EP1893366A1 - VERFAHREN ZUR REGELUNG UND/ODER STEUERUNG EINES VERSTELLBAREN ROLLENSEGMENTES IN EINER STRANGGIEßANLAGE - Google Patents

VERFAHREN ZUR REGELUNG UND/ODER STEUERUNG EINES VERSTELLBAREN ROLLENSEGMENTES IN EINER STRANGGIEßANLAGE

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EP1893366A1
EP1893366A1 EP06755230A EP06755230A EP1893366A1 EP 1893366 A1 EP1893366 A1 EP 1893366A1 EP 06755230 A EP06755230 A EP 06755230A EP 06755230 A EP06755230 A EP 06755230A EP 1893366 A1 EP1893366 A1 EP 1893366A1
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EP
European Patent Office
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curve
sub
determined
touch point
segment type
Prior art date
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EP06755230A
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English (en)
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EP1893366B1 (de
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Bernhard Weisshaar
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1893366B1 publication Critical patent/EP1893366B1/de
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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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • 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
    • B22D11/12—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
    • 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
    • B22D11/208—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock for aligning the guide rolls

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and / or controlling an adjustable roller segment in a continuous casting, wherein the roller segment for guiding the strand comprises the following elements: A movable upper frame with at least one upper roller, a subframe with at least one lower roller, a positioning device for relative positioning of the upper frame with respect to the subframe having one or more pitches, wherein an input of the reel segment has an input jaw width and an output an output jaw width.
  • Continuous casting plants are used for continuous casting of square (billets) or rectangular (slabs) cross sections in molds.
  • the strand is fed into slab plants after emerging from the cooled mold to support the strand shell and to achieve a reduction in thickness in roll segments.
  • the segment preferably consists of a movable upper and a fixed subframe, both of which are provided with a plurality of rollers.
  • the upper frame of the segment can be positioned with respect to the subframe via, for example, two hydraulic adjusting devices each near the entrance and the exit within certain limits.
  • the jaw widths between the first top and bottom rolls at the entrance and the last top and bottom rolls at the exit can be set to preset values.
  • the mouth width at the outlet is preferably lower than at the inlet of the roller segment.
  • the mouth widths are converted into the Anstellweiten or vice versa.
  • the pitches or jaw widths can be calculated with sufficient accuracy.
  • an undercut passing through an on-touch point of an input sub-roll and through an off-touch point of an output sub-roll is determined.
  • touch points of rollers of the subframe can be defined.
  • an upper curve leading through an upper one-contact point (an input upper roller) and through an upper Aus-contact point (an upper output roller) is determined.
  • the Anstellweiten be calculated on a setting position of the adjusting device with the aid of the lower curve and the upper curve.
  • the lower curve and the upper curve which ultimately describe a guide line or a guide path of the strand within the roller segment, locations and widths between the lower frame and the upper frame can be determined in an advantageous manner.
  • the input jaw width from the input touch point and the output jaw width from the output touch point are orthogonal to the sub-curve toward the top frame such that the top one touch point (the input top roll) and the top off touch point (the output top roller) are determined.
  • the top one touch point the input top roll
  • the top off touch point the output top roller
  • the on and off touch points are not necessarily the geometric points of contact (a tangent). Rather, it is points that define the jaw widths - at least for practical applications with sufficient accuracy. This is especially true for the upper points of contact.
  • an advantageous extension is that in each case an arc equation is used for the calculation of the curves of the curved segment type, in particular of the uniformly curved segment type.
  • a Circular arc equation can be determined for the uniformly curved segment types in a very advantageous manner, the lower curve and the upper curve, which exactly match the points of contact of the roller segment.
  • the subcurve is determined by means of a sum of circular arc pieces, in particular by means of a sum of circle equations, and the upper curve is determined by means of a circular arc approximation equation.
  • the sub-curve is determined by means of an envelope, in particular by means of a sum of circle equations with center coordinates, radius and angle, preferably by means of value pairs of the circle equations.
  • a radius is determined for the circular-arc approximation equation, which is an average of the sum of the radii of the circle equations of the lower curve, in particular of the envelope curve.
  • the required accuracy is achieved by determining a correction value as a difference between an undercurve shifted with respect to the lower rollers tangent to the lower rollers and the upper curve, in particular a circular arc approximation curve.
  • the embodiment described above has the particular advantage that, despite approximation methods and the determination of correction values, a possible calculation error is compensated. It is expedient that the setting is determined using the correction value at the Anstellpositionen.
  • a coordinate origin of a coordinate system is in each case placed in the middle of a projection line, which is produced by projecting the lower curve, preferably a pass line, onto the abscissa.
  • the choice of a coordinate system and the determination of a coordinate origin simplify the aforementioned calculation methods by a further.
  • the sub-curve is located at a point in the origin of coordinates.
  • the origin of the coordinates is preferably in the middle of the roller segment or the lower curve lies at least with the center of the fitting line in the origin of the coordinates.
  • the invention also includes a computer program product comprising program code means suitable for performing all the steps of a method according to any one of the preceding claims when the computer program product is executed on a data processing system or automation system.
  • a machine-readable program code on a data carrier for example a CD or a memory stick
  • data processing systems can advantageously be adapted to a calculation module for the set-up widths, jaw widths, for a setpoint calculation and / or actual value calculation.
  • FIG. 1 shows a roller segment in a side view
  • FIG. 2 shows a roller segment with a positioning device in a plan view
  • 3 shows a segment with adjusting device in a side view
  • FIG. 1 schematically shows a roller segment 1 with an upper frame 4 and a lower frame 5.
  • a strand 3 is guided through the roller segment 1 by means of a plurality of lower rollers 7 and a plurality of upper rollers 8.
  • the strand is guided in the casting direction to an exit EX with a jaw opening 11.
  • Decisive for the insertion of a strand and the discharge of a strand is in each case a pair of rollers.
  • this is an input sub-roll and an input top roll
  • the roll pair consists of an output sub-roll 24 and an output top roll 34.
  • FIG. 2 shows a highly schematic representation of a roller segment 1 in a plan view.
  • two adjusting devices 12 and 13 or 14 and 15 are present at the entrance EN and at the exit EX.
  • An Anstellvoriquess pair thus form the Anstellvortechniken 12 and 13 at the entrance.
  • Another Anstellvoriquess pair form the adjusting devices 14 and 15 at the output of the roller segment. 1
  • FIG. 3 likewise shows in a highly schematic manner a segment type with adjusting devices in an oblique position.
  • the skew is a few mm to about the base length.
  • the upper frame 4 is with respect to the sub-frame 5 in one Slope positioned to him.
  • the adjusting devices 12, 13, 14 and 15 are adjusted by means of hydraulic cylinders.
  • the input EN is positioned higher relative to the output EX via an adjustment width 20 with respect to an adjustment range 21, so that the upper frame 4 is set in the required inclined position. For additional stability of the upper frame 4 is guided over Gleitstoffkappen 50.
  • FIG. 4 shows the conversion of throat widths 10, 11 into positioning widths 20, 21 of a straight segment type.
  • a straight line equation with the midpoint of an undercurve 26 or a pass line is placed in the coordinate origin.
  • An on-touch point which results from the contact of the input sub-roll 22 with the strand 3
  • an exit touch point EX which is formed by the contact of an output sub-roll 24 with the strand 3
  • the straight-line equation thus describes the sub-curve 26, so that the contact points 22, 24 or generally the sub-rollers 8 of the sub-frame 5 can be described using the sub-curve 26.
  • the points on or ox result.
  • the point on is approximately the upper one-touch point of an input top roll 32 with the strand 3.
  • the top off touch point ox is approximately the point of contact between an output top roll 34 and the strand 3.
  • ox is an upper curve 28 defined by means of a straight line equation.
  • Figure 5 shows the calculation for a uniformly curved segment type.
  • a circular arc equation is used to simulate the contact points en and ex, which arise in each case as a result of the contact of the input lower roller 22 with the strand 3 or the starting lower roller 24 with the strand 3.
  • the lower curve 26 forms the arcuate registration line of the lower rollers of a curved segment type.
  • the pass line touches the coordinate origin in the coordinate system 27 in the middle of the segment.
  • the upper input Touch point on or the upper off-touch point ox with the input top roller 32 and the output top roller 34 determines.
  • FIG. 6 shows the definition of the roll layers in the non-uniformly curved segment type.
  • the sub-curve 26 or the envelope Curve of the rollers of the sub-frame or the pass line is composed of each of the n rollers of individual circular arc pieces of different radii R 1 .
  • the center coordinates X 3 ⁇ Y 1 , the radii R 1 and the angular position ⁇ i of each circular-arc piece are given in a system fixed coordinate system or in a segment-related coordinate system.
  • a conversion from a system fixed coordinate system in a segment-related coordinate system can be made due to a known installation position of the segment in a strand transport machine.
  • the shifted lower curve 26 ' is also shifted in the non-uniformly curved segment type to the lower curve 26, that a basic position of the segment is shown.
  • Figure 7 illustrates a determination of correction values ⁇ Y en ⁇ ⁇ Y ex in determining an envelope for the upper frame 4 with an approximate method.
  • the errors or correction values ⁇ Y en and ⁇ Y ex are calculated, which result from the deviation between the sub-curve 26 'shifted into points on and ox to a circular-arc approximation curve 29 result.
  • the circular arc approximation curve 29 also passes through the points on and ox and is given a radius R M , where the radius
  • FIG. 8 shows a segment-related coordinate system for the non-uniformly curved segment type.
  • Calibration to a nominal setting position in the basic position is easily possible by setting a nominal jaw width.
  • the nominal jaw width is preferably set by a force-controlled approach to corresponding calibration pieces between the upper and lower entry and exit rollers.
  • the calculation algorithms for the straight and circular segment type are very accurate, i. they are limited only by the numerical accuracy of an automation system.
  • the calculation algorithm for the non-uniformly curved segment type has an accuracy of less than 0.01 mm with a required control accuracy of about 0.1 mm, which means that even with an approximate calculation, the method is 10 times more accurate than required ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung eines verstellbaren Rollensegmentes in einer Stranggießanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung eines verstellbaren Rollensegmentes in einer Stranggießanlage, wobei das Rollensegment zur Führung des Stranges folgende Elemente aufweist: Einen beweglichen Oberrahmen mit mindestens einer Oberrolle, einen Unterrahmen mit mindestens einer Unterrolle, eine Anstellvorrichtung zur Relativpositionierung des Oberrahmens bezüglich des Unterrahmens mit einer oder mehreren Anstellweiten, wobei ein Eingang des Rollensegmentes eine Eingangs-Maulweite und ein Ausgang eine Ausgangs-Maulweite aufweist.
Stranggießanlagen dienen zum kontinuierlichen Vergießen von quadratischen (Knüppeln) oder rechteckförmigen (Brammen) Querschnitten in Kokillen. Der Strang wird bei Brammenanlagen nach dem Austritt aus der gekühlten Kokille zur Stützung der Strangschale und zur Erzielung einer Dickenreduktion in Rollensegmenten geführt. Das Segment besteht vorzugsweise aus einem beweglichen Ober- und einem festen Unterrahmen, die beide mit mehreren Rollen versehen sind. Der Oberrahmen des Segmentes kann gegenüber dem Unterrahmen über beispielsweise je zwei hydraulische Anstellvorrichtungen in der Nähe des Eingangs und des Ausgangs innerhalb gewisser Grenzen positioniert werden. Bei Rollensegmenten in Stranggießanlagen können die Maulweiten zwischen den ersten Ober- und Unterrollen am Eingang und den letzten Ober- und Unterrollen am Ausgang auf vorgegebene Werte eingestellt werden. Unter anderem wegen einer thermischen Schrumpfung des Stranges ist die Maulweite am Auslauf vorzugsweise geringer als am Einlauf des Rollensegmentes .
Es ist A u f g a b e der Erfindung die Maulweiten, insbesondere im Hinblick auf eine Automatisierung, mit einem schnei- leren, aber vor allem genaueren Verfahren als es bisher möglich ist zu berechnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Regelung bzw. zur Steuerung des Rollensegmentes die Maulweiten in die Anstellweiten oder umgekehrt umgerechnet werden. Insbesondere im Hinblick auf eine Automatisierung, mittels einfacher Algorithmen und mit einer vom Anlagenbetreiber geforderten Mindesttoleranz, können die Anstellweiten oder Maulweiten mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden.
Vorteilhafter Weise wird eine durch einen Ein-Berührpunkt einer Eingangs-Unterrolle und durch einen Aus-Berührpunkt einer Ausgangs-Unterrolle führende Unterkurve bestimmt. Durch die Bestimmung einer Unterkurve können Berührpunkte von Rollen des Unterrahmens definiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine durch einen oberen Ein-Berührpunkt (einer Eingangs-Oberrolle) und durch einen oberen Aus-Berührpunkt (einer Ausgangs-Oberrolle) führende Oberkurve bestimmt. Durch die Bestimmung einer Oberkurve können Berührpunkte von an oder bei Rollen des Unterrahmens zumindest näherungsweise bestimmt werden.
Zweckmäßig ist, dass die Anstellweiten über eine Anstellposition der Anstellvorrichtung mit Hilfe der Unterkurve und der Oberkurve berechnet werden. Mittels der Unterkurve und der Oberkurve, welche letztendlich eine Führungslinie oder einen Führungsweg des Stranges innerhalb des Rollensegmentes beschreiben, können so auf vorteilhafte Weise Orte und Weiten zwischen dem Unterrahmen und dem Oberrahmen bestimmt werden.
Vorzugsweise wird die Eingangs-Maulweite von dem Eingangs- Berührpunkt und die Ausgangs-Maulweite von dem Ausgangs- Berührpunkt orthogonal zur Unterkurve in Richtung des Oberrahmens derart abgetragen, dass der obere Ein-Berührpunkt (der Eingangs-Oberrolle) und der obere Aus-Berührpunkt (der Ausgangs-Oberrolle) ermittelt werden. Ausgehend von der Un- terkurve und der Kenntnis der geometrischen Ausdehnung einer Stranggießanlage bzw. von deren Rollensegmenten können annähernd alle Punkte des Rollensegmentes auf einfache Art und Weise berechnet werden.
Die Ein- bzw. Aus-Berührpunkte sind nicht notwendigerweise die geometrischen Berührpunkte (einer Tangente) . Vielmehr sind es Punkte, die - zumindest für praktische Anwendungen mit ausreichender Genauigkeit - die Maulweiten definieren. Dies gilt besonders für die oberen Berührpunkte.
Von besonderem Vorteil ist es, dass die Anstellweite für mindestens einen der folgenden Rollensegment-Typen:
a) gerader Segment-Typ und/oder b) gekrümmter Segment-Typ, insbesondere bl) gleichförmig gekrümmter Segment-Typ und/oder b2) ungleichförmig gekrümmter Segment-Typ,
ermittelt wird. Ganz besonders vorteilhaft ist es, dass die Methodik des Rechenganges bzw. ein Grundalgorithmus trotz unterschiedlicher Segmentgeometrien konsequent gleichgehalten werden kann. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Unter- und die Oberkurve im Grundzustand eines jeden Segmenttyps zueinander parallel sind. Eine Anstellbewegung des Oberrahmens verschiebt nur die Oberkurve, deren Lage dann neu berechnet werden muss.
Zweckmäßiger Weise wird für die Berechnung der Kurven des geraden Segment-Typs jeweils eine Geradengleichung verwendet. Da eine Geradengleichung bereits durch zwei Punkte eindeutig beschrieben ist, ergibt sich besonders für den geraden Segment-Typ ein einfaches Rechenverfahren.
Eine vorteilhafte Erweiterung ist, dass für die Berechnung der Kurven des gekrümmten Segment-Typs, insbesondere des gleichförmig gekrümmten Segment-Typs, jeweils eine Kreisbogengleichung verwendet wird. Durch die Verwendung einer Kreisbogengleichung kann für die gleichförmig gekrümmten Segment-Typen auf sehr vorteilhafte Weise die Unterkurve und die Oberkurve, welche exakt mit den Berührpunkten des Rollensegmentes übereinstimmen, bestimmt werden.
Vorzugsweise wird für den ungleichförmig gekrümmten Segment- Typ die Unterkurve mittels einer Summe von Kreisbogenstücken, insbesondere mittels einer Summe von Kreisgleichungen, ermittelt und die Oberkurve mittels einer Kreis-Bogen-Näherungs- Gleichung. Durch Zuhilfenahme von numerischen Rechenverfahren und/oder Reihenentwicklungen kann so in vorteilhafter Weise selbst ein ungleichförmig gekrümmtes Rollensegment in guter Näherung durch eine Gleichung beschrieben werden.
Zweckmäßig ist, dass die Unterkurve mittels einer Hüllkurve, insbesondere mittels einer Summe von Kreisgleichungen mit Mittelpunktskoordinaten, Radius und Winkel, vorzugsweise mittels Wertepaaren der Kreisgleichungen, ermittelt wird.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung wird für die Kreis-Bogen-Näherungs-Gleichung ein Radius ermittelt, welcher ein Mittelwert aus der Summe der Radien der Kreisgleichungen der Unterkurve, insbesondere der Hüllkurve ist. Hinsichtlich der numerischen Entwicklung von Kurven und/oder Gleichungen gelten die gleichen Vorteile wie zuvor genannt.
Selbst bei Verwendung von numerischen Näherungsverfahren oder Annäherungskurven wird die geforderte Genauigkeit dadurch erreicht, dass an den Anstellpositionen ein Korrekturwert als eine Differenz zwischen einer bezüglich der die Unterrollen tangierenden Unterkurve verschobenen Unterkurve und der Oberkurve, insbesondere einer Kreis-Bogen-Näherungskurve, ermittelt wird. Die zuvor beschriebene Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass trotz Näherungsverfahren und durch die Ermittlung von Korrekturwerten ein möglicher Rechenfehler kompensiert wird. Dabei ist es zweckmäßig, dass an den Anstellpositionen die Anstellweite mit Hilfe des Korrekturwertes ermittelt wird.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung wird ein Koordinatenursprung eines Koordinatensystems jeweils in die Mitte einer Projektionslinie gelegt, welche durch Projektion der Unterkurve, vorzugsweise einer Passlinie, auf die Abszisse entsteht. Die Wahl eines Koordinatensystems und die Festlegung auf einen Koordinatenursprung vereinfachen die vorgenannten Rechenverfahren um ein Weiteres .
Vorzugsweise liegt die Unterkurve mit einem Punkt im Koordinatenursprung. Für eine weitere Vereinfachung der Berechnung der Rollensegmente ist es günstig wenn der Koordinatenursprung vorzugsweise in der Mitte des Rollensegmentes liegt oder die Unterkurve zumindest mit dem Mittelpunkt der Passlinie im Koordinatenursprung liegt.
Zur Erfindung gehört auch ein Computerprogramm-Produkt, umfassend Programmcode-Mittel, geeignet zur Durchführung aller Schritte eines Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, wenn das Computerprogramm-Produkt auf einem Datenverarbeitungssystem oder Automatisierungssystem ausgeführt wird. Mit einem maschinenlesbaren Programmcode auf einem Datenträger, beispielsweise einer CD oder einem Memory-Stick, lassen sich mit Vorteil Datenverarbeitungsanlagen zu einem Berechnungsmodul für die Anstellweiten, Maulweiten, für eine Sollwertberechnung und/oder Istwert-Berechnung herrichten.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt und gewisse Merkmale sind nur schematisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigt die
FIG 1 ein Rollensegment in einer Seitenansicht, FIG 2 ein Rollensegment mit Anstellvorrichtung in einer Draufsicht, FIG 3 ein Segment mit Anstellvorrichtung in einer Seitenansicht,
FIG 4 ein Segment-bezogenes Koordinatensystem eines geraden Segment-Typs ,
FIG 5 ein Segment-bezogenes Koordinatensystem eines gleichförmig gekrümmten Segment-Typs,
FIG 6 eine Definition von Rollenlagen im ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ,
FIG 7 ein Näherungsverfahren für den ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ,
FIG 8 ein Segment-bezogenes Koordinatensystem des ungleichförmig gekrümmten Segment-Typs .
Figur 1 zeigt schematisiert ein Rollensegment 1 mit einem Oberrahmen 4 und einem Unterrahmen 5. Mittels mehrerer Unterrollen 7 und mehrerer Oberrollen 8 wird ein Strang 3 durch das Rollensegment 1 geführt. Über einen Eingang EN mit einer Maulweite 10 wird der Strang in Gießrichtung zu einem Ausgang EX mit einer Maulweite 11 geführt. Entscheidend für das Einführen eines Stranges und das Ausleiten eines Stranges ist jeweils ein Rollenpaar. Für den Eingang sind das eine Ein- gangs-Unterrolle und eine Eingangs-Oberrolle und für den Ausgang besteht das Rollenpaar aus einer Ausgangs-Unterrolle 24 und einer Ausgangs-Oberrolle 34.
Figur 2 zeigt stark schematisiert ein Rollensegment 1 in einer Draufsicht. In den Eckbereichen des rechteckförmigen Rollensegmentes sind am Eingang EN und am Ausgang EX jeweils zwei Anstellvorrichtungen 12 und 13 bzw. 14 und 15 vorhanden. Ein Anstellvorrichtungs-Paar bilden also die Anstellvorrichtungen 12 und 13 am Eingang. Ein weiteres Anstellvorrichtungs-Paar bilden die Anstellvorrichtungen 14 und 15 am Ausgang des Rollensegmentes 1.
Figur 3 zeigt ebenfalls stark schematisiert einen Segment-Typ mit Anstellvorrichtungen in einer Schräglage. In der Praxis beträgt die Schräglage wenige mm auf ca. Im Basislänge. Der Oberrahmen 4 ist bezüglich des Unterrahmens 5 in einer Schräglage zu ihm positioniert. Die Anstellvorrichtungen 12, 13, 14 und 15 werden mittels Hydraulikzylindern verstellt. Der Eingang EN ist gegenüber dem Ausgang EX über eine Anstellweite 20 gegenüber einer Anstellweite 21 höher positioniert, so dass der Oberrahmen 4 in die geforderte Schräglage versetzt wird. Für eine zusätzliche Stabilität wird der Oberrahmen 4 über Gleitschutzkappen 50 geführt.
In den Figuren 4, 5, 6 und 7 wird die Art der Umrechnung für unterschiedliche Segment- oder Rollensegment-Typen gezeigt. Die Art der Umrechnung orientiert sich an der geometrischen Form der Rollenanordnung im Segment. Es gibt drei geometrisch verschiedene Segment-Typen: a) gerader Segment-Typ b) gleichförmig gekrümmter Segment-Typ, c) ungleichförmig gekrümmter Segment-Typ.
Allen Segment-Typen ist dabei gemeinsam, dass ihre Berührpunkte zwischen den Rollen und dem Strang 3 eine einhüllende Kurve bilden, welche den oben genannten Geometrien entspricht. Solch eine Betrachtungsweise erlaubt für die Berechnung eine Loslösung von der Mechanik und damit eine abstrakt mathematische Behandlung. Ein erlaubter Fehler der Berechnung sollte vorzugsweise unter 0,1 mm liegen.
Figur 4 zeigt die Umrechnung von Maulweiten 10, 11 in Anstellweiten 20, 21 eines geraden Segment-Typs. Für den geraden Segment-Typ wird eine Geradengleichung mit dem Mittelpunkt einer Unterkurve 26 bzw. einer Passlinie in den Koordinatenursprung gelegt. Ein Ein-Berührpunkt en, welcher durch die Berührung der Eingangs-Unterrolle 22 mit dem Strang 3 entsteht, und ein Ausgangs-Berührpunkt EX, welcher durch den Kontakt einer Ausgangs-Unterrolle 24 mit dem Strang 3 gebildet wird, bildet die Geradengleichung in einem Koordinatensystem 27. Mit der Geradengleichung wird also die Unterkurve 26 beschrieben, anhand der Unterkurve 26 können so die Berührpunkte 22, 24 oder allgemein der Unterrollen 8 des Unterrahmens 5 beschrieben werden. Durch Errichten von Loten in den Punkten en bzw. ex sowie das Abtragen der Maulweiten 10 und 11 am Eingang EN bzw. am Ausgang EX ergeben sich die Punkte on bzw. ox. Der Punkt on ist näherungsweise der obere Ein-Berührpunkt einer Eingangs-Oberrolle 32 mit dem Strang 3. Der obere Aus-Berührpunkt ox ist näherungsweise der Berührpunkt zwischen einer Ausgangs-Oberrolle 34 und dem Strang 3. Durch die Berührpunkte on, ox ist eine Oberkurve 28 mittels einer Geradengleichung definiert. Damit können an den Stellen -xA und xA, welche die Positionen der Anstellvorrichtungen bilden, die aus den Maulweiten 10, 11 resultierenden Anstellweiten 20, 21 bestimmt werden.
Figur 5 zeigt die Berechnung für einen gleichförmig gekrümmten Segment-Typ. Für diesen Segment-Typ wird zur Nachbildung der Berührpunkte en und ex, welche jeweils durch den Kontakt der Eingangs-Unterrolle 22 mit dem Strang 3 bzw. der Aus- gangs-Unterrolle 24 mit dem Strang 3 entstehen, eine Kreisbogengleichung angewendet. Mit der Kreisbogengleichung lässt sich exakt die Unterkurve 26 bestimmen. Die Unterkurve 26 bildet dabei die bogenförmige Passlinie der unteren Rollen eines gekrümmten Segment-Typs. Die Passlinie berührt dabei in der Segment-Mitte den Koordinatenursprung im Koordinatensystem 27. Durch Errichten der Lote ausgehend von der Unterkurve 26 in den Punkten en bzw. ex und Abtragen der Eingangs- Maulweite 10 bzw. der Ausgangs-Maulweite 11 werden der obere Ein-Berührpunkt on bzw. der obere Aus-Berührpunkt ox mit der Eingangs-Oberrolle 32 bzw. der Ausgangs-Oberrolle 34 bestimmt. Mittels einer bezüglich der die Unterrollen 22, 24 tangierenden Unterkurve 26 verschobenen Unterkurve 26' ist die Grundstellung des Segmentes gegeben, d.h. die Hüllkurven von Ober- und Unterrahmen sind zueinander parallel, haben also überall die gleiche Maulweite. Ist der Verlauf der Oberkurve 28 eindeutig bestimmt, so können die Anstellweiten 20 und 21 über einfache trigonometrische Berechnungen ermittelt werden.
Figur 6 zeigt die Definition der Rollenlagen im ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ. Die Unterkurve 26 oder die Hüll- kurve der Rollen des Unterrahmens oder die Passlinie setzt sich um jede der n Rollen aus einzelnen Kreisbogenstücken unterschiedlicher Radien R1 zusammen. Die Mittelpunktkoordinaten X3^Y1, die Radien R1 und die Winkellage Φi eines jeden Kreis-Bogen-Stücks sind in einem anlagenfesten Koordinatensystem bzw. in einem Segment-bezogenen Koordinatensystem gegeben. Eine Umrechnung von einem anlagenfesten Koordinatensystem in ein Segment-bezogenes Koordinatensystem kann aufgrund einer bekannten Einbaulage des Segmentes in einer Strangtransportmaschine vorgenommen werden. Die verschobene Unterkurve 26' ist auch beim ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ derart zu der Unterkurve 26 verschoben, dass eine Grundstellung des Segmentes dargestellt ist.
Figur 7 verdeutlicht ein Ermitteln von Korrekturwerten ÄYen^ ΔYex bei Bestimmung einer Hüllkurve für den Oberrahmen 4 mit einem Näherungsverfahren. An den Positionen -XA und XA der Anstellvorrichtungen werden die Fehler bzw. Korrekturwerte ΔYen und ΔYex berechnet, welche sich aus der Abweichung zwischen der in die Punkte on und ox verschobenen Unterkurve 26' zu einer Kreis-Bogen-Näherungs-Kurve 29 ergeben. Die Kreis- Bogen-Näherungs-Kurve 29 führt ebenfalls durch die Punkte on und ox und wird mit einem Radius RM angegeben, wobei der Radius
1 "
RM= —ΕRi der Mittelwert der Summe der Radien Ri ist. nι=ι
Figur 8 zeigt ein Segment-bezogenes Koordinatensystem für den ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ. Durch das bereits beschriebene, lotrechte Abtragen der Maulweiten 10, 11 von dem Ein-Berührpunkt en bzw. von dem Aus-Berührpunkt ex sind die oberen Berührpunkte on und ox festgelegt. Zur Vereinfachung des Rechenverfahrens wird für den Oberrahmen 4 mit der Kreis- Bogen-Näherungs-Kurve 29 weitergerechnet. Damit können an den Positionen -XA und XA aus den Maulweiten 10, 11 die resultierenden Anstellweiten 20, 21 unter Verwendung der vorher gewonnenen Korrekturwerte ΔYen und ΔYex bestimmt werden. Die zuvor beschriebenen Algorithmen zur Umrechnung von Maulweiten in Anstellweiten oder umgekehrt, erlauben eine Transformation der Prozessgrößen (Maulweiten, Dicken) , die für einen Anlagenbediener von Bedeutung sind, in die Größen und Positionen, wie sie für einen Regelungstechniker und/oder In- betriebsetzer einer Stranggießanlage von Bedeutung sind. Trotz unterschiedlicher Segment-Typen ist der Grundrechenalgorithmus für alle Segment-Typen gleich, dies vereinfacht einen Automatisierungsprozess, da beispielsweise nur eine Funktion für alle Segmente aufgerufen werden muss.
Eine Kalibrierung auf eine Nenn-Anstellposition in der Grundstellung, ist unter Einstellung einer Nenn-Maulweite sehr einfach möglich. Die Nenn-Maulweite wird vorzugsweise durch ein kraftgeregeltes Auffahren auf entsprechende Kalibrierstücke zwischen den oberen- und unteren Eintritts- sowie auch Austrittsrollen eingestellt.
Die Rechenalgorithmen für den geraden und den kreisförmigen Segment-Typ sind sehr genau, d.h. sie sind nur durch eine numerische Genauigkeit eines Automatisierungssystems begrenzt. Der Rechenalgorithmus für den ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ weist eine Genauigkeit von weniger als 0,01 mm bei einer geforderten Regelgenauigkeit von ca. 0,1 mm auf, das bedeutet selbst bei einer Näherungsrechnung liefet das Verfahren eine 10-fach höhere Genauigkeit als gefordert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung eines verstellbaren Rollensegmentes (1) in einer Stranggießanlage, wobei das Rollensegment (1) zur Führung des Stranges (3) folgende Elemente aufweist:
- einen beweglichen Oberrahmen (4) mit mindestens einer Oberrolle,
- einen Unterrahmen (5) mit mindestens einer Unterrolle,
- eine Anstellvorrichtung (12, 13, 14, 15) zur Relativpositionierung des Oberrahmens (4) bezüglich des Unterrahmens mit einer oder mehreren Anstellweiten (20, 21),
- wobei ein Eingang (EN) des Rollensegmentes (1) eine Eingangs-Maulweite (10) und ein Ausgang (EX) eine Ausgangs- Maulweite (11) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Regelung bzw. zur Steuerung des Rollensegmentes (1) die Maulweite (n) (10, 11) in die Anstellweite (n) (20, 21) oder umgekehrt umgerechnet werden/wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine durch einen Ein-Berührpunkt (en) einer Eingangs- Unterrolle (22) und durch einen Aus-Berührpunkt (ex) einer Ausgangs-Unterrolle (24) führende Unterkurve (26) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine durch einen oberen Ein-Berührpunkt (on) und durch einen oberen Aus-Berührpunkt (ox) führende Oberkurve (28) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anstellweiten (20, 21) über eine Anstellposition (-xA, +xA) der Anstellvorrichtung (12, 13, 14, 15) mit Hilfe der Unterkurve (26) und der Oberkurve (28) berechnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Eingangs-Maulweite (10) von dem Ein-Berührpunkt (en) und die Ausgangs-Maulweite (11) von dem Aus-Berührpunkt (ex) orthogonal zur Unterkurve (26) in Richtung des Oberrahmens (4) derart abgetragen werden, dass der obere Ein-Berührpunkt (on) und obere Aus-Berührpunkt (ox) ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anstellweite (20, 21) für mindestens einen der folgenden Rollensegment-Typen : a) gerader Segmenttyp und/oder b) gekrümmter Segmenttyp, insbesondere
- bl) gleichförmig gekrümmter Segmenttyp und/oder
- b2) ungleichförmig gekrümmter Segmenttyp, ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die Berechnung der Kurven (26, 28) des geraden Segmenttyps jeweils eine Geradengleichung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die Berechnung der Kurven (26, 28) des gekrümmten Segmenttyps, insbesondere des gleichförmig gekrümmten Segmenttyps, jeweils eine Kreisbogengleichung verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für den ungleichförmig gekrümmten Segmenttyp die Unterkurve (26) mittels einer Summe von Kreisbogenstücken, insbesondere mittels einer Summe von Kreisgleichungen, ermittelt wird und die O- berkurve (28) mittels einer Kreis-Bogen-Nährungs-Gleichung ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Unterkurve (26) mittels einer Hüllkurve, insbesondere mittels einer Summe von Kreisgleichungen mit Mittelpunktskoordinaten (X1, V1) , Radius (R1) und Winkel (O1) , vorzugsweise mittels Wertepaaren der Kreisgleichungen, ermittelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die Kreis-Bogen-Näherungs-Gleichung ein Radius (RM) ermittelt wird, welcher ein Mittelwert aus der Summe der Radien (R1) der Kreisgleichungen für die Unterkurve (26), insbesondere für die Hüllkurve, ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an den Anstellpositionen (-xA, +XA) ein Korrekturwert (Ayen^ Δyex) als eine Differenz zwischen einer bezüglich der die Unterrollen (22, 24) tangierenden Unterkurve (26) verschobenen Unterkurve (26') und der Oberkurve (28), insbesondere einer Kreis-Bogen-
Näherungs-Kurve (29) , ermittelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an den Anstellpositionen (-xA, +XA) die Anstellweite (20, 21) mit Hilfe des Korrekturwertes (Δyenr Δyex) ermittelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Koordinatenursprung eines Koordinatensystems (27) jeweils in die Mitte einer Projektionslinie gelegt wird, welche durch Projektion der Unterkurve (26), vorzugsweise einer Passlinie, auf die Abszisse entsteht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Unterkurve (26) mit einem Punkt im Koordinatenursprung liegt.
16. Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode-Mittel, geeignet zur Durchführung aller Schritte eines Verfahrens nach einem der obigen Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Datenverarbeitungssystem oder Automatisierungssystem ausgeführt wird.
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