WO2009083231A1 - Stranggiessanlage mit einer vorrichtung zur bestimmung von erstarrungszuständen eines giessstrangs und verfahren hierfür - Google Patents

Stranggiessanlage mit einer vorrichtung zur bestimmung von erstarrungszuständen eines giessstrangs und verfahren hierfür Download PDF

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WO2009083231A1
WO2009083231A1 PCT/EP2008/011069 EP2008011069W WO2009083231A1 WO 2009083231 A1 WO2009083231 A1 WO 2009083231A1 EP 2008011069 W EP2008011069 W EP 2008011069W WO 2009083231 A1 WO2009083231 A1 WO 2009083231A1
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WO
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continuous casting
bearing
strand
solidification
measured variable
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Application number
PCT/EP2008/011069
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French (fr)
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Ina HÜLLEN
Andreas Runge
Holger Beyer-Steinhauer
Markus Reifferscheid
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Sms Siemag Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting plant with a device for determining solidification states of a cast strand and a method for this.
  • Continuous casting plants are well known in the art. Such continuous casting plants for casting liquid metal have, after the mold, typically a support roll stand with strand guide segments for the cast strand.
  • the knowledge of the solidification length of the cast strand is of particular importance.
  • the solidification length or the point of complete solidification of the strand is a parameter for operating the continuous casting plant.
  • the point of solidification or the solidification length corresponds to a point with a fixed portion of the cast strand of 100%, which means that in the core of the casting strand no liquid or doughy material is no longer present.
  • the knowledge about the degree of solidification of the strand is less than 100% of interest for strand guidance and strand cooling.
  • Continuous casting plants are known in the prior art in which the solidification length is achieved by measuring the displaceable amount of the core liquid volume per unit length and building on these measured values Model calculation is performed for the instantaneous length of the sump tip.
  • Such a continuous casting plant is known from WO 2005/068109 A1.
  • EP 1 193 007 A1 discloses a method for determining the position of the final solidification in the casting strand, wherein support segments are provided and for determining the position of the final solidification at least in one of the support segments, the pullout pull-out force of the tension rollers and / or the locking force of the hydraulic piston-cylinder Units of the support segments is measured and determined from the measurements of the area of the sump tip.
  • the object is achieved with respect to the continuous casting, by the features of claim 1 with a continuous casting with a device for determining solidification states of the casting strand with a strand guide with Strangg screenssegmenten with roles, in which at least
  • one of the Strangg cashsegmente is designed as a measuring segment, wherein at least one or more measuring points for direct or indirect determination of the force acting on one or more rollers is provided, further arranged the at least one measuring point on a bearing block preferably between a bearing and the segment frame of the continuous casting segment is 0 and a data processing unit is provided which determines the solidification states of the cast strand based on the data of the at least one measuring point.
  • the at least one measuring point is provided on at least one bearing block of a center bearing or several center bearings. As a result, the force acting on the roller through the cast strand force can be reliably detected.
  • the measuring point is provided on a bearing block on the fixed side and / or on the loose side of a roller. As a result, an uneven force distribution on a roll can advantageously be detected.
  • connection may be useful via a data line or data lines or cable. be made bellos. Also, the connection can be made via the data processing unit. It is expedient if the connection is made by the data processing unit to a measuring system or several measuring systems.
  • center bearings of single or multiple split rollers are designed as measuring points or provided with measuring points.
  • a determination of a solidification state can be carried out by assigning a solidification state to a characteristic measured variable.
  • a characteristic parameter is the bearing deformation or the deformation of a bearing element, such as a slot of the bearing.
  • a determination of the solidification state can be carried out by assigning a solidification state to a scattering of a characteristic measured variable.
  • a scattering of a characteristic measured variable is the scattering of a bearing deformation or the scattering of the deformation of a bearing element.
  • a measured variable can be evaluated by the data processing unit by means of fast Fourier analysis or other statistical evaluation methods, and thus instrumental influences on the measured variable can be determined.
  • the object with regard to the method is achieved with the features of claim 13 with a method for determining solidification states of a cast strand in continuous casting plants with a strand guide with continuous casting segments with rollers, in which at least one of the continuous casting segments is designed as a measuring segment, wherein at least one measuring point or more Furthermore, the at least one measuring point is preferably arranged on a bearing block between a bearing and the segment frame of the continuous casting segment which detects a variable representing a force and a data processing unit is provided which determines the solidification states of the casting strand on the basis of the data of the at least one measuring point.
  • the measuring point is provided on at least one bearing block of a center bearing or more central bearings. It is also expedient if the measuring point is provided on a bearing block on the fixed side and / or on the loose side of a roller. Also advantageously, a plurality of measuring points are provided within the strand guide, which are interconnected. In this case, the connection can advantageously be made by the data processing unit to a measuring system.
  • center bearings are designed by single or multiple shared roles as measuring points.
  • the data processing unit determines differences in level of the measured variable by means of analytical, statistical evaluation methods and derives therefrom a solidification state.
  • the determination of the solidification state takes place by assigning a solidification state to a characteristic measured variable. It is useful if a characteristic
  • Measured variable is a bearing force or a bearing deformation. Furthermore, it is Partially, if the determination of the solidification state takes place by assigning a solidification state to a scattering of a characteristic measured variable.
  • a scattering of a characteristic measured variable is the scattering of a bearing force or a bearing deformation.
  • the data processing unit evaluates the measured variable by means of fast Fourier analysis or other statistical evaluation methods and thus determines the apparatus influences on the measured variable.
  • FIG. 1 shows schematically a representation of a cast strand 10 with different solidification states.
  • the casting strand 10 is guided by a plurality of strand guiding elements 1.
  • the strand guiding elements 1 have rollers 2 which are mounted by means of roller bearings 3.
  • the embodiment of Figure 1 schematically four segments 1 are shown, each having five pairs of rollers 2.
  • the cast strand 10 is guided by the rollers.
  • a first region I the cast strand 10 is in a solidification state which has a degree of solidification of less than 20 to 30%. This means that a liquid or doughy fraction 6 of 80 to 70% is present.
  • the casting strand 10 is in a solidification state which has a solidification degree with a solids content of 20 to 80%.
  • the cast strand 10 is in a solidification state which has a solidification degree with a solids content of 70 to 80% to less than 100%.
  • a solidification state there is correspondingly a solidification state of 100%.
  • the sump tip 4 is thus in the last area IV.
  • the measured variable representing the roller force lies in a central region in the first region.
  • the spread of this measure is at a low level.
  • both the measured variable and its scattering are at a high level.
  • the measured value is at a low level, but the spread of the measured variable is at a medium level.
  • Region I corresponds to the liquid phase of the strand with a liquid core.
  • the liquid phase which is in part at a potentially higher level, is burdened by upstream parts of the strand on the strand shell and pushes them from the inside to the outside.
  • This ferrostatic must therefore be absorbed by the bearing forces.
  • the force is increased in comparison to the solidified state, which means that the measured value representing the force is at an average level.
  • the soft strand cushions well so that the stan- dardabwe / chung of the force representing measure is small.
  • This first region I ends depending on the steel grade in the range of 20 to 30% solids.
  • the region II represents a transition region in which the force level or the level of the measured variable representing the force is at a higher level than in the region I.
  • This area has a solidification state of 30 to 70%.
  • the strand 10 also has a liquid core with a solid outer region. In addition to the ferrostatic, a proportion of the strand deformation is added. The attenuation of the strand is lower, so that the variance of the force or the force representing the measured variable than in the area I is.
  • the region III represents a virtually solidified region in which the force level or the level of the force representing the measured variable perpendicular to the casting direction is low. In this area III only parts of the weight and pull-out force act. The scattering or the standard deviation is high due to the low attenuation of the quasi-solidified strand. In this state, although there is still melt, but separated by bridges and so there is no continuous steel column.
  • Region IV is the solidified region in which there are substantially the same force and variance ratios as in region III.
  • FIG. 2 shows a diagram in which measurement results are shown, which were obtained at a measuring point which is arranged on a segment of a continuous casting plant.
  • different measuring points are not arranged at different segments in this example, but measuring points are used on a segment and the solidification ranges move through the measuring points.
  • two measuring points are arranged on a fixed and a floating bearing of a roller bearing.
  • FIG. 2 shows in the lower area with the lower two curves the measured values of a a measuring gap representing a force. In this case, a change in the signal representing the force can be detected, and as a result an assignment to the status areas I to III can be made, as explained above.
  • the top curve shows the casting speed as a function of time.
  • the position of the sump tip or the boundaries between the state regions shifts.
  • the state area I with a high liquid content is located at the measuring point.
  • the status area II with a medium liquid content is located at the measuring point.
  • the state area III is located at the measuring point.
  • FIG. 3 schematically shows a continuous casting plant 20 with a cast strand 21 and with six segments 22 to 27.
  • the sump tip would be found in the region of the last or possibly also penultimate segment when the casting speed is high. So it may well happen that at high casting speeds of greater than 6 m / min, such as 7 m / min, the sump tip in the last, sixth segment 27 is located. Therefore, it is particularly advantageous to measure the solidification conditions as permanently as possible and to be able to determine their distribution or the position of the sump tip.
  • measuring points for example, rollers or roller bearings can be selected, with quite a measuring point on a floating bearing and / or on a fixed bearing a role is selectable. By arranging different measuring points on different rollers, preferably in different segments, an advantageous distribution of the solidification states can be detected.
  • the solidification states can be detected.
  • the swamp tip is then found, for example, in the sixth segment 26, the hitherto last segment.
  • a bearing force measurement is performed.
  • the bearing force measurement takes place via an inductive distance measurement, for example in bearing blocks 30, see FIG. 4.
  • the measuring bearing blocks 30 are slotted horizontally below the bearing shells 33 by means of slot 32 and equipped with an inductive distance sensor 34.
  • the change in the slot height of the slot 34 behaves approximately proportional to the applied force.
  • the measuring bearings 30 are installed, for example, in the center bearings of long part rollers 2 and 7 of the segments 24 and 25 on the fixed side and / or on the loose side. In this way, the bearing force is determined at 2 x 4 points distributed over the system length.
  • the bearing block 30 of a split center bearing is slotted below the bearing shell, which causes a defined bearing weakening.
  • the position and the geometry of the gap are preferably designed so that at maximum load, an advantageous maximum deflection of the gap top side and no plastic deformation occurs.
  • the distance sensor 34 is inserted centrally from the bearing foot 35 through a bore 36 into the bearing block 30 and protrudes advantageously into the measuring gap 32.
  • the slot 32 is thus designed such that due to the applied force through the cast strand, a local deformation occurs that can be detected.
  • the data processing unit 38 can be seen, which receives data from the sensors (34) of the measuring points and determines the solidification states. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage (20) mit einer Strangführung umfassend Stranggießsegmente (22, 23, 24, 25, 26, 27) mit Rollen (2), wobei zumindest eines der Stranggießsegmente als Messsegment ausgestaltet ist, wobei zumindest eine oder mehrere Messstellen zur direkten oder indirekten Bestimmung der auf eine oder mehrere Rollen wirkenden Kraft vorgesehen ist, wobei weiterhin die zumindest eine Messstelle an einem Lagerbock (30), vorzugsweise zwischen einem Lager und dem Segmentrahmen des Stranggießsegments, angeordnet ist und eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche auf der Grundlage der Daten der zumindest einen Messstelle die Erstarrungszustände des Gießstrangs ermittelt.

Description

Stranggießanlage mit einer Vorrichtung zur Bestimmung von Erstarrungszuständen eines Gießstrangs und Verfahren hierfür
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit einer Vorrichtung zur Bestimmung von Erstarrungszuständen eines Gießstrangs und ein Verfahren hierfür.
Stand der Technik
Stranggießanlagen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Solche Stranggießanlagen zum Gießen flüssigen Metalls weisen nach der Kokille typischer Weise ein Stützrollengerüst mit Strangführungssegmenten für den Gießstrang auf. Bei den Stranggießanlagen ist die Kenntnis von der Erstarrungslän- ge des Gießstrangs von besonderer Wichtigkeit. Dabei ist die Erstarrungslänge bzw. der Punkt der vollständigen Erstarrung des Strangs ein Parameter zum Betreiben der Stranggießanlage. Dabei entspricht der Punkt der Erstarrung bzw. die Erstarrungslänge einem Punkt mir einem Festanteil des Gießstrangs von 100%, was bedeutet, dass im Kern des Gießstrangs kein flüssiges oder teigiges Material mehr vorhanden ist. Weiterhin ist die Kenntnis über die Erstarrungsgrade des Strangs kleiner als 100% von Interesse für die Strangführung und für die Strangkühlung.
Im Stand der Technik sind Stranggießanlagen bekannt, bei welchen die Erstar- rungslänge durch ein Messen der verschiebbaren Menge des Kernflüssigkeitsvolumens pro Längeneinheit erfolgt und auf diesen Messwerten aufbauend eine Modellrechnung durchgeführt wird für die momentane Länge der Sumpfspitze. Eine solche Stranggießanlage ist bekannt durch die WO 2005/068109 A1.
Weiterhin ist bekannt, dass die Ebene der vollständigen Verfestigung durch Messen an einer Vielzahl von Walzenpaaren auftretende Druckkräfte und deren Vergleich genutzt wird, um dasjenige Walzenpaar zu bestimmen, an welchem die vollständige Verfestigung eintritt, weil kein weiterer Anstieg der Belastung erfolgt. Eine solche Stranggießanlage ist durch die DE 25 30 032 bekannt geworden.
Weiterhin offenbart die EP 1 193 007 A1 ein Verfahren zum Bestimmen der Lage der Enderstarrung im Gießstrang, wobei Stützsegmente vorgesehen sind und zur Bestimmung der Lage der Enderstarrung zumindest in einem der Stützsegmente die Strangauszugskraft der Zugrollen und/oder die Zuhaltekraft der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten der Stützsegmente gemessen wird und aus den Messwerten der Bereich der Sumpfspitze bestimmt wird.
Weiterhin ist es bekannt, dass zur Ermittlung der Strangerstarrung eine Pyrometermessung, eine Bolzenschussmethode, eine Innenrissbestimmung oder, wie oben, eine Kraftmessung an Hubzylindern durchgeführt wird. Diese Metho- den sind jedoch nur temporär einsetzbar, wobei sie auch nur lokal einsetzbar sind.
Weiterhin besteht die Möglichkeit der rein rechnerischen Bestimmung der Lage der Strangerstarrung, was jedoch für jede Anlage ein eigenes Modell benötigt und was durch die oben zitierten Messungen validiert werden muss. Auch kann von Material zu Material eine Abweichung vorkommen, so dass das Modell ggf. Materialabhängig auszuführen ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile 5 Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stranggießanlage mit einer Vorrichtung zur Bestimmung von Erstarrungszuständen des Gießstrangs zu schaffen, bei welcher eine sichere und kontinuierliche Durchführung der Bestimmung der Erstarrungszustände durchgeführt werden kann. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein solches Verfahren zu schaffen.
]0
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich der Stranggießanlage erreicht, durch die Merkmale von Anspruch 1 mit einer Stranggießanlage mit einer Vorrichtung zur Bestimmung von Erstarrungszuständen des Gießstrangs mit einer Strangführung mit Stranggießsegmenten mit Rollen, bei welchen zumindest
15 eines der Stranggießsegmente als Messsegment ausgestaltet ist, wobei zumindest eine oder mehrere Messstellen zur direkten oder indirekten Bestimmung der auf eine oder mehrere Rollen wirkenden Kraft vorgesehen ist, wobei weiterhin die zumindest eine Messstelle an einem Lagerbock vorzugsweise zwischen einem Lager und dem Segmentrahmen des Stranggießsegments angeordnet ist 0 und eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche auf der Grundlage der Daten der zumindest einen Messstelle die Erstarrungszustände des Gießstrangs ermittelt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Messstelle an zumindest ei- 5 nem Lagerbock eines Mittenlagers oder mehrerer Mittenlager vorgesehen ist. Dadurch kann die auf die Rolle durch den Gießstrang einwirkende Kraft sicher detektiert werden.
Auch ist es gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels zweckmäßig, wenn die0 Messstelle an einem Lagerbock an der Festseite und/oder an der Losseite einer Rolle vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft eine ungleichmäßige Kraftverteilung auf eine Rolle erfasst werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Messstellen innerhalb der 5 Strangführung vorgesehen sind, die miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann zweckmäßig über eine Datenleitung bzw. Datenleitungen oder ka- bellos erfolgen. Auch kann die Verbindung über die Datenverarbeitungseinheit erfolgen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Verbindung durch die Datenverarbeitungseinheit zu einem Messsystem oder mehreren Messsystemen erfolgt.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Mittenlager von einfach- oder mehrfach geteil- ten Rollen als Messstellen ausgeführt oder mit Messstellen versehen sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels der Datenverarbeitungseinheit mittels analytisch, statistischer Auswerteverfahren Niveauunterschiede der Messgröße bestimmbar und daraus ein Erstarrungszustand ableitbar ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn eine Bestimmung eines Erstarrungszustands durch Zuordnung eines Erstarrungszustandes zu einer charakteristischen Messgröße durchführbar ist.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine charakteristische Messgröße die Lagerverformung bzw. die Verformung eines Lagerelements, wie ein Schlitz des Lagers, ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Bestimmung des Erstarrungszustands durch Zuordnung eines Erstarrungszustandes zu einer Streuung einer charakteristischen Messgröße durchführbar ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Streuung einer charakteristischen Messgröße die Streuung einer Lagerverformung bzw. die Streuung der Verformung eines Lagerelements ist.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn durch die Datenverarbeitungseinheit mittels Fast Fourier Analyse oder anderweitiger statistischer Auswertemethoden eine Messgröße auswertbar ist und somit apparative Einflüsse auf die Messgröße ermit- telbar sind. Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird gelöst mit den Merkmalen von Anspruch 13 mit einem Verfahren zur Bestimmung von Erstarrungszuständen eines Gießstrangs in Stranggießanlagen mit einer Strangführung mit Stranggießsegmenten mit Rollen, bei welchen zumindest eines der Stranggießsegmente als Messsegment ausgestaltet ist, wobei zumindest eine Messstelle oder meh- rere Messstellen zur direkten oder indirekten Bestimmung der auf eine oder mehrere Rollen wirkenden Kraft vorgesehen ist, wobei weiterhin die zumindest eine Messstelle an einem Lagerbock vorzugsweise zwischen einem Lager und dem Segmentrahmen des Stranggießsegments angeordnet ist welche eine eine Kraft repräsentierende Größe detektiert und eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche auf der Grundlage der Daten der zumindest einen Messstelle die Erstarrungszustände des Gießstrangs ermittelt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Messstelle an zumindest einem Lagerbock eines Mittenlagers oder mehrerer Mittenlager vorgesehen ist. Auch ist es zweckmäßig, wenn die Messstelle an einem Lagerbock an der Festseite und/oder an der Losseite einer Rolle vorgesehen ist. Auch kann vorteilhaft eine Mehrzahl von Messstellen innerhalb der Strangführung vorgesehen sind, die miteinander verbunden sind. Dabei kann die Verbindung vorteilhaft durch die Datenverarbeitungseinheit zu einem Messsystem erfolgen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Mittenlager von einfach- oder mehrfach geteilten Rollen als Messstellen ausgeführt sind.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn die Datenverarbeitungs- einheit mittels analytisch, statistischer Auswerteverfahren Niveauunterschiede der Messgröße bestimmt und daraus einen Erstarrungszustand ableitet.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Bestimmung des Erstarrungszustands durch Zuordnung eines Erstarrungszustandes zu einer charakteristischen Messgröße erfolgt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine charakteristische
Messgröße eine Lagerkraft oder eine Lagerverformung ist. Weiterhin ist es vor- teilhaft, wenn die Bestimmung des Erstarrungszustands durch Zuordnung eines Erstarrungszustandes zu einer Streuung einer charakteristischen Messgröße erfolgt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Streuung einer charakteristischen Messgröße die Streuung einer Lagerkraft oder einer Lagerverformung ist.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungseinheit mittels Fast Fou- rier Analyse oder anderweitiger statistischer Auswertemethoden die Messgröße auswertet und somit apparative Einflüsse auf die Messgröße ermittelt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gießstrangs mit verschiedenen Erstarrungszuständen,
Fig. 2 ein Diagramm,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Stranggießanlage,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Lagers, Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Darstellung eines Gießstrangs 10 mit verschiedenen Erstarrungszuständen. Der Gießstrang 10 wird durch eine Mehrzahl von Strangführungselementen 1 geführt. Dabei weisen die Strangfüh- rungselemente 1 Rollen 2 auf, die mittels Rollenlager 3 gelagert sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind schematisch vier Segmente 1 gezeigt, die jeweils fünf Rollenpaare 2 aufweisen. Der Gießstrang 10 wird durch die Rollen geführt. In einem ersten Bereich I liegt der Gießstrang 10 in einem Erstarrungszustand vor, der einen Erstarrungsgrad von kleiner 20 bis 30 % aufweist. Dies heißt, dass ein flüssiger oder teigiger Anteil 6 von 80 bis 70 % vorliegt. In einem zweiten Bereich Il liegt der Gießstrang 10 in einem Erstarrungszustand vor, der einen Erstarrungsgrad mit einem Festanteil 5 von 20 bis 80 % aufweist. In einem dritten Bereich III liegt der Gießstrang 10 in einem Erstarrungszustand vor, der einen Erstarrungsgrad mit einem Festanteil von 70 bis 80 % bis kleiner 100 % aufweist. In einem vierten Bereich liegt entsprechend ein Erstarrungszustand von 100 % vor. Die Sumpfspitze 4 liegt somit im letzten Bereich IV.
Wie zu erkennen ist, liegt die die Rollenkraft repräsentierende Messgröße, wie eine Verformung, im ersten Bereich in einem mittleren Bereich. Die Streuung dieser Messgröße liegt auf einem niedrigen Niveau. Im Bereich Il liegen sowohl die Messgröße als auch deren Streuung auf einem hohen Niveau. Im Bereich III und im Bereich IV liegt die Messgröße auf geringem Niveau aber die Streuung der Messgröße liegt auf einem mittleren Niveau.
Der Bereich I entspricht der Flüssigphase des Strangs mit einem flüssigen Kern. Dadurch lastet die zum Teil auf potentiell höherem Niveau liegende Flüssigphase von vorgelagerten Teilen des Strangs auf der Strangschale und drückt diese von innen nach außen. Diese Ferrostatik muss daher über die Lagerkräfte aufgenommen werden. Die Kraft ist im Vergleich zum durcherstarrten Zustand erhöht, was dazu führt, dass die die Kraft repräsentierende Messgröße auf einem mittleren Niveau liegt. Der weiche Strang dämpft gut, so dass die Stan- dardabwe/chung der die Kraft repräsentierenden Messgröße gering ist. Dieser erste Bereich I endet in Abhängigkeit der Stahlgüte im Bereich von 20 bis 30% Festanteil.
Der Bereich Il stellt einen Übergangsbereich dar, in welchem das Kraftniveau bzw. das Niveau der die Kraft repräsentierenden Messgröße auf einem höheren Niveau als im Bereich I liegt. Dieser Bereich weist einen Erstarrungszustand von 30 bis 70% auf. Der Strang 10 weist auch einen flüssigen Kern auf, wobei ein fester Außenbereich vorliegt. Zusätzlich zur Ferrostatik kommt ein Anteil der Strangverformung hinzu. Die Dämpfung des Strangs ist geringer, so dass die Varianz der Kraft bzw. der die Kraft repräsentierenden Messgröße als im Bereich I ist.
Der Bereich III stellt einen quasi durcherstarrten Bereich dar, in welchem das Kraftniveau bzw. das Niveau der die Kraft repräsentierenden Messgröße senk- recht zur Gießrichtung gering ist. In diesem Bereich III wirken nur Anteile der Gewichtskraft und Ausziehungskraft. Die Streuung bzw. die Standardabweichung ist aufgrund der geringen Dämpfung des quasi durcherstarrten Strangs hoch. In diesem Zustand liegt zwar noch Schmelze vor, die jedoch durch Brücken voneinander getrennt sind und so keine durchgängige Stahlsäule vorliegt.
Der Bereich IV ist der durcherstarrte Bereich, in welchen im Wesentlichen die gleichen Kraft- und Varianzverhältnisse vorliegen, wie im Bereich III.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem Messergebnisse dargestellt sind, die an einer Messstelle gewonnen wurden die an einem Segment einer Stranggießanlage angeordnet ist. Dabei werden in diesem Beispiel nicht verschiedene Messstellen an verschiedenen Segmenten angeordnet, sondern es werden Messstellen an einem Segment verwendet und die Erstarrungsbereiche bewegen sich durch die Messstellen. Im Vorliegenden Falle sind zwei Messstellen an einem Fest- und an einem Loslager eines Rollenlagers angeordnet. Die Figur 2 zeigt im unteren Bereich mit den unteren beiden Kurven die Messwerte eines eine Kraft repräsentierenden Messspalts. Dabei ist eine Veränderung des die Kraft repräsentierenden Signals zu erkennen und dadurch kann eine Zuordnung zu den Zustandsbereichen I bis III, wie oben erläutert vorgenommen werden. Die oberste Kurve zeigt die Gießgeschwindigkeit als Funktion der Zeit an. Es ist zu erkennen, dass mit veränderter Gießgeschwindigkeit sich die Lage der Sumpfspitze bzw. sich die Grenzen zwischen den Zustandbereichen verschiebt. Bei hoher Geschwindigkeit befindet sich an der Messstelle der Zustandbereich I mit hohem Flüssiganteil. Bei reduzierter Geschwindigkeit befindet sich an der Messstelle der Zustandsbereich Il mit einem mittleren Flüssiganteil. Bei geringen Gießgeschwindigkeiten befindet sich an der Messstelle der Zustandbereich III. Somit ist zu erkennen, dass mit zunehmender Gießgeschwindigkeit der Flüssigkeitsanteil an der Messstelle abnimmt und es zu einem Wechsel der Zu- standsbereiche an der Messstelle kommt.
Die Figur 3 zeigt schematisch eine Stranggießanlage 20 mit einem Gießstrang 21 und mit sechs Segmenten 22 bis 27 dargestellt. Vorzugsweise würde die Sumpfspitze im bereich des letzten bzw. ggf. auch vorletzten Segments vorzufinden sein, wenn die Gießgeschwindigkeit hoch ist. So kann es durchaus eintreten, dass bei hohen Gießgeschwindigkeiten von größer als 6 m/min, wie beispielsweise von 7 m/min die Sumpfspitze im letzten, sechsten Segment 27 liegt. Daher ist es besonders vorteilhaft, die Erstarrungszustände möglichst permanent zu messen und deren Verteilung bzw. die Lage der Sumpfspitze bestimmen zu können. Als Messstellen können beispielsweise Rollen bzw. Rollenlager ausgewählt werden, wobei durchaus eine Messstelle an einem Loslager und/oder an einem Festlager einer Rolle auswählbar ist. Durch die Anordnung verschiedener Messstellen an verschiedenen Rollen vorzugsweise in verschiedenen Segmenten kann eine vorteilhafte Verteilung der Erstarrungszustände detektiert werden.
So kann beispielsweise bei einer Dünnbrammenstranggießanlage mit einer Gießgeschwindigkeit von 6 bis 7 m/min vorteilhaft dauerhaft erreicht werden, dass die Erstarrungszustände detektiert werden können. Die Sumpfspitze be- findet sich dann beispielsweise im sechsten Segment 26, dem bisher letzten Segment.
Zur Detektierung der Erstarrungszustände wird eine Lagerkraftmessung durchgeführt. Die Lagerkraftmessung erfolgt über eine induktive Abstandsmes- sung beispielsweise in Lagerböcken 30, siehe Figur 4. Die Messlagerböcke 30 sind unterhalb der Lagerschalen 33 horizontal mittels Schlitz 32 geschlitzt und mit einem induktiven Distanzsensor 34 ausgerüstet. Die Änderung der Schlitzhöhe des Schlitzes 34 verhält sich annähernd proportional zur anliegenden Kraft.
Die Messlager 30 sind beispielsweise in den Mittenlagern von langen Teilrollen 2 und 7 der Segmente 24 und 25 auf der Festseite und/oder auf der Losseite eingebaut. Auf diese Weise wird die Lagerkraft an 2 x 4 Punkten über der Anlagenlänge verteilt bestimmt.
Wie die Figur 4 zeigt ist der Lagerbock 30 eines geteilten Mittenlagers unterhalb der Lagerschale geschlitzt, was eine definierte Lagerschwächung bewirkt. Die Position und die Geometrie des Spalts sind mittels vorzugsweise so ausgelegt, dass bei einer maximalen Belastung eine vorteilhafte maximale Durchbiegung der Spaltoberseite und keine plastische Verformung auftritt. Der Distanzsensor 34 ist vom Lagerfuß 35 aus durch eine Bohrung 36 zentrisch in den Lagerbock 30 eingesetzt und ragt vorteilhaft in den Messspalt 32 hinein. Der Schlitz 32 ist somit derart ausgeführt, dass aufgrund der einwirkenden Kraft durch den Gießstrang eine örtliche Verformung auftritt, die detektiert werden kann. Diesbezüg- lieh sei auf die ältere DE 10 2006 027 066 verwiesen, deren Offenbarungsinhalt ausdrücklich zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gehört. Weiterhin ist die Datenverarbeitungseinheit 38 zu erkennen, welche Daten von den Sensoren (34) der Messstellen erhält und die Erstarrungszustände bestimmt. Bezugszeichenliste
1 Strangführungselement
2 Rolle
3 Rollenlager
4 Sumpfspitze
5 Festanteil
6 Flüssiganteil
10 Gießstrang
20 Stranggießanlage
21 Gießstrang
22 Segment
23 Segment
24 Segment
25 Segment
26 Segment
27 Segment
30 Lagerbock
32 Schlitz, Messspalt
33 Lagerschalen
34 Sensor
35 Fuß
36 Bohrung
37 Messspaltoberkante
38 Datenverarbeitungseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Stranggießanlage (20) mit einer Strangführung mit Stranggießsegmenten mit Rollen (2) zum Führen eines Gießstrangs, wobei zumindest eines der Stranggießsegmente (22,23,24,25,26,27) als Messsegment ausgestaltet ist, wobei zumindest eine Messstelle zur direkten oder indirekten Bestimmung der auf eine oder mehrere Rollen (2) wirkenden Kraft vorgesehen ist, wobei weiterhin die zumindest eine Messstelle an einem Lagerbock
(30) vorzugsweise zwischen einem Lager und dem Segmentrahmen des Stranggießsegments angeordnet ist und eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche auf der Grundlage der Daten der zumindest einen Messstelle die Erstarrungszustände des Gießstrangs ermittelt.
2. Stranggießanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle an zumindest einem Lagerbock (30) eines Mittenla- gers oder mehrerer Mittenlager vorgesehen ist.
3. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle an einem Lagerbock (30) an der Festseite und/oder an der Losseite eines Segmentes vorgesehen ist.
4. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Messstellen innerhalb der Strangführung vorgesehen sind, die miteinander verbunden sind.
5. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch die Datenverarbeitungseinheit (38) zu einem Messsystem erfolgt.
6. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenlager von einfach- oder mehrfach geteilten Rollen (2) als Messstellen ausgeführt sind.
7. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Datenverarbeitungseinheit (38) mittels analytisch, statistischer Auswerteverfahren Niveauunterschiede der Messgröße bestimmbar und daraus ein Erstarrungszustand ableitbar ist.
8. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung eines Erstarrungszustands durch Zuordnung eines
Erstarrungszustandes zu einer charakteristischen Messgröße durchführbar ist.
9. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine charakteristische Messgröße die Lagerverformung ist.
10. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung des Erstarrungszustands durch Zuordnung eines
Erstarrungszustandes zu einer Streuung einer charakteristischen Messgröße durchführbar ist.
11. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streuung einer charakteristische Messgröße die Streuung einer Lagerverformung ist.
12. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Datenverarbeitungseinheit (38) mittels Fast Fourier Analyse oder anderweitiger statistischer Auswertemethoden eine Messgröße auswertbar ist und somit apparative Einflüsse auf die Messgröße ermittelbar sind.
13. Verfahren zur Bestimmung von Erstarrungszuständen eines Gießstrangs (6) innerhalb einer Strangführung einer Stranggießanlage (20), wobei die
Strangführung Stranggießsegmente (22,23,24,25,26,27) mit Rollen (2) aufweist, umfassend folgende Schritte: direkte oder indirekte Bestimmung der auf eine oder mehrere Rollen (2) wirkenden Kraft an einem Lagerbock (30) vorzugsweise zwischen einem Lager und dem Segmentrahmen des Stranggießsegments, und Ermitteln der Erstarrungszustände des Gießstrangs auf Grundlage der bestimmten Kraft.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels analytisch, statistischer Auswerteverfahren Niveauunterschiede der Messgröße bestimmt werden und daraus der Erstarrungszustand ableitet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Erstarrungszustands durch Zuordnung eines Erstarrungszustandes zu einer charakteristischen Messgröße erfolgt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine charakteristische Messgröße eine Lagerkraft oder eine Lager- Verformung ist.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Erstarrungszustands durch Zuordnung eines
Erstarrungszustandes zu einer Streuung einer charakteristischen Messgröße erfolgt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streuung einer charakteristischen Messgröße die Streuung einer Lagerkraft oder einer Lagerverformung ist.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Fast Fourier Analyse oder anderweitiger statistischer Auswertemethoden die Messgröße auswertet und somit apparative Einflüsse auf die Messgröße ermittelt.
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