EP1172160A1 - Verfahren und Stranggiessvorrichtung mit einer Einrichtung zum Messen des Kikollenfüllstandes für flüssiges Metall, insbesondere für flüssigen Stahl - Google Patents
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- B22D11/201—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level
Definitions
- the invention relates to a method and a continuous casting device with a device for measuring the mold level for liquid metal, especially for liquid steel.
- Such a method is used to support automated casting processes.
- the determination of the current level is for the control of a stopper rod or a slide on the vessel containing the metallurgical melt and is driven over the continuous casting mold or a preliminary vessel before the cut-off begins of paramount importance.
- the stopper or slide is made according to the current one Level of the continuous casting mold opened during the automatic starting process or the outlet channel is limited or closed because an overflow of the Continuous casting mold must be prevented. It is used in eddy current measuring systems used up to now the disadvantage of a measuring range limited to approx. 100 mm from the top edge of the continuous casting mold to the mold level. To compensate this disadvantage is an additional sensor, e.g. a radioactive system, required.
- the invention has for its object the first filling of a prepared for casting , still stationary casting mold.
- the object is achieved according to the invention in that during the filling the cooled continuous casting mold closed by a start-up head in one hydraulic oscillating drive in load-bearing position the pressure in the hydraulic fluid is measured continuously and that the pressure values above the work surfaces of several piston-cylinder units to a filling level can be converted.
- the presence of a hydraulic oscillation drive can be exploited in such a way that every pressure change, i.e. the Filling liquid metal means a rising mold level, so that even calculate the time to reach a level level can.
- the weight of the liquid Metal together with the current geometric parameters of the continuous casting mold and fixed constants are converted into the current level. Thereby the accuracy of the measurement can be increased.
- the strand transport drives are switched on. This can better coordination of the individual drives can be coordinated.
- the continuous casting device with a device for measuring the mold level for liquid metal, in particular for liquid steel, with a lifting table that the Continuous casting mold carries and hydraulic piston-cylinder units carrying the lifting table, solves the task according to the invention in that the pressure rooms a pressure gauge is connected to each piston-cylinder unit, that a differential force from the cylinder presses with the corresponding work surfaces can be calculated that the current force of the respective piston-cylinder unit equivalent.
- the weight of the liquid metal thus results after conversion over the volume the level in the continuous casting mold.
- the sum of the instantaneous forces of all piston-cylinder units the base value for the determination of the respective Level forms.
- the determined force values before the start of the filling process as a calibration or Zero point determination can be used.
- the current parameters of the mold width, the taper, the Mold narrow side, the format thickness, the position and the geometry of the start head and / or the mold shape is included in the conversion to the fill level are.
- a lifting table 1 carries a continuous casting mold 2.
- the lifting table 1 is itself supported on four piston-cylinder units 3, each one cylinder 1, one cylinder 2, a cylinder 3 and a cylinder 4 have.
- the piston-cylinder units 3 are each operated via a multi-way valve 4, with over on both Pressure chambers 3a and 3b connected (not shown in more detail) sensors of Pressure 1 and pressure 2 are measured. Presses 1 and 2 then become based on an area A1 and an area A2 in a data processing device 5 calculates the current force so that a current force F via the pistons 3c and a scale 3d the current position S is known. The current force F changes therefore with the current position S.
- the continuous casting mold 2 is mounted on the lifting table 1, the essential Components of the continuous casting mold 2 from the mold broad side 2a and the mold narrow side 2b are formed.
- a dip tube 6 protrudes Feeding the liquid metal and the still unfilled continuous casting mold 2 is from closed and sealed below by means of a start head 7.
- the sum of the instantaneous forces F of all piston-cylinder units 3 form the base value for the Determination of the respective fill level 8.
- the current one is determined Force F entered into the calculation as a calibration or zero point determination.
- the current parameters of the wide mold side 2a, the taper 9, the narrow mold side 2b, the format thickness 10, the position and the geometry of the start head 7 and the mold 11 are included in the conversion to the fill level 8.
- the procedure carried out for measuring the mold level at a level 8 for a slab caster is shown in more detail in FIG. 3. From the current force F (zero point determination 12), the filling process takes place in the filling section 13 the continuous casting mold 2 with liquid steel at a set casting temperature. at The strand drive for the rollers of the back-up roll stand is reached at fill level 8 started and the level measurement is switched off. simultaneously the measurement of the pressure 1 and the pressure 2 in the hydraulic fluid is ended.
- the level can still be used as a redundant system (the invention can also be used as a redundant system) via a radioactive measuring system 15 can be measured for verification.
- 4A and 4B is a diagram for the increase in force in the piston-cylinder units 3 recorded for a strand 1 and for a strand 2.
- the filling process of the continuous casting mold 2 takes place in the filling section 13. Subsequently the drives for the support roller stand are started. At the same time, the oscillation 14 switched on. At this point the measurement of the filling process is ended. In turn, the redundant measurement takes place via the radioactive measurement system 15 instead.
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Abstract
Ein Verfahren zum Messen des Kokillenfüllstandes in einer Stranggießvorrichtung für flüssiges Metall, insbesondere für flüssigen Stahl, Arbeit in der Weise, dass während des Füllens der durch einen Anfahrkopf (7) verschlossenen, gekühlten Stranggießkokille (2) in einem hydraulischen, in tragender Position befindlichen Oszillationsantrieb, bestehend aus mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten (3), der Druck in der Hydraulikflüssigkeit kontinuierlich gemessen wird und dass die Druckwerte über den Arbeitsflächen (A1, A2) von mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten in einen Füllstand umgerechnet werden. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Stranggießvorrichtung mit einer Einrichtung
zum Messen des Kokillenfüllstandes für flüssiges Metall, insbesondere für
flüssigen Stahl.
Ein derartiges Verfahren dient zur Unterstützung bei automatisierten Angießvorgängen.
Die Feststellung des aktuellen Füllstandes ist für die Steuerung einer Stopfenstange
oder eines Schiebers am Gefäß, das die metallurgische Schmelze enthält und
vor Abstechbeginn über die Stranggießkokille oder ein Vorgefäß gefahren wird, von
höchster Bedeutung. Der Stopfen oder Schieber wird entsprechend dem aktuellen
Füllstand der Stranggießkokille während des automatischen Startvorgangs geöffnet
bzw. der Auslaufkanal wird begrenzt oder geschlossen, weil ein Überlaufen der
Stranggießkokille verhindert werden muss. Es besteht bei bisher angewendeten Wirbelstrom-Mess-Systemen
der Nachteil eines auf ca. 100 mm begrenzten Messbereiches
von der Oberkante der Stranggießkokille bis zum Gießspiegel. Zum Ausgleich
dieses Nachteils ist ein zusätzlicher Sensor, z.B. ein radioaktives System, erforderlich.
Aus besonderen Gründen kann auch eine Überwachung des Füllstandes in der
Stranggießkokille für den Startvorgang (ein back-up-System für die sichere Überwachung
im Fall von besonderen Sicherheitsvorschriften ) als zweites unabhängiges
System für redundante Ausführungen verlangt werden.
Es ist eine Vorrichtung zum Messen des Pegels eines geschmolzenen Metalls in der
Stranggießkokille bekannt ( DE - OS 34 32 987 A1), die mittels einer Wirbelstrom-Abstandsmesseinrichtung
arbeitet. Eine solche Einrichtung kann jedoch nicht für das
erste Auffüllen eingesetzt werden, weil in dieser Zeit ein Schwingen der Stranggießkokille
nicht stattfindet.
Gemäß einer anderen bekannten Verfahrensweise (EP 0 419 104 B1) wird ein
Schmelzpegel dahingehend ermittelt, dass ein Satz von Sendespulen und Empfangsspulen
außerhalb der Stranggießkokille angeordnet wird und dass über eine
Wechselspannung ein Wechselmagnetfluss erzeugt wird, wobei durch Erfassen sowohl
des Spannungswertes als auch der Phase des Wechselspannungssignals der
Pegel des schmelzflüssigen Metalls bestimmt wird. Dabei wird die beschriebene
elektrische Einrichtung benötigt, die sich im Bereich der Stranggießkokille befinden
muss.
Es ist ferner ein Apparat zur Messung und Anzeige des Flüssigkeitsniveaus in Gefäßen
mit schwingenden Wandungen bekannt ( EP 0 063 584), deren Frequenz und
Amplitude gemessen und über eine Verarbeitungseinheit der Füllungsgrad berechnet
wird. Dieser Apparat arbeitet daher auch mit Schwingungen des Gefäßes, die beim
Start des Gießens nicht vorliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das erste Füllen einer für das Gießen vorbereiteten
, noch stillstehenden Stranggießkokille, zu messen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während des Füllens
der durch einen Anfahrkopf verschlossenen, gekühlten Stranggießkokille in einem
hydraulischen, in tragender Position befindlichen Oszillationsantrieb der Druck
in der Hydraulikflüssigkeit kontinuierlich gemessen wird und dass die Druckwerte
über den Arbeitsflächen von mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten in einen Füllstand
umgerechnet werden. Dabei kann das Vorhandensein eines hydraulischen Oszillationsantriebs
in der Weise ausgenutzt werden, dass jede Druckänderung, d.h. das
Einfüllen von flüssigem Metall ein steigendes Gießspiegel-Niveau bedeutet, so dass
sogar die Zeit bis zum Erreichen eines Gießspiegel-Sollwert-Niveaus berechnet werden
kann.
Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, dass die Gewichtskraft des flüssigen
Metalls zusammen mit den aktuellen geometrischen Parametern der Stranggießkokille
und festen Konstanten in den aktuellen Füllstand umgerechnet werden. Dadurch
kann die Genauigkeit der Messung gesteigert werden.
Da nach dem ersten Auffüllen der Stranggießkokille die Oszillation eingeschaltet
wird, um das Lösen des Gießstranges aus der Stranggießkokille zu bewirken, ist es
weiter vorteilhaft, dass das Messen des Drucks in der Hydraulikflüssigkeit mit Beginn
des Einschaltens des Oszillationsantriebs beendet wird.
Dabei ist es zweckmäßig, nach anderen Merkmalen derart vorzugehen, dass der hydraulische
Oszillationsantrieb bei Erreichen des Gießspiegel-Sollwert-Niveaus eingeschaltet
wird. Ab diesem Zeitpunkt kann eine besondere Gießspiegelregelung die
Kontrolle übernehmen.
Nach weiteren Maßnahmen ist vorgesehen, dass bei Erreichen des Gießspiegel-Sollwert-Niveaus
die Strangtransportantriebe eingeschaltet werden. Dadurch kann
eine bessere Koordinierung der einzelnen Antriebe abgestimmt werden.
Die Stranggießvorrichtung mit einer Einrichtung zum Messen des Kokillenfüllstandes
für flüssiges Metall, insbesondere für flüssigen Stahl, mit einem Hubtisch, der die
Stranggießkokille trägt und den Hubtisch tragenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten,
löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass an die Druckräume
jeder Kolben-Zylinder-Einheit jeweils ein Druckmesser angeschlossen ist,
dass aus den Zylinderdrücken mit den entsprechenden Arbeitsflächen eine Differenzkraft
berechenbar ist, die der aktuellen Kraft der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit
entspricht. Das Gewicht des flüssigen Metalls ergibt dadurch nach Umrechnung
über das Volumen die Füllstandshöhe in der Stranggießkokille.
Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, dass die Summe der momentanen Kräfte
aller Kolben-Zylinder-Einheiten den Basiswert für die Bestimmung der jeweiligen
Füllstandshöhe bildet. Durch die Einbeziehung aller Kolben-Zylinder-Einheiten kann
die Genauigkeit eines Mittelwertes gesteigert werden.
Als Ausgangspunkt für die Messungen und Berechnungen ist es weiter vorteilhaft,
dass die festgestellten Kraftwerte vor Beginn des Füllvorgangs als eine Kalibrieroder
Nullpunktermittlung einsetzbar sind.
Für eine weitere Steigerung der Genauigkeit des Messergebnisses der Füllstandshöhe
ist vorgesehen, dass die aktuellen Parameter der Kokillenbreite, der Konizität, der
Kokillenschmalseite, der Formatdicke, der Lage und der Geometrie des Anfahrkopfes
und / oder der Kokillenform bei der Umrechnung in die Füllstandshöhe miteinbezogen
sind.
Weiterhin trägt zur Genauigkeitssteigerung des Messergebnisses bei, dass das spezifische
Gewicht des flüssigen Metalls, ein Haftreibungsbeiwert oder ein Korrekturwert,
das Übersetzungsverhältnis eines mit Hebeln ausgestatteten Oszillationsantriebs
und die Federkennlinie bei Resonanz-Oszillationsantrieben als konstante Größen
bei der Umrechnung in die Füllstandshöhe miteinbezogen sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, anhand dessen das Verfahren
und die Stranggießvorrichtung mit der Einrichtung zum Messen nachfolgend näher
beschrieben werden.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung einer hydraulischen Stranggießkokillen-Oszillation als Blockschaltung,
- Fig. 2
- eine im Maßstab vergrößerte Ansicht des Kokillenhubtisches ebenfalls als Blockschaltbild,
- Fig. 3
- ein Füllstands-Diagramm für eine Brammen-Stranggießvorrichtung,
- Fig. 4A
- ein Diagramm der Zylinderkraft für einen ersten Gießstrang und
- Fig. 4B
- ein Diagramm der Zylinderkraft für einen zweiten Gießstrang.
Gemäß Fig. 1 trägt ein Hubtisch 1 eine Stranggießkokille 2. Der Hubtisch 1 selbst ist
auf vier Kolben-Zylinder-Einheiten 3 gestützt, die jeweils einen Zylinder 1, einen Zylinder
2, einen Zylinder 3 und einen Zylinder 4 besitzen. Die Kolben-Zylinder-Einheiten
3 werden jeweils über ein Mehrwegeventil 4 betätigt, wobei über an beiden
Druckräumen 3a und 3b angeschlossene (nicht näher gezeigte) Messfühler der
Druck 1 und der Druck 2 gemessen werden. Aus den Drücken 1 und 2 wird sodann
bezogen auf eine Fläche A1 und eine Fläche A2 in einem Datenverarbeitungsgerät 5
die aktuelle Kraft berechnet, so dass eine aktuelle Kraft F über den Kolben 3c und
einen Maßstab 3d auch die aktuelle Position S bekannt ist. Die aktuelle Kraft F ändert
sich daher mit der aktuellen Position S.
In Fig. 2 ist auf dem Hubtisch 1 die Stranggießkokille 2 gelagert, wobei die wesentlichen
Bauteile der Stranggießkokille 2 aus der Kokillenbreitseite 2a und der Kokillenschmalseite
2b gebildet sind. In die Stranggießkokille 2 ragt ein Tauchrohr 6 zum
Zuführen des flüssigen Metalls und die noch ungefüllte Stranggießkokille 2 ist von
unten mittels eines Anfahrkopfes 7 verschlossen und abgedichtet. Die Summe der
momentanen Kräfte F aller Kolben-Zylinder-Einheiten 3 bilden den Basiswert für die
Bestimmung der jeweiligen Füllstandshöhe 8. In dem noch leeren Zustand der
Stranggießkokille 2, d.h. vor Beginn des Füllvorgangs wird die festgestellte aktuelle
Kraft F als eine Kalibrier- oder Nullpunktermittlung in die Berechnung eingegeben.
Die aktuellen Parameter der Kokillenbreitseite 2a, der Konizität 9, der Kokillenschmalseite
2b, der Formatdicke 10, der Lage und der Geometrie des Anfahrkopfes
7 und der Kokillenform 11 werden bei der Umrechnung in die Füllstandshöhe 8 miteinbezogen.
Das spezifische Gewicht des flüssigen Stahls, ein Haftreibungsbeiwert zur Kokillenwandung
oder ein Korrekturwert, das Übersetzungsverhältnis eines mit Hebeln ausgestatteten
hydraulischen Oszillationsantriebs, der auf das Mehrwegeventil 4 wirkt,
und ggfs. die Feder-Kennlinie bei Resonanz-Oszillationsantrieben werden als konstante
Größen bei der Umrechnung in die Füllstandshöhe 8 ebenfalls berücksichtigt.
Das ausgeführte Verfahren zum Messen des Kokillenfüllstandes in einer Füllstandshöhe
8 für eine Brammenstranggießanlage ist näher aus Fig. 3 ersichtlich. Aus der
aktuellen Kraft F (Nullpunktermittlung 12) erfolgt im Füllabschnitt 13 der Füllvorgang
der Stranggießkokille 2 mit flüssigem Stahl einer eingestellten Gießtemperatur. Bei
Erreichen der Füllstandshöhe 8 wird der Strangantrieb für die Rollen des Stützwalzengerüstes
gestartet und die Füllstandsmessung wird abgeschaltet. Gleichzeitig
wird das Messen des Druckes 1 und des Druckes 2 in der Hydraulikflüssigkeit beendet.
Die Füllstandshöhe kann noch als redundantes System ( die Erfindung kann ebenfalls
als redundantes System eingesetzt werden) über ein radioaktives Mess-System
15 zur Nachprüfung gemessen werden.
Aus den Fig. 4A und 4B ist jeweils ein Diagramm für den Kraftanstieg in den Kolben-Zylinder-Einheiten
3 für einen Strang 1 und für einen Strang 2 aufgezeichnet. Der
Füllvorgang der Stranggießkokille 2 findet im Füllabschnitt 13 statt. Anschließend
erfolgt der Start der Antriebe für das Stützrollengerüst. Gleichzeitig wird die Oszillation
14 eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird das Messen des Einfüllvorgangs beendet.
Es findet wiederum die redundante Messung über das radioaktive Mess-System
15 statt.
- 1
- Hubtisch
- 2
- Stranggießkokille
- 2a
- Kokillenbreitseite
- 2b
- Kokillenschmalseite
- 3
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 3a
- Druckraum
- 3b
- Druckraum
- 3c
- Kolben
- 4
- Mehrwegeventil
- 5
- Datenverarbeitungsgerät
- 6
- Tauchrohr
- 7
- Anfahrkopf
- 8
- Füllstandshöhe
- 9
- Konizität
- 10
- Formatdicke
- 11
- Kokillenform
- 12
- Nullpunktermittlung
- 13
- Füllabschnitt
- 14
- Oszillation
- 15
- radioaktives Mess-System
- Zylinder 1
- Zylinder 2
- Zylinder 3
- Zylinder 4
- Druck 1
- Druck 2
- Arbeitsfläche A1
- Arbeitsfläche A2
- aktuelle Kraft F
- aktuelle Position S
- Zylinderdruck D1
- Zylinderdruck D2
- Strang 1
- Strang 2
Claims (10)
- Verfahren zum Messen des Kokillenfüllstandes in einer Stranggießvorrichtung für flüssiges Metall, insbesondere für flüssigen Stahl,
dadurch gekennzeichnet, dass während des Füllens der durch einen Anfahrkopf verschlossenen, gekühlten Stranggießkokille in einem hydraulischen, in tragender Position befindlichen Oszillationsantrieb der Druck in der Hydraulikflüssigkeit kontinuierlich gemessen wird und dass die Druckwerte über den Arbeitsflächen von mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten in einen Füllstand umgerechnet werden. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtskraft des flüssigen Metalls zusammen mit den aktuellen geometrischen Parametern der Stranggießkokille und festen Konstanten in den aktuellen Füllstand umgerechnet werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Messen des Drucks in der Hydraulikflüssigkeit mit Beginn des Einschaltens des Oszillationsantriebs beendet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Oszillationsantrieb bei Erreichen des Gießspiegel-Sollwert-Niveaus eingeschaltet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen des Gießspiegel-Sollwert-Niveaus die Strangtransportantriebe eingeschaltet werden. - Stranggießvorrichtung mit einer Einrichtung zum Messen des Kokillenfüllstandes für flüssiges Metall, insbesondere für flüssigen Stahl, mit einem Hubtisch, der die Stranggießkokille trägt und den Hubtisch tragenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten,
dadurch gekennzeichnet, dass an die Druckräume (3a;3b) jeder Kolben-Zylinder-Einheit (3) jeweils ein Druckmesser angeschlossen ist, dass aus den Zylinderdrücken (D1, D2) mit den entsprechenden Arbeitsflächen (A1, A2) eine Differenzkraft berechenbar ist, die der aktuellen Kraft der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit (3) entspricht. - Stranggießvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der momentanen Kräfte aller Kolben-Zylinder-Einheiten (3) den Basiswert für die Bestimmung der jeweiligen Füllstandshöhe (8) bildet. - Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die festgestellten Kraftwerte vor Beginn des Füllvorgangs als eine Kalibrier- oder Nullpunktermittlung einsetzbar sind. - Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die aktuellen Parameter der Kokillenbreitseite (2a), der Konizität (9), der Kokillenschmalseite (2b), der Formatdicke (10), der Lage und der Geometrie des Anfahrkopfes (7) und / oder der Kokillenform (11) bei der Umrechnung in die Füllstandshöhe (8) miteinbezogen sind. - Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht des flüssigen Metalls, ein Haftreibungsbeiwert, oder ein Korrekturwert, das Übersetzungsverhältnis eines mit Hebeln ausgestatteten Oszillationsantriebs und die Federkennlinie bei Resonanz-Oszillationsantrieben als konstante Größen bei der Umrechnung in die Füllstandshöhe miteinbezogen sind.
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DE10033656A1 (de) | 2002-01-24 |
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