residual liquid core in a maximum of 3 stages rollformed.
- the strand is divided into the usual slab length, heat-treated in a compensation furnace and then, for example, reversibly hot-rolled.
- a transition piece is formed having a lesser thickness which can not be rolled but which must be separated from the slab and chopped as scrap. Due to the reduced thickness, the transition piece is also relatively cold, so that the scissors is heavily loaded during chopping.
- the patent DE-43 38 805.2-A describes a method and apparatus for operating a continuous casting, especially when casting the continuous casting for producing thin slabs for hot strip rolling, with at least one of the continuous casting mold downstream Reduzierrollencru, the, or which can be employed strand guide elements connect.
- the Reduzierrollencru is after a predetermined passage length of Gußstranges set to a smaller, a squeezing the sump causing gap width.
- the cast strand is formed into a runner format with a thickness below the thickness of the desired final size.
- the strand guiding elements or the Reduzierrollencru are then hired to the thickness of the final format as soon as the less thick Angußformat has fully entered their adjustment.
- the reduction roller pair is pressure-controlled and is positioned to the final format after the strand guide has been set.
- EP 0 743 116 A1 discloses a vertical casting line for cast strands, comprising a mold and then at the outlet of the mold an assembly with casters, further a plurality of guide units, associated roller segments and a driver assembly in conjunction with a horizontal segment of the casting line.
- the guide units comprise at least the entire vertical segment of the casting line, wherein at least a part of the rollers of the guide units cooperate with actuating devices controlled by a process data unit to ensure controllable soft reduction at least in the second part of the vertical segment.
- the published patent application DE 196 39 297 A1 describes a method and a device for high-speed continuous casting plants with a strand thickness reduction during solidification.
- the strand cross-section during the solidification is reduced in thickness linearly over a minimum length of the strand guide immediately below the mold.
- the "soft reduction" until at most immediately before Enderstarrung or the sump tip can be a critical deformation of the strand, taking into account the casting speed and the steel grade off.
- the document EP 0 450 391 B1 discloses a device for supporting a metal cast strand, in particular for soft reduction (also called “soft reduction") in a pre-strip casting plant, wherein underneath the continuous casting mold on both sides of the cast strand mirror-image opposing roll supports are provided Rolls are in operative connection with the cast strand.
- Each roller carrier is arranged in a fixed frame and divided into a plurality of roller-carrying segments which communicate with adjusting devices. The segments are so articulated coupled to each other that each segment can be set for itself at any angle to the cast strand, and that serves for the general adjustment of the roller carrier, the upper adjustment. It may be a mechanical, hydraulic or mechanical hydraulic adjustment.
- the present invention seeks to provide a method for changing the thickness of the cast strand of a continuous casting in continuous casting operation, in which the casting speed for the transition process for format thickness change does not have to be reduced, ie, it should receive constant production and casting conditions stay.
- a transitional length of the strand during the change in thickness is to be shortened comparatively to avoid production losses.
- Cold reduced thicknesses, which mechanically load the chaff shears, should be avoided.
- the casting speed e.g. in the reduction from the thicker format to the thinner format or from the thinner format to the thicker format need not be changed and the casting conditions can remain largely constant.
- Loss of head losses which means production losses, are avoided.
- the thickness changes can be carried out continuously in a wide adjustment range depending on the respective production program and thus provide a high flexibility of the system.
- the adaptation of the tapping thickness in the rolling mill to the required final roll thickness.
- the cast strand is set at Strangg rotating over a length of about 1 to 4 m to a constant thickness, furthermore, it is proposed that the cast strand at the strand end over a length of about 0.5 m to 2 m a constant thickness is set.
- the transition length of the thickness change in the longitudinal direction of a defined wedge shape follows with a defined slab profile; i.e. between the Strangagging and the strand end, each with a constant thickness, a transition format is arranged in a wedge shape, whereby the resulting slab wedge is ausalzbar while maintaining an acceptable slab profile.
- the transition length is dependent on the amount of thickness reduction and the Verstellparametem.
- the segment 1 is closed at the outlet side and the segment 2 at the inlet side or driven up. Delayed or delayed by the length of the segment 2, the segment 2 on the outlet side and the segment 3 on the inlet side are then closed or raised. Subsequently, again delayed by the length of segment 3, the segment 3 on the outlet side and the segment 4 on the inlet side closed or driven up. Finally, the outlet side of segment 4 - again delayed away by the length of segment 4 - closed or ascended.
- all segments are moved until they are at the desired final thickness.
- the adjustment steps are carried out simultaneously or predominantly simultaneously.
- the adjustment speed is comparatively low and is, for example, less than 2.5 mm / min.
- a further embodiment of the method according to the invention provides that the closing of the segments at constant speed by means of dynamic position control is performed, wherein a force threshold to be determined is not exceeded.
- the invention proposes that the adjustment speed of the segments is calculated taking into account the permissible strand extension limit values and the actual casting speed in conjunction with the current format setting or in accordance with the volume flow of the strand resulting therefrom.
- adjustment process is monitored, for example, by means of the current cylinder pressures hydraulic Verstellaggregate and is switched at limit exceeding of position control on force control, and is switched back to position control after reaching the target position.
- Figure 1 shows the function of the process for a reduction in the thickness of a cast strip 9 of a continuous casting in continuous casting operation.
- the strand 9 is below a mold 10 on both sides with mirror-image opposing roller supports 8, 8 'in operative connection, which are divided in a series of roll-carrying, by means of joints 5 to 7 coupled to each other segments 1 to 4.
- Each segment 1 to 4 is adjustable at an angle to the casting 9.
- the entire strand guide to be changed is set to a uniform production format thickness, as shown in the illustrated home position.
- the format change is performed in a controlled sequence of adjustment steps of the segments 1 to 4.
- the format thickness reduction is effected by sequential closing in the casting direction of the successive segments 1 to 4, as can be seen from the illustrated phases 1 to 4.
- segment 1 outlet side the articulated connection 5 with segment 2 inlet side is closed by nominal value.
- segment position for the target format - is fed in a second adjustment phase segment 2 outlet side with segment 3 inlet side, and in sequential order of similar steps, the adjustment of the segments 3 and 4 made according to phase 3 or 4 shown.
- the force means 11 in the direction of a narrowing of the cast strand 9, followed in phase 2 by the intervention of the adjusting device 12 in the direction of narrowing of the strand cross-section and further sequentially in phase 3 and phase 4 of the adjusting devices 13 and 14 for continuous overall reduced format thickness, according to final state in phase 4.
- the starting position is obtained before phase 1, in which the entire strand guide is set to a production thickness X in the casting operation.
- the casting speed is constant, the sump tip is in segment 3.
- segment 1 outlet side and segment 2 inlet side are closed by nominal value at constant speed by means of dynamic position control.
- a force threshold value to be defined is not exceeded.
- the approach speed is calculated taking into account the permissible strand elongation limits and the actual casting speed in conjunction with the current format setting or in accordance with the resultant volume flow of the strand.
- Effective force monitoring monitors the adjustment process. If the force exceeds a calculated limit value, the system switches over from position control to force control. After reaching the target position is switched back to position control accordingly.
- the roller apron performs a sufficient support of the strand 9, and that the outlet side is tracked according to the material thickness.
- the existing sump in segment 1, 2 and optionally 3 is not interrupted by the process.
- the strand support is given by switching from position to force control in all phases.
- the entire strand guide in the casting operation is set to a production thickness X.
- the casting speed is constant, the sump tip is in segment 3, the increase in thickness is started with phase 1.
- segment 2 outlet side is raised (phase 2).
- the adjustment speed is calculated via the current casting speed, the segment length and the required adjustment path as in the case of the format thickness reduction.
- Effective force monitoring calculated using the current cylinder pressures of hydraulic adjustment devices, controls the adjustment process.
- the system switches over from position control to force control. After reaching the target position is switched back to position control accordingly.
- segment 3 inlet side is driven simultaneously with the same adjustment speed as segment 2 outlet side, according to phase 2.
- the monitoring function is carried out as in segment 2 outlet side.
- segment 3 outlet side and segment 4 inlet side are opened (phase 3).
- the casting speed and the monitoring are calculated as described above.
- segment 4 outlet side is opened (phase 4).
- the calculation of the monitoring takes place as described above.
- the adjusting device is equipped with means for position or force control.
- Fig. 3 shows schematically the result of the format thickness change with the adjustment of the segments of the strand guide according to the invention.
- the initial length la which has not yet undergone any reduction in thickness.
- the transition length follows lü, which arises because the individual segments of the strand guide are fed in the inventive manner.
- the end length le joins with the desired final thickness. The difference of the thicknesses of the initial length and the final length gives the thickness reduction.
- the wedge-shaped transition length is designated lü.
- the segments move all the length offset depending on the Wegsellsystem the same way .DELTA.D in the predetermined transition length.
- the timing of the adjustment start of each segment is dependent on the distance of the incoming and outgoing role of the segments in relation to the last role of the 1st segment.
- Fig. 4 shows the schematic course of the cylinder adjustment for the individual segments 1 to 4. All segments are moved until they are at the desired final thickness. The four segments move at the same time during most of the time. For a specified in Fig. 4 transition length lü of 30 m with a thickness reduction of 15 mm and a casting speed of 5m / min, the traversing speed of the cylinder is only about 2.5 mm / min.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Casting Devices For Molds (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb, wobei der Strang unterhalb einer Kokille zu beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Rollenträgem in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von Rollen tragenden Segmenten aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang einstellbar ist, und wobei in einer Ausgangsposition die gesamte zu ändemde Strangführung auf eine Produktionsformatdicke eingestellt ist.
- Bei einem durch EP 0 286 862 A1 bekannt gewordenen Verfahren wird ein in einer Durchlaufkokille gegossener Gußstrang von 40 - 50 mm Dicke nach dem Austritt aus der Kokille durch ein Walzenpaar so weit zusammengedrückt, daß die inneren Wandungen der in der Kokille gebildeten Strangschalen miteinander verschweißen.
- Beim Stranggießen in einer Durchlaufkokille von bestimmter Länge ist die Dicke der gebildeten Strangschale im wesentlichen von der Gießgeschwindigkeit abhängig. Zur Gewährleistung eines konstanten Walzspaltes des Walzenpaares muß die Walzkraft den momentanen Strangschalendicken angepaßt werden. Bei zu geringer Gießgeschwindigkeit reicht die verfügbare Walzkraft nicht mehr aus, so daß es zum Überschreiten der Solldicke des erzeugten Gußstranges kommt. Bei zu hoher Gießgeschwindigkeit kann ein Verschweißen der Strangschalen nur durch eine Unterschreitung der Solldicke des erzeugten Gußstranges erreicht werden.
- Um eine ungewollte Dickenabweichung des erzeugten Gußstranges zu vermeiden und ein gutes inneres Gefüge zu erzielen, wird bei einem aus der EP 0 535 368 B1 bekannten Verfahren der Gußstrang in einer Rollverformung dickenverringert und anschließend gewalzt, wobei der Gußstrang aus der erstarrten Strangschale und einem Flüssigkeitskem besteht. Hierbei wird der Gußstrang mit einer Dicke von 40 - 80 mm gegossen, anschließend wird der Strang bis auf 15 - 40 mm Dikke und 2 - 15 mm Restflüssigkeitskern in maximal 3 Stufen rollverformt. Anschließend wird der Strang auf übliche Brammenlänge geteilt, in einem Ausgleichsofen wärmebehandelt und anschließend beispielsweise reversierend warmgewalzt. Bei diesem Verfahren zur Dickenverringerung des Gußstranges unterhalb der Kokille entsteht ein Übergangsstück mit einer minderen Dicke, welches nicht gewalzt werden kann, sondem von der Bramme abgetrennt werden muß und als Schrott gehäcksett wird. Durch die Minderdicke ist das Übergangsstück zudem relativ kalt, so daß die Schere beim Häckseln stark belastet wird.
- Andererseits sind Formatänderungen in der Stranggießanlage während des Gießbetriebes für eine Produktionsoptimierung unabdingbar erforderlich. Hierzu gibt es aus der Patentliteratur verschiedene Vorschläge.
- Die Patentschrift DE-43 38 805.2-A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Stranggießanlage, insbesondere beim Angießen der Stranggießanlage zum Herstellen von dünnen Brammen für die Warmbandwalzung, mit mindestens einem der Stranggießkokille nachgeordneten Reduzierrollenpaar, dem, bzw. denen sich anstellbare Strangführungselemente anschließen. Das Reduzierrollenpaar wird nach einer vorgegebenen Durchlauflänge des Gußstranges auf eine kleinere, ein Abquetschen des Sumpfes bewirkende Spaltweite eingestellt. Der Gußstrang wird zu einem Angußformat mit einer unterhalb der Dicke des gewünschten Endformates liegenden Dicke verformt. Die Strangführungselemente bzw. das Reduzierrollenpaar werden danach auf die Dicke des Endformates angestellt, sobald das weniger dicke Angußformat vollständig in ihren Einstellbereich gelangt ist. Das Reduzierrollenpaar ist druckgeregelt und wird nach der Anstellung des Strangführung auf das Endformat positioniert.
- Die EP 0 743 116 A1 offenbart eine vertikale Gießlinie für Gußstränge, umfassend eine Kokille sowie anschließend an den Auslaß der Kokille eine Baugruppe mit Fußrollen, weiterhin eine Vielzahl von Führungseinheiten, zugeordneten Rollensegmenten sowie eine Treiber-Anordnung in Verbindung mit einem horizontalen Segment der Gießlinie. Die Führungseinheiten umfassen zumindest das gesamte vertikale Segment der Gießlinie, wobei zumindest ein Teil der Rollen der Führungseinheiten mit Stelleinrichtungen zusammenwirken, die von einer Prozeßdaten-Einheit beherrscht werden, um eine kontrollierbare Weichreduktion zumindest im zweiten Teil des vertikalen Segments zu gewährleisten.
- Die Offenlegungsschrift DE 196 39 297 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für Hochgeschwindigkeits-Stranggießanlagen mit einer Strangdickenreduktion während der Erstarrung. Bei dem Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung für das Stranggießen von Strängen wird der Strangquerschnitt während der Erstarrung linear über eine Mindestlänge der Strangführung unmittelbar unterhalb der Kokille dickenreduziert. Mit der sich anschließenden weiteren Strangquerschnittsreduktion über die restliche Strangführung, dem "Soft-Reduction", bis maximal unmittelbar vor der Enderstarrung bzw. der Sumpfspitze, läßt sich eine kritische Deformation des Stranges unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit sowie auch der Stahlgüte ausschalten.
- Das Dokument EP 0 450 391 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Stützen eines Metall-Gießstranges, insbesondere zur Weichreduktion (auch "soft reduction" genannt) bei einer Vorband-Gießanlage, wobei unterhalb der Stranggießkokille zu beiden Seiten des Gießstranges spiegelbildlich gegenüberliegende Rollenträger vorgesehen sind, deren Rollen mit dem Gießstrang in Wirkverbindung stehen. Jeder Rollenträger ist in einem festen Rahmen angeordnet und in mehrere, rollentragende Segmente aufgeteilt, die mit Verstelleinrichtungen in Verbindung stehen. Die Segmente sind derart gelenkig aneinander gekoppelt, daß jedes Segment für sich in einem beliebigen Winkel zum Gießstrang eingestellt werden kann, und daß zum allgemeinen Verstellen des Rollenträgers die obere Verstelleinrichtung dient. Es kann sich dabei um eine mechanische, hydraulische oder mechanischhydraulische Verstelleinrichtung handeln.
- Aus dem Dokument DE-44 36 328-A ist ein Verfahren zum Stranggießen und zur Formatänderung der Dicke des gegossenen Stranges bekannt, wobei Rollensegmente in der Strangführung derart verstellt werden, dass die Sumpfspitze des flüssigen Kerns stets im Bereich der Strangführung liegt. Dabei wird mit einer sich ändernden Gießgeschwindigkeit gearbeitet.
- Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb anzugeben, bei welchen die Gießgeschwindigkeit für den Übergangsvorgang zur Formatdickenänderung nicht reduziert werden muß, d.h., es sollen konstante Produktions- und Gießbedingungen erhalten bleiben. Eine Übergangslänge des Stranges während der Formatdickenänderung soll zur Vermeidung von Produktionsverlusten vergleichsweise verkürzt werden. In allen Übergangssituationen der Formatdickenänderung soll zur Verringerung der Durchbruchrisiken eine optimale Strangstützung gewährleistet sein. Kalte Minderdicken, welche die Häckselschere mechanisch hoch belasten, sollen vermieden werden.
- Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art zur Formatdickenänderung des Gußstranges vorgeschlagen, daß bei konstanter Gießgeschwindigkeit die Formatdickenänderung in einer geregelten Folge von Verstellschritten der Segmente n = 1 bis n = i entsprechend den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1 vorgenommen wird.
- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Formatdickenänderung des gegossenen Stranges wird erreicht, daß die Gießgeschwindigkeit z.B. bei der Reduktion vom dickeren Format auf das dünnere Format oder vom dünnerem Format auf das dickere Format nicht geändert werden muß und die Gießbedingungen weitgehend konstant bleiben können. Schopfverluste, die Produktionseinbußen bedeuten, werden vermieden. Es werden kalte Minderdicken am Brammenanfang bzw. Brammenende vermieden, die eine unnötige mechanische Belastung der Häckselschere bedeuten. Die Dickenänderungen können stufenlos in einem weiten Verstellbereich in Abhängigkeit des jeweiligen Produktionsprogrammes durchgeführt werden und ergeben somit eine hohe Flexibilität der Anlage. Von besonderem Vorteil ist die Anpassung der Anstichdicke im Walzwerk an die geforderte Endwalzdicke.
- In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Gußstrang am Stranganfang über eine Länge von etwa 1 bis 4 m auf eine konstante Dicke eingestellt wird, femer wird vorgeschlagen, daß der Gußstrang am Strangende über eine Länge von etwa 0,5 m bis 2 m auf eine konstante Dicke eingestellt wird.
- In Fortsetzung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Übergangslänge der Dickenänderung in Längsrichtung einer definierten Keilform mit einem definierten Brammenprofil folgt; d.h. zwischen dem Stranganfang und dem Strangende mit jeweils konstanter Dicke ist ein Übergangsformat in Keilform angeordnet, wodurch der entstandene Brammenkeil bei Einhaltung eines akzeptablen Brammenprofils auswalzbar ist. Die Übergangslänge ist abhängig vom Betrag der Dickenreduzierung und den Verstellparametem. Mit dieser Verfahrensweise ist selbst bei großen Dickenänderungen der Bramme von z.B. 25 mm der Dickengradient ausreichend klein, so daß keine Dickentoleranzprobleme beim Walzen auftreten.
- In wesentlicher Fortsetzung des Erfindungsgedankens wird bei einer beispielsweise aus 4 Segmenten n = 1 bis n = 4 bestehenden Strangführung der definierte Brammenkeil mit einem definierten Brammenprofil mit folgenden Verstellschritten hergestellt:
- Ab einer bestimmten Länge wird das Segment 1 an der Auslaufseite und das Segment 2 an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren. Zeit- bzw. wegverzögert um die Länge des Segments 2 werden anschließend das Segment 2 an der Auslaufseite und das Segment 3 an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren. Anschließend werden, wiederum wegverzögert um die Länge von Segment 3, das Segment 3 an der Auslaufseite und das Segment 4 an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren. Schließlich wird die Auslaufseite von Segment 4 - wieder wegverzögert um die Länge von Segment 4 - zugefahren bzw. aufgefahren. Vorteilhaft werden dabei alle Segmente solange verfahren, bis sie auf der gewünschten Enddicke stehen. Die Verstellschritte werden gleichzeitig oder überwiegend gleichzeitig vorgenommen. Die Verstellgeschwindigkeit ist vergleichsweise gering und beträgt bspw. weniger als 2,5 mm/min. Durch diese Fahrweise wird ein Brammenprofil erzeugt, das für das Walzen keine unzulässigen Dickenunterschiede Mitte/Rand aufweist.
- Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß zur Formatdickenerhöhung in einer ersten Verstellphase bei konstanter Gießgeschwindigkeit - wobei die Sumpfspitze des Stranges bspw. im Segment n = 3 liegt - zuerst Segment n = 1 Auslaufseite über die Gelenkverbindung mit Segment n = 2 Einlaufseite sollwertgeführt aufgefahren wird und nach Erreichen der Zielposition - d.h. der Segmentposition für das Zieiformat - in einer zweiten Verstellphase Segment n = 2 Auslaufseite mit Segment n = 3 Einlaufseite aufgefahren wird, und in sequentieller Folge von gleichartigen Schritten die Verstellung der Segmente n = 3, 4 bis i auf die Zielposition vorgenommen wird.
- Eine weitere Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß das Zufahren der Segmente bei konstanter Geschwindigkeit mittels dynamischer Positionsregelung vorgenommen wird, wobei ein festzulegender Kraftschwellwert nicht überschritten wird.
- Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verstellgeschwindigkeit der Segmente unter Berücksichtigung der zulässigen Strangdehnungsgrenzwerte und der aktuellen Gießgeschwindigkeit in Verbindung mit der aktuellen Formateinstellung bzw. nach Maßgabe des hieraus sich ergebenden Volumenstroms des Stranges berechnet wird.
-
- Ds =
- Formatdickenänderung
- Ls =
- Segmentlänge
- Vgiess =
- aktuelle Gießgeschwindigkeit
- Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sehen vor, daß der Verstellvorgang beispielsweise mittels der aktuellen Zylinderdrücke hydraulischer Verstellaggregate überwacht wird und bei Grenzwertüberschreitung von Positionsregelung auf Kraftregelung umgeschaltet wird, sowie nach Erreichen der Zielposition auf Positionsregelung zurückgeschaltet wird.
- Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
- Fig. 1
- in Form eines Stammbaums, unterteilt in einander folgende Phasen, den Funktionsverlauf einer Formatdickenreduzierung sowie
- Fig. 2
- den Funktionsverlauf einander folgender Phasen für eine Formatdikkenerhöhung,
- Fig. 3
- die erfindungsgemäße Dickenreduzierung des Gußstranges unterhalb einer Kokille mit einer keilförmigen Übergangslänge,
- Fig. 4
- ein Verstellschema der Segmente zur Dickenreduzierung eines Gußstranges,
- Fig. 5
- eine schematische Ablaufsequenz für die Verstellung der Segmente,
- Fig. 6
- ein schematischer Verlauf der Segmentanstellung während der Dikkenreduzierung.
- Figur 1 zeigt den Funktionsverlauf des Verfahrens für eine Formatdickenreduzierung eines Gußstranges 9 einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb. Der Strang 9 steht unterhalb einer Kokille 10 zu beiden Seiten mit spiegelbildlich einander gegenüberliegenden Rollenträgem 8, 8' in Wirkverbindung, die in einer Folge von rollentragenden, mittels Gelenkverbindungen 5 bis 7 aneinander gekoppelten Segmenten 1 bis 4 aufgeteilt sind. Jedes Segment 1 bis 4 ist für sich in einen Winkel zum Gußstrang 9 einstellbar. In einer Ausgangsposition ist die gesamte zu ändemde Strangführung auf eine gleichmäßige Produktionsformatdicke eingestellt, wie dies der dargestellten Ausgangsposition entspricht. Die Formatdikkenänderung wird in einer geregelten Folge von Verstellschritten der Segmente 1 bis 4 durchgeführt.
- Die Formatdickenreduktion erfolgt durch in Gießrichtung sequentielles Zufahren der einander in Reihe folgenden Segmente 1 bis 4, wie dies aus den dargestellten Phasen 1 bis 4 ersichtlich ist. Beginnend mit Segment 1 Auslaufseite wird die Gelenkverbindung 5 mit Segment 2 Einlaufseite sollwertgeführt zugefahren. Nach Erreichen der Zielposition - das heißt der Segmentposition für das Zielformat - wird in einer zweiten Verstellphase Segment 2 Auslaufseite mit Segment 3 Einlaufseite zugefahren, und in sequentieller Folge von gleichartigen Schritten wird die Verstellung der Segmente 3 und 4 vorgenommen gemäß dargestellter Phase 3 bzw. 4. Hierfür greifen jeweils an der Gelenkverbindung 5 das Kraftmittel 11 in Richtung einer Verengung des Gußstranges 9 an, gefolgt in der Phase 2 vom Eingriff der Verstelleinrichtung 12 in Richtung einer Verengung des Strangquerschnitts und weiterhin sequentiell in Phase 3 und Phase 4 der Verstelleinrichtungen 13 und 14 bis zur durchgängigen insgesamt reduzierten Formatdicke, gemäß Endzustand in Phase 4.
- Aus der Darstellung des Funktionsverlaufes für eine Formatdickenreduzierung ergibt sich vor der Phase 1 die Ausgangsposition, bei welcher die gesamte Strangführung im Gießbetrieb auf eine Produktionsdicke X eingestellt ist. Die Gießgeschwindigkeit ist konstant, die Sumpfspitze liegt im Segment 3.
- Zum Start der Dickenreduzierung nach Phase 1 werden - wie gesagt - Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite sollwertgeführt mit konstanter Geschwindigkeit mittels dynamischer Positionsregelung zugefahren. Hierbei wird ein festzulegender Kraftschwellwert nicht überschritten. Die Zufahrgeschwindigkeit wird unter Berücksichtigung der zulässigen Strangdehngrenzwerte und der aktuellen Gießgeschwindigkeit in Verbindung mit der aktuellen Formateinstellung bzw. nach Maßgabe des hieraus sich ergebenden Volumenstroms des Stranges berechnet.
-
- Ds =
- Formatdickenänderung
- Ls =
- Segmentlänge
- Vgiess =
- aktuelle Gießgeschwindigkeit.
- Eine wirksame Kraftüberwachung, berechenbar beispielsweise über die aktuellen Zylinderdrücke einer hydraulischen Verstelleinrichtung, überwacht den Verstellvorgang. Sollte die Kraft einen berechneten Grenzwert überschreiten, wird von Positionsregelung in Kraftregelung umgeschaltet. Nach Erreichen der Zielposition wird entsprechend auf Positionsregelung zurückgeschaltet.
- Durch den beschriebenen Ablauf wird erreicht, daß bei reduzierter Materialdicke der durchlaufenden abnehmenden Keilform, die Rollenschürze eine ausreichende Stützung des Stranges 9 durchführt, und daß die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird.
- Der vorhandene Sumpf im Segment 1, 2 und gegebenenfalls 3 wird nicht durch den Vorgang unterbrochen. Die Strangstützung ist über die Umschaltung von Positions- auf Kraftregelung in allen Phasen gegeben.
- Im folgenden wird die Formatdickenerhöhung gemäß Darstellung des Funktionsverlaufes in Fig. 2 beschrieben.
- Zunächst ist in der Ausgangsposition vor Phase 1 die gesamte Strangführung im Gießbetrieb auf eine Produktionsdicke X eingestellt. Die Gießgeschwindigkeit ist konstant, die Sumpfspitze liegt im Segment 3, die Dickenerhöhung wird mit Phase 1 gestartet.
- Sobald das Zielformat von Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite am Ende der Phase 1 erreicht ist, wird Segment 2 Auslaufseite aufgefahren (Phase 2).
- Die Verstellgeschwindigkeit berechnet sich über die aktuelle Gießgeschwindigkeit, die Segmentlänge und den erforderlichen Verstellweg wie bei der Formatdickenreduzierung.
- Eine wirksame Kraftüberwachung, berechnet über die aktuellen Zylinderdrücke hydraulischer Verstelleinrichtungen, kontrolliert den Verstellvorgang.
- Sollte die Kraft einen berechneten Grenzwert überschreiten, wird von Positionsregelung in Kraftregelung umgeschaltet. Nach Erreichen der Zielposition wird entsprechend auf Positionsregelung zurückgeschaltet.
- Durch den beschriebenen Ablauf wird erreicht, daß auch bei erhöhter Materialdikke bei durchlaufend zunehmender Keilform die Rollenschürze eine ausreichende Strangstützung für den Strang 9 durchgeführt und die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird.
- Anschließend wird Segment 3 Einlaufseite zeitgleich mit gleicher Verstellgeschwindigkeit wie Segment 2 Auslaufseite aufgefahren, gemäß Phase 2. Die Überwachungsfunktion erfolgt wie bei Segment 2 Auslaufseite.
- Sobald das Zielformat von Segment 3 Einlaufseite erreicht ist, wird Segment 3 Auslaufseite und Segment 4 Einlaufseite aufgefahren (Phase 3). Die Berechnung der Gießgeschwindigkeit und die Überwachung erfolgt wie vorgängig beschrieben.
- Sobald das Zielformat von Segment 4 Einlaufseite erreicht ist, wird Segment 4 Auslaufseite aufgefahren (Phase 4). Die Berechnung der Überwachung erfolgt wie zuvor beschrieben.
- Und schließlich wird vorgesehen, daß infolge der Gelenkverbindung einer Auslaufseite eines Segmentes mit der Einlaufseite des Folgesegmentes deren Verstellgeschwindigkeiten zwangsweise synchron erfolgen.
- Durch den beschriebenen Ablauf des Verfahrens zur Formatdickenänderung für Stranggießanlagen wird erreicht:
- die Gießgeschwindigkeiten werden für den Übergang nicht reduziert, daraus resultieren eine Erhöhung der Produktionsleistung im Vergleich zum Stand der Technik sowie konstante Produktions- und Gießbedingungen;
- die Übergangslänge des zu produzierenden Stranges wird verkürzt, wodurch die Produktionsverluste verringert werden;
- die Dickenänderungen können in stufenlos wählbaren Größen in einem weiten Verstellbereich in Abhängigkeit eines Produktionsprogrammes durchgeführt werden und ergeben somit eine hohe Flexibilität der Anlage;
- bei reduzierter Materialdicke mit durchlaufend abnehmender Keilform ermöglicht die Rollenschürze eine ausreichende Strangstützung, wobei die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird, wogegen bei Formatdickenerhöhung erreicht wird, daß bei erhöhter Materialdicke infolge durchlaufend zunehmender Keilfomn, die Rollenschürze eine ausreichende Strangstützung durchführt und die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird.
- Bei einer Vorrichtung zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage, wobei der Strang unterhalb einer Kokille zu beiden Seiten mit einander gegenüber liegenden Rollenträgem in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von rollentragenden, mittels Gelenkverbindungen aneinander gekoppelten Segmenten aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang einstellbar ist, wird vorteilhafterweise die Verstelleinrichtung mit Mitteln zur Positions- oder Kraftregelung ausgestattet. Zweckmäßig stehen die Segmente im Bereich ihrer Gelenkverbindungen zwischen Auslauf- und Einlaufseite mit geregelten sowie richtungsumkehrbaren Hydraulikzylindern in Wirkungsverbindung, wobei das Segment n = 1 nur auf der Auslaufseite mit einem solchen Hydraulikzylinder zusammenwirkt.
- Fig. 3 zeigt schematisch das Ergebnis der Formatdickenänderung mit der erfindungsgemäßen Verstellung der Segmente der Strangführung. Deutlich erkennbar ist die Anfangslänge la, die noch keine Dickenreduzierung erfahren hat. An die Anfangslänge la schließt sich die Übergangslänge lü an, die dadurch entsteht, daß die einzelnen Segmente der Strangführung in der erfindungsgemäßen Weise zugefahren werden. An die Übergangslänge lü schließt sich die Endlänge le mit der gewünschten Enddicke an. Die Differenz der Dicken der Anfangslänge und Endlänge ergibt die Dickenreduzierung.
- Fig. 4 zeigt das zugehörige Verfahrensschema beispielsweise bei 4 Segmenten der Strangführung. Den einzelnen Segmenten n = 1 bis n = 4 ist eine bestimmte Länge I1, I2, I3 zugeordnet. Die keilförmige Übergangslänge ist mit lü bezeichnet. Um die Übergangslänge lü mit dem definierten Brammenkeil (Fig. 1) einzustellen, werden die Segmente n = 1 bis n = 4 mit Hilfe von Verstellzylindem verfahren.
- Die schematische Ablaufsequenz der verstettten einzelnen Segmente ergibt sich aus Fig. 5. Ab einer Länge 1 = 0 wird Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite langsam zugefahren. Zeit- bzw. wegverzögert um die Länge 11 von Segment 2 werden anschließend das Segment 2 an der Auslaufseite und das Segment 3 an der Einlaufseite zugefahren. Wiederum wegverzögert um die Länge 12 von Segment 3 werden dann das Segment 3 an der Auslaufseite und das Segment 4 an der Einlaufseite verfahren. Als letztes wird, wieder wegverzögert um die Länge 13 von Segment 4 die Auslaufseite von Segment 4 zugefahren. Auf der linken Seite der Fig. 5 ist die Ausgangsposition aller 4 Segmente zu sehen. Auf der rechten Seite von Fig. 5 ist das Ende des Zufahrens der einzelnen Segmente zu sehen, wonach die Segmente n = 2 bis n = 4 ihre zur Dickenreduzierung vorgesehene Verstellposition erreicht haben. Die Segmente fahren alle längenversetzt in Abhängigkeit vom Wegfolgesystem den gleichen Weg ΔD in der vorgegebenen Übergangslänge zu. Der Zeitpunkt des Verstellstarts eines jeden Segmentes ist abhängig vom Abstand der ein- und auslaufseitigen Rolle der Segmente im Bezug zur letzten Rolle des 1. Segmentes.
- Fig. 4 zeigt den schematischen Verlauf der Zylinderanstellung für die einzelnen Segmente 1 bis 4. Alle Segmente werden so lange verfahren, bis sie auf der gewünschten Enddicke stehen. Die vier Segmente verfahren dabei während der meisten Zeit gleichzeitig. Für eine in Fig. 4 angegebene Übergangslänge lü von 30 m bei einer Dickenreduzierung von 15 mm und einer Gießgeschwindigkeit von 5m/min beträgt die Verfahrgeschwindigkeit der Zylinder nur ca. 2,5 mm/min. Durch diese Fahrweise entsteht ein definierter Brammenkeil mit definiertem Brammenprofil, ohne daß es zu einer nennenswerten Abwalzung der Bramme kommt. Die Brammenkante wird wie bei der herkömmlichen Fahrweise fast ausschließlich im Segment 1 verformt.
- Die Erstamrngsdicke wird so eingestellt, daß die gewünschte Endwalzdicke ohne Einschränkungen mit der größten Einlaufdicke gewalzt werden kann. Daraus ergeben sich folgende Vorteile:
- 1. größtmögliche Produktionsleistung
- 2. größtmögliche Pufferzeit im Durchlaufofen
- 3. größtmögliches Coilgewicht, insbesondere bei Mehrstranganlagen.
Claims (9)
- Verfahren zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb, wobei der Gußstrang (9) unterhalb einer Kokille (10) zu beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Rollenträgern (8, 8') in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von rollentragenden Segmenten (n=1 bis i) aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang (9) einstellbar ist, und wobei in einer Ausgangsposition die gesamte zu ändernde Strangführung auf eine Produktionsformatdicke eingestellt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei konstanter Gießgeschwindigkeit die Formatdickenänderung in einer geregelten Folge von Verstellschritten der Segmente (n = 1 bis i)- bei einer Formatdickenreduzierung durch in Gießrichtung sequentielles Zufahren der einander in Reihe folgenden Segmente (n =1 bis i) und- bei einer Formatdickenerhöhung durch sequentielles Erweitem in Gießrichtung der einander in Reihe folgenden Segmente (n = 1 bis i) vorgenommen wird, und- daß bei der Formatdickenänderung jeweils eine Übergangslänge der Dickenänderung erzeugt wird, die wenigstens 50%, bevorzugt 80 bis 90% einer Brammenlänge beträgt. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gußstrang (9) an seinem Anfang über eine Länge von etwa 1 bis 4 m auf eine konstante Dicke und an seinem Ende über eine Länge von etwa 0,5 bis 2 m ebenfalls auf eine konstante Dicke eingestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangslänge in Längsrichtung einer definierten Keitform mit einem definierten Brammenprofil folgt, wobei die Dickenänderung des Gußstrangformates linear oder annähemd linear erfolgt. - Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer z.B. aus vier Segmenten (n = 1 bis n = 4) bestehenden Strangführung das keilförmige Brammenprofil mit folgenden Schritten eingestellt wird:- ab einer Länge Null wird Segment (1) der Auslaufseite und Segment (2) der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren;- zeit- bzw. wegverzögert um die Länge des Segments (2) werden anschließend Segment (2) an der Auslaufseite und Segment (3) an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren;- wegverzögert um die Länge des Segments (3) wird dieses an seiner Auslaufseite, und das Segment (4) an der Einlaufseite zu- bzw. aufgefahren;- im letzten Schritt wird, ebenfalls wegverzögert um die Länge von Segment (4), dessen Auslaufseite zu- bzw. aufgefahren;- wobei alle Segmente (n = 1 bis n = 4) so lange verfahren werden, bis diese auf eine gewünschte Enddicke eingestellt sind, und- wobei die Verstellschritte gleichzeitig oder überwiegend gleichzeitig vorgenommen werden und die Verstellgeschwindigkeit vergleichsweise gering ist und bspw. < 2,5 mm/min beträgt. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,- daß zur Formatdickenänderung in einer ersten Verstellphase bei konstanter Gießgeschwindigkeit - wobei die Sumpfspitze des Stranges (9) bspw. im Segment (n = 3) liegt - im Falle einer Dickenreduktion zuerst das Segment (n = 1) Auslaufseite über die Gelenkverbindung (5) mit Segment n = 2 Einlaufseite sollwertgeführt zugefahren wird, und - im Falle einer Dickenervveiterung sollwertgeführt aufgefahren wird, und- nach Erreichen der Zielposition - d.h. der Segmentposition für das Zielformat - in einer zweiten Verstellphase Segment (n = 2) Auslaufseite mit Segment n = 3 Einlaufseite zu- bzw. aufgefahren wird, und- in sequentieller Folge von gleichartigen Schritten die Verstellung der Segmente (3, 4 bis i) auf die Zielposition vorgenommen wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auf- oder Zufahren der Segmente (n = 1 bis i) bei konstanter Verstellgeschwindigkeit mittels dynamischer Positionsregelung ohne Überschreitung eines festzulegenden Kraftschwellwertes vorgenommen wird, wobei die Verstellgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der zulässigen Strangdehngrenzwerte und der aktuellen Gießgeschwindigkeit in Verbindung mit der aktuellen Formateinstellung oder nach Maßgabe des sich hieraus ergebenden Volumenstroms des Stranges berechnet wird.. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Verstellgeschwindigkeit über die aktuelle Gießgeschwindigkeit, die Segmentlänge und den erforderlichen Verstellweg nach der Formel berechnet:Ds = FormatdickenänderungLs = SegmentlängeVgiess = aktuelle Gießgeschwindigkeit. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstellvorgang mittels der aktuellen Zylinderdrücke hydraulischer Verstellaggregate überwacht, bei Grenzwertüberschreitung von Positionsauf Kraftregelung umgeschaltet, sowie nach Erreichen der Zielposition auf Positionsregelung zurückgeschaltet wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Segment (n = 1 bis n = i) die hydraulisch geregelte Verstellung an der Auslaufseite beginnt, und an den Segmenten (n = 2 bis n = i) die Verstellung sowohl auf der Einlaufseite, als auch auf der Auslaufseite sequentiell fortgeführt wird, und daß die Verstellgeschwindigkeit zweier Folgesegmente zwangsweise synchron erfolgt.
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