EP1893367A1 - VERFAHREN ZUR REGELUNG UND/ODER STEUERUNG EINES ANSTELLSEGMENTES IN EINER STRANGGIEßANLAGE UND VORRICHTUNG HIERFÜR - Google Patents

VERFAHREN ZUR REGELUNG UND/ODER STEUERUNG EINES ANSTELLSEGMENTES IN EINER STRANGGIEßANLAGE UND VORRICHTUNG HIERFÜR

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EP1893367A1
EP1893367A1 EP06755231A EP06755231A EP1893367A1 EP 1893367 A1 EP1893367 A1 EP 1893367A1 EP 06755231 A EP06755231 A EP 06755231A EP 06755231 A EP06755231 A EP 06755231A EP 1893367 A1 EP1893367 A1 EP 1893367A1
Authority
EP
European Patent Office
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controller
force
input
longitudinal
regulator
Prior art date
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EP06755231A
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English (en)
French (fr)
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EP1893367B2 (de
EP1893367B1 (de
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Bernhard Weisshaar
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Not-in-force legal-status Critical Current

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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
    • B22D11/1206—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
    • B22D11/12—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
    • B22D11/16—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 a Anstellsegmentes in a continuous casting, wherein the Anstellsegment has a subframe and an upper frame, which are adjustable by adjusting in ih ⁇ rer position and / or tilt relative to each other, wherein a strand between an input and an output is guided in a casting direction of the subframe and the O- superframe, wherein each adjusting element is assigned a respective position controller.
  • the invention relates to a device for controlling and / or controlling a Anstellsegmentes in a continuous casting, wherein the Anstellsegment has a subframe and a top frame, which are adjustable by four adjusting elements in position and / or tilt relative to each other, wherein a strand between a Entrance and an exit in a casting direction of the sub-frame and the upper frame is performed.
  • Continuous casting plants are used for continuous casting of square (billets) or rectangular (slabs) cross sections in molds.
  • the strand is performed in slab after leaving a cooled mold preferably for supporting a strand shell and to achieve a reduction in thickness in Anstellsegmenten.
  • a Anstellsegment preferably consists of a movable upper and a fixed subframe, both of which are provided with a plurality of rollers.
  • the upper frame of a Anstellsegmentes can ⁇ example as compared to the subframe via two hydraulically operable adjusting elements in the vicinity of the input and the output are positioned vertically within certain limits.
  • the aim of a preferably automated adjustment or adjustment of Anstellsegmentes is to set an input jaw width between the first upper and lower rollers at the entrance and the last upper and lower rollers at the output to predetermined values. Because of, for example, a thermal shrinkage of the strand, the input mouth width at Ein ⁇ transition of Anstellsegmentes must be greater than an output mouth width at the output of Anstellsegmentes.
  • the Anstellsegment here comes the task to give a strand or generally a conveyed a certain shape or to provide a certain thickness of a strand at the output of Anstellsegmentes. An error of the thickness of the strand must preferably ⁇ be less than 0.1 mm. Furthermore, the Anstellseg ⁇ ment the task, for example, to support a partially solidified strand shell of a liquid metal.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for increasing the accuracy in the control available.
  • a position correction value ermit ⁇ telt is.
  • the longitudinal controller permanently the position and / or angle of the upper frame with respect to the input jaw width and the output jaw width corrected when a maximum allowable value is exceeded. The correction is carried out by means of position correction values.
  • At least on the input side two position controller with egg ⁇ nem cross-controller for controlling and / or controlling a tilt transversely to the casting direction and / or for controlling and / or controlling a position difference between a first of the adjusting elements and a prepared second of the adjusting elements.
  • a skew, in ⁇ play of the upper frame, transversely to the casting direction CONTROL lines ⁇ and be limited.
  • each position controller is assigned a force limiting controller.
  • Force limiters are used to avoid damage or malfunction in plant operation.
  • the skew between the input and the output can not be eliminated by the cross regulators alone.
  • forwarding of position correction values for the position regulator to the input side and for the position controller on the output side an inclined position can be continuously maintained sition by the position correction values in the required Po ⁇ in the longitudinal direction, ie in the casting direction.
  • a skew actual value is determined by a difference of Positi ⁇ ons staple of adjusting elements at the input and / or output. Since the individual position controller preferably already have individual position transducer which ⁇ se procedure is advantageous. Expediently, a mean value of the position values at the input and / or output is provided for the subtraction . Since the input and the output of a respective Schrägla ⁇ ge may have in the transverse direction, is advantageous at the output for the determination of the actual value of skew, an averaging of the individual ⁇ NEN position values of the adjusting elements at the input and / or adjusting elements.
  • a further increase the control accuracy is thereby he ⁇ sufficient that the cross-regulator and / or the longitudinal control having a nonlinear characteristic.
  • unwanted actual values can thus be ignored for the transverse controller and / or the longitudinal controller.
  • the transverse regulator and / or the longitudinal regulator is so non-linear that an oblique position is reduced by increasing the respective lower side.
  • the cross-controller and / or the longitudinal controller does not respond to negative deviations.
  • a particular embodiment of the invention is that in case of failure of a position sensor of the associated position controller by a fault controller, which receives a nominal value of a force feedback of the nearest adjustment, till ⁇ triggers.
  • the position controller is replaced, for example, by a pro ⁇ proportional error controller for the force in case of failure of a posi ⁇ onsgebers.
  • the position correction value of the cross-controller and / or the longitudinal controller for the duration of the failure is maintained at its last value in case of failure of a position sensor.
  • the removal of the donor disorder can therefore be placed directly on the old correction state ⁇ with advantage again.
  • a position correction value for the positioning of the respective adjustment element is determined in case of failure or failure to achieve a position setpoint of a Positionsreg ⁇ lers on the respective force limiting controller.
  • the force limiting controller generates a position correction value when a force limit is exceeded. Is reached a force limit or already exceeded, the position correction value to the current position value can be added advantageously ⁇ are added, which results in an immediate decrease in the achieved force.
  • a force limiting regulator preferably comprises at least three partial force controllers.
  • At least one of the following predetermined force limits and / or force values is used for each adjustment: A maximum force in the opening direction, the direction of a maximum force in the closing ⁇ , a minimal force in the closing direction.
  • the position correction value for Po ⁇ sitionsregelung is determined via a cascade control, wherein an error control loop comprises a power limit control circuit includes and the force limiting regulation circuit includes a forward ⁇ lay-locked loop and the skew control circuit includes a position control loop.
  • Parameterisation of the control loops can thus systematically from the inside to the outside, starting with the position controls on the Schräglagenbe ⁇ grenzungsregler, the force limiting controller be made to the error regulators.
  • the device-related problem is based on the solved a ⁇ gangs said apparatus characterized in that for regulation and / or control of the position and / or tilt in a direction of casting a longitudinal controller is provided.
  • the longitudinal regulator is prepared for generating two position correction values, namely a first position correction value for at least one position controller at the input and a second position correction value for at least one position controller at the output.
  • each adjusting element has a position transmitter.
  • the inclined position of the Anstellsegmentes can be quickly and accurately compensated.
  • a cross-controller for the regulation and / or control of the position and / or tilt transversely to the casting direction, a cross-controller for the input and a further cross-controller for the output available.
  • a tilting position can be limited to advantageous width be ⁇ .
  • Dynamic skews can also occur during a running, force-free positioning or static position differences can occur if, for example, the strand cross-section is trapezoidal, or an optionally inserted force limiting regulator only engages on one side of the control element.
  • a cross-controller can successfully cross the tilt or skew position limit to the casting direction of Anstellsegmentes or the upper frame.
  • the device is designed such that the formation of a skew for the actual value of longitudinal regulator means for the difference formation and / or averaging the position values of the adjusting elements at the input and at the output Ver ⁇ adjusting elements are present.
  • the accuracy of Rege ⁇ increased lung is designed such that the formation of a skew for the actual value of longitudinal regulator means for the difference formation and / or averaging the position values of the adjusting elements at the input and at the output Ver ⁇ adjusting elements are present.
  • the transverse regulators and / or the longitudinal regulator preferably have a non-linear control characteristic.
  • a position controller has an error controller, which receives a force actual value of the nearest Verstellele ⁇ Mentes in case of failure of a position sensor as the setpoint.
  • a force limiting controller is provided for each position controller.
  • FIG 3 shows schematically the Anstellsegment in a plan view
  • FIG 4 schematically shows the Anstellsegment in a side view with adjusting devices
  • 5 shows a block diagram of a control device
  • the continuous casting 2 is prepared with Anstell ⁇ segments 1 for guiding a strand 3.
  • the Anstellsegmente 1 serve to guide the strand 3 from a vertical to a horizontal position.
  • Liquid metal 6, wel ⁇ ches is stored in a tundish 7, flows or is poured through a dip tube into the mold 7a.
  • the already partially solidified strand 3 is ge ⁇ leads by the Anstellsegmente 1.
  • An alternate segment of the strand 3 is guided on a roller table 4 to a next processing step in the continuous casting plant. 2
  • FIG. 2 shows a Anstellsegment 1 in a side view.
  • the Anstellsegment 1 has a sub-frame 9 and a 0- superframe 10.
  • the strand 3 is guided by means of rollers 8 through an output segment 1 up to an output EX.
  • the Anstellsegment 1 can be adjusted for be ⁇ arbitrary thicknesses of a strand 3.
  • Exempla ⁇ is shown here a so-called straight segment type 1 driven, apply analogous conditions for a uniformly curved segment-type or a non-uniform curved segment type.
  • a uniformly curved segment type leads the strand 3 in a circular arc.
  • a non-uniformly curved segment type which leads the strand 3 with a decreasing curvature, is referred to as a directional segment with decreasing curvature.
  • Figure 3 shows the Anstellsegment 1 in a plan view.
  • the positioning segment 1 has a first te adjusting device 12 and a second adjusting device 13.
  • the Anstellsegment 1 In the vicinity of the output EX, the Anstellsegment 1, a third adjusting device 14 and a fourth Anstell ⁇ device 15.
  • four adjusting devices 12, 13, 14, 15 of the upper frame 10 may Anstellsegmentes 1 ge ⁇ geninate the sub-frame 9 via two hydraulic adjusting devices 12 and 13 or 14 and 15 in the vicinity of the entrance EN and in the vicinity of the exit EX be positioned or adjusted within GeWiS ⁇ ser limits.
  • Figure 4 shows such a positioning of the upper frame 10 to the subframe 9.
  • the adjusting devices 12 and 13 are positioned relative to the adjusting devices 14 and 15 with a larger Anstellweite such that it comes to a tilt of the upper frame 10 relative to the lower frame 9.
  • the upper frame 10 is guided in this case via a respective Gleitschutz 50 side.
  • a reduction in thickness of the strand 3 is achieved.
  • Figure 5 shows a device for controlling and / or control of Anstellsegmentes 1 fragmentary in a block ⁇ circuit diagram.
  • the control device is prepared, each with a position regulator ⁇ S1, S2, S3 and S4 for the four Anstellsegmente 12,13,14, 15 °.
  • the respective control value is yl to Y4, which tilstromwert as Servoven- or is output as a position value, provided ⁇ .
  • Each position controller Sl to S4 are each a Kraftbe ⁇ assigned grenzungsregler Fl to F4.
  • the position controllers Sl and S2 are assigned a transverse regulator Qi 2 for limiting an inclined position transversely to a transport or casting direction.
  • the position controllers S3 and S4 are assigned a further transverse controller Q 34 for limiting or correcting an inclined position transversely to the casting direction at the output.
  • As actual value input variables are the position controller Sl which positi on ⁇ onsgeber (not shown) to S4 with the respective Positionsist tone Xsi, xs2, XS3 and x powered S 4 of the individual Anstellvorrichtun- 12 to 15 are determined. The sign of the position x s for the opening direction is agreed to be positive.
  • the position controller receive Sl to S4 respectively set position values W S i, W 32, W S 3, S 4 and W Positionskor ⁇ compensation values, the ermit by means of the superimposed part controller ⁇ be telt.
  • the cross-Qi controller 2 and Q34 are to provide Posi ⁇ tion correction values W 3112 W 3212 W S W S 334 and prepared 434th
  • the force limitation controllers F1 to F4 are also prepared for generating position correction values W SFI to W SF4 .
  • the control device has a longitudinal regulator L.
  • the longitudinal controller provides two position correction values , a position correction value W SEN for position correction at input EN and another position correction value W SEX for position correction at output EX.
  • the position controller Sl to S4 have a linear proportional Charak ⁇ characteristic (make P-controller).
  • the current position correction values W S n 2 , W 3212 , W 3334 , W S 434 of the cross-controller Q i2 and Q34 and the longitudinal controller L are maintained at their last valid values, so again when the encoder fault disappears the old correction state can be set up.
  • Each force limit controller Fl to F4 consists of three partial force controllers 30, 31, 32 (see FIG. 7).
  • a first partial force controller 30 serves to limit the force of a maximum Force in the opening direction 34
  • a second partial force controller 31 serves to limit the force of a maximum force in the closing direction 35
  • a third part of force controller 32 is the force limit of a minimum force in the closing direction 36.
  • the third part of force controller 32 ensures a minimum pressing force 36 when the associated position setpoint at ⁇ game as Wsi, does not lead to the strand 3 to the contact.
  • the sign of the force X F is agreed to be positive for the closing direction.
  • All of the force limit controllers Fl to F4 generate position correction target values W S fi to W S f4, which are added to the position command values W S i to W S 4.
  • the following is a description of the non-linear mode of action of the partial force controller 30,31,32 based on the case distinction opening the Anstellsegments, closing the Anstellsegments with strand 3 or spacers and closing the Anstellsegmentes with contacting the strand. 3
  • the force limiting target value is the maximum force in Publ ⁇ voltage device 34 and greater than zero.
  • the power value x F is less than zero but RESIZE ⁇ SSER the negative maximum force in the opening direction 34, is positive, a deviation of the maximum force in the opening direction 34 and the force feedback value x F and the output of the sub power controller 30 therefore limited to zero.
  • the output of the fractional force controller 30 therefore provides a negative position correction setpoint for the position. This reduces the overall position setpoint W SF so that the upper frame 10 is stopped or even lowered again until the control deviation becomes zero. Since the partial force controller 30 has a proportional-integral characteristic (PI behavior), the controller output keeps the correction setpoint even if the control deviation disappears. Close the positioning segment:
  • the force limit setpoint is the maximum force in the closing direction 35 and greater than zero.
  • the maximum force in the closing direction 35 is greater than the actual force value x F and greater than zero, the Regelab ⁇ deviation is negative and the output of the second partial force controller 31 is therefore limited to zero.
  • Exceeds the power value x F is the maximum force in the closing direction 35 due to a low position command value, the deviation is posi ⁇ tiv. Therefore, the output of the sub power controller 31 supplies a positive correction reference value W SF for the associated Positi ⁇ onsregler. This increases the overall position setpoint, so that the upper frame 10 is raised slightly. Due to the PI characteristic of the controller, the correction setpoint is retained even if the control deviation disappears.
  • the minimum force command value is the minimum force in the closing direction ⁇ 36 and greater than zero.
  • the control deviation is then positive and the output of the third partial force controller 32 is limited to zero. If the force actual value x F falls below the limit of the minimum force in the closing direction 36, a negative correction target value W 3 F results for the associated position controller. This reduces the overall position setpoint so that the upper frame 10 is lowered. Due to the PI characteristic of the controller, the correction setpoint is retained even if the control deviation disappears.
  • Dynamic inclinations of the upper frame 10 may occur during ongoing, zero-force positioning when flow characteristics of proportional valves associated with the hydraulic biasing devices are unequal or the friction state in the hydraulic cylinders is very different.
  • Static position differences can occur if the strand cross-section is trapezoidal, or one of the partial force ⁇ controller Fl to F4 engages on one side.
  • the first case would meet best a feature that lowers the position of the higher side while raising the position of the low side or lowers only the position on the higher side or lifting only the positi ⁇ on on the low side and the also very dyna ⁇ mixed.
  • the second case calls for a function that keeps the position at which the force limit controls are active constant and adjusts only the other side in height.
  • a Rege ⁇ distribution function both cases covering is given to the second case. When the permissible inclined position is exceeded, therefore, always the low position of the higher position is tracked.
  • the cross controller Qi 2 only becomes active if a maximum permissible position difference ASi 2 or skew is exceeded. If the two Anstell ⁇ devices 12 and 13 to move in a position in the required direction, the skew of the two Anstell ⁇ is offset 12 and 13 devices. If one of the two jobs prevents further positioning, because the maximum force in the closing direction 35 is reached, only the other adjusting device will compensate for the skew. An analogous behavior applies to the cross-controller Q 34 .
  • the Qi 2 and Q 34 cross regulators must be of the proportional-integral type (PI controller) so that the controllers maintain the position correction as long as the skew at their limit is required, ie as long as the control deviation is zero. If the inclined position loosens transversely to the casting direction, eg due to changed system states from the respective limit, the correction intervention is also automatically reduced again. An inclination of the upper frame 10 between the input EN and the output EX can not be eliminated by the lateral regulators Qi 2 and Q 34 . In contrast to the oblique position transverse to the casting direction, the skew in the casting direction is desired. As a result, a shrinkage and / or a soft taper can be set.
  • PI controller proportional-integral type
  • the skew in the casting direction is forced by a corresponding specification of the position setpoints.
  • the skew actual value ⁇ S ENEX is formed by a Differenzbil ⁇ tion of the averaged actual position values on the input side and on the output side of Anstellsegmentes 1 (see Figure 9). If the adjusting devices 12, 13 at the input EN and the adjusting devices 14, 15 at the output EX can move in the required direction, the inclined position of all adjusting devices is compensated.
  • the transverse controllers Q i2 and Q 34 and the longitudinal controller L are characterized in that they are superimposed on the position control and generate a position correction value.
  • the Integ ⁇ ralanteil thereby yields the stationary correction setpoint. This is itself again limited to prevent too much "charging" of the I-share.
  • FIG. 6 shows one of the position controllers S1 to S4 in detail.
  • the position controller has an error controller 24 in addition to the actual position controller 26.
  • the error controller 24 forms a redundant system with the position controller 26. In the normal case, only the position controller 26 is effective.
  • the position controller has an error signal 22.
  • the error signal 22 is fed via an inverter 25 to the position controller 26 to an enable input 23.
  • the error signal 22 is equal to zero and is set to one by means of the inverter and thus the enable input 23 is “enabled”. If an error occurs, the error signal is blocked ⁇ 22 to one, and thus the enable input 23 of the positioning ⁇ tion regulator 26 by means of inverter 25 and be ⁇ ne function switched to inactive. Error controller 24 and position controller 26 thus operate depending on the operating state in the alternating mode. As already mentioned above, the position controller 26 "jerk ⁇ free" replaced by the error controller 24 in case of failure of a position sensor. The error controller 24 receives as a setpoint the force actual value of the respective adjacent adjusting device. Furthermore, a position controller Sl to S4 on an offset integrator 20 to compensate for a servo valve leakage current and to overcome adhesive forces in the hydraulic cylinder of the adjusting devices.
  • FIG. 8 shows in detail one of the lateral regulators Q i2 or Q 34 .
  • Such a cross-controller has two PI controllers with limit 40, 41. Be via a first subtraction point the actual position values x i and S x S 2 Renz forming points to two further Diffe ⁇ to which the maximum value of i is 2 tet be scarf ⁇ guided.
  • FIG. 9 shows the longitudinal regulator L in detail.
  • the longitudinal controller L is constructed with two PI controllers 42 and 43 analogous to the transverse controllers.
  • the longitudinal controller L is prepared for evaluating all four actual position values x S i to x S 4. From the position actual values x i and S x S 2 is ti repliessstelle means of a first Mul ⁇ 44 the mean value is formed.
  • the position tions actual values x S x S 3 and 4 are access site via a second multipliers 45 ⁇ averaged.
  • a consistent additive interconnection of the position controller Sl to S4, the force limit controller Fl to F4, the cross-controller Qi2, Q34 and the longitudinal controller L via position correction values allows a simplified start-up of a control device for a continuous casting 2.
  • the parameterization of the control ⁇ circles can be made systematically from the inside to the outside, starting with the position controllers Sl to S4 on the bank angle limit controller Q 12 , Q34 and L, the force limiting controller Fl to F4 to the error controllers 24.
  • each sub-controller has a clearly definable task oh ⁇ ne mutual coupling. Even if, for example, force and oblique position limit controllers become active at the same time, this can easily be recognized by the controller outputs, because each controller can only correct in one direction.

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Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung eines Anstellsegmentes in einer Stranggießanlage und Vorrichtung hierfür
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung eines Anstellsegmentes in einer Stranggießanlage, wobei das Anstellsegment einen Unterrahmen und einen Oberrahmen aufweist, die durch Verstellelemente in ih¬ rer Position und/oder Schräglage relativ zueinander justierbar sind, wobei ein Strang zwischen einem Eingang und einem Ausgang in einer Gießrichtung von dem Unterrahmen und dem O- berrahmen geführt wird, wobei jedem Verstellelement je ein Positionsregler zugeordnet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung und/oder Steuerung eines Anstellsegmentes in einer Stranggießanlage, wobei das Anstellsegment einen Unterrahmen und einen Oberrahmen aufweist, die durch vier Verstellelemente in ihrer Position und/oder Schräglage relativ zueinander justierbar sind, wobei ein Strang zwischen einem Eingang und einem Ausgang in einer Gießrichtung von dem Unterrahmen und dem Oberrahmen geführt wird.
Stranggießanlagen dienen zum kontinuierlichen Vergießen von quadratischen (Knüppeln) oder rechteckförmigen (Brammen) Querschnitten in Kokillen. Der Strang wird bei Brammenanlagen nach dem Austritt aus einer gekühlten Kokille vorzugsweise zur Stützung einer Strangschale und zur Erzielung einer Dickenreduktion in Anstellsegmenten geführt. Ein Anstellsegment besteht vorzugsweise aus einem beweglichen Ober- und einem festen Unterrahmen, die beide mit mehreren Rollen versehen sind. Der Oberrahmen eines Anstellsegmentes kann beispiels¬ weise gegenüber dem Unterrahmen über je zwei hydraulisch betätigbare Verstellelemente in der Nähe des Eingangs und des Ausgangs innerhalb gewisser Grenzen vertikal positioniert werden . Ziel einer vorzugsweise automatisierten Verstellung oder Justierung des Anstellsegmentes ist es, eine Eingangs-Maulweite zwischen den ersten Ober- und Unterrollen am Eingang und den letzten Ober- und Unterrollen am Ausgang auf vorgegebene Werte einzustellen. Wegen beispielsweise einer thermischen Schrumpfung des Stranges muss die Eingangsmaulweite am Ein¬ gang des Anstellsegmentes größer sein als eine Ausgangs- Maulweite am Ausgang des Anstellsegmentes. Dem Anstellsegment kommt hier die Aufgabe zu, einen Strang oder allgemein einem Fördergut eine gewisse Form zu geben oder für ein bestimmtes Dickenmaß eines Stranges am Ausgang des Anstellsegmentes zu sorgen. Ein Fehler des Dickenmaßes des Stranges muss vorzugs¬ weise unter 0,1 mm liegen. Des Weiteren hat das Anstellseg¬ ment die Aufgabe beispielsweise eine teilweise erstarrte Strangschale eines flüssigen Metalls zu stützen.
Bisherige Verfahren ließen ein derart geringes Toleranzmaß nicht zu oder waren gänzlich auf fest eingestellte Maulweiten abgestimmt. Insbesondere bei fest eingestellten Maulweiten, beispielsweise durch Distanzstücke zwischen dem Oberrahmen und dem Unterrahmen, ist keinerlei Flexibilität im Anlagenbe¬ trieb einer Stranggießanlage gegeben. Darüber hinaus kann mit fest eingestellten Mauweiten in keinster Weise auf dynamische Veränderungen im oder am Strang reagiert werden. Ändert sich beispielsweise aufgrund von thermischen Veränderungen in der Strangschale ein Rohmaß des Stranges, so muss die Ausgangs¬ maulweite unmittelbar angepasst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Regelung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Regelung und/oder Steuerung einer Schräglage in Gießrichtung mittels eines Längs-Reglers ein Positionskorrekturwert ermit¬ telt wird. Von Vorteil ist es hierbei, dass der Längs-Regler permanent die Position und/oder Schräglage des Oberrahmens bezüglich der Eingangs-Maulweite und der Ausgangs-Maulweite korrigiert, wenn ein maximal zulässiger Wert überschritten wird. Die Korrektur wird mittels Positionskorrekturwerten durchgeführt .
In einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest auf der Eingangsseite je zwei Positionsregler mit ei¬ nem Quer-Regler zur Regelung und/oder Steuerung einer Schräglage quer zur Gießrichtung und/oder zur Regelung und/oder Steuerung eines Positionsunterschiedes zwischen einem ersten der Verstellelemente und einem zweiten der Verstellelemente hergerichtet. Mit Vorteil kann dadurch eine Schräglage, bei¬ spielsweise des Oberrahmens, quer zur Gießrichtung kontrol¬ liert und begrenzt werden.
Zweckmäßig ist, dass jedem Positionsregler ein Kraftbegrenzungsregler zugeordnet ist. Kraftbegrenzungsregler werden mit Vorteil zur Vermeidung von Schäden oder Störungen im Anlagenbetrieb eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird durch den Längs-Regler ein erster Positionskorrekturwert für die Posi¬ tionsregler auf der Eingangsseite und ein zweiter Positions¬ korrekturwert für die Positionsregler auf der Ausgangsseite ermittelt. Die Schräglage zwischen dem Eingang und dem Aus¬ gang kann nicht von den Quer-Reglern alleine eliminiert werden. Durch ein beispielsweise Weiterleiten von Positionskorrekturwerten für die Positionsregler auf der Eingangsseite und für die Positionsregler auf der Ausgangsseite kann eine Schräglage in Längsrichtung, also in Gießrichtung, fortlaufend durch die Positionskorrekturwerte in der geforderten Po¬ sition gehalten werden.
Eine vorteilhafte Variante der Erfindung ist, dass ein Schräglagen-Istwert durch eine Differenzbildung von Positi¬ onswerten von Verstellelementen am Eingang und/oder am Ausgang ermittelt wird. Da die einzelnen Positionsregler vorzugsweise bereits einzelne Positionsgeber aufweisen, ist die¬ se Vorgehensweise vorteilhaft. Zweckmäßigerweise wird für die Differenzbildung ein Mittel¬ wert der Positionswerte am Eingang und/oder Ausgang bereitge¬ stellt. Da der Eingang und der Ausgang jeweils eine Schrägla¬ ge in Querrichtung aufweisen können, ist für die Ermittlung des Schräglagen-Istwertes eine Mittelwertbildung der einzel¬ nen Positionswerte der Verstellelemente am Eingang und/oder der Verstellelemente am Ausgang vorteilhaft .
Eine weitere Steigerung der Regelgenauigkeit wird dadurch er¬ reicht, dass der Quer-Regler und/oder der Längs-Regler eine nicht lineare Charakteristik aufweisen. Mit Vorteil können so für den Quer-Regler und/oder den Längs-Regler nicht gewünschte Istwerte ignoriert werden. Beispielsweise werden negative Istwerte, für die eine Regelung nicht sinnvoll ist, begrenzt, somit wird die Stabilität des Regelkreises erhöht.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Quer-Regler und/oder der Längs-Regler derart nicht-linear, dass eine Schräglage durch Erhöhen der jeweils niedrigeren Seite abgebaut wird.
Zweckmäßigerweise reagiert der Quer-Regler und/oder der Längs-Regler nicht auf negative Regelabweichungen.
Eine besondere Ausgestaltungsform der Erfindung ist, dass bei Ausfall eines Positionsgebers der zugehörige Positionsregler durch einen Fehlerregler, welcher als Sollwert einen Kraft- Istwert des nächstgelegenen Verstellelementes erhält, abge¬ löst wird. Mit großem Vorteil wird bei Ausfall eines Positi¬ onsgebers der Positionsregler beispielsweise von einem pro¬ portionalen Fehlerregler für die Kraft abgelöst.
In zweckmäßiger Weise wird bei Ausfall eines Positionsgebers der Positionskorrekturwert des Quer-Reglers und/oder der des Längs-Reglers für die Dauer des Ausfalls auf seinem letzten Wert gehalten. Bei Verschwinden der Geber-Störung kann somit mit Vorteil wieder direkt auf dem alten Korrekturzustand auf¬ gesetzt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass bei Ausfall oder bei Nichterreichen eines Positionssollwertes eines Positionsreg¬ lers über den jeweiligen Kraftbegrenzungsregler ein Positionskorrekturwert für die Positionierung des jeweiligen Verstellelementes ermittelt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt der Kraftbegrenzungsregler bei Überschreiten einer Kraftgrenze einen Positionskorrekturwert. Ist eine Kraftgrenze erreicht oder bereits überschritten, so kann vorteilhafterweise der Positionskorrekturwert zu dem momentanen Positionswert hinzu¬ addiert werden, welches ein sofortiges Nachlassen der erreichten Kraft zur Folge hat .
Vorzugsweise umfasst ein Kraftbegrenzungsregler mindestens drei Teilkraftregler.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird für jedes Verstellelement mindestens einer der folgenden vorgebbaren Kraftgrenzen und/oder Kraftsollwerte verwendet: Eine maximale Kraft in Öffnungsrichtung, eine maximale Kraft in Schlie߬ richtung, eine minimale Kraft in Schließrichtung. Durch die Verwendung von beispielsweise drei Teilkraftreglern mit drei unterschiedlichen Kraftgrenzen kann so vorteilhafterweise auf die in einem Anstellsegment auftretenden Kräfte reagiert wer¬ den .
Vorteilhaft ist, dass der Positionskorrekturwert für die Po¬ sitionsregelung über eine Kaskadenregelung ermittelt wird, wobei ein Fehlerregelkreis einen Kraftbegrenzungs-Regelkreis einschließt und der Kraftbegrenzungs-Regelkreis einen Schräg¬ lagen-Regelkreis einschließt und der Schräglagen-Regelkreis einen Positionsregelkreis einschließt. Eine Parametrierung der Regelkreise kann so systematisch von innen nach außen, beginnend mit den Positionsreglern über die Schräglagenbe¬ grenzungsregler, die Kraftbegrenzungsregler bis zu den Fehlerreglern vorgenommen werden. Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird bezogen auf die ein¬ gangs genannte Vorrichtung dadurch gelöst, dass zur Regelung und/oder Steuerung der Position und/oder Schräglage in einer Gießrichtung ein Längs-Regler vorhanden ist. Weist eine Regeleinrichtung für ein Anstellsegment einen Längs-Regler zur Regelung einer Schräglage in Gießrichtung auf, so kann in vorteilhafter Weise eine prozessbedingte Längsschräge des An¬ stellsegmentes unterhalb einer vorgebbaren Grenze gehalten werden .
In einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung ist der Längs-Regler zur Erzeugung von zwei Positionskorrekturwerten, und zwar einem ersten Positionskorrekturwert für mindestens einen Positionsregler am Eingang und einem zweiten Positionskorrekturwert für mindestens einen Positionsregler am Ausgang hergerichtet. Durch eine AufSchaltung von Positionskorrekturwerten auf die Positionsregler für den Eingang des Anstellsegmentes und auf die Positionsregler für den Ausgang des Anstellsegmentes kann die Schräglage des Anstellsegmentes in Gießrichtung begrenzt werden.
Mit Vorteil weist jedes Verstellelement einen Positionsgeber auf. Durch die Aufnahme von Positions-Istwerten eines jeden Verstellelementes kann die Schräglage des Anstellsegmentes rasch und exakt ausgeregelt werden.
Vorzugsweise ist zur Regelung und/oder Steuerung der Position und/oder Schräglage quer zur Gießrichtung ein Quer-Regler für den Eingang und ein weiterer Quer-Regler für den Ausgang vorhanden. Durch Quer-Regler am Eingang und am Ausgang des Anstellsegmentes kann auf vorteilhafte Weite eine Kipplage be¬ grenzt werden. Auch können dynamische Schräglagen während einer laufenden, kräftefreien Positionierung auftreten oder es können statische Positionsdifferenzen auftreten, wenn z.B. der Strangquerschnitt trapezförmig ist, oder ein optional eingesetzter Kraftbegrenzungsregler nur auf einer Seite des Stellelementes eingreift. In allen vorgenannten Fällen kann ein Quer-Regler erfolgreich die Kipplage oder Schräglage quer zur Gießrichtung des Anstellsegmentes bzw. des Oberrahmens begrenzen .
Vorzugsweise ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass zur Bildung eines Schräglagen-Istwertes für den Längs-Regler Mittel zur Differenzbildung und/oder Mittelwertbildung der Positionswerte der Verstellelemente am Eingang und der Ver¬ stellelemente am Ausgang vorhanden sind. Durch die Möglichkeit mit Mittelwerten von zwei oder mehr verschiedenen Positionswerten zu arbeiten erhöht sich die Genauigkeit der Rege¬ lung .
Vorzugsweise weisen die Quer-Regler und/oder der Längs-Regler eine nicht-lineare Regel-Charakteristik auf.
Mit besonderem Vorteil weist ein Positionsregler einen Fehlerregler, welcher bei Ausfall eines Positionsgebers als Sollwert einen Kraftistwert des nächstgelegenen Verstellele¬ mentes erhält, auf.
Vorzugsweise ist für jeden Positionsregler ein Kraftbegrenzungsregler vorhanden.
Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind nur schema¬ tisiert dargestellt.
Im Einzelnen zeigt:
FIG 1 schematisch einen Ausschnitt einer Stranggießanlage mit Anstellsegmenten, FIG 2 schematisch ein Anstellsegment mit Rollen in einer
Seitenansicht,
FIG 3 schematisch das Anstellsegment in einer Draufsicht, FIG 4 schematisch das Anstellsegment in einer Seitenansicht mit Anstellvorrichtungen, FIG 5 ein Blockschaltbild einer Regelvorrichtung,
FIG 6 einen Positionsregler im Detail,
FIG 7 einen Kraftbegrenzungsregler im Detail,
FIG 8 einen Quer-Regler im Detail und
FIG 9 einen Längs-Regler im Detail.
Figur 1 zeigt ausschnittsweise eine Prinzipdarstellung einer Stranggießanlage 2. Die Stranggießanlage 2 ist mit Anstell¬ segmenten 1 zur Führung eines Stranges 3 hergerichtet. Die Anstellsegmente 1 dienen der Führung des Stranges 3 aus einer vertikalen in eine horizontale Lage. Flüssiges Metall 6, wel¬ ches in einer Verteilerrinne 7 bevorratet ist, fließt oder wird über ein Tauchrohr in die Kokille 7a gegossen. Unmittelbar nach dem Austritt aus der Kokille 7a wird der bereits teilweise erstarrte Strang 3 durch die Anstellsegmente 1 ge¬ führt. Nach Austritt des Stranges 3 aus einem letzten An¬ stellsegment wird der Strang 3 auf einem Rollentisch 4 für einen nächsten Bearbeitungsschritt in der Stranggießanlage 2 geführt .
Figur 2 zeigt ein Anstellsegment 1 in einer Seitenansicht. Das Anstellsegment 1 weist einen Unterrahmen 9 und einen 0- berrahmen 10 auf. Über einen Eingang EN wird der Strang 3 mittels Rollen 8 bis zu einem Ausgang EX durch das Anstellsegment 1 geführt. Mittels des beweglichen Oberrahmens 10 und des festen Unterrahmens 9 kann das Anstellsegment 1 für be¬ liebige Dicken eines Stranges 3 eingestellt werden. Exempla¬ risch ist hier ein so genannter gerader Segment-Typ 1 dargestellt, es gelten analoge Verhältnisse für einen gleichförmig gekrümmten Segment-Typ oder für einen ungleichförmig gekrümmten Segment-Typ. Ein gleichförmig gekrümmter Segment-Typ führt den Strang 3 in einem Kreisbogen. Ein ungleichförmig gekrümmter Segment-Typ, welcher den Strang 3 mit einer abnehmenden Krümmung führt, wird als Riehtsegment mit abnehmender Krümmung bezeichnet.
Figur 3 zeigt das Anstellsegment 1 in einer Draufsicht. In der Nähe des Eingangs EN weist das Anstellsegment 1 eine ers- te Anstellvorrichtung 12 und eine zweite Anstellvorrichtung 13 auf. In der Nähe des Ausgangs EX weist das Anstellsegment 1 eine dritte Anstellvorrichtung 14 und eine vierte Anstell¬ vorrichtung 15 auf. Mittels der vier Anstellvorrichtungen 12, 13, 14, 15 kann der Oberrahmen 10 des Anstellsegmentes 1 ge¬ genüber dem Unterrahmen 9 über jeweils zwei hydraulische Anstellvorrichtungen 12 und 13 bzw. 14 und 15 in der Nähe des Eingangs EN und in der Nähe des Ausgangs EX innerhalb gewis¬ ser Grenzen positioniert oder justiert werden.
Figur 4 zeigt eine solche Positionierung des Oberrahmens 10 zum Unterrahmen 9. Die Anstellvorrichtungen 12 und 13 sind gegenüber den Anstellvorrichtungen 14 und 15 mit einer größeren Anstellweite derart positioniert, dass es zu einer Schräglage des Oberrahmens 10 gegenüber dem Unterrahmen 9 kommt. Der Oberrahmen 10 wird hierbei über jeweils einen Gleitschutz 50 seitlich geführt. Durch die gewollte Schrägla¬ ge des Oberrahmens 10 wird eine Dickenreduktion des Stranges 3 erzielt.
Figur 5 zeigt eine Vorrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Anstellsegmentes 1 ausschnittsweise in einem Block¬ schaltbild. Die Regelvorrichtung ist mit je einem Positions¬ regler S1,S2,S3 und S4 für die vier Anstellsegmente 12,13,14, 15 hergerichtet. Am Ausgang der Positionsregler Sl bis S4 wird die jeweilige Stellgröße yl bis y4, welche als Servoven- tilstromwert oder als Positionswert ausgegeben wird, bereit¬ gestellt. Jedem Positionsregler Sl bis S4 ist je ein Kraftbe¬ grenzungsregler Fl bis F4 zugeordnet. Des Weiteren ist den Positionsreglern Sl und S2 ein Quer-Regler Qi2 zum Begrenzen einer Schräglage quer zu einer Transport- oder Gießrichtung zugeordnet. Analog zu den Positionsreglern Sl und S2 ist den Positionsreglern S3 und S4 ein weiterer Quer-Regler Q34 zum Begrenzen oder Korrigieren einer Schräglage quer zur Gießrichtung am Ausgang, zugeordnet. Als Istwert-Eingangsgrößen werden die Positionsregler Sl bis S4 mit den jeweiligen Positionsistwerten Xsi,xs2,xs3 und xS4 versorgt, welche über Positi¬ onsgeber (nicht dargestellt) der einzelnen Anstellvorrichtun- gen 12 bis 15 ermittelt werden. Dabei ist das Vorzeichen der Position xs für die Öffnen-Richtung als positiv vereinbart. Als zweite Eingangsgröße erhalten die Positionsregler Sl bis S4 jeweils Positionssollwerte WSi, W32, WS3, WS4 und Positionskor¬ rekturwerte, die mittels der überlagerten Teilregler ermit¬ telt werden.
Die Quer-Regler Qi2 und Q34 sind zur Bereitstellung von Posi¬ tionskorrekturwerten W3112, W3212, WS334 und WS434 hergerichtet. Auch die Kraftbegrenzungsregler Fl bis F4 sind zur Erzeugung von Positionskorrekturwerten WSFI bis WSF4 hergerichtet. Zur Begrenzung der Schräglage zwischen dem Eingang EN und dem Ausgang EX weist die Regelvorrichtung einen Längs-Regler L auf. Der Längs-Regler stellt zwei Positionskorrekturwerte, einen Positionskorrekturwert WSEN zur Positionskorrektur am Eingang EN und einen weiteren Positionskorrekturwert WSEX zur Positionskorrektur am Ausgang EX, zur Verfügung. Die Positionsregler Sl bis S4 weisen eine lineare proportionale Charak¬ teristik (P-Regler) auf. Bei Ausfall eines Positionsgebers eines Anstellsegmentes 12 bis 15 wird der jeweilige Positi¬ onsregler Sl bis S4 (26 in Figur 6) "ruckfrei" von einem proportionalen Fehlerregler 24 (siehe Figur 6) abgelöst. Jedem Positionsregler 26 (Sl bis S4) WF ist also je ein Fehlerreg¬ ler 24 zugeordnet. Als Sollwert erhalten diese Fehlerregler 24 einen Kraftistwert xFi bis xF4 der jeweiligen Nachbar- Anstellvorrichtung. Der Fehlerregler 24 ist ein Kraftregler und kein Begrenzungsregler, der Fehlerregler 24 hat mit den Kraftbegrenzungsreglern Fl bis F4 keine Gemeinsamkeiten und wird nur bei Ausfall eines jeweiligen Positionsgebers aktiv. Bei Übernahme eines Fehlerreglers 24 werden die momentanen Positionskorrekturwerte WSn2, W3212, W3334, WS434 der Quer-Regler Qi2 und Q34 und des Längs-Reglers L auf ihren letzten gültigen Werten gehalten, damit bei verschwindender Geberstörung wieder auf dem alten Korrekturzustand aufgesetzt werden kann.
Jeder Kraftbegrenzungsregler Fl bis F4 besteht aus drei Teilkraftreglern 30, 31, 32 (siehe Figur 7) . Ein erster Teilkraftregler 30 dient der Kraftbegrenzung einer maximalen Kraft in Öffnungsrichtung 34, ein zweiter Teilkraftregler 31 dient der Kraftbegrenzung einer maximalen Kraft in Schließrichtung 35 und ein dritter Teilkraftregler 32 dient der Kraftbegrenzung einer minimalen Kraft in Schließrichtung 36. Der dritte Teilkraftregler 32 gewährleistet eine Mindestan- drückkraft 36, wenn der zugehörige Positionssollwert, bei¬ spielsweise Wsi, nicht zum Kontakt mit dem Strang 3 führt. Dabei ist das Vorzeichen der Kraft XF für die Schließrichtung als positiv vereinbart. Alle Kraftbegrenzungsregler Fl bis F4 erzeugen Positionskorrektursollwerte WSfi bis WSf4, die zu den Positionssollwerten WSi bis WS4 addiert werden. Es folgt eine Beschreibung der nicht-linearen Wirkungsweise der Teilkraftregler 30,31,32 anhand der Fallunterscheidungen Öffnen des Anstellsegments, Schließen des Anstellsegments mit Strang 3 oder Distanzstücken und Schließen des Anstellsegmentes mit Kontaktieren des Stranges 3.
Öffnen des Anstellsegmentes:
Der Kraftbegrenzungs-Sollwert ist die maximale Kraft in Öff¬ nungsrichtung 34 und größer Null. Während eines normalen Betriebes, d.h. der Kraft-Istwert xF ist kleiner Null aber grö¬ ßer der negativen Maximalkraft in Öffnungsrichtung 34, ist eine Regelabweichung von der maximalen Kraft in Öffnungsrichtung 34 und dem Kraft-Istwert xF positiv und der Ausgang des Teilkraftreglers 30 daher auf Null begrenzt. Verklemmt sich der Oberrahmen 10 beim Öffnen und wird der Kraft-Istwert xF kleiner als die negative maximale Kraft in Öffnungsrichtung 34, dann ergibt sich eine negative Regelabweichung. Der Ausgang des Teilkraftreglers 30 liefert daher einen negativen Positionskorrektursollwert für die Position. Dies reduziert den Gesamt-Positionssollwert WSF, so dass der Oberrahmen 10 angehalten oder sogar soweit wieder abgesenkt wird, bis die Regelabweichung zu null wird. Da der Teilkraftregler 30 eine proportional-integrale Charakteristik (PI-Verhalten) aufweist, hält der Reglerausgang den Korrektursollwert auch bei verschwindender Regelabweichung. Schließen des Anstellsegmentes:
Der Kraftbegrenzungs-Sollwert ist die maximale Kraft in Schließrichtung 35 und größer Null. Während des normalen Betriebes, d.h. die maximale Kraft in Schließrichtung 35 ist größer dem Kraft-Istwert xF und größer Null ist die Regelab¬ weichung negativ und der Ausgang des zweiten Teilkraftreglers 31 daher auf Null begrenzt. Übersteigt der Kraft-Istwert xF die maximale Kraft in Schließrichtung 35 aufgrund eines zu niedrigen Positionssollwertes wird die Regelabweichung posi¬ tiv. Der Ausgang des Teilkraftreglers 31 liefert daher einen positiven Korrektursollwert WSF für den zugehörigen Positi¬ onsregler. Dies erhöht den Gesamt-Positionssollwert , so dass der Oberrahmen 10 etwas angehoben wird. Wegen der PI- Charakteristik des Reglers bleibt der Korrektursollwert auch bei verschwindender Regelabweichung erhalten.
Schließen des Anstellsegmentes mit kontaktieren des Strangs: Der Minimalkraft-Sollwert ist die minimale Kraft in Schlie߬ richtung 36 und größer Null. Während des normalen Betriebes, d.h. die minimale Schließkraft in Öffnungsrichtung 36 ist größer Null und kleiner dem Kraftistwert xF, muss der heiße Strang 3 über die Positionssollwerte effektiv geführt werden. Die Regelabweichung ist dann positiv und der Ausgang des dritten Teilkraftreglers 32 ist auf null begrenzt. Fällt der Kraftistwert xF unter die Grenze der minimalen Kraft in Schließrichtung 36, entsteht ein negativer Korrektursollwert W3F für den zugehörigen Positionsregler. Dies vermindert den Gesamtpositionssollwert , so dass der Oberrahmen 10 abgesenkt wird. Wegen der PI-Charakteristik des Reglers bleibt der Korrektursollwert auch bei Verschwinden der Regelabweichung erhalten .
Für alle Teilkraftregler 30, 31, 32 gilt:
Löst sich die Kraft aufgrund geänderter Anlagenzustände von der jeweiligen Grenze 34,35,36, wird auch der Korrektureingriff eines jeden Teilkraftreglers 30, 31, 32 wieder selbst¬ tätig zurückgefahren. Für die Quer-Regler Qi2 und Q34 (siehe Figur 6) , gilt folgende Fallunterscheidung :
1. Dynamische Schräglagen des Oberrahmens 10 können während einer laufenden, kräftefreien Positionierung auftreten, wenn ein Durchflussverhalten von Proportionalventilen, welche zu den hydraulischen Anstellvorrichtungen gehören, ungleich ist oder der Reibungszustand in den Hydraulikzylindern sehr unterschiedlich ist.
2. Statische Positionsdifferenzen können auftreten, wenn der Strangquerschnitt trapezförmig ist, oder einer der Teilkraft¬ regler Fl bis F4 auf einer Seite eingreift.
Dem ersten Fall würde am Besten eine Funktion gerecht werden, die die Position der höheren Seite absenkt und gleichzeitig die Position der niedrigen Seite anhebt oder die nur die Position auf der höheren Seite absenkt oder die nur die Positi¬ on auf der niedrigen Seite anhebt und das zudem sehr dyna¬ misch .
Der zweite Fall fordert eine Funktion, die die Position, bei der die Kraftbegrenzungsregler aktiv sind, konstant hält und nur die jeweils andere Seite in der Höhe anpasst. Eine Rege¬ lungsfunktion die beide Fälle abdeckt ist mit dem zweiten Fall gegeben. Bei Überschreiten der zulässigen Schräglage wird deshalb immer die niedrige Position der höheren Position nachgeführt .
Es ist die Aufgabe des Quer-Reglers Qi2 eine Kipplage des O- berrahmens 10 an den Hydraulikzylindern der Anstellvorrichtungen 12 und 13 zu überwachen. Der Quer-Regler Qi2 wird nur aktiv, wenn eine maximal zulässige Positionsdifferenz ASi2 oder Schräglage überschritten wird. Sind die beiden Anstell¬ vorrichtungen 12 und 13 in der Lage sich in die geforderte Richtung zu bewegen, wird die Schräglage von beiden Anstell¬ vorrichtungen 12 und 13 ausgeglichen. Wenn eine der beiden Anstellungen ein weiteres Positionieren verhindert, weil die maximale Kraft in Schließrichtung 35 erreicht ist, wird nur die andere Anstellvorrichtung die Schräglage ausgleichen. Ein analoges Verhalten gilt für den Quer-Regler Q34. Die Quer-Regler Qi2 und Q34 müssen vom proportional-integralen Typ (PI-Regler) sein, damit die Regler die Positionskorrektur solange halten, wie es die Schräglage an ihrer Begrenzung erfordert, d.h. solange die Regelabweichung gleich null ist. Löst sich die Schräglage quer zur Gießrichtung, z.B. aufgrund geänderter Anlagenzustände von der jeweiligen Grenze, wird auch der Korrektureingriff wieder selbsttätig zurückgefahren. Eine Schräglage des Oberrahmens 10 zwischen dem Eingang EN und dem Ausgang EX kann nicht von den Quer-Reglern Qi2 und Q34 eliminiert werden. Im Gegensatz zu der Schräglage quer zur Gießrichtung ist die Schräglage in Gießrichtung erwünscht. Dadurch kann eine Schrumpfungs- und/oder eine Softkonizität eingestellt werden. Die Schräglage in Gießrichtung wird durch eine entsprechende Vorgabe der Positionssollwerte erzwungen. Der Schräglagen-Istwert ΔSENEX wird durch eine Differenzbil¬ dung der gemittelten Positions-Istwerte auf der Eingangsseite und auf der Ausgangsseite des Anstellsegmentes 1 gebildet (siehe Figur 9) . Wenn die Anstellvorrichtungen 12, 13 am Eingang EN und die Anstellvorrichtungen 14, 15 am Ausgang EX in die geforderte Richtung fahren können, wird die Schräglage von allen Anstellvorrichtungen ausgeglichen. Wenn ein Anstellvorrichtungs-Paar, beispielsweise 12 und 13, eine wei¬ tere Bewegung verhindert, weil die maximale Kraft in Schlie߬ richtung 35 erreicht ist, wird nur das andere Anstellvorrich¬ tungs-Paar 14 und 15 durch Anheben der Position des Oberrahmens 10 die Schräglage vermindern. Bei Überschreitung einer maximal zulässigen Schräglage wird deshalb immer die niedri¬ gere Position der höheren Position nachgeführt.
Die Quer-Regler Qi2 und Q34 sowie der Längs-Regler L zeichnen sich dadurch aus, dass sie der Positionsregelung überlagert sind und einen Positions-Korrekturwert erzeugen. Der Integ¬ ralanteil liefert dabei den stationären Korrektursollwert. Dieser wird selbst auch wieder begrenzt, um ein zu starkes "Aufladen" des I-Anteils zu unterbinden. Figur 6 zeigt einen der Positionsregler Sl bis S4 im Detail. Der Positionsregler weist neben dem eigentlichen Positionsregler 26 einen Fehlerregler 24 auf. Der Fehlerregler 24 bildet mit dem Positionsregler 26 ein redundantes System. Im Normalfall wirkt ausschließlich der Positionsregler 26. Zur Fehlerbetrachtung weist der Positionsregler ein Fehlersignal 22 auf. Das Fehler-Signal 22 wird über einen Inverter 25 zum Positionsregler 26 an einen Freigabeeingang 23 geführt. Im ungestörten Fall ist das Fehler-Signal 22 gleich Null und wird mittels des Inverters zu eins gesetzt und somit wird der Freigabeeingang 23 "enabled" . Im Fehlerfalle wird das Fehler¬ signal 22 zu eins und somit der Freigabeeingang 23 des Posi¬ tionsreglers 26 mittels des Invertierers 25 gesperrt und sei¬ ne Funktion inaktiv geschaltet. Fehlerregler 24 und Positionsregler 26 arbeiten also je nach Betriebszustand im Wechselbetrieb. Wie bereits schon weiter oben erwähnt, wird bei Ausfall eines Positionsgebers der Positionsregler 26 "ruck¬ frei" von dem Fehlerregler 24 abgelöst. Der Fehlerregler 24 erhält als Sollwert den Kraft-Istwert der jeweiligen Nachbar- Anstellvorrichtung. Weiterhin weist ein Positionsregler Sl bis S4 einen Offset-Integrator 20 zum Ausgleich eines Servo- ventil-Leckstroms und zur Überwindung von Haftkräften im Hydraulikzylinder der Anstellvorrichtungen auf.
Figur 8 zeigt im Detail einen der Quer-Regler Qi2 oder Q34. Ein solcher Quer-Regler weist zwei PI-Regler mit Begrenzung 40, 41 auf. Über eine erste Differenzbildungsstelle werden die Positions-Istwerte xSi und xS2 an je zwei weitere Diffe¬ renzbildungsstellen, auf die der Maximalwert ASi2 aufgeschal¬ tet ist, geführt.
Figur 9 zeigt den Längs-Regler L im Detail. Der Längs-Regler L ist mit zwei PI-Reglern 42 und 43 analog zu den Quer- Reglern aufgebaut. Der Längs-Regler L ist zur Auswertung aller vier Positions-Istwerte xSi bis xS4 hergerichtet. Aus den Positions-Istwerten xSi und xS2 wird mittels einer ersten Mul¬ tiplikationsstelle 44 der Mittelwert gebildet. Auch die Posi- tions-Istwerte xS3 und xS4 werden über eine zweite Multiplika¬ tionsstelle 45 gemittelt .
Eine konsequent additive Verschaltung der Positionsregler Sl bis S4, der Kraftbegrenzungsregler Fl bis F4, der Quer-Regler Qi2,Q34 und des Längs-Reglers L über Positionskorrekturwerte lässt eine vereinfachte Inbetriebnahme einer Regelvorrichtung für eine Stranggießanlage 2 zu. Die Parametrierung der Regel¬ kreise kann systematisch von innen nach außen, beginnend mit den Positionsreglern Sl bis S4 über die Schräglagen-Begrenzungsregler Q12, Q34 und L, die Kraftbegrenzungsregler Fl bis F4 bis zu den Fehler-Reglern 24 vorgenommen werden. Darüber hinaus hat jeder Teilregler eine klar abgrenzbare Aufgabe oh¬ ne eine gegenseitige Verkopplung. Auch wenn beispielsweise Kraft- und Schrägenlagenbegrenzungs-Regler gleichzeitig aktiv werden, ist dies leicht an den Reglerausgängen zu erkennen, denn jeder Regler kann nur in eine Richtung korrigieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung eines Anstellsegmentes (1) in einer Stranggießanlage (2), wobei das An¬ stellsegment (1) einen Unterrahmen (9) und einen Oberrahmen (10) aufweist, die durch Verstellelemente (12,13,14,15) in ihrer Position und/oder Schräglage relativ zueinander justierbar sind, wobei ein Strang (3) zwischen einem Eingang
(EN) und einem Ausgang (EX) in einer Gießrichtung von dem Unterrahmen (9) und dem Oberrahmen (10) geführt wird, wobei je¬ dem Verstellelement (12,13,14,15) je ein Positionsregler
(Sl, S2, S3, S4) zugeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Rege¬ lung und/oder Steuerung einer Schräglage in Gießrichtung mittels eines Längs-Reglers (L) ein Positionskorrekturwert
(Wsen^Wsex) ermittelt 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 zumindest auf der Eingangsseite je zwei der Positionsregler (Sl, S2, S3, S4) mit einem Quer-Regler (0.12,0.34) zur Regelung und/oder Steuerung einer Schräglage quer zur Gießrichtung und/oder zur Regelung und/oder Steuerung eines Positionsunterschiedes zwischen einem ersten der Verstellelemente (12) und einem zweiten der Verstellelemente (13) hergerichtet sind.
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 jedem Posi¬ tionsregler (Sl, S2, S3, S4) ein Kraftbegrenzungsregler (F1,F2,F3,F4) zugeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch den Längs-Regler (L)
- ein erster Positionskorrekturwert (Wsen) für die Positions¬ regler (Sl, S2) auf der Eingangsseite und - ein zweiter Positionskorrekturwert (Wsex) für die Positi¬ onsregler (S3,S4) auf der Ausgangsseite ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Schräg¬ lagen-Istwert (Xsis2, Xsis∑) durch eine Differenzbildung von Po¬ sitionswerten (Xsi, Xs2, Xs3, Xs4) von Verstellelementen (12,13,14,15) am Eingang (EN) und/oder am Ausgang (EX) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die Dif¬ ferenzbildung ein Mittelwert (Xsen?Xsex) der Positionswerte am Eingang (EN) und/oder Ausgang (EX) bereitgestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Quer- Regler (Q) und/oder der Längs-Regler (L) eine nichtlineare Charakteristik aufweisen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Quer- Regler (Q) und/oder der Längs-Regler (L) derart nichtlinear sind, dass eine Schräglage durch Erhöhen der jeweils niedri¬ geren Seite abgebaut wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Quer- Regler (Q) und/oder der Längs-Regler (L) nicht auf negative Regelabweichungen reagieren.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei Ausfall eines Positionsgebers der zugehörige Positionsregler
(Sl, S2, S3, S4) durch einen Fehlerregler (24), welcher als Sollwert einen Kraftistwert (XFi, XF2, XF3, XF4) des nächstgelege¬ nen Verstellelementes (12,13,14,15) erhält, abgelöst wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei Ausfall eines Positionsgebers der Positionskorrekturwert (WSn2, Ws2i2fWsen,WSeχ) des Quer-Reglers (Q) und/oder der des Längs- Reglers (L) für die Dauer des Ausfalls auf seinem letzten Wert gehalten wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei Ausfall oder bei Nichterreichen eines Positionssollwertes eines Posi¬ tionsreglers (Sl, S2, S3, S4) über den jeweiligen Kraftbegrenzungsregler (Fl, F2 , F3, F4 ) ein Positionskorrekturwert für die Positionierung des jeweiligen Verstellelementes (12,13,14,15; ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kraftbe¬ grenzungsregler (Fl, F2 , F3, F4 ) bei Überschreiten einer Kraftgrenze (34,35,36) einen Positionskorrekturwert
(Wsfi,WSf2,WSf3,WSf4) erzeugt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass einer der Kraftbegrenzungsregler (Fl, F2, F3, F4) mindestens drei Teilkraftregler (30,31,32) umfasst.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für jedes Verstellelement (12,13,14,15) mindestens eine (r) der folgen¬ den vorgebbaren Kraftgrenzen und/oder Kraftsollwerte verwendet wird:
— eine maximale Kraft in Öffnungsrichtung (34),
— eine maximale Kraft in Schließrichtung (35) ,
— eine minimale Kraft in Schließrichtung (36) .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Positi¬ onskorrekturwert für die Positionsregelung über eine Kaska- denregelung ermittelt wird, wobei der Fehler-Regelkreis einen Kraftbegrenzungs-Regelkreis einschließt und der Kraftbegren- zungs-Regelkreis einen Schräglagen-Regelkreis und der Schräg¬ lagen-Regelkreis einen Positions-Regelkreis einschließt.
17. Vorrichtung zur Regelung und/oder Steuerung eines Anstellsegmentes (1) in einer Stranggießanlage (2), wobei das Anstellsegment (1) einen Unterrahmen (9) und einen Oberrahmen
(10) aufweist, die durch vier Verstellelemente (12,13,14,15) in ihrer Position und/oder Schräglage relativ zueinander justierbar sind, wobei ein Strang (3) zwischen einem Eingang
(EN) und einem Ausgang (EX) in einer Gießrichtung von dem Unterrahmen (9) und dem Oberrahmen (10) geführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Rege¬ lung und/oder Steuerung der Position und/oder Schräglage in Gießrichtung ein Längs-Regler (L) vorhanden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Längs- Regler (L) zur Erzeugung von zwei Positionskorrekturwerten
(WSen,Wsex) , und zwar
- einem ersten Positionskorrekturwert (Wsen) für mindestens einen Positionsregler (Sl, S2) am Eingang (EN) und
- einem zweiten Positionskorrekturwert (Wsex) für mindestens einen Positionsregler (S3,S4) am Ausgang (EX), hergerichtet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jedes Ver¬ stellelement (12,13,14,15) einen Positionsgeber aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Rege¬ lung und/oder Steuerung der Position und/oder Schräglage quer zur Gießrichtung ein Quer-Regler (Q12) für den Eingang (EN) und ein weiterer Quer-Regler (Q34) für den Ausgang (EX) vorhanden ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Bildung eines Schräglagen-Istwertes (Xsis2, Xs3s4) für den Längs-Regler
(L) Mittel zur Differenzbildung und/oder Mittelwertbildung der Positionswerte (XSi, Xs2, Xs3, Xs4) der Verstellelemente
(12,13) am Eingang (EN) und der Verstellelemente (14,15) am Ausgang (EX) vorhanden sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Quer- Regler (Qi2,Q34) und/oder der Längs-Regler (L) eine nichtline¬ are Regel-Charakteristik aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Positi¬ onsregler (Sl, S2, S3, S4) einen Fehlerregler (24), welcher bei Ausfall eines Positionsgebers als Sollwert einen Kraftistwert
(XFI, XF2, XF3, XF4) des nächstgelegenen Verstellelementes (12,13,14,15) erhält, aufweist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für jeden Positionsregler (Sl, S2, S3, S4) ein Kraftbegrenzungsregler
(F1,F2,F3,F4) vorhanden ist.
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