EP1307309A1 - Verfahren zum erzeugen von brammen aus stahl - Google Patents

Verfahren zum erzeugen von brammen aus stahl

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EP1307309A1 EP01955369A EP01955369A EP1307309A1 EP 1307309 A1 EP1307309 A1 EP 1307309A1 EP 01955369 A EP01955369 A EP 01955369A EP 01955369 A EP01955369 A EP 01955369A EP 1307309 A1 EP1307309 A1 EP 1307309A1
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amplitude
oscillation
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Ingo Schubert
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
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    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • Y10T29/49988Metal casting
    • Y10T29/49991Combined with rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing slabs from steel, wherein the strand leaves a mold with melt enclosed by a strand shell, and, in a downstream strand guide, the jaw width of guide rollers mounted in segments with upper and lower frames is steplessly followed by adjusting elements connecting them Steps is adjustable, whereby
  • the jaw width is changed by means of oscillation around a center line of the jaw width in such a way that the dynamic influences on the guide rollers are negligibly small
  • the amplitude of the jaw width oscillation is set in a size which does not cause any plastic deformation of the strand shell
  • the jaw width is set to a predeterminable dimension and / or is guided in a pressure-controlled manner via at least one adjusting element.
  • the aim of the method described in DE 197 20 768 C1 is to create a basis for determination by means of which the mouth width can be set exactly over the entire strand guidance using simple measurement and computing means, and the current position of the sump tip within the Can determine slab safely.
  • the method is based on a dynamic measurement by means of excitation of the strand in oscillation, with the help of which it can be recognized whether a trend towards a larger or smaller mouth width, away from the optimal mouth width, occurs at a measuring point, in order to then detect the deviation with targeted ones Correct measures.
  • the positioning force results in a hysteresis curve relative to the jaw width. This has a relatively small area when the shell is still thin and the swamp is relatively large.
  • the hysteresis curve on the other hand, has a relatively large area if the shell continues to grow and the sump volume decreases, and assumes a particularly slim shape when the strand is completely solid.
  • the jaw width is changed with an oscillation around a predeterminable center line of the desired slab thickness.
  • Force-displacement characteristic curves are evaluated, for which purpose the slope of the characteristic curves in the force-displacement plane and their intersection are taken into account, among other things, for the required evaluation.
  • the selected oscillation size should be selected in such a way that the dynamic influences on the strand shell, which is still relatively thin after leaving the mold, are kept negligibly small, the amplitude of the oscillating jaw width being set to a size , which prevents plastic deformation of the strand shell, according to the person skilled in the art, this information is not given a clear, comprehensible teaching on the basis of technical action.
  • the known method assumes, at least implicitly, that the amplitude of the force-displacement characteristic curve on which the calculation is based is determined within the scope of only a single oscillation period, that is to say that the entire measurement path has been covered with one stroke.
  • the object of the invention is to improve and design the known method in such a way that the disadvantages and difficulties of damaging deformation of the strand shell or malfunctions are almost certain when it is carried out using optimal measurement results to avoid their structure such as cracking.
  • a diagram of the mouth width adjustment is determined from a large number of force-displacement measurements along the strand, which is made in the manner of a chain from a large number small force / displacement curves, each in the form of a hysteresis, which can be determined individually by means of an oscillation with a comparatively small amplitude.
  • a comparison with values in this database provides information about the internal width compared to the optimal internal width.
  • An embodiment of the method further provides that from a change in the area of a hysteresis curve - e.g. B. Decrease in area - the location of the swamp tip can be determined.
  • a force-displacement diagram of the width adjustment This consists of a large number of small force-displacement curves, each of which was determined individually using an oscillation with a low amplitude. From this, a safe and quick determination and setting of the optimal mouth width is recognizable and possible for the practical casting operation. After an oscillation with the smallest amplitude, this shows whether the jaw width is too large or too small and needs to be corrected.
  • the invention represents an “X-ray image” of the strand and optimally achieves the object stated at the beginning.

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Description

Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl, wobei der Strang eine Kokille mit von einer Strangschale umschlossener Schmelze verlasst, und in einer nachgeordneten Strangführung die Maulweite von in Segmenten mit Ober- und Unterrahmen gelagerten Führungsrollen durch sie verbindende Verstellelemente stufenlos mit einander folgenden Schritten einstellbar ist, wobei
a) die Maulweite mittels Oszillation um eine Mittellinie der Maulweite in der Weise geändert wird, dass die dynamischen Einflüsse auf die Führungsrollen vernachlässigbar klein sind,
b) die Amplitude der Maulweiten-Oszillation in einer Grosse eingestellt wird, die keine plastische Verformung der Strangschale hervorruft,
c) die aktuelle Maulweite der Führungsrollen erfasst, und
d) zugleich die Stellkraft der Verstellelemente sowie die Amplitude der Stellkraft ermittelt, und
e) bei steigender Amplitude der Stellkraft die Maulweite auf ein vorgebbares Mass eingestellt und/oder über mindestens ein Verstellelement druckge- regelt geführt wird.
Das in der DE 197 20 768 C1 beschriebene Verfahren hat zum Ziel, eine Ermittlungsgrundlage zu schaffen, durch weiche die Maulweite mit einfachen messtechnischen sowie rechnerischen Mitteln exakt über die gesamte Strang- führung einstellbar ist, und darüber hinaus sich die aktuelle Position der Sumpfspitze innerhalb der Bramme sicher bestimmen läßt. Das Verfahren beruht im Kern auf einer dynamischen Messung mittels Erregung des Stranges in Oszillation, mit deren Hilfe erkennbar ist, ob an einer Meßstelle ein Trend zu größerer oder zu kleinerer Maulweite, weg von der optimalen Maulweite, auftritt, um daraufhin die erkannte Abweichung mit gezielten Maßnahmen zu korrigieren. Bei der dynamischen Messung ergibt die Stellkraft relativ zur Maulweite eine Hysteresiskurve. Diese hat eine relativ kleine Fläche, wenn die Schale noch dünn und der Sumpf relativ gross ist. Die Hysteresiskurve weist andererseits eine relativ grosse Fläche auf, wenn die Schale weiterhin wächst und das Sumpfvolumen abnimmt, und nimmt eine besonders schlanke Form an, wenn der Strang durcherstarrt ist.
Bei dem bekannten Verfahren wird die Maulweite mit einer Oszillation um eine vorgebbare Mittellinie der angestrebten Brammendicke geändert. Dabei werden Kraft-Weg-Kennlinien ausgewertet, wofür unter anderem für die erforderli- ehe Auswertung die Steigung der Kennlinien in der Kraft-Weg-Ebene und deren Schnittpunkt in Betracht gezogen werden.
Obwohl in dem erwähnten Dokument angegeben ist, dass die gewählte Oszilla- tionsgrösse so gewählt werden soll, dass die dynamischen Einflüsse auf die nach Verlassen der Kokille noch relativ dünne Strangschale vernachlässigbar klein gehalten werden, wobei die Amplitude der oszillierenden Maulweite in einer Grosse eingestellt werden soll , die eine plastische Verformung der Strangschale verhindert, ist diesen Angaben nach dem Fachmann keine klare, nachvollziehbare Lehre zum technischen Handeln anhand gegeben. Denn das bekannte Verfahren geht zumindest implizit davon aus, dass die der Berechnung zugrundeliegende Amplitude der Kraft-Weg-Kennlinie im Rahmen von lediglich nur einer einzigen Oszillationsperiode ermittelt wird, das heisst, dass der gesamte Weg der Messung mit einem Hub zurückgelegt wurde. Praktische Messungen für den oben beschriebenen Fall haben jedoch ergeben, dass dabei der Hub eine solche Grosse einnehmen müsste, dass - je nach dem Ausgangspunkt der Oszillation - die Gefahr einer plastischen Deformation der Strangschale mit der Folge von Gefügerissen akut gegeben ist. Ausgehend von den vorgenannten Erkenntnissen und Erfahrungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren in der Art und Weise zu verbessern und auszugestalten, um bei dessen messtechnischer Durchführung mit Gewinnung optimaler Messergebnisse mit aller Sicherheit die Nachteile und Schwierigkeiten durch schädliche Deformation der Strangschale oder Störungen von deren Gefüge wie Rissbildung zu vermeiden.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, dass aus einer Vielzahl von Kraft-Weg-Messungen entlang des Stranges ein Diagramm der Maulweiteneinstellung ermittelt wird, weiches sich nach Art einer Kette aus einer Vielzahl kleiner Kraft/Wege-Kurven, jeweils in Form einer Hysterese, zusammensetzt, die je einzeln mittels einer Oszillation mit vergleichsweise kleiner Amplitude ermittelbar sind. Damit werden die Nachteile und Schwierigkeiten der vorgenannten Art bei der bekannten Messdurchführung mit Sicherheit vermieden und ein optimales Stranggefüge erzielt.
Für den praktischen Giessbetrieb ist sowohl eine sichere, wie auch schnellstmögliche Ermittlung und Einstellung der optimalen Maulweite des Strangführungssystems erforderlich. Deshalb soll bereits nach jeder Oszillation mit kleiner Amplitude erkennbar sein, ob die Maulweite "zu gross" oder "zu klein" ist. Zu diesem Zweck wird die Steigung jeder kleinen Hysterese der "Kette" ausgewertet. Diese entspricht der Steifigkeit des Systems "Segment-Strang" an der Meßstelle. Dieser Steifigkeitswert kann dann mit gespeicherten Werten einer Datenbank verglichen werden, die für die Segmentsteuerung hinterlegt ist. Diese Datenbank umfasst aus Erfahrung gewonnene Steifigkeitswerte, die sich auf unterschiedliche Strangbreiten und Erstarrungszustände wie flüssigen Sumpf, oder den Übergangsbereich Solidus/Liquidusfortschritt beziehen. Ein Vergleich mit Werten dieser Datenbank, die bedarfsweise interpoliert oder extrapoliert werden können, gibt Aufschluss über die Maulweite im Vergleich zur optimalen Maulweite. Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht weiterhin vor, dass aus einer Änderung der Fläche einer Hysteresis-Kurve - z. B. Abnahme der Fläche - die Lage der Sumpfspitze ermittelbar ist.
Und schließlich ist es mit Vorteil möglich, dass aus einer Änderung der Fläche einer Hysteresis-Kurve - z. B. bei Abnahme der Fläche - eine Zunahme der Strangkonsitenz ermittelt wird.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Es zeigt:
Ein Kraft-Weg-Diagramm der Maulweiten-Einstellung. Diese setzt sich aus einer Vielzahl kleiner Kraft-Weg-Kurven zusammen, die je einzeln mittels einer Oszillation mit geringer Amplitude ermittelt wurden. Daraus ist für den praktischen Giessbetrieb eine sowohl sichere, als auch schnelle Ermittlung und Einstellung der optimalen Maulweite erkennbar und möglich. Daraus ist bereits nach einer Oszillation mit kleinster Amplitude ersichtlich, ob die Maulweite zu gross oder zu klein ist und korrigiert werden muss. Die einzelnen Kurven - jede für sich eine Hysteresis - greifen wie Glieder einer Kette ineinander und zeigen entlang des Stranges den Verlauf der Stellkraft über der Maulweite. Die Erfindung stellt gewissermassen ein "Röntgenbild" des Stranges dar und löst in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von Brammen aus Stahl, wobei der Strang eine Kokille mit von einer Strangschale umschlossener Schmelze verlasst und in einer nachgeordneten Strangführung die Maulweite von in Segmenten mit Ober- und Unterrahmen gelagerten Führungsrollen durch sie verbindende Verstellelemente stufenlos mit einander folgenden Schritten einstellbar ist, wobei a) die Maulweite mittels Oszillation um eine Mittellinie der Maulweite in der Weise geändert wird, dass die dynamischen Einflüsse auf die
Führungsrollen vernachlässigbar klein sind, b) die Amplitude der Maulweiten-Oszillation in einer Grosse eingestellt wird, die keine plastische Verformung der Strangschale hervorruft, c) die aktuelle Maulweite der Führungsrollen erfasst, und d) zugleich die Stellkraft der Verstellelemente sowie die Amplitude der
SteHkraft ermittelt, und e) bei steigender Amplitude der Stellkraft die Maulweite auf ein vorgebbares Mass eingestellt und/oder über mindestens ein Verstellelement druckgeregelt geführt wird, dadurch gekennzeichne , dass aus einer Vielzahl von Kraft/Weg-Messungen entlang des Stranges ein Kraft/Weg-Diagramm der Maulweiteneinstellung ermittelt wird, weiches sich nach Art einer Kette aus einer Vielzahl kleiner Kraft/Wege-Kurven jeweils in Form einer Hysterese zusammensetzt, die je einzeln mittels einer Oszillation mit vergleichsweise kleiner Amplitude ermittelbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede in Form einer Hysterese ermittelte Kurve nach Massgabe ihrer Steigung als Index der aktuellen Steifigkeit des Systems "Segment-
Strang" ermittelt und ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Steifigkeitskennwert mit gespeicherten Daten einer mit Erfahrungswerten gespeisten Datenbank - die bedarfsweise interpolierbar oder extrapolierbar sind - verglichen wird und erkennbare Abweichungen durch entsprechende Maulweiteneinstellung korrigiert werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus jeder Hysteresis-Kurve bereits nach einer Oszillation mit vergleichsweise kleiner Amplitude festgestellt wird, ob die eingestellte Maulweite der Führungsrollen von der optimalen Grosse in Richtung "zu gross" oder "zu klein" abweicht, woraufhin eine entsprechende Korrektur vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Änderung der Fläche einer Hysteresis-Kurve - z. B. bei Abnahme der Fläche - die Lage der Sumpfspitze ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche.1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Änderung der Fläche einer Hysteresis-Kurve - z. B. bei Abnahme der Fläche - eine Zunahme den Strangkonsistenz ermittelt wird.
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