EP1893367B2 - VERFAHREN ZUR REGELUNG EINES ANSTELLSEGMENTES IN EINER STRANGGIEßANLAGE - Google Patents

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EP1893367B2
EP1893367B2 EP06755231.5A EP06755231A EP1893367B2 EP 1893367 B2 EP1893367 B2 EP 1893367B2 EP 06755231 A EP06755231 A EP 06755231A EP 1893367 B2 EP1893367 B2 EP 1893367B2
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EP
European Patent Office
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regulator
force
controller
value
inclination
Prior art date
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EP06755231.5A
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French (fr)
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EP1893367A1 (de
EP1893367B1 (de
Inventor
Bernhard Weisshaar
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
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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 a pitching segment in a continuous casting installation, the pitching segment having a lower frame and an upper frame, which are adjusted in their position and inclined position relative to one another by adjusting elements, with a strand between an entrance and an exit in a casting direction is guided by the lower frame and the upper frame, each adjustment element being regulated by a position controller.
  • Continuous casting machines are used for the continuous casting of square (billets) or rectangular (slab) cross sections in molds.
  • the strand is preferably guided after the exit from a cooled mold to support a strand shell and to achieve a reduction in thickness in adjusting segments.
  • An adjustment segment preferably consists of a movable upper frame and a fixed lower frame, both of which are provided with several rollers.
  • the upper frame of a positioning segment can, for example, be positioned vertically in relation to the lower frame by means of two hydraulically actuated adjusting elements near the entrance and the exit within certain limits.
  • the aim of a preferably automated adjustment or adjustment of the adjustment segment 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 outlet to predetermined values. Because of, for example, a thermal shrinkage of the strand, the entrance mouth width at the entrance of the adjustment segment must be larger than an exit mouth width at the exit of the adjustment segment.
  • the task of the pitching segment is to give a strand or generally a conveyed item a certain shape or to ensure a certain thickness of a strand at the exit of the pitching segment. An error in the thickness dimension of the strand must preferably be less than 0.1 mm.
  • the employment segment the task of supporting, for example, a partially solidified strand shell of a liquid metal.
  • the DE 101 60 636 A1 discloses a method for setting a casting gap on a strand guide of a continuous caster.
  • a casting gap is initially set at the start of casting as a casting gap which extends in parallel over the entire length of the strand guide or is wedge-shaped in parts.
  • the distances between the rollers of the upper and lower roller carriers are set accordingly by means of hydraulic adjusting cylinders. These can be controlled via separate position control loops in order to be able to readjust the casting gap in plant operation.
  • the invention has for its object to provide a method for increasing the accuracy in the control of a pitch segment.
  • the advantage here is that the longitudinal controller permanently the position and inclined position of the upper frame with respect to the entrance opening and the exit opening corrected if a maximum permissible value is exceeded.
  • the correction is carried out using position correction values.
  • two of the position controllers each have a transverse controller for controlling an inclined position transverse to the casting direction and / or for controlling a position difference between a first of the adjusting elements and a second of the adjusting elements.
  • the longitudinal controller determines a first position correction value for the position controller at the input and a second position correction value for the position controller at the output.
  • the slant position between the entrance and the exit cannot be eliminated by the cross-controls alone.
  • an actual inclined position value is determined by forming the difference between position values of adjusting elements at the input and at the output. Since the individual position controllers preferably already have individual position sensors, this procedure is advantageous.
  • An average of the position values at the input and output is provided for the difference formation. Since the input and the output can each have an inclined position in the transverse direction, averaging of the individual position values of the adjusting elements at the input and of the adjusting elements at the output is provided for determining the actual inclined position value.
  • a force limiting controller is assigned to each position controller. Force limiting controllers are advantageously used to avoid damage or malfunctions in plant operation.
  • a further increase in the control accuracy is achieved in that a non-linear controller is selected as the transverse controller and / or the longitudinal controller. In this way, it is advantageously possible to ignore actual values which are not desired for the transverse controller and / or the longitudinal controller. For example, negative actual values for which control is not useful are limited, thus increasing the stability of the control loop.
  • the transverse regulator and / or the longitudinal regulator is a non-linear regulator which reduces an inclined position by increasing the lower side in each case.
  • the transverse controller and / or the longitudinal controller expediently ignore negative control deviations.
  • a special embodiment of the invention is that if a position transmitter of an adjustment element fails, the associated position controller is replaced by an error controller, which receives an actual force value of the closest adjustment element as a setpoint. If a position encoder fails, the position controller is replaced by a proportional error controller for the force with great advantage.
  • the position correction value of the cross-controller and / or that of the longitudinal controller is kept at its last value for the duration of the failure. If the encoder fault disappears, the old correction state can advantageously be used again.
  • a position correction value for the positioning of the respective adjustment element is determined via the respective force limiting controller in the event of failure or if a position setpoint of a position controller is not reached.
  • the force limitation controller generates a position correction setpoint when a force limit is exceeded. If a force limit has been reached or has already been exceeded, the position correction setpoint can advantageously be added to the instantaneous position value, which results in an immediate decrease in the force reached.
  • a force limiting regulator preferably comprises at least three partial force regulators.
  • At least one of the following predeterminable force limits and / or force setpoints is used for each adjusting element: a maximum force in the opening direction, a maximum force in the closing direction, a minimum force in the closing direction.
  • the position correction value for the position control is determined via a cascade control, an error control loop including a force limiting control loop and the force limiting control loop including a banked position control loop and the banked position control loop including a position control loop. Parameterization of the control loops can thus be carried out systematically from the inside outwards, starting with the position controllers via the inclination limit controller, the force limit controller up to the error controller.
  • a regulating device for an adjustment segment has a longitudinal controller for regulating an inclined position in the casting direction, then a process-related longitudinal incline of the adjustment segment can be kept below a predefinable limit in an advantageous manner.
  • the longitudinal controller is designed to generate 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 adjustment element advantageously has a position transmitter. By recording actual position values of each adjustment element, the inclined position of the adjustment segment can be corrected quickly and precisely.
  • a tilt position can be limited by cross-controllers at the input and output of the adjustment segment. Dynamic inclined positions can also occur during ongoing, force-free positioning, or static position differences can occur if e.g. the strand cross section is trapezoidal, or an optionally used force limiting controller only engages on one side of the control element. In all of the above cases, a cross-controller can successfully limit the tilting or sloping position transverse to the pouring direction of the positioning segment or the upper frame.
  • Means for difference formation and / or averaging are required to form a slanted actual value for the longitudinal controller the position values of the adjustment elements at the input and the adjustment elements at the output are available. The possibility of working with average values of two or more different position values increases the accuracy of the control.
  • a position controller it is particularly advantageous for a position controller to have an error controller which, if a position transmitter fails, receives an actual force value of the closest adjusting element as the setpoint.
  • a force limiting controller is preferably provided for each position controller.
  • Figure 1 shows a section of a schematic diagram of a continuous casting plant 2.
  • the continuous casting plant 2 is prepared with adjusting segments 1 for guiding a strand 3.
  • the adjustment segments 1 serve to guide the strand 3 a vertical to a horizontal position.
  • the strand 3 which has already partially solidified, is guided through the adjusting segments 1.
  • the strand 3 is guided on a roller table 4 for a next processing step in the continuous casting installation 2.
  • FIG. 2 shows an adjustment segment 1 in a side view.
  • the adjustment segment 1 has a lower frame 9 and an upper frame 10.
  • the strand 3 is guided via an input EN by means of rollers 8 to an output EX through the adjusting segment 1.
  • the adjustment segment 1 can be set for any thickness of a strand 3.
  • a so-called straight segment type 1 is shown here by way of example; analogous relationships apply for a uniformly curved segment type or for a non-uniformly curved segment type.
  • a uniformly curved segment type leads the strand 3 in an arc.
  • a non-uniformly curved segment type, which guides the strand 3 with a decreasing curvature is referred to as a directional segment with a decreasing curvature.
  • Figure 3 shows the Anstellsegment 1 in a plan view.
  • the adjusting segment 1 In the vicinity of the entrance EN, the adjusting segment 1 has a first adjusting device 12 and a second adjusting device 13.
  • the adjusting segment 1 In the vicinity of the exit EX, the adjusting segment 1 has a third adjusting device 14 and a fourth adjusting device 15.
  • the upper frame 10 of the adjusting segment 1 can be compared to the lower frame 9 via two hydraulic adjusting devices 12 and 13 or 14 and 15 in the vicinity of the input EN and in the vicinity of the output EX within a certain range Limits can be positioned or adjusted.
  • Figure 4 shows such a positioning of the upper frame 10 relative to the lower frame 9.
  • the adjusting devices 12 and 13 are positioned relative to the adjusting devices 14 and 15 with a larger pitch such that the upper frame 10 is inclined relative to the lower frame 9.
  • the upper frame 10 is guided laterally over a slide protection 50.
  • the desired inclination of the upper frame 10 results in a reduction in the thickness of the strand 3.
  • Figure 5 shows a device for regulating the setting segment 1 in sections in a block diagram.
  • the control device is prepared with one position controller S1, S2, S3 and S4 for the four setting segments 12, 13, 14, 15.
  • the respective manipulated variable y1 to y4 which is output as a servo valve current value or as a position value, is provided at the output of the position controllers S1 to S4.
  • a force limiting controller F1 to F4 is assigned to each position controller S1 to S4.
  • the position controllers S1 and S2 are assigned a transverse controller Q 12 for limiting an inclined position transverse 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 transverse to the casting direction at the exit.
  • the position controllers S1 to S4 are supplied with the respective actual position values x S1 , x S2 , x S3 and x S4 as actual value input variables, which are determined via position transmitters (not shown) of the individual adjusting devices 12 to 15.
  • the sign of the position x s for the opening direction has been agreed as positive.
  • the position controllers S1 to S4 each receive position setpoints W S1 , W S2 , W S3 , W S4 and position correction values, which are determined by means of the superimposed sub-controllers, as the second input variable.
  • the cross-controllers Q 12 and Q 34 are prepared to provide position correction values W S112 , W S212 , W S334 and W S434 .
  • the force limit regulators F1 to F4 are also designed to generate position correction setpoints W SF1 to W SF4 .
  • the control device has a longitudinal controller L.
  • the longitudinal controller provides two position correction values , a position correction value W SEN for position correction at the EN input and another position correction value W SEX for position correction at the EX output.
  • the position controllers S1 to S4 have a linear proportional characteristic (P controller).
  • each position controller 26 (S1 to S4) W F is assigned an error controller 24.
  • these error controllers 24 receive an actual force value x F1 to x F4 of the respective neighboring adjusting device.
  • the error controller 24 is a force controller and not a limit controller, the error controller 24 has nothing in common with the force limit controllers F1 to F4 and is only active if one of the position sensors fails.
  • the current position correction values W S112 , W S212 , W S334 , W S434 of the cross-controllers Q 12 and Q 34 and of the longitudinal controller L are kept at their last valid values, so that when the encoder fault disappears, the old values are restored Correction status can be put on.
  • Each force limiting regulator F1 to F4 consists of three partial force regulators 30, 31, 32 (see Figure 7 ).
  • a first partial force controller 30 is used to limit the force of a maximum force in the opening direction 34
  • a second partial force controller 31 is used to limit the force of a maximum force 35 in the closing direction
  • a third partial force controller 32 is used to limit the force of a minimum force 36 in the closing direction.
  • the third partial force controller 32 ensures a minimum pressing force if the associated position setpoint, for example W S1 , does not lead to contact with the strand 3.
  • the sign of the actual force value X F for the closing direction has been agreed as positive.
  • All force limiting controllers F1 to F4 generate position correction setpoints W Sf1 to W Sf4 , which add to the position setpoints W S1 to W S4 will.
  • the force limit setpoint is the maximum force in the opening direction 34 and greater than zero.
  • a control deviation from the maximum force in the opening direction 34 and the actual force value x F is positive and the output of the partial force controller 30 is therefore open Limited to zero.
  • the output of the partial force controller 30 therefore provides a negative position correction setpoint for the position. This reduces the overall position correction 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 maintains the correction setpoint even when the control deviation disappears.
  • PI behavior proportional-integral characteristic
  • the force limit setpoint is the maximum force 35 in the closing direction and greater than zero.
  • the control deviation is negative and the output of the second partial force controller 31 is therefore limited to zero.
  • the actual force value x F exceeds the maximum force 35 in the closing direction due to a position setpoint that is too low, the control deviation becomes positive.
  • the output of the partial force controller 31 therefore provides a positive overall position correction setpoint W SF for the associated position controller. This increases the overall position correction 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 setpoint is the minimum force in the closing direction 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 actual force value x F falls below the limit of the minimum force 36 in the closing direction, a negative overall position correction setpoint W SF is created for the associated position controller. This reduces the overall position correction setpoint, so that the upper frame 10 is lowered. Due to the PI characteristic of the controller, the position correction setpoint is retained even if the control deviation disappears.
  • the first case would do justice to a function that lowers the position of the higher side and at the same time raises the position of the low side or that only lowers the position on the higher side or that only raises the position on the low side, and also very much dynamic.
  • the second case requires a function that keeps the position at which the force limiting controllers are active constant and only adjusts the other side in height.
  • the second case provides a control function that covers both cases. If the permissible inclined position is exceeded, the low position is always tracked to the higher position.
  • the cross-controller Q 12 It is the task of the cross-controller Q 12 to monitor a tilting position of the upper frame 10 on the hydraulic cylinders of the adjusting devices 12 and 13.
  • the cross controller Q 12 only becomes active if a maximum permissible position difference ⁇ S 12 or inclined position is exceeded. If the two adjusting devices 12 and 13 are able to move in the required direction, the inclined position is compensated for by both adjusting devices 12 and 13. If one of the two positions prevents further positioning because the maximum force 35 in the closing direction has been reached, only the other positioning device will compensate for the inclined position. The same applies to the Q 34 cross-controller.
  • the cross-controllers Q 12 and Q 34 must be of the proportional-integral type (PI controller) so that the controllers keep the position correction as long as the inclined position at their limit requires, ie as long as the control deviation is zero. If the inclined position becomes perpendicular to the pouring direction, for example due to changed plant conditions, the corrective action is automatically reduced again. An oblique position of the upper frame 10 between the input EN and the output EX cannot be eliminated by the cross-controllers Q 12 and Q 34 . In contrast to the inclined position transverse to the pouring direction, the inclined position in the pouring direction is desirable. This allows shrinkage and / or soft conicity to be set. The inclined position in the casting direction is enforced by a corresponding specification of the position setpoints.
  • PI controller proportional-integral type
  • the actual slope value ⁇ S ENEX is formed by forming the difference between the averaged actual position values on the input side and on the output side of the adjustment segment 1 (see Figure 9 ). If the adjusting devices 12, 13 at the EN entrance and the adjusting devices 14, 15 at the EX exit can move in the required direction, the inclined position is compensated for by all adjusting devices. If one pair of adjusters, such as 12 and 13, prevents further movement because the maximum force 35 in the closing direction has been reached, only the other pair of adjusters 14 and 15 will reduce the inclined position by lifting the position of the upper frame 10. When a maximum inclined position is exceeded, the lower position is always tracked to the higher position.
  • the transverse controllers Q 12 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 integral component provides the stationary correction setpoint. This is itself limited again in order to prevent the I component from being “charged” too much.
  • Figure 6 shows one of the position controllers S1 to S4 in detail.
  • the position controller has an error controller 24.
  • the error controller 24 forms a redundant system with the position controller 26. In the normal case, only the position controller 26 acts.
  • the position controller has an error signal 22 for considering the error.
  • the error signal 22 is fed via an inverter 25 to the position controller 26 at an enable input 23. In the undisturbed case, the error signal 22 is zero and is set to one by means of the inverter, and thus the Enable input 23 "enabled". In the event of an error, the error signal 22 is one and thus the enable input 23 of the position controller 26 is blocked by means of the inverter 25 and its function is switched to inactive.
  • Error controller 24 and position controller 26 therefore work in alternating operation, depending on the operating state. As already mentioned above, if a position transmitter fails, the position controller 26 is replaced "smoothly" by the error controller 24. The error controller 24 receives the actual force value of the respective neighboring adjusting device as the target value. Furthermore, a position controller S1 to S4 has an offset integrator 20 for compensating a servo valve leakage current and for overcoming adhesive forces in the hydraulic cylinder of the adjusting devices.
  • Figure 8 shows in detail one of the cross-controllers Q 12 or Q 34 .
  • Such a cross controller has two PI controllers with limitation 40, 41. Via a first difference formation point, the actual position values x S1 and x S2 are passed to two further difference formation points, to which the maximum value ⁇ S 12 is applied.
  • Figure 9 shows the longitudinal regulator L in detail.
  • the series regulator L is constructed with two PI regulators 42 and 43 analogously to the transverse regulators.
  • the longitudinal controller L is prepared for evaluating all four actual position values x S1 to x S4 .
  • the mean value is formed from the actual position values x S1 and x S2 by means of a first multiplication point 44.
  • the actual position values x S3 and x S4 are also averaged over a second multiplication point 45.
  • a consistently additive connection of the position controllers S1 to S4, the force limiting controller F1 to F4, the transverse controller Q 12 , Q 34 and the longitudinal controller L via position correction values allows a simplified commissioning of a control device for a continuous casting plant 2.
  • the control loops can be systematically parameterized from the inside to the outside, starting with position controllers S1 to S4 via the inclined position limit controller, here the transverse controllers Q 12 , Q 34 and the longitudinal controller L, the force limit regulators F1 to F4 are made up to the error regulators 24.
  • each sub-controller has a clearly definable task without mutual coupling. Even if, for example, force and inclined position limit controllers are active at the same time, this can easily be recognized by the controller outputs, because each controller can only correct in one direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung eines Anstellsegmentes in einer Stranggießanlage, wobei das Anstellsegment einen Unterrahmen und einen Oberrahmen aufweist, die durch Verstellelemente in ihrer Position und Schräglage relativ zueinander justiert werden, wobei ein Strang zwischen einem Eingang und einem Ausgang in einer Gießrichtung von dem Unterrahmen und dem Oberrahmen geführt wird, wobei jedes Verstellelement durch je einen Positionsregler geregelt 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 beispielsweise 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 Eingangs-Maulweite am Eingang 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 vorzugsweise unter 0,1 mm liegen. Des Weiteren hat das Anstellsegment die Aufgabe, beispielsweise eine teilweise erstarrte Strangschale eines flüssigen Metalls zu stützen.
  • Bisherige Verfahren ließen ein derart geringes Toleranzmaß meist 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 Anlagenbetrieb einer Stranggießanlage gegeben. Darüber hinaus kann mit fest eingestellten Maulweiten 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.
  • Die DE 101 60 636 A1 offenbart ein Verfahren zur Einstellung eines Gießspalts an einer Strangführung einer Stranggießanlage. Es ist eine Mehrzahl von hintereinander in Stranglaufrichtung angeordneten Strangführungselementen vorhanden, wobei für jedes Strangführungselement individuell ein Gießspalt eingestellt werden kann. Der Gießspalt wird zunächst bei Gießbeginn als sich über die gesamte Länge der Strangführung parallel erstreckender oder stückweise keilförmiger Gießspalt eingestellt. Dazu werden bei Stützsegmenten für den Strang, die von unteren und oberen Rollenträgern gebildet sind, die Abstände der Rollen der oberen und unteren Rollenträger über Hydraulik-Verstellzylinder entsprechend eingestellt. Diese können über separate Positionsregelkreise gesteuert werden, um den Gießspalt im Anlagenbetrieb nachjustieren zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Regelung eines Anstellsegmentes zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst. Von Vorteil ist hierbei, dass der Längs-Regler permanent die Position und 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.
  • Gemäß der Erfindung sind zumindest am Eingang je zwei der Positionsregler einem Quer-Regler zur Regelung einer Schräglage quer zur Gießrichtung und/oder zur Regelung eines Positionsunterschiedes zwischen einem ersten der Verstellelemente und einem zweiten der Verstellelemente hergerichtet. Dadurch kann eine Schräglage, beispielsweise des Oberrahmens, quer zur Gießrichtung kontrolliert und begrenzt werden.
  • Durch den Längs-Regler wird ein erster Positionskorrekturwert für die Positionsregler am Eingang und ein zweiter Positionskorrekturwert für die Positionsregler am Ausgang ermittelt. Die Schräglage zwischen dem Eingang und dem Ausgang kann nicht von den Quer-Reglern alleine eliminiert werden. Durch ein Weiterleiten von Positionskorrekturwerten für die Positionsregler am Eingang und für die Positionsregler am Ausgang wird eine Schräglage in Längsrichtung, also in Gießrichtung, fortlaufend durch die Positionskorrekturwerte in der geforderten Position gehalten.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Schräglagen-Istwert durch eine Differenzbildung von Positionswerten von Verstellelementen am Eingang und am Ausgang ermittelt. Da die einzelnen Positionsregler vorzugsweise bereits einzelne Positionsgeber aufweisen, ist diese Vorgangsweise vorteilhaft.
  • Für die Differenzbildung wird ein Mittelwert der Positionswerte am Eingang und Ausgang bereitgestellt. Da der Eingang und der Ausgang jeweils eine Schräglage in Querrichtung aufweisen können, wird für die Ermittlung des Schräglagen-Istwertes eine Mittelwertbildung der einzelnen Positionswerte der Verstellelemente am Eingang und der Verstellelemente am Ausgang bereitgestellt.
  • Zweckmäßig ist, dass jedem Positionsregler ein Kraftbegrenzungsregler zugeordnet ist. Kraftbegrenzungsregler werden mit Vorteil zur Vermeidung von Schäden oder Störungen im Anlagenbetrieb eingesetzt.
  • Eine weitere Steigerung der Regelgenauigkeit wird dadurch erreicht, dass als Quer-Regler und/oder der Längs-Regler ein nicht-linearer Regler gewählt wird. 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 ein nicht-linearer Regler, der eine Schräglage durch Erhöhen der jeweils niedrigeren Seite abbaut.
  • Zweckmäßigerweise ignorieren der Quer-Regler und/oder der Längs-Regler negative Regelabweichungen.
  • Eine besondere Ausgestaltungsform der Erfindung ist, dass bei Ausfall eines Positionsgebers eines Verstellelements der zugehörige Positionsregler durch einen Fehlerregler, welcher als Sollwert einen Kraft-Istwert des nächstgelegenen Verstellelementes erhält, abgelöst wird. Mit großem Vorteil wird bei Ausfall eines Positionsgebers der Positionsregler beispielsweise von einem proportionalen Fehlerregler für die Kraft abgelöst.
  • In zweckmäßiger Weise wird bei Ausfall eines Positionsgebers eines Verstellelements 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 aufgesetzt werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass bei Ausfall oder bei Nichterreichen eines Positionssollwertes eines Positionsreglers 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 Positionskorrektursollwert. Ist eine Kraftgrenze erreicht oder bereits überschritten, so kann vorteilhafterweise der Positionskorrektursollwert zu dem momentanen Positionswert hinzuaddiert 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 Schließrichtung, 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 werden.
  • Vorteilhaft ist, dass der Positionskorrekturwert für die Positionsregelung über eine Kaskadenregelung ermittelt wird, wobei ein Fehlerregelkreis einen Kraftbegrenzungs-Regelkreis einschließt und der Kraftbegrenzungs-Regelkreis einen Schräglagen-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 Schräglagenbegrenzungsregler, die Kraftbegrenzungsregler bis zu den Fehlerreglern vorgenommen werden.
  • 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 Anstellsegmentes unterhalb einer vorgebbaren Grenze gehalten werden.
  • Gemäß 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.
  • Zur Regelung der Position und Schräglage quer zur Gießrichtung ist, 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 eine Kipplage begrenzt 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.
  • Zur Bildung eines Schräglagen-Istwertes für den Längs-Regler sind Mittel zur Differenzbildung und/oder Mittelwertbildung der Positionswerte der Verstellelemente am Eingang und der Verstellelemente am Ausgang vorhanden. Durch die Möglichkeit, mit Mittelwerten von zwei oder mehr verschiedenen Positionswerten zu arbeiten, erhöht sich die Genauigkeit der Regelung.
  • Mit besonderem Vorteil weist ein Positionsregler einen Fehlerregler, welcher bei Ausfall eines Positionsgebers als Sollwert einen Kraftistwert des nächstgelegenen Verstellelementes erhält, auf.
  • Vorzugsweise ist für jeden Positionsregler ein Kraftbegrenzungsregler vorhanden.
  • Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind nur schematisiert 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 Anstellsegmenten 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, welches 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 geführt. Nach Austritt des Stranges 3 aus einem letzten Anstellsegment 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 Oberrahmen 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 beliebige Dicken eines Stranges 3 eingestellt werden. Exemplarisch 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 Richtsegment mit abnehmender Krümmung bezeichnet.
  • Figur 3 zeigt das Anstellsegment 1 in einer Draufsicht. In der Nähe des Eingangs EN weist das Anstellsegment 1 eine erste 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 Anstellvorrichtung 15 auf. Mittels der vier Anstellvorrichtungen 12, 13, 14, 15 kann der Oberrahmen 10 des Anstellsegmentes 1 gegenüber 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 gewisser 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 Schräglage des Oberrahmens 10 wird eine Dickenreduktion des Stranges 3 erzielt.
  • Figur 5 zeigt eine Vorrichtung zur Regelung des Anstellsegmentes 1 ausschnittsweise in einem Blockschaltbild. Die Regelvorrichtung ist mit je einem Positionsregler S1,S2,S3 und S4 für die vier Anstellsegmente 12,13,14, 15 hergerichtet. Am Ausgang der Positionsregler S1 bis S4 wird die jeweilige Stellgröße y1 bis y4, welche als Servoventilstromwert oder als Positionswert ausgegeben wird, bereitgestellt. Jedem Positionsregler S1 bis S4 ist je ein Kraftbegrenzungsregler F1 bis F4 zugeordnet. Des Weiteren ist den Positionsreglern S1 und S2 ein Quer-Regler Q12 zum Begrenzen einer Schräglage quer zu einer Transport- oder Gießrichtung zugeordnet. Analog zu den Positionsreglern S1 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 S1 bis S4 mit den jeweiligen Positionsistwerten xS1, xS2, xS3 und xS4 versorgt, welche über Positionsgeber (nicht dargestellt) der einzelnen Anstellvorrichtungen 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 S1 bis S4 jeweils Positionssollwerte WS1, WS2, WS3, WS4 und Positionskorrekturwerte, die mittels der überlagerten Teilregler ermittelt werden.
  • Die Quer-Regler Q12 und Q34 sind zur Bereitstellung von Positionskorrekturwerten WS112, WS212, WS334 und WS434 hergerichtet. Auch die Kraftbegrenzungsregler F1 bis F4 sind zur Erzeugung von Positionskorrektursollwerten WSF1 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 S1 bis S4 weisen eine lineare proportionale Charakteristik (P-Regler) auf. Bei Ausfall eines Positionsgebers eines Anstellsegmentes 12 bis 15 wird der jeweilige Positionsregler S1 bis S4 (26 in Figur 6) "ruckfrei" von einem proportionalen Fehlerregler 24 (siehe Figur 6) abgelöst. Jedem Positionsregler 26 (S1 bis S4) WF ist also je ein Fehlerregler 24 zugeordnet. Als Sollwert erhalten diese Fehlerregler 24 einen Kraftistwert xF1 bis xF4 der jeweiligen Nachbar-Anstellvorrichtung. Der Fehlerregler 24 ist ein Kraftregler und kein Begrenzungsregler, der Fehlerregler 24 hat mit den Kraftbegrenzungsreglern F1 bis F4 keine Gemeinsamkeiten und wird nur bei Ausfall eines jeweiligen Positionsgebers aktiv. Bei Übernahme eines Fehlerreglers 24 werden die momentanen Positionskorrekturwerte WS112, WS212, WS334, WS434 der Quer-Regler Q12 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 F1 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 35 in Schließrichtung und ein dritter Teilkraftregler 32 dient der Kraftbegrenzung einer minimalen Kraft 36 in Schließrichtung. Der dritte Teilkraftregler 32 gewährleistet eine Mindestandrückkraft, wenn der zugehörige Positionssollwert, beispielsweise WS1, nicht zum Kontakt mit dem Strang 3 führt. Dabei ist das Vorzeichen des Kraft-Istwerts XF für die Schließrichtung als positiv vereinbart. Alle Kraftbegrenzungsregler F1 bis F4 erzeugen Positionskorrektursollwerte WSf1 bis WSf4, die zu den Positionssollwerten WS1 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 Öffnungsrichtung 34 und größer Null. Während eines normalen Betriebes, d.h. der Kraft-Istwert xF ist kleiner Null aber größer 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-Positionskorrektursollwert 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 35 in Schließrichtung und größer Null. Während des normalen Betriebes, d.h. die maximale Kraft 35 in Schließrichtung ist größer dem Kraft-Istwert xF und größer Null ist die Regelabweichung negativ und der Ausgang des zweiten Teilkraftreglers 31 daher auf Null begrenzt. Übersteigt der Kraft-Istwert xF die maximale Kraft 35 in Schließrichtung aufgrund eines zu niedrigen Positionssollwertes, wird die Regelabweichung positiv. Der Ausgang des Teilkraftreglers 31 liefert daher einen positiven Gesamt-Positionskorrektursollwert WSF für den zugehörigen Positionsregler. Dies erhöht den Gesamt-Positionskorrektursollwert, 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 Schließrichtung und größer Null. Während des normalen Betriebes, d.h. die minimale Kraft 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 36 in Schließrichtung, entsteht ein negativer Gesamt-Positionskorrektursollwert WSF für den zugehörigen Positionsregler. Dies vermindert den Gesamtpositionskorrektursollwert, so dass der Oberrahmen 10 abgesenkt wird. Wegen der PI-Charakteristik des Reglers bleibt der Positionskorrektursollwert auch bei Verschwinden der Regelabweichung erhalten.
  • Für alle Teilkraftregler 30, 31, 32 gilt:
  • Löst sich die Kraft aufgrund geänderter Anlagenzustände von der jeweiligen Kraftgrenze wird auch der Korrektureingriff eines jeden Teilkraftreglers 30, 31, 32 wieder selbsttätig zurückgefahren.
  • Für die Quer-Regler Q12 und Q34 (siehe Figur 6), gilt folgende Fallunterscheidung:
    1. 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. 2. Statische Positionsdifferenzen können auftreten, wenn der Strangquerschnitt trapezförmig ist, oder einer der Teilkraftregler 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 Position auf der niedrigen Seite anhebt und das zudem sehr dynamisch.
  • 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 Regelungsfunktion 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 Q12 eine Kipplage des Oberrahmens 10 an den Hydraulikzylindern der Anstellvorrichtungen 12 und 13 zu überwachen. Der Quer-Regler Q12 wird nur aktiv, wenn eine maximal zulässige Positionsdifferenz ΔS12 oder Schräglage überschritten wird. Sind die beiden Anstellvorrichtungen 12 und 13 in der Lage, sich in die geforderte Richtung zu bewegen, wird die Schräglage von beiden Anstellvorrichtungen 12 und 13 ausgeglichen. Wenn eine der beiden Anstellungen ein weiteres Positionieren verhindert, weil die maximale Kraft 35 in Schließrichtung erreicht ist, wird nur die andere Anstellvorrichtung die Schräglage ausgleichen. Ein analoges Verhalten gilt für den Quer-Regler Q34.
  • Die Quer-Regler Q12 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 Q12 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 Differenzbildung 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 weitere Bewegung verhindert, weil die maximale Kraft 35 in Schließrichtung erreicht ist, wird nur das andere Anstellvorrichtungs-Paar 14 und 15 durch Anheben der Position des Oberrahmens 10 die Schräglage vermindern. Bei Überschreitung einer maximal zulässigen Schräglage wird deshalb immer die niedrigere Position der höheren Position nachgeführt.
  • Die Quer-Regler Q12 und Q34 sowie der Längs-Regler L zeichnen sich dadurch aus, dass sie der Positionsregelung überlagert sind und einen Positions-Korrekturwert erzeugen. Der Integralanteil 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 S1 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 Fehlersignal 22 zu eins und somit der Freigabeeingang 23 des Positionsreglers 26 mittels des Inverters 25 gesperrt und seine 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 "ruckfrei" von dem Fehlerregler 24 abgelöst. Der Fehlerregler 24 erhält als Sollwert den Kraft-Istwert der jeweiligen Nachbar-Anstellvorrichtung. Weiterhin weist ein Positionsregler S1 bis S4 einen Offset-Integrator 20 zum Ausgleich eines Servoventil-Leckstroms und zur Überwindung von Haftkräften im Hydraulikzylinder der Anstellvorrichtungen auf.
  • Figur 8 zeigt im Detail einen der Quer-Regler Q12 oder Q34. Ein solcher Quer-Regler weist zwei PI-Regler mit Begrenzung 40, 41 auf. Über eine erste Differenzbildungsstelle werden die Positions-Istwerte xS1 und xS2 an je zwei weitere Differenzbildungsstellen, auf die der Maximalwert ΔS12 aufgeschaltet 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 xS1 bis xS4 hergerichtet. Aus den Positions-Istwerten xS1 und xS2 wird mittels einer ersten Multiplikationsstelle 44 der Mittelwert gebildet. Auch die Positions-Istwerte xS3 und xS4 werden über eine zweite Multiplikationsstelle 45 gemittelt.
  • Eine konsequent additive Verschaltung der Positionsregler S1 bis S4, der Kraftbegrenzungsregler F1 bis F4, der Quer-Regler Q12, Q34 und des Längs-Reglers L über Positionskorrekturwerte lässt eine vereinfachte Inbetriebnahme einer Regelvorrichtung für eine Stranggießanlage 2 zu. Die Parametrierung der Regelkreise kann systematisch von innen nach außen, beginnend mit den Positionsreglern S1 bis S4 über die Schräglagen-Begrenzungsregler, hier die Quer-Regler Q12, Q34 und der Längs-Regler L, die Kraftbegrenzungsregler F1 bis F4 bis zu den Fehler-Reglern 24 vorgenommen werden. Darüber hinaus hat jeder Teilregler eine klar abgrenzbare Aufgabe ohne 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 (14)

  1. Verfahren zur Regelung eines Anstellsegmentes (1) in einer Stranggießanlage (2), wobei das Anstellsegment (1) einen Unterrahmen (9) und einen Oberrahmen (10) aufweist, die durch Verstellelemente (12,13,14,15) in ihrer Position und Schräglage relativ zueinander justiert werden, 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 jedes Verstellelement (12,13,14,15) durch je einen Positionsregler (S1,S2,S3,S4) geregelt wird, wobei zumindest am Eingang (EN) je zwei der Positionsregler (S1,S2,S3,S4) einem Quer-Regler (Q,Q12,Q34) zugeordnet werden und eine Regelung der Schräglage quer zur Gießrichtung und eine Regelung eines Positionsunterschiedes zwischen einem ersten der Verstellelemente (12) und einem zweiten der Verstellelemente (13) mittels des Quer-Reglers (Q,Q12,Q34) erfolgt, wobei die relative Schräglage in Gießrichtung wie folgt geregelt wird:
    - in einem Längsregler (L) wird ein Schräglagen-Istwert (Xsen-Xsex) durch eine Differenzbildung von Positionswerten (XS1, XS2, XS3, XS4) der Verstellelemente (12,13,14,15) am Eingang (EN) und am Ausgang (EX) berechnet, wobei für die Differenzbildung ein Mittelwert (Xsen, Xsex) der Positionswerte (XS1, XS2, XS3, XS4) am Eingang (EN) und Ausgang (EX) bereitgestellt wird,
    - aus dem Schräglagen-Istwert (Xsen-Xsex) wird in dem Längs-Regler (L) ein erster Positionskorrekturwert (Wsen) für die Positionsregler (S1, S2) auf der Eingangsseite und ein zweiter Positionskorrekturwert (Wex) für die Positionsregler (S3, S4) auf der Ausgangsseite berechnet und die Positionskorrekturwerte (Wsen, Wex) für die Positionsregler (S1, S2) auf der Eingangsseite und für die Positionsregler (S3, S4) auf der Ausgangsseite weitergeleitet,
    - zur Veränderung der Schräglage in Gießrichtung werden der erste Positionskorrekturwert (Wsen) auf die Positionsregler (S1, S2) für die Eingangsseite und der zweite Positionskorrekturwert (Wex) auf die Positionsregler (S3, S4) für die Ausgangsseite aufgeschaltet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zu jeweils einem Positionsregler (S1,S2,S3,S4) ein diesem zugeordneter Kraftbegrenzungsregler (F1,F2,F3,F4) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei am Ausgang (EX) zwei der Positionsregler (S3, S4) einem weiteren Quer-Regler (Q34) zugeordnet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei bei Überschreiten einer maximal zulässigen Schräglage die niedrigere Position der höheren Position nachgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    wobei als Quer-Regler (Q) und/oder Längs-Regler (L) ein nichtlinearer Regler gewählt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    wobei als Quer-Regler (Q) und/oder Längs-Regler (L) ein nichtlinearer Regler gewählt wird, der eine Schräglage durch Erhöhen der jeweils niedrigeren Seite abbaut.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    wobei der Quer-Regler (Q) und/oder der Längs-Regler (L) negative Regelabweichungen ignorieren.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei bei Ausfall eines Positionsgebers eines Verstellelements (12,13,14,15) der zugehörige Positionsregler (S1,S2,S3,S4) durch einen Fehlerregler (24), welcher als Sollwert einen Kraftistwert (XF1,XF2,XF3,XF4) des nächstgelegenen Verstellelementes (12,13,14,15) erhält, abgelöst wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei bei Ausfall eines Positionsgebers eines Verstellelements (12,13,14,15) der Positionskorrekturwert (WS112, WS212,Wsen,Wsex) des Quer-Reglers (Q) und/oder der des Längs-Reglers (L) für die Dauer des Ausfalls auf seinem letzten Wert gehalten wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
    wobei bei Ausfall oder bei Nichterreichen eines Positionssollwertes eines Positionsreglers (S1,S2,S3,S4) über den jeweiligen Kraftbegrenzungsregler (F1,F2,F3,F4) ein Positionskorrekturwert für die Positionierung des jeweiligen Verstellelementes (12,13,14,15) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
    wobei der Kraftbegrenzungsregler (F1,F2,F3,F4) bei Überschreiten einer Kraftgrenze einen Positionskorrektursollwert (WSf1,WSf2,WSf3,WSf4) erzeugt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
    wobei einer der Kraftbegrenzungsregler (F1,F2,F3,F4) derart gewählt wird, dass er mindestens drei Teilkraftregler (30,31,32) umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
    wobei für jedes Verstellelement (12,13,14,15) mindestens eine(r) der folgenden vorgebbaren Kraftgrenzen und/oder Kraftsollwerte verwendet wird:
    - eine maximale Kraft in Öffnungsrichtung (34),
    - eine maximale Kraft (35) in Schließrichtung,
    - eine minimale Kraft (36) in Schließrichtung.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    wobei der Positionskorrekturwert für die Positionsregelung über eine Kaskadenregelung ermittelt wird, wobei ein FehlerRegelkreis einen Kraftbegrenzungs-Regelkreis einschließt und der Kraftbegrenzungs-Regelkreis einen Schräglagen-Regelkreis und der Schräglagen-Regelkreis einen Positions-Regelkreis einschließt.
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