EP1817125A2 - Verfahren und rollensegment zum bestimmen der kernerstarrung und/oder der sumpfspitze beim stranggiessen von metallen, insbesondere von stahlwerkstoffen - Google Patents

Verfahren und rollensegment zum bestimmen der kernerstarrung und/oder der sumpfspitze beim stranggiessen von metallen, insbesondere von stahlwerkstoffen

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EP1817125A2
EP1817125A2 EP05790096A EP05790096A EP1817125A2 EP 1817125 A2 EP1817125 A2 EP 1817125A2 EP 05790096 A EP05790096 A EP 05790096A EP 05790096 A EP05790096 A EP 05790096A EP 1817125 A2 EP1817125 A2 EP 1817125A2
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EP
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roller
cylinder units
piston
rollers
continuous casting
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EP05790096A
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French (fr)
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Axel Weyer
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SMS Demag AG
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Publication date
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing

Definitions

  • the invention relates to a method and a roller segment for determining the core solidification and / or the sump tip in the continuous casting of metals, in particular of steel materials, within a roller segment of a support roller frame, the upper rollers supporting the upper frame via disposed in the corners of a polygon hydraulic piston-cylinder units be set against the sub-rolls of a sub-frame to the respective strand thickness drivingly.
  • each segment frame is divided into two parts and the frame parts are clamped together by means of hydraulic piston-cylinder units.
  • each roller segment has four hydraulic cylinders which clamp in pairs opposing rollers for supporting and promoting the solidifying casting strand. At least one of these rollers is pressed as a drive roller for transferring the strand conveying forces with a defined contact force against the cast strand.
  • the roller gap between the roller conveyor of the fixed side and the roller conveyor of the loose side is detected by hydraulic cylinders with integrated electronic encoders or position sensors, measured and, if necessary, regulated.
  • a determination of the position of the sump tip in the interior of the casting strand takes place via the movement of the entire upper frame and / or an evaluation of the four position values in conjunction with the resultant force values of the four hydraulic cylinders. It has been found that this method of determining the sump tip and the preceding regions is not sufficiently accurate. In addition, the cost of non-position-controlled roller segments is very high.
  • the measured values for position or force rules for determining the position are determined by an independent pair of piston-cylinder units with external measuring device or internal measuring device for adjusting a rotationally driven, single top roller the core solidification and / or the sump tip are taken into account in the cast strand.
  • the obtained measurement results are advantageously used as a basis for extended procedural processes and functions for the operation and optimization of the setting parameters of the continuous casting and the continuous casting plant.
  • the specification of a position value with subsequent evaluation of the resulting force or specification of the force values with subsequent evaluation of the resulting position can be used as process-technical feedback of the strand properties or the position of the sump tip.
  • the determination of the exact position of the sump tip here can be improved in accuracy in contrast to the previously known approach to use the entire upper frame for measurement.
  • the application relates to position-controlled segments and independent installation for segments without position control. The equipment is made cheaper.
  • a presetting of an increased accuracy can be carried out according to further features in that the measured values are measured simultaneously on several (selected) roller segments with at least one pair of independent piston-cylinder units and all measured data are processed to a mean value.
  • the mechanical solution of the invention task is achieved in that in the upper frame an independent, for fastening an external Messeeinrich ⁇ device or at least a pair of hydraulic piston-cylinder units serving traverse is provided with a rotationally driven, individual upper roller for Mes ⁇ solution of the data for the cold strand or the hot extruding force.
  • the traverse can be designed with one or two hydraulic piston-cylinder units.
  • the piston-cylinder units are regulated in their position.
  • position sensors are integrated into the cylinders or an external measuring device is attached to the crossbeam.
  • a control system adopts the determined position values and regulates the desired cylinder position via a hydraulic valve.
  • the individual role can be regulated in the contact force.
  • pressure sensors are installed in the hydraulic cylinders (in both cylinder chambers) or in connecting lines (between control valve and cylinder). The cylinder set forces are controlled by the hydraulic control valve.
  • One embodiment provides that with an overall odd number of upper rollers and lower rollers, at least one middle upper roller and the opposite lower roller are driven.
  • roller segment with the features according to the invention in the casting direction as the last roller segment of the support roller frame.
  • position-controlled traverses as the last framework of a support roll stand, an optimization of the casting speed with maximum utilization of the continuous casting plant and maximum throughput is possible.
  • a risk due to bulging of the strand behind the continuous casting device at too high a set casting speed at which the liquid bottom leaves the strand guide is thereby avoided.
  • FIG. 1 shows an upper roller segment in perspective in an exploded view
  • FIG Fig. 2 is a perspective view of a unit of upper frame
  • Subframe which forms a Stütz ⁇ roll stand in succession in a row.
  • FIG. 1 and 2 show a roller segment 1 and Fig. 2, the roller segment 1 in the installed state in a part of the support roller frame 2.
  • An upper frame 3 carries the upper rollers 4.
  • In the corners 5a, 5b, 5c, 5d of a polygon are hyd ⁇ Raulische piston-cylinder units 6 mounted and connected to a sub-frame 7 via the piston.
  • the subframe 7 carries the lower roller 8.
  • the upper rollers 4 are in part lengths 4a, 4b and the lower rollers 8 in part lengths 8a, 8b executed and rotatably supported respectively by means of inner bearings 11 and outer bearings 12 and internally cooled.
  • the method for determining the core solidification and / or the position of the sump tip in the continuous casting of metals, in particular Stahlwerkstof ⁇ fen, is exercised such that an independent of the top rollers 4 and lower rollers 8, external measuring device 13 or at least one of the übri ⁇
  • an independent of the top rollers 4 and lower rollers 8 external measuring device 13 or at least one of the übri ⁇
  • the measured values for position or force rules for determining the position of Core solidification and / or the position of the sump tip in the cast strand are taken into account.
  • the f ⁇ driven single upper roller 4 has an upper stub shaft 15 and the opposite not engageable lower roller 8 a lower Wellen ⁇ stump 16, to the respective rotary actuators (not shown) are connected.
  • the measured values at a plurality of roller segments 1 with at least one respective pair 14 of independent piston-cylinder units 14a, 14b can be measured simultaneously and all measured data can be processed to a mean value.
  • the traverse 20 is equipped with lifting lugs 21, so that a structural unit consisting of the individual upper roller 4, the independent pair 14 of piston-cylinder units 6 and the measuring device 13 can be lifted or inserted by crane.
  • the pair 14 of the two piston-cylinder units 6 is connected via joints 22.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Ein Verfahren und ein Rollensegment (1) zum Bestimmen der Kernerstarrung und / oder der Sumpfspitze beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahlwerkstoffen, innerhalb eines Rollensegmentes (1) eines Stützrollengerüs­tes (2), dessen Oberrollen (4) tragender Oberrahmen (3) über in den Ecken (5a­5d) eines Polygons angeordnete hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten (6) gegen die Unterrollen (8) eines Unterrahmens (7) auf die jeweilige Strangdicke antriebsmäßig eingestellt werden, arbeiten genauer, wenn über ein unabhängi­ges Paar (14) aus Kolben-Zylinder-Einheiten (6) mit externer oder innerer Messeinrichtung (1 3a, 13) für das Anstellen einer drehangetriebenen, einzelnen Oberrolle (4) die Messwerte beim Positions- oder Kraftregeln zum Feststellen der Lage der Kernerstarrung und / oder der Sumpfspitze im Gießstrang berück­sichtigt werden.

Description

Verfahren und Rollensegment zum Bestimmen der Kemerstarrung und / oder der Sumpfspitze beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl- Werkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Rollensegment zum Bestimmen der Kernerstarrung und / oder der Sumpfspitze beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahlwerkstoffen, innerhalb eines Rollensegmentes eines Stützrollengerüstes, dessen die Oberrollen tragenden Oberrahmen über in den Ecken eines Polygons angeordnete hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten gegen die Unterrollen eines Unterrahmens auf die jeweilige Strangdicke antriebsmäßig eingestellt werden.
Aus der EP 0 908256 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen in einer Stranggießanlage bekannt, deren Strangführung aus der Stranggießkokille nachgeordneten Rollensegmenten besteht. Jeder Segment- rahmen ist zweigeteilt und die Rahmenteile sind mittels hydraulischen Kolben- Zylinder-Einheiten miteinander verspannt. Jedes Rollensegment weist hierzu vier Hydraulikzylinder auf, die paarweise einander gegenüberliegende Rollen zur Stützung und zur Förderung des erstarrenden Gießstranges verspannen. Zumindest eine dieser Rollen wird als Antriebsrolle zur Übertragung der Strang- förderkräfte mit einer definierten Anstellkraft gegen den Gießstrang gedrückt. Dabei wird der Rollenspalt zwischen der Rollenbahn der Festseite und der Rol¬ lenbahn der Losseite über Hydraulikzylinder mit integrierten elektronischen Weggebern bzw. Positionsgebern zueinander festgestellt, gemessen und erfor¬ derlichenfalls geregelt. Eine Feststellung der Lage der Sumpfspitze im Inneren des Gießstrangs erfolgt über die Bewegung des gesamten Oberrahmens und / oder eine Auswertung der vier Positionswerte in Verbindung mit den resultie¬ renden Kraftwerten der vier Hydraulikzylinder. Es hat sich gezeigt, dass diese Methode der Ermittlung der Sumpfspitze und der vorhergehenden Bereiche nicht ausreichend genau ist. Außerdem ist der Aufwand für nicht positionsgeregelte Rollensegmente sehr hoch.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass über ein un- abhängiges Paar aus Kolben-Zylinder-Einheiten mit externer Messeinrichtung oder innerer Messeinrichtung für das Anstellen einer drehangetriebenen, ein¬ zelnen Oberrolle die Messwerte beim Positions- oder Kraftregeln zum Feststel¬ len der Lage der Kernerstarrung und / oder der Sumpfspitze im Gießstrang be¬ rücksichtigt werden. Die gewonnenen Messergebnisse dienen vorteilhafterwei- se als Grundlage für erweiterte verfahrenstechnische Abläufe und Funktionen für den Betrieb und die Optimierung der Einstellparameter des Stranggießens und der Stranggießanlage. Die Vorgabe eines Positionswertes mit anschlie¬ ßender Auswertung der resultierenden Kraft oder die Vorgabe der Kraftwerte mit anschließender Auswertung der resultierenden Position kann als verfah- renstechnische Rückführung der Strangbeschaffenheit bzw. die Lage der Sumpfspitze verwendet werden. Die Feststellung der genauen Lage der Sumpfspitze kann hierbei im Gegensatz zur bisher bekannten Vorgehensweise, den gesamten Oberrahmen zur Messung heranzuziehen, in der Genauigkeit verbessert werden. Die Anwendung bezieht sich auf positionsgeregelte Seg- mente und eine unabhängige Installation für Segmente ohne Positionsregelung. Dabei wird die Ausrüstung kostengünstiger gestaltet.
Eine Voreinstellung einer erhöhten Genauigkeit kann nach weiteren Merkmalen dadurch erfolgen, dass die Messwerte an mehreren (ausgewählten) Rollen- Segmenten mit zumindest jeweils einem Paar aus unabhängigen Kolben- Zylinder-Einheiten gleichzeitig gemessen und alle Messdaten zu einem Mittel¬ wert verarbeitet werden.
Die mechanische Lösung der Erfindungsaufgabe wird dadurch erzielt, dass im Oberrahmen eine unabhängige, zur Befestigung einer externen Messeeinrich¬ tung oder zumindest einem Paar aus hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten dienenden Traverse mit einer drehangetriebenen, einzelnen Oberrolle zur Mes¬ sung der Daten für die Kaltstrang- oder die Warmstrangkraft vorgesehen ist. Die Traverse kann mit einem oder zwei hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeführt sein. Die Kolben-Zylinder-Einheiten werden in ihrer Position gere¬ gelt. Hierzu werden Positionsgeber in die Zylinder integriert oder eine externe Messeinrichtung an der Traverse angebracht. Ein Regelsystem übernimmt die festgestellten Positionswerte und regelt die Zylinder-Sollposition über ein hyd¬ raulisches Ventil. In gleicher Weise kann die einzelne Rolle in der Anstellkraft geregelt werden. Hierzu werden Drucksensoren in den Hydraulikzylindern (in beiden Zylinderkammern) oder in Verbindungsleitungen (zwischen Regelventil und Zylinder) eingebaut. Die Zylindersollkräfte werden über das hydraulische Regelventil geregelt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei einer insgesamt ungeraden Anzahl von Oberrollen und Unterrollen zumindest eine mittlere Oberrolle und die gegenü- berliegende Unterrolle angetrieben sind.
Vorteilhaft ist sodann eine Anordnung des Rollensegmentes mit den erfin¬ dungsgemäßen Merkmalen in Gießrichtung als letztes Rollensegment des Stützrollengerüstes. Bei einem solchen Einsatz der positionsgeregelten Traver- se als letztes Gerüst eines Stützrollengerüstes ist eine Optimierung der Gie߬ geschwindigkeit bei maximaler Ausnutzung der Stranggießanlage und maxima¬ lem Durchsatz möglich. Eine Gefährdung, bedingt durch Ausbauchung des Stranges hinter der Stranggießvorrichtung bei zu hoch eingestellter Gießge¬ schwindigkeit, bei der der flüssige Sumpf die Strangführung verlässt, wird da- durch vermieden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein oberes Rollensegment perspektivisch in einer Explosionsdar¬ stellung und Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Einheit aus Oberrahmen und
Unterrahmen, die in Mehrfachanordnung hintereinander ein Stütz¬ rollengerüst bildet.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Rollensegment 1 und Fig. 2 das Rollensegment 1 im eingebauten Zustand in einem Teil des Stützrollengerüstes 2. Ein Oberrahmen 3 trägt die Oberrollen 4. In den Ecken 5a, 5b, 5c, 5d eines Polygons sind hyd¬ raulische Kolben-Zylinder-Einheiten 6 montiert und mit einem Unterrahmen 7 über die Kolben verbunden. Der Unterrahmen 7 trägt die Unterrolle 8. Für das Anstellen der Oberrollen 4 gegen die jeweils zugehörige Unterrolle 8 ist der O- berrahmen 3 an seitlichen Ständern 9a und 9b in Führungen 10 gleitend gela¬ gert, so dass der Oberrahmen 3 mit seinen Oberrollen 4 entsprechende Bewe¬ gungen bei Änderung der Gießstrangdicke ( bspw. Ausbauchungen) ausführen kann.
Die Oberrollen 4 sind in Teillängen 4a, 4b und die Unterrollen 8 in Teillängen 8a, 8b ausgeführt und jeweils mittels Innenlagern 11 und Außenlagern 12 dreh¬ gelagert und innen gekühlt.
Das Verfahren zum Bestimmen der Kernerstarrung und / oder der Lage der Sumpfspitze beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahlwerkstof¬ fen, wird derart ausgeübt, dass über ein von den Oberrollen 4 und Unterrollen 8 unabhängige, externe Messeinrichtung 13 oder zumindest einem von den übri¬ gen Kolben-Zylinder-Einheiten 6 unabhängigen Paar 14 aus weiteren Kolben- Zylinder-Einheiten 14a, 14b mit einer inneren Messeinrichtung 13a für das An¬ stellen einer drehangetriebenen, einzelnen Oberrolle 4 die Messwerte beim Po- sitions- oder Kraftregeln zur Feststellung der Lage der Kernerstarrung und / o- der der Lage der Sumpfspitze im Gießstrang berücksichtigt werden. Die dreh¬ angetriebene einzelne Oberrolle 4 weist einen oberen Wellenstumpf 15 auf und die gegenüberliegende nicht anstellbare Unterrolle 8 einen unteren Wellen¬ stumpf 16, an die jeweilige Drehantriebe (nicht gezeigt) angeschlossen sind. Es können verfahrensbedingt auch die Messwerte an mehreren Rollensegmen¬ ten 1 mit zumindest jeweils einem Paar 14 aus unabhängigen Kolben-Zylinder- Einheiten 14a, 14b gleichzeitig gemessen und alle Messdaten zu einem Mittel¬ wert verarbeitet werden.
Gemäß Fig. 2 (vgl. auch Fig. 1) trägt der Oberrahmen 3 außer den polygonalen Kolben-Zylinder-Einheiten 6 auf der Losseite 17 (dem Oberrahmen 3 entspricht auf der Festseite 18 der fest angeordnete Unterrahmen 7) zwischen paarweisen Querwänden 19 eine Traverse 20, an der die einzelne, angetriebene Oberrolle 4 befestigt und drehgelagert ist. Die Traverse 20 ist mit Kranösen 21 ausgestat¬ tet, so dass eine Baueinheit bestehend aus der einzelnen Oberrolle 4 , dem unabhängigen Paar 14 aus Kolben-Zylinder-Einheiten 6 und der Messeinrich¬ tung 13 mit einem Kran herausgehoben oder eingesetzt werden kann. Das Paar 14 aus den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 6 ist über Gelenke 22 verbunden.
Im Ausführungsbeispiel ist bei einer insgesamt ungeraden Anzahl von Oberrol¬ len 4 und Unterrollen 8 zumindest die mittlere Oberrolle 4 über den Wellen¬ stumpf 15 angetrieben. Die gegenüberliegende Unterrolle 8 ist ebenfalls ange¬ trieben, wobei der untere Wellenstumpf 16 eine Antriebskraft synchron weiter- leitet.
Bezugszeichenliste
1 Rollensegment
2 Stützrollengerüst
3 Oberrahmen
4 Oberrolle
4a Teillänge
4b Teillänge
5a Ecke eines Polygons
5b Ecke eines Polygons
5c Ecke eines Polygons
5d Ecke eines Polygons
6 Kolben-Zylinder-Einheit
7 Unterrahmen
8 Unterrolle
8a Teillänge
8b Teillänge
9a Ständerbauteil
9b Ständerbauteil
10 Führung
11 Innenlager
12 Außenlager
13 Messeinrichtung
13a innere Messeinrichtung
14 unabhängiges Paar aus Kolben-Zylinder-Einheiten
14a Kolben-Zylinder-Einheit
14b Kolben-Zylinder-Einheit
15 oberer Wellenstumpf
16 unterer Wellenstumpf
17 Losseite Festseite
Querwand
Traverse
Kranöse
Gelenk

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen der Kernerstarrung und / oder der Sumpfspit¬ ze beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, in einem Rollensegment (1) eines Stützrollengerüstes (2), dessen die Oberrollen (4) tragenden Oberrahmen (3) über in den Ecken (6a, 6b, 6c, 6d ) eines
Polygons angeordnete hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten (6) gegen die Unterrollen (8) eines Unterrahmens (7) auf die jeweilige Strangdicke antriebsmäßig eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass über ein unabhängiges Paar (14) aus Kolben-Zylinder-Einheiten (6) mit externer Messeinrichtung (13) oder innerer Messeinrichtung (13a) für das Anstellen einer drehangetriebenen, einzelnen Oberrolle (4) die Messwerte beim Positions- oder Kraftregeln zum Feststellen der Lage der Kernerstarrung und / oder der Sumpfspitze im Gießstrang berück- sichtigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte an mehreren Rollensegmenten (1) mit zumindest jeweils einem Paar (14) aus unabhängigen Kolben-Zylinder-Einheiten
(14a, 14b) gleichzeitig gemessen und alle Messdaten zu einem Mittel¬ wert verarbeitet werden.
3. Rollensegment (1 ) für ein Stütz- und Treibrollengerüst (2) in Stranggieß- Vorrichtungen für Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, mit polygo¬ nal paarweise angeordneten, hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten (6), bei dem die Rollenabstände der jeweiligen Strangdicke angepasst an der Losseite (17) eines anstellbaren, die Oberrollen (4) tragenden Ober- rahmens (3) zu den Unterrollen (8) des die Festseite (18) bildenden Un¬ terrahmens (7) angestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Oberrahmen (3) eine unabhängige zur Befestigung einer exter¬ nen Messeinrichtung (13) oder zumindest einem Paar (14) aus hydrauli- sehen Kolben-Zylinder-Einheiten (14a, 14b) dienenden Traverse (20) mit einer drehangetriebenen, einzelnen Oberrolle (4) zur Messung der Daten für die Kaltstrang- oder die Warmstrangkraft vorgesehen ist.
4. Rollensegment nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer insgesamt ungeraden Anzahl von Oberrollen (4) und Un¬ terrollen (8) zumindest eine mittlere Oberrolle (4) und die gegenüberlie¬ gende Unterrolle (8) angetrieben sind.
5. Rollensegment nach einem der Ansprüche 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung in Gießrichtung als letztes Rollensegment (1) des Stütz¬ rollengerüstes (2).
EP05790096A 2004-10-06 2005-09-29 Verfahren und rollensegment zum bestimmen der kernerstarrung und/oder der sumpfspitze beim stranggiessen von metallen, insbesondere von stahlwerkstoffen Withdrawn EP1817125A2 (de)

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