EP1183118B1 - Automatisierung einer hochgeschwindigkeits-stranggiessanlage - Google Patents

Automatisierung einer hochgeschwindigkeits-stranggiessanlage Download PDF

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EP1183118B1
EP1183118B1 EP00942018A EP00942018A EP1183118B1 EP 1183118 B1 EP1183118 B1 EP 1183118B1 EP 00942018 A EP00942018 A EP 00942018A EP 00942018 A EP00942018 A EP 00942018A EP 1183118 B1 EP1183118 B1 EP 1183118B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
chill mould
distributor
narrow
speed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00942018A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1183118A1 (de
Inventor
Fritz-Peter Pleschiutschnigg
Stephan Feldhaus
Lothar Parschat
Michael Vonderbank
Thomas Ulke
Robert Victor Kowalewski
Rolf-Peter Heidemann
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.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1183118A1 publication Critical patent/EP1183118A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a system according to the preamble of claim 7. Especially when operating of high-speed systems for slabs and especially in In connection with rolling mill systems, it is important to include the continuous caster at a high and controlled speed.
  • Figure 1 shows this relationship and shows that at high casting speeds, when using casting powder and a certain casting speed of z. B.> 4.5 m / min the mold load remains almost constant and the strand shell load decreases sharply.
  • the reason for this is a constant slag lubrication film at high casting speeds and therefore constant heat transfer, but a shorter dwell time of the strand shell in the mold, which is proportional to the increase in casting speed.
  • the picture makes it clear that with increasing casting speed the mold load no longer rises and the strand shell load decreases, which reduces the risk of cracking but also the strand shell z. B. becomes thinner and hotter at the end of the mold.
  • From US-A-3 478 808 is a method for controlling parameters in one Continuous casting plant for casting steel known.
  • Target values of parameters which were taken from previous casting processes, saved, actual values parameters, a comparison between actual and target values carried out and a regulation of the influencing variables.
  • a parameter are among others the flow rate, the rate of heat removal within the mold and the pull-off speed.
  • the object of the invention is a method and a System for carrying out the method for the controlled operation of a continuous caster for casting slabs, especially thin slabs, with very high To further develop casting speeds.
  • FIG. 3 consists of the sub-figures a), b) and c).
  • FIG. 3 a) shows schematically a slab or bloom block (1), each consisting of two individual narrow sides (1.2), which on the operating side (1.2.1) (NO) and drive side (1.2.2) (ND) with adjusting cylinders (1.2.3) are provided, and two broad sides (1.3), the back (1.3.1) (WF) and the loose side (1.3.2) (WL).
  • the mold (1) can also advantageously be equipped with a pouring funnel (1.1) be provided.
  • the liquid steel (1.4) is covered by the immersion spout (1.5) the bath level (1.7.2) into the mold when using casting powder (1.6) with formation of pouring slag (1.6.1) and a pouring slag film between the mold (1) and strand shell (1.7.1), for lubrication and for heat flow control serves, directed.
  • Figure 3 b) and c) show the specific heat flow in MW / m 2 of the broad side WF, WL (1.3.2) and the narrow sides NO (1.2.1), NO (1.2.2) in normal. inconspicuous casting process, the casting time from start to time tx, at which the steel is in temperature equilibrium with the distributor.
  • the narrow side streams have to show a ratio to the broad sides of ⁇ 1 via the conicity of the narrow sides, which must be kept constant over the casting time.
  • Figure 6 shows the pouring window, formed by the steel temperature in the distributor and the maximum possible casting speed.
  • the diagram in FIG. 6 shows three melts with different distributor temperatures and therefore different maximum possible casting speeds, but for example the same temperature loss of 5 ° C / hour represents.
  • the steel temperature in the distributor at the start of casting is Melt 1,560 ° C and at the end of casting 1,555 ° C, which is a maximum casting speed of 5.0 m / min and at the end of casting 5.85 m / min allowed.
  • the temperature is 1,550 ° C and allows a casting speed of 7.2 m / min and one at the end of casting with a temperature of 1,545 ° C Casting speed of> 8 m / min.
  • the speed of max. 8 m / min can be started when a temperature of approx. 1,548 ° C is reached.
  • Figure 7 shows the structure of a semi-automatic or fully automatic / auto-pilot for casting a high-speed system.
  • the system consists of the steel pan (5), a distributor (6) with a Plug or slide closure (6.1) and a discontinuous or continuous Temperature measurement in the distributor, a continuous caster with oscillating Mold (1) and adjustable narrow sides (12) as well as pull-out rollers (6.3), which are driven by a motor (6.3.1) and the line with controlled Deliver the casting speed (1.8).
  • the fully automatic system corrects the conicity settings of each individual narrow side on the basis of the heat flow conditions between narrow sides and broad sides outside of a narrow side / broad side ratio of, for example 0.8> N W > 0.5 and automatically moves in the maximum possible casting speed, which is possible due to the steel temperature in the distributor and the function set.
  • the invention enables reproductive operation of the continuous casting plant maximum possible productivity while avoiding breakthroughs and controlled String quality possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Besonders beim Betreiben von Hochgeschwindigkeitsanlagen für Brammen und hier besonders im Verbund mit Walzwerksanlagen ist es von Bedeutung, die Stranggießanlage bei einer hohen und kontrollierten Geschwindigkeit sicher betreiben zu können.
Diese Notwendigkeit der Gießsicherheit besonders bei hohen Gießgeschwindigkeiten bis zu 10 m/min macht es erforderlich, die Kontrolle von zahlreichen Prozeßdaten, die komplex untereinander verzahnt sind, mit Hilfe einer Automatisierung vorzunehmen.
Diese Automatisierung muß in ihrer äußeren Bedienungssprache auf eine einfache Funktionssprache, die vom Bedienpersonal gut überschaubar ist, zurückgeführt werden.
Weiterhin sollte der Grad der Automatisierung, der in seiner Bedienungssprache nur noch die Wahl der Gießgeschwindigkeit und die Kontrolle der Schmalseitenwärmeströme auf der Operator (NO)- bzw. Drive (ND)-Seite kennt, die Möglichkeit der Fahrweise eines Autopiloten zulassen, wenn bestimmte Vorbedingungen wie
  • eine kontrollierte Stahltemperatur im Verteiler,
  • ein guter oxidischer Reinheitsgrad des Stahles,
  • ein ruhiger Gießspiegel sowie
  • ein konstanter und gleicher Wärmestrom der Breitseiten
gegeben sind.
Als Stand der Technik ist das Messen der Wärmeströme aller vier Cu-Platten einer Brammenkokille (DE 4117073) bekannt, jedoch ist in dieser Patentschrift kein Stand der Technik in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit offenbart. So nimmt z. B. eine Geschwindigkeitserhöhung einen geringem Einfluß auf die Kokillenbelastung, ausgedrückt als MW/m2 und einen starken Einfluß auf die Strangschalenbelastung ausgedrückt als MWh/m2.
Figur 1 stellt diesen Zusammenhang dar und läßt erkennen, daß bei hohen Gießgeschwindigkeiten, bei Einsatz von Gießpulver und einer bestimmten Gießgeschwindigkeit von z. B. > 4,5 m/min die Kokillenbelastung nahezu konstant bleibt und die Strangschalenbelastung stark abnimmt. Der Grund hierfür ist ein bei hohen Gießgeschwindigkeiten konstanter Schlackenschmierfilm und damit konstanter Wärmedurchgang, aber eine proportional zur Gießgeschwindigkeitssteigerung geringer werdende Verweilzeit der Strangschale in der Kokille. Das Bild macht deutlich, daß mit steigender Gießgeschwindigkeit die Kokillenbelastung nicht mehr ansteigt und die Strangschalenbelastung geringer wird, womit die Gefahr einer Rißbildung abnimmt aber auch die Strangschale z. B. am Ende der Kokille dünner und heißer wird.
In Figur 2 werden die Zusammenhänge dargestellt zwischen
  • Gießschlackenfilm,
  • Strangschalentemperatur, z. B. am Kokillenaustritt, Strangschalendicke und Schrumpf,
  • Kokillen- und Strangschalenbelastung bzw. Schrumpf,
  • max. Kokillenhauttemperatur im Gießspiegel und damit der Kokillenstandzeit in Relation zur Rekristallisationstemperatur, die zur Erweichung des kaltgewalzten Kupfers führt.
Aus der US-A-3 478 808 ist ein Verfahren zur Regelung von Parametern in einer Stanggußanlage zum Gießen von Stahl bekannt. Es werden Soll-Werte von Parametern, die aus vorherigen Gußvorgängen entnommen wurden, gespeichert, IstWerte von Parametern aufgenommen, ein Abgleich zwischen Ist- und Soll-Werten durchgeführt und eine Regelung der Einflußgrößen vorgenommen. Als Parameter werden u.a. die Strömungsgeschwindigkeit, die Wärmeabzugsrate innerhalb der Kokille und die Abzugsgeschwindigkeit angegeben.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Durchführung des Verfahrens zum kontrollierten Betreiben einer Stranggießanlage zum Gießen von Brammen, insbesondere Dünnbrammen, mit sehr hohen Gießgeschwindigkeiten weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Es wird eine Automatisierung des Stranggießprozesses auf der Basis einer 'online'-Datenerfassung ermöglicht, die sowohl neben einer
  • Halbautomatik, d. h. der Steuerung von Schmalseitenkonizitäten und Gießgeschwindigkeit, auch eine
  • Vollautomatik im Sinne einer Auto-Pilot-Fahrweise
zuläßt unter der Berücksichtigung und in Funktion der Stahltemperatur im Verteiler und unter der Voraussetzung eines kontrollierten
  • Reinheitsgrades,
  • Gießspiegels und
  • Breitseitenwärmestroms.
Die Figuren dienen beispielhaft zur Veranschaulichung der Erfindung und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Figur 1:
Die Kokillen- und Strangschalenbelastung in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit;
Figur 2:
Die Zusammenhänge zwischen der Gießgeschwindigkeit und
  • Schlackenfilmdicken,
  • Strangschalentemperatur, Schrumpf sowie Strangschalendicke am Ausgang der Kokille,
  • Kokillen- und Strangschalenbelastung sowie Schrumpf,
  • Temperaturbelastung der Kupferplatte im Gießspiegel sowie die Standzeit der Cu-Platten relativiert an der Rekristallisationstemperatur der kaltgewalzten Kupferplatte.
Die Figuren 1 und 2 sind bereits als Stand der Technik im Detail beschrieben worden und dienen zum besseren Verständnis der nun folgenden Beschreibung, die für einen normalen Techniker nicht als selbstverständlich anzusehen ist und damit eine Erfindungshöhe aufweist.
Figur 3:
stellt
  • a) eine Brammenkokille (1) mit (1.1) und ohne Eingießtrichter und in ihrer Konizität und verstellbaren Schmalseiten (1.2) sowie Tauchausguß (1.4) und Gießpulver,
  • b) die Kokillenbelastung, ausgedrückt als MW/m2 für Breitseiten (WL) und (WF) sowie für die Schmalseiten (ND) und (NO) über die Gießzeit und
  • c) das Verhältnis der Wärmeströme von Breitseiten zu Schmalseiten, ausgedrückt als NO/WL, NO/WF und ND/WL, NO/WF, die den Verlauf der Wärmeströme einfacher beschreiben und ihre Korrektur über die Konizitätsanstellung während des Gießerns leichter gestalten,
dar.
Figur 4:
stellt Gießsituationen A, B, C mit Hilfe
  • a) der Wärmeströme, ausgedrückt als MW/m2, bzw.
  • b) des Verhältnisses der Wärmeströme ND/WF, ND/WL und NO/WF, NO/WL, die eine Korrektur durch Verstellung der Schmalseiten in ihrer Konizität von der Position 0 zu der Position 1 erfahren,
dar.
Figur 5:
stellt den Temperaturverlauf von Schmelzen im Verteiler über eine Gießzeit von einer Stunde dar.
Figur 6:
stellt das Gießfenster, gebildet zwischen der Stahltemperatur im Verteiler und der Gießgeschwindigkeit, mit den beispielhaften Temperaturverläufen unterschiedlicher Schmelzen dar.
Figur 7:
stellt die Datenerfassung und den Regelkreis im Bereich der Stranggießmaschine mit den Eingaben an Grenzwerten für die Steuerung und Regelung der Schmalseitenkonizitäten und der max. Gießgeschwindigkeit in Funktion von der Stahltemperatur im Verteiler dar.
Figur 3 besteht aus den Teilfiguren a), b) und c). Die Figur 3 a) stellt schematisch eine Brammen- oder Vorblockkokille (1), bestehend aus je zwei einzelnen Schmalseiten (1.2), die auf der Bedienseite (1.2.1) (NO) und Antriebsseite (1.2.2) (ND) mit Anstellzylindern (1.2.3) versehen sind, und je zwei Breitseiten (1.3), der Rückseite (1.3.1) (WF) und der Losseite (1.3.2) (WL).
Die Kokille (1) kann weiterhin vorteilhafterweise mit einem Gießtrichter (1.1) versehen sein. Der flüssige Stahl (1.4) wird durch den Tauchausguß (1.5) unter dem Badspiegel (1.7.2) in die Kokille bei Einsatz von Gießpulver (1.6) unter Bildung von Gießschlacke (1.6.1) und einem Gießschlackenfilm zwischen Kokille (1) und Strangschale (1.7.1), der zur Schmierung und zur Wärmestromkontrolle dient, geleitet.
Figur 3 b) und c) zeigen den spezifischen Wärmestromverlauf in MW/m2 der Breitseite WF, WL (1.3.2) und der Schmalseiten NO (1.2.1), NO (1.2.2) im normalen. unauffälligen Gießprozeß, wobei die Gießzeit vom Start bis zur Zeit tx, bei der der Stahl sich im Temperaturgleichgewicht mit dem Verteiler befindet. Die Schmalseitenströme haben über die Konizitätsanstellung der Schmalseiten ein Verhältnis zu den Breitseiten von < 1 aufzuzeigen, das über die Gießzeit konstant zu halten ist.
Unterschiedliche über den Strangumfang ausgebildete Schlackenfilme, besonders zwischen Breit- und Schmalseiten, unterschiedliche Gießgeschwindigkeiten unterschiedliche Stahltemperaturen, ungleichförmige Strömungsverhältnisse in der linken und rechten Hälfte der Kokille, ein Auslenken der Bramme aus der Strangmittenachse in Gießrichtung können zu Abweichungen in der spezifischen Wärmeabfuhr führen.
Diese Abweichungen werden in Figur 4 an drei typischen Fällen A, B und C (Figur 4)) anhand der spezifischen Wärmeströme, ausgedrückt als MW/m2 in Figur 4 b), und als Wärmestromverhältnis Schmalseite/Breitseiten (N/W) in Figur 4 c) dargestellt.
Im Fall A weicht der Wärmestrom der Schmalseite auf der Antriebsseite (ND) (1.2.2) von dem der Schmalseite auf der Dickenseite (NO) (1.2.1) durch einen zu geringen Wärmestrom ab. Durch eine größere Anstellung der Konizität auf der ND-Schmalseite von Position 0 zu Position 1 wird der Wärmestrom dem der (NO)-Schmalseite angepaßt.
Im Fall B sind die Wärmeströme beider Schmalseiten im Vergleich zu den Breitseiten zu hoch. Durch eine Rücknahme der Konizitätsanstellung beider Schmalseiten von der Position 0 zur Position 1 werden die Wärmeströme in das korrekte Verhältnis zu den Breitseiten gesetzt.
Im Fall C sind die Wärmeströme der Schmalseiten zu gering und können durch eine gleichzeitige Vergrößerung der Schmalseitenkonizitäten von Position 0 auf Position 1 auf ihren relativ zur den Breitseiten richtigen Wert gebracht werden.
Figur 5 gibt den Temperaturverlauf von zahlreichen Schmelzen über die Zeit von ca. 1 Stunde im Verteiler wieder. Es ist zu erkennen, daß beispielsweise bei diesen Pfannen mit einem Schmelzeninhalt von ca. 180 t die Stahltemperatur um ca. 5 °C/Stunde fällt. Dieser Abfall der Stahltemperatur im Verteiler kann relativ gering gehalten werden und hängt im wesentlichen ab von der
  • Verweilzeit des Stahles im Verteiler, d. h. von der Gießleistung und der
  • Isolation des Verteilers.
Die absolute Temperatur, mit der der Stahl im Verteiler einläuft, ist vom Stranggießbetrieb vorgegeben, wird vom Stahlwerk eingestellt und hängt ab von beispielsweise
  • Pfannenlaufzeiten,
  • Pfannenalter und
  • Pfannenmauerung,
die häufig durch eine unkontrollierte Verfahrweise zu Abweichungen von der Soll-Temperatur führen.
Figur 6 stellt das Gießfenster, gebildet von der Stahltemperatur im Verteiler und der maximal möglichen Gießgeschwindigkeit, dar.
Das Gießfenster (4) wird von einer oberen (3.0) und unteren (3.1) Temperaturgrenze gebildet. Des weiteren sind neben der Stahltemperatur in der Kokille (3.3) der Bereich der Liquidus-Temperatur (3.4) von z. B. Low Carbon-Stahlgüten dargestellt. Die Stahltemperatur in der Kokille steigt an bei konstanter Stahltemperatur im Verteilereinlauf mit
  • größerem Verteilervolumen,
  • verbesserter Verteilerisolation,
  • Einsatz einer elektromagnetischen Bremse in der Kokille.
Das Diagramm in Figur 6 stellt drei Schmelzen mit unterschiedlichen Verteilertemperaturen und damit unterschiedlichen maximal möglichen Gießgeschwindigkeiten, aber beispielsweise gleichem Temperaturverlust von 5 °C/Stunde dar.
Diese drei Fälle im Gießfenster (4) stellen sich im einzelnen wie folgt dar.
Im Fall (4.1) beträgt die Stahltemperatur bei Gießbeginn 1. 570 °C und erlaubt eine maximale Gießgeschwindigkeit (1.8) von 4,0 m/min, und nach 1 Stunde Gießzeit am Ende der Pfannengießzeit erlaubt die Stahltemperatur von 1.565 °C eine maximale Gießgeschwindigkeit von 4,5 m/min.
Im Fall (4.2) beträgt die Stahltemperatur im Verteiler bei Gießbeginn der Schmelze 1.560 °C und bei Gießende 1.555 °C, die eine maximale Gießgeschwindigkeit von 5,0 m/min und bei Gießende 5,85 m/min erlaubt.
Im Fall (4.3) beträgt die Temperatur 1.550 °C und erlaubt eine Gießgeschwindigkeit von 7,2 m/min und bei Gießende mit einer Temperatur von 1.545 °C eine Gießgeschwindigkeit von > 8 m/min. Die Geschwindigkeit von max. 8 m/min kann bei Erreichen einer Temperatur von ca. 1.548 °C angefahren werden.
Figur 7 stellt den Aufbau einer Halbautomatik bzw. einer Vollautomatik/Auto-Pilot zum Gießen einer Hochgeschwindigkeitsanlage dar.
Die Anlage besteht aus der Stahlpfanne (5), einem Verteiler (6) mit einem Stopfen oder Schieberverschluß (6.1) sowie einer diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Temperaturmessung im Verteiler, einer Stranggießanlage mit oszillierender Kokille (1) und anstellbaren Schmalseiten (12) sowie Ausziehrollen (6.3), die mit einem Motor (6.3.1) angetrieben werden und den Strang mit kontrollierter Gießgeschwindigkeit (1.8) ausfördem.
Folgende Datenerfassung ist für die vollautomatische Fahrweise/Auto-Pilot notwendig:
  • Temperaturmessung des Stahles im Verteiler (6.2) in °C,
  • Stopfenbewegung oder Schieberbewegung (6.1.1) in dy/dt,
  • Wärmestrommessung der Breitseiten (7) in MW/m2,
  • Wärmestrommessung der Schmalseiten (8) in MW/m2,
  • Stopfenbewegung,
  • Gießspiegelbewegung (9) in dx/dt und
  • Ist-Gießgeschwindigkeit (1.8) in m/min. Diese Daten werden in einem online-Rechner (10) mit Grenzdaten verglichen. Unter Vorbedingungen wie
  • einer Stopfenbewegung von dy/dt von ± 0, d. h. ein 'clean steel', der zu keiner wesentlichen oxidischen Ablagerung im SEN sowie zu keiner Stopfen- und SEN-Erosion führt,
  • einem konstanten Wärmestrom, in den Breitseiten bei konstanter Gießgeschwindigkeit mit einer Toleranz von max. 0, 1 MW/m2 über die Gießzeit und zueinander,
  • einer Gießspiegelbewegung von max. ± 5 mm über eine Gießzeit von 60 sec,
  • einem Wärmestromverhältnis der Schmalseiten zu den Breitseiten von > 0,9 und < 0,4
kann die Bedienoberfläche (11) in Form eines 'Joysticks', der die vier Funktionen
  • +/- Gießgeschwindigkeit und
  • +/- Taper für die einzelnen Schmalseiten
aufweist und eine Halbautomatik darstellt, auf eine Vollautomatik oder den Status eines Auto-Piloten betriebssicher und damit durchbrucharm (< 0,5 %) umgestellt werden.
Die Vollautomatik korrigiert mit dem Gießen die Konizitätsanstellungen jeder einzelnen Schmalseite auf Basis der Wärmestromverhältnisse zwischen Schmalseiten und Breitseiten außerhalb eines Schmalseiten-/Breitseiten-Verhältnisses von beispielsweise 0,8 > NW > 0,5 und fährt die maximal mögliche Gießgeschwindigkeit, die aufgrund der Stahltemperatur im Verteiler und der aufgestellten Funktion möglich ist, automatisch ein.
Die Erfindung macht eine reproduzierenden Betrieb der Stranggießanlage bei maximal möglicher Produktivität unter Vermeidung von Durchbrüchen und kontrollierter Strangqualität möglich.
Bezugszeichenliste
(1)
Brammenkokille mit Oszillation
(1.1)
Trichter
(1.2)
Kokillenschmalseiten
(1.2.1)
Schmalseite auf der Operator-Seite (NO)
(1.2.2)
Schmalseite auf der Antriebsseite (ND)
(1.2.3)
Anstelizylinder
(1.3)
Breitseiten
(1.3.1)
Breitseite fixiert oder Rückseite, WF
(1.3.2)
Breitseite Losseite oder Rückseite, WL
(1.4)
flüssiger Stahl
(1.5)
Tauchausguß, SEN
(1.6)
Gießpulver
(1.6.1.1)
Gießschlackenfilm zwischen Kokille und Strangschale
(1.7)
Strang
(1.7.1)
Strangschale
(1.7.2)
Gießspiegel
(1.8)
Gießgeschwindigkeit, Vc
(1.8.1)
Gießzeitpunkt tx, nach der die Stahltemperatur sich im Gleichgewicht mit dem Verteiler befindet
(3)
obere Temperaturgrenze
(3.1)
untere Temperaturgrenze
(3.3)
Stahltemperatur in der Kokille
(3.4)
Bereich der Liquidus-Temperatur von 'low carbon'-Stahlgüten
(3.5)
Ursachen eines Anstiegs der Stahltemperatur in der Kokille bei kontrollierter Temperatur des Stahles im Verteilereinlauf
(4)
Gießfenster mit drei Schmelzen unterschiedlicher Temperaturen im Verteiler und gleichem Temperaturverlust von 5 "C/Stunde im Gießfenster Stahltemperatur/Gießgeschwindigkeit
(4.1)
Fall 1 mit einer Schmelze, die zu einer Stahltemperatur im Verteiler von 1.570 °C bei Gießbeginn und 1.565 °C bei Gießende führt und eine Gießgeschwindigkeit von 4,0 und max. 4,5 m/min zuläßt
(4.2)
Fall 2 mit einer Schmelze, die zu einer Stahltemperatur im Verteiler von 1.560 °C bei Gießbeginn und 1.560 °C bei Gießende führt und eine Gießgeschwindigkeit von 5,0 und max. 5,85 m/min zuläßt
(4.3)
Fall 3 mit einer Schmelze, die zu einer Stahltemperatur im Verteiler von 1.500 °C bei Gießbeginn und 1.545 "C bei Gießende führt und eine Gießgeschwindigkeit von 7,0 und > 8,0 m/min zuläßt
(5)
Stahlpfanne
(6)
Verteiler
(6.1)
Stopfen- oder Schieberverschluß
(6.1.1)
Stopfen- oder Schieberbewegung
(6.2)
diskontinuierliche oder kontinuierliche Temperaturmessung des Stahles im Verteiler
(6.3)
angetriebene Ausziehrollen
(6.3.1)
Antriebsmotor
(7)
Wärmestrommessung in MW/m2 der Breitseiten
(7.1)
Breitseiten der Rückseite, fixierte Seite WF
(7.2)
Breitseiten der Losseite, WL
(8)
Wärmestrommessung in MW/m2 der Schmalseiten
(8.1)
Wärmestrommessung der Operator-Seite (NO)
(8.2)
Wärmestrommessung der Antriebsseite (ND)
(8.3)
Wärmestromverhältnis Schmalseite/Breitseiten
(8.3.1)
Wärmestromverhältnis Operator-Schmalseite/Breitseiten (NO, NO) / (WL WF)
(8.3.2)
Wärmestromverhältnis Antriebsschmalseite/Breitseiten (ND, NO) / (WL WF)
(9)
Gießspiegelbewegung in dx/dt
(1 0)
Online-Rechner
(1 0. 1)
Grenzwerte
(11)
Bedienoberfläche 'Joystick'
(11.1)
Vollautomatik/Auto-Pilot-Status
(11.2)
Alarm für Übernahme in Halbautomatik

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Hochgeschwindigkeits-Stranggußanlage zum Gießen eines metallischen Stranges (1.7), insbesondere einer Bramme, mit Gießgeschwindigkeiten von maximal 10m/min mit einer oszillierenden Kokille (1), die jeweils gegenüberliegende Kokillenschmalseiten (1.2.1, 1.2.2) und -breitseiten (1.3.1, 1.3.2), insbesondere aus Kupferplatten, umfaßt, wobei Schmelze mittels eines Tauchausgusses (1.5) oder einer Düse aus einem Verteiler (6) in die Kokille (1) einströmt und der Verteiler (6) einen beweglichen Stopfen (6.1) oder einen Schieberverschluß zur Regulierung der einströmenden Schmelzmenge aufweist, wobei das Verfahren mit oder ohne Gießpulver (1.6) betrieben wird,
    und wobei zur Bestimmung des Ist-Gießzustandes die folgenden Parameter während des Gießvorgangs (online) gemessen werden:
    Gießspiegelhöhe (9) der Schmelze in der Kokille (1) in mm/min,
    Temperatur (6.2) der Schmelze im Verteiler (6) über die Gießzeit,
    Ist-Gießgeschwindigkeit in m/min über die Gießzeit,
    dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren gemessen werden:
    Stopfen- oder Schieberverschlußbewegung (6.1.1) als Maß für den oxidischen Reinheitsgrad über die Gießzeit,
    Wärmestrom über die Kokillenbreitseiten (WF; WL),
    Wärmestrom über die Kokillenschmalseiten (NO; ND) in MW/m2 über die Gießzeit,
    und daß Änderungen des Ist-Gießzustandes anhand der Stopfen- oder Schieberverschlußbewegung, der Gießspiegelbewegung sowie der Änderung der Wärmeströme über die Kokillenbreitseiten über ein vorgegebenes Zeitintervall ermittelt werden, und
    daß, falls sich die Änderungen innerhalb eines vorgegebenen Soll-Intervalls bewegen, auf eine automatische Betriebsweise zum Gießen umgestellt wird, die einschließt,
    Vergleich der Wärmestrom-Verhältnisse von jeder einzelnen Schmalseite bzw. Breitseite für einen Abgleich der Schmalseitenkonizität, insbesondere der Schmalseiten-Kupferplattenkonizität, zueinander sowie für eine Korrektur in Relation zu den Wärmeströmen über die Breitseiten,
    Einstellen einer maximal möglichen Gießgeschwindigkeit als Funktion von Schmelztemperatur im Verteiler und dem jeweiligen zu vergießenden Werkstoff
    oder daß, falls sich die Änderungen mindestens eines Teils oder aller der Parameter zur Bestimmung des Gießzustandes außerhalb eines vorgegebenen Soll-Intervalls befinden, eine halbautomatische Steuerung der Winkelanstellung der Kokillenschmalseiten sowie der Gießgeschwindigkeit beibehalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Umstellung auf eine automatische Betriebsweise bei Überschreiten von vorgegebenen Grenzwerten von Änderungen der Gießparameter ein Alarm (11.2) ausgelöst wird und sich die Betriebsweise in eine Halbautomatik zurückschalten läßt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit der Schmelztemperatur im Verteiler und der maximal möglichen Gießgeschwindigkeit für jede Stahlgruppe wie beispielsweise "low carbon", "medium carbon" und "high carbon" festgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeströme pro Flächeneinheit der Festseite als auch Losseite der Kokillenbreitseiten (W) gemessen werden und
    daß die Wärmeströme pro Flächeneinheit der Bedienungs (NO)- und Antriebsseite (ND) der Kokillenschmalseiten gemessen werden,
    daß die Änderungen der jeweiligen gemessenen Werte über ein vorgegebenes Gießzeitintervall ermittelt werden, und
    falls sich die Änderungen mindestens eines Teils der aufgenommenen Werte innerhalb eines vorgegebenen Grenzintervalls befinden, Umstellen auf eine automatische Betriebsweise, wobei das Grenzintervall definiert ist durch:
    die Veränderung der Stopfenbewegung ist maximal ±2 mm/Zeiteinheit,
    die Veränderung der Gießspiegelhöhe ist maximal ±5 mm/Zeiteinheit,
    die Veränderung der Wärmeströme der Kokillenbreitseiten ist maximal ± 0,10 MW/m2 absolut und relativ zueinander und
    das Wärmestromverhältnis der Schmalseiten zu den Breitseiten wie folgt 0,9 >NO/W, ND/W > 0,4,
    nach erfolgter Umstellung auf den Automatik-Betrieb Regelung der Winkelanstellung der Schmalseiten mittels Ansteuerung von Anstellzylindern, so daß sich das Verhältnis der Wärmeströme der Schmalseiten über die Breitseiten im folgenden Grenzintervall bewegt 0,8>NO/W, ND/W>0,6;
    Messen der Ist-Schmelztemperatur im Verteiler,
    Regelung der maximal zulässigen Gießgeschwindigkeit als Funktion der Schmelzetemperatur und Legierungszusammensetzung.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Winkelanstellung der Schmalseiten automatisch in Schritten von jeweils 0,1 mm/Verstellaktion stattfindet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß neben der Legierungszusammensetzung auch das Gießpulver als Parameter in die Regelung der maximal zulässigen Gießgeschwindigkeit eingeht.
  7. Hochgeschwindigkeits-Stranggußanlage zum Gießen eines metallischen Stranges (1.7) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere zum Gießen einer Bramme, mit Gießgeschwindigkeiten von maximal 10m/min mit einer oszillierenden Kokille (1), die jeweils gegenüberliegende Kokillenschmalseiten (1.2.1, 1.2.2) und -breitseiten (1.3.1, 1.3.2), insbesondere aus Kupferplatten, umfaßt, die mit Hilfe von Anstellzylindern (1.2.3) in ihrer Konizität während des Gießens kontrollierbar sind, wobei Schmelze mittels eines Tauchausgusses (1.5) oder einer Düse aus einem Verteiler (6) in die Kokille (1) einströmt und der Verteiler (1) einen beweglichen Stopfen (6.1) oder einen Schieberverschluß zur Regulierung der einströmenden Schmelzmenge aufweist, unter ggf. Einsatz von Gießpulver (1.6),
    mit Mitteln zur Messung der Gießspiegelbewegung (9),
    mit einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Meßvorrichtung zur Messung der Schmelzetemperatur im Verteiler (6.2),
    mit Mitteln zur Messung der Ist-Gießgeschwindigkeit (1.8) des Stranges, insbesondere der Bramme,
    sowie einer rechnerischen Einheit (10) zur Bestimmung der Änderungen des Gießvorgangs über ein vorgegebenes Gießzeitintervall sowie zum Vergleich der Änderungen mit vorgegebenen Grenzwerten (10.1),
    dadurch gekennzeichnet, daß dieses des weiteren umfaßt:
    Mittel zur Messung der Stopfen- oder der Schieberverschlußbewegung (6.1.1),
    Mittel zur Messung der Breitseitenwärmeströme (7) von Festseite und Losseite,
    Mittel zur Messung der Schmalseitenwärmeströme (8) von der Bedienseite und der Antriebsseite,
    Mittel (1.2.3) zur Änderung der Winkelstellung der konisch zueinander angeordneten beiden Kokillenschmalseiten sowie
    Mittel zur Änderung der Gießgeschwindigkeit,
    wobei die Mittel zur Änderung der Winkelstellung der Schmalseiten sowie die Mittel zur Änderung der Gießgeschwindigkeit sowohl in Abhängigkeit von dem Ergebnis der rechnerischen Einheit (10) selbständig ansteuerbar sind oder halbautomatisch ansteuerbar sind.
  8. Stranggußanlage nach Anspruch 7,
    gekennzeichnet durch
    Alarmmittel (11.2), die aktiviert werden bei Überschreiten der vorgegeben Grenzwerte durch die errechneten Änderungen der Meßwerte und Mittel zum Zurückschalten der Automatik in eine Halbautomatik.
  9. Stranggußanlage nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Joystick (11) als Bedienmittel vorgesehen ist zur halbautomatischen Steuerung der Gießgeschwindigkeit und/oder der Winkelstellung mindestens einer der beiden Kokillenschmalseiten (12, 13).
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