EP1249288A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Antriebskräfte bei Stranggiessanlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Antriebskräfte bei Stranggiessanlagen Download PDF

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EP1249288A2 EP02006261A EP02006261A EP1249288A2 EP 1249288 A2 EP1249288 A2 EP 1249288A2 EP 02006261 A EP02006261 A EP 02006261A EP 02006261 A EP02006261 A EP 02006261A EP 1249288 A2 EP1249288 A2 EP 1249288A2
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EP
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strand
forces
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driving force
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Winfried Binder
Axel Weyer
Hans-Peter Kaiser
Wolfgang Schmitz
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the driving forces of strand guide segments when a cast strand is conveyed out of a continuous caster, and a suitable device and its use.
  • the strands produced are from the mold to supported and guided at least for solidification in a roller corset. Separate Rolls within or behind this strand guide section become Overcoming the pull-out resistance which the strand passes through on its way the roller guide is driven.
  • the performance of these drives will generally dimensioned so that, on the one hand, in every conceivable operating situation a safe discharge of the strand is guaranteed, but on the other hand the Manufacturing costs are kept as low as possible and the drives are not unnecessarily oversized become.
  • Knowing the upcoming pull-out force, usually to overcome the pull-out resistance is required can be used for the evaluation of the operational Processes of a continuous caster are used.
  • DE 29 23 900 C2 describes a method for preventing breakthroughs of the strand in continuous casting plants known, with changes in the strand and the operating parameters of the continuous caster and measured with a limit value be compared, whereupon a signal for a countermeasure is exceeded is produced.
  • Below the mold are the first segment of the strand guide the force changes in the pull-out forces caused by mechanical resistance measured and for a change in the casting process or its Termination used. The changes in force are measured using pressure cells or strain gauges.
  • the present invention is based on the object, changes in Detecting and analyzing the driving forces of strand drives at an early stage determine their causes and take measures for a forward-looking, timely protection of the system against excessive wear resulting in a prolonged failure, for which in particular that occurring in the casting direction mechanical resistance of the segments against the driving forces shall be.
  • the problem is solved with a method for controlling the driving forces of strand guide segments when a cast strand is conveyed out of a Continuous caster with the invention proposed that a maximum allowable Driving force for conveying the strand is specified, and that single driving forces measured a number of segments, the sum of the individual forces are calculated, compared with the maximum permissible driving force, and if they are exceeded, the system is shut down or switched off becomes.
  • the maximum is the maximum permissible driving force permissible phase resistance and under the individual driving force the individual resistance Roger that.
  • the force measurement for example, initially using pressure cells is carried out without strand in the caster and subsequently during of the foundry, further measurements are made, the Differences in the force measurements indicate the existing pull-out forces.
  • a method according to the invention is further characterized by its use to determine the maximum permissible individual or total driving forces and checking the specified operating parameters.
  • the invention provides that for an individual Segment the maximum permissible driving force and with the current driving force until the maximum permissible driving force (resistance) is controlled. In addition, increases in driving force are prevented by the system.
  • the maximum permissible driving force is specified with the current driving force compared and if they are exceeded, this is reduced until they at least match.
  • a device for controlling the driving forces of strand guide segments when conveying a cast strand from a continuous caster, in particular for carrying out the method according to the invention is characterized in that that to detect the driving forces of a segment on or in the consoles of the load cell segment (pressure or load cells) or inclinometer are arranged, which are supported on support bearings of the strand guide frame.
  • the use of the device according to the invention is particularly suitable for optimal format setting of the cast product or for optimal setting of the Roller conveyors, to prevent deformation on the strand guide frame and / or on the segment due to overload, further to limit the maximum Driving force of string drives and for monitoring the state of the Strand guide.
  • Figures 1 and 2 show the cast strand 1, which by the rollers 2 with their bearings 3 according to FIG. 1 in a vertical plane, and according to Fig. 2 is performed in a horizontal plane.
  • the bearings 3 of the rollers 2 are attached to frames 4 and 5, which in turn are support with brackets 6 on the outer supporting structures 8 of the scaffolding.
  • Load cells 7 are arranged between the supports 6 and 8, which record the contact force of the segments directly and precisely.
  • the contact force of the segments can be caused by deformation of the support brackets 6, 8, for example by means of inclinometers 9.
  • the pull-out force of the strand 1 in the casting direction is the strand guide segments on a number of support points of the device broadcast directly.
  • a total force is generated corresponding to the sections the strand guide segments, being in the area of vertical guidance the pull-out force of a strand guide element in the casting direction according to FIG. 1 works, whereas in the case of sheet continuous casting plants, a corresponding angle in the further evaluation and arrangement of the measuring technology is to be considered.
  • the measurement method used is subject to the requirements of Strand guide segments installed a force measurement or an inclination measurement.
  • the force measurement with the pressure load cells is on the corresponding Construction units made immediately. It is without force shunts installed between the contact surfaces.
  • the measurement can be taken on all four Points can be done, but it can also be on two or even one Limit point.
  • the conversion of the measured variable can be done accordingly the geometric conditions or the position of the main force axis be converted accordingly.
  • the measurements are initially carried out without load, i.e. without casting strand in the casting plant carried out. During the casting operation there will be more Measurements made. The difference in the force measurements then give the upcoming pull-out forces.
  • an inclination measurement is made, for example, using an inclinometer on the substructure of the support points of the strand guide segments performed.
  • the inclination measurement gives the deformation of the substructure depending on the forthcoming discharge force.
  • the measurement of Normal inclination takes place during the casting break, i.e. without hot strand in the continuous caster. Measurements in the casting shop are used to determine the pull-out force used.
  • the inclination values are converted into a pull-out force with corresponding design-dependent conversion factors.
  • the invention is particularly suitable for monitoring the pull-out forces in the casting operation.
  • the invention enables active machine protection in the event of overload, e.g. if the strand shell breaks. With the help of the invention Monitoring the pull-out forces protects the system from destruction.
  • the String drives can be limited in their performance. A specified maximum force the strand guide elements are monitored and switches in the further Control logic automatically switches off the line drives during the start-up process. All in all can with the help of the monitoring method according to the invention the design criteria the continuous casting system is checked during operation and at any time become.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Antriebskräfte von Strangführungssegmenten beim Ausfördern eines Gußstranges aus einer Stranggießanlage. Hierzu wird zunächst eine höchstzulässige Antriebskraft zum Ausfördern des Stranges vorgegeben. Anschließend werden die Einzel-Antriebskräfte einer Anzahl von Segmenten gemessen und daraus die Summe der einzelnen Kräfte errechnet. Die Summe der Einzelkräfte wird mit der höchstzulässigen Antriebskraft verglichen und bei deren Überschreitung wird die Anlage zurückgefahren oder abgeschaltet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle der Antriebskräfte ist vorgesehen, dass zum Erfassen der Antriebskräfte eines Segmentes an oder in den Konsolen 6 des Segmentes Wägezellen 7 oder Neigungsmesser 9 angeordnet sind, welche sich an Stützlagern 8 des Strangführungsgerüstes abstützen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Antriebskräfte von Strangführungssegmenten beim Ausfördern eines Gußstranges aus einer Stranggießanlage, sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung und deren Verwendung.
In Stranggießanlagen, insbesondere zum Gießen von Brammen, Dünnbrammen, Vorblöcken oder Beam Blanks, werden die erzeugten Stränge von der Kokille bis mindestens zur Durcherstarrung in einem Rollenkorsett gestützt und geführt. Einzelne Rollen innerhalb dieser Strangführungsstrecke oder hinter ihr werden zur Überwindung der Ausziehwiderstände, welchen der Strang auf seinem Weg durch die Rollenführung unterworfen ist, angetrieben. Die Leistung dieser Antriebe wird im allgemeinen so bemessen, dass einerseits bei jeder denkbaren Betriebssituation ein sicheres Ausfördern des Stranges gewährleistet ist, andererseits aber die Herstellkosten möglichst niedrig gehalten und die Antriebe nicht unnötig überdimensioniert werden.
Die Kenntnis der anstehenden Ausziehkraft, die üblicherweise zur Überwindung der Ausziehwiderstände erforderlich ist, kann für die Auswertung der betriebstechnischen Abläufe einer Stranggießanlage genutzt werden.
Aus der DE 29 23 900 C2 ist ein Verfahren zum Verhindern von Durchbrüchen des Stranges in Stranggießanlagen bekannt, wobei Änderungen des Stranges und der Betriebsgrößen der Stranggießanlage gemessen und mit einem Grenzwert verglichen werden, worauf bei Überschreitung ein Signal für eine Gegenmaßnahme erzeugt wird. Unterhalb der Kokille werden am ersten Segment der Strangführung die durch mechanische Widerstände verursachten Kraftänderungen der Ausziehkräfte gemessen und für eine Veränderung des Gießprozesses oder dessen Beendigung herangezogen. Die Kraftänderungen werden mittels Druckmeßdosen oder Dehnungsmeßstreifen gemessen.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Änderungen der Antriebskräfte von Strangantrieben frühzeitig zu erkennen und zu analysieren, dabei ihre Ursachen zu ermitteln und Maßnahmen für einen vorausschauenden, rechtzeitigen Schutz der Anlage vor übermäßigem Verschleiß mit der Folge eines längeren Ausfalls zu veranlassen, wofür insbesondere der in Gießrichtung auftretende mechanische Widerstand der Segmente gegen die Antriebskräfte genutzt werden soll.
Die Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Kontrolle der Antriebskräfte von Strangführungssegmenten beim Ausfördern eines Gußstranges aus einer Stranggießanlage mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine höchstzulässige Antriebskraft zum Ausfördern des Stranges vorgegeben wird, und dass Einzel-Antriebskräfte einer Anzahl von Segmenten gemessen, daraus die Summe der einzelnen Kräfte errechnet wird, diese mit der höchstzulässigen Antriebskraft verglichen, und bei deren Überschreitung die Anlage zurückgefahren oder abgeschaltet wird. Dabei wird unter der höchstzulässigen Antriebskraft der maximal zulässige Strangwiderstand und unter der Einzel-Antriebskraft der Einzelwiderstand verstanden.
In Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei Senkrecht-Stranggießanlagen die Kräftemessung bspw. mittels Druckmeßdosen zunächst ohne Strang in der Gießanlage durchgeführt wird und nachfolgend während des Gießbetriebes weitere Messungen vorgenommen werden, wobei die Differenzen der Kraftmessungen die anstehenden Ausziehkräfte angeben.
In einer ausgestaltenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß bei Bogen- und Senkrechtanlagen bspw. mittels Inklinometer zunächst die Normalneigung ohne Strang gemessen wird und nachfolgend weitere Neigungsmessungen während des Gießbetriebes durchgeführt werden und dass die Differenzen der Neigungswerte über konstruktionsbedingte Umrechnungsfaktoren bedingt durch Verformung der konstruktiven Trageeinrichtung durch Krafteinwirkung, die anstehenden Ausziehkräfte angeben.
In Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass beim Rückführen der Antriebskräfte die Gießgeschwindigkeit reduziert wird.
Ein Verfahren nach der Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch dessen Verwendung zur Ermittlung der höchstzulässigen Einzel- oder Summen-Antriebskräfte und Überprüfung der vorgegebenen Betriebsparameter.
Durch die Anpassung der Betriebsdaten an die höchstzulässigen Antriebskräfte wird zugleich ein optimaler Betriebszustand eingeregelt, der ein maximales Ausbringen des Gußproduktes ohne schädliche Überlastung der Stranggießanlage ermöglicht.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass für ein einzelnes Segment die höchstzulässige Antriebskraft vorgegeben und mit der aktuellen Antriebskraft so lange verglichen wird, bis die höchstzulässige Antriebskraft (Widerstand) ausgesteuert ist. Darüber hinaus gehende Steigerungen der Antriebskraft werden systemtechnisch verhindert.
Dabei kann mit Vorteil auch so vorgegangen werden, dass für ein einzelnes Segment die höchstzulässige Antriebskraft vorgegeben, mit der aktuellen Antriebskraft verglichen und bei deren Überschreitung diese so weit zurückgeführt wird, bis sie zumindest übereinstimmen.
Eine Vorrichtung zur Kontrolle der Antriebskräfte von Strangführungssegmenten beim Ausfördern eines Gußstranges aus einer Stranggießanlage, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß zum Erfassen der Antriebskräfte eines Segments an oder in den Konsolen des Segmentes Wägezellen (Druck- oder Kraftmeßzellen) oder Neigungsmesser angeordnet sind, welche sich an Stützlagern des Strangführungsgerüstes abstützen.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist besonders geeignet zur optimalen Formateinstellung des Gußproduktes bzw. zur optimalen Einstellung der Rollenbahnen, zum Verhindern von Verformungen am Strangführungsgerüst und/oder am Segment durch Überlastung, ferner zur Begrenzung der maximalen Antriebskraft von Strangantrieben sowie zur Überwachung des Zustandes der Strangführung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Figur 1
in Ansicht ein Strangführungssegment der vertikalen Strangführung unterhalb der Kokille;
Figur 2
das Strangführungssegment gemäß Fig. 1 im Schnitt einer zum Gußstrang senkrechten Ebene.
Die Zusammenschau der Figuren 1 und 2 zeigt den Gußstrang 1, welcher durch die Rollen 2 mit ihren Lagern 3 gemäß Fig. 1 in einer vertikalen Ebene, und gemäß Fig. 2 in einer horizontalen Ebene geführt wird.
Die Lager 3 der Rollen 2 sind auf Rahmen 4 und 5 befestigt, welche sich ihrerseits mit Konsolen 6 auf den äußeren Tragkonstruktionen 8 des Stützgerüstes abstützen. Zwischen den Auflagern 6 und 8 sind Kraftmeßdosen 7 angeordnet, welche die Auflagekraft der Segmente unmittelbar und exakt erfassen.
Alternativ kann die Auflagekraft der Segmente über eine Verformung der Auflagerkonsolen 6, 8 bspw. mittels Neigungsmessern 9, erfaßt werden.
Bei dem Meßverfahren wird die Ausziehkraft des Stranges 1 in Gießrichtung von den Strangführungssegmenten auf eine Anzahl von Auflagepunkte der Vorrichtung direkt übertragen. Hierbei bildet sich eine Summenkraft entsprechend den Teilstrecken der Strangführungssegmente, wobei im Bereich der Senkrechtführung die Ausziehkraft eines Strangführungselementes in Gießrichtung gemäß Fig. 1 wirkt, wogegen bei Bogen-Stranggießanlagen ein entsprechender Winkel in der weiteren Auswertung und Anordnung der Meßtechnik zu berücksichtigen ist.
Bei der zur Anwendung gelangenden Meßmethode wird unter den Auflagen der Strangführungssegmente eine Kraftmessung oder eine Neigungsmessung installiert. Die Kraftmessung mit den Druckmeßdosen wird an den entsprechenden Konstruktionseinheiten unmittelbar vorgenommen. Sie wird ohne Kraftnebenschlüsse zwischen den Auflageflächen installiert.
Bei einer Vier-Punkt-Auflage eines Segmentes kann die Messung an allen vier Punkten durchgeführt werden, sie kann sich aber auch auf zwei oder sogar einen Punkt beschränken. Dabei kann die Umrechnung der erfaßten Meßgröße entsprechend den geometrischen Bedingungen bzw. entsprechend der Lage der Hauptkraftachse entsprechend umgerechnet werden.
Die Messungen werden zunächst ohne Last, d.h. ohne Gießstrang in der Gießanlage durchgeführt. Während des Gießbetriebes werden entsprechend weitere Messungen vorgenommen. Die Differenz der Kraftmessungen geben dann die anstehenden Ausziehkräfte an.
Bei einer zweiten Meßmethode wird eine Neigungsmessung bspw. über Inklinometer an den Unterbaukonstruktionen der Auflagepunkte der Strangführungssegmente vorgenommen. Die Neigungsmessung gibt die Verformung der Unterbaukonstruktion in Abhängigkeit der anstehenden Ausförderkraft an. Die Messung der Normalneigung erfolgt in der Gießpause, d.h. ohne Warmstrang in der Stranggießanlage. Messungen im Gießbetrieb werden für die Ermittlung der Ausziehkraft verwendet. Die Umrechnung der Neigungswerte in einer Ausziehkraft erfolgt mit entsprechenden konstruktionsabhängigen Umrechnungsfaktoren.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Überwachung der Ausziehkräfte im Gießbetrieb. Die Erfindung ermöglicht einen aktiven Maschinenschutz bei Überlastfällen, z.B. bei einem Durchbruch der Strangschale. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Überwachung der Ausziehkräfte wird die Anlage vor Zerstörung geschützt. Die Strangantriebe können in ihrer Leistung begrenzt werden. Eine festgelegte Maximalkraft der Strangführungselemente wird überwacht und schaltet in der weiteren Steuerungslogik die Strangantriebe bei dem Anfahrvorgang automatisch ab. Insgesamt kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Überwachungsmethode die Auslegungskriterien der Stranggußanlage während des Betriebes und jederzeit überprüft werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Kontrolle der Antriebskräfte von Strangführungssegmenten beim Ausfördern eines Gußstranges aus einer Stranggießanlage,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine höchstzulässige Antriebskraft zum Ausfördern des Stranges vorgegeben wird, und
    dass Einzel-Antriebskräfte einer Anzahl von Segmenten gemessen, und daraus die Summe der einzelnen Kräfte errechnet wird, diese mit der höchstzulässigen Antriebskraft verglichen wird, und bei deren Überschreitung die Anlage zurückgefahren oder abgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei Senkrecht-Stranggießanlagen die Kräftemessung bspw. mittels Druckmeßdosen zunächst ohne Strang in der Gießanlage durchgeführt wird und nachfolgend während des Gießbetriebes weitere Messungen vorgenommen werden, wobei die Differenzen der Kraftmessungen die anstehenden Ausziehkräfte angeben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass mittels Inklinometer zunächst die Normalneigung ohne Strang gemessen wird und nachfolgend weitere Neigungsmessungen während des Gießbetriebes durchgeführt werden und dass die Differenzen der Neigungswerte über konstruktionsbedingte Umrechnungsfaktoren die anstehenden Ausziehkräfte angeben.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Rückführen der Antriebskräfte die Gießgeschwindigkeit reduziert wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    gekennzeichnet durch
    dessen Verwendung zur Ermittlung der höchstzulässigen Einzel- oder Summen-Antriebskräfte und Überprüfung der vorgegebenen Betriebsparameter.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass für ein einzelnes Segment die höchstzulässige Antriebskraft vorgegeben und mit der aktuellen Antriebskraft so lange verglichen wird, bis die höchstzulässige Antriebskraft bzw. Widerstand ausgesteuert ist.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass für ein einzelnes Segment die höchstzulässige Antriebskraft vorgegeben, mit der aktuellen Einzel-Antriebskraft verglichen, und bei deren Überschreitung diese so weit rückgeführt wird, dass sie zumindest übereinstimmen.
  8. Vorrichtung zur Kontrolle der Antriebskräfte von Strangführungssegmenten beim Ausfördern eines Gußstranges aus einer Stranggießanlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Antriebskräfte eines Segmentes an oder in den Konsolen (6) Wägezellen (7), insbesondere Druck- oder Kraftmesszellen oder Neigungsmesser (9) angeordnet sind, welche sich an Stützlagern (8) des Strangführungsgerüstes abstützen.
  9. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 8
    zur optimalen Formateinstellung des Gußproduktes bzw. zur optimalen Einstellung der Rollenbahnen,
    zum Verhindern von Verformungen am Strangführungsgerüst und/oder am Segment durch Überlastung,
    zur Begrenzung der maximalen Antriebskraft von Strangantrieben,
    zur Überwachung des Zustandes der Strangführung.
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