WO2011124466A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM EINSTELLEN DER LAGE DER SUMPFSPITZE IN EINEM GIEßSTRANG - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM EINSTELLEN DER LAGE DER SUMPFSPITZE IN EINEM GIEßSTRANG Download PDF

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WO2011124466A1
WO2011124466A1 PCT/EP2011/054320 EP2011054320W WO2011124466A1 WO 2011124466 A1 WO2011124466 A1 WO 2011124466A1 EP 2011054320 W EP2011054320 W EP 2011054320W WO 2011124466 A1 WO2011124466 A1 WO 2011124466A1
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strand
casting
impulse
cast
cast strand
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Axel Weyer
Albrecht Girgensohn
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Sms Siemag Ag
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    • B22D2/003—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass for the level of the molten metal

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for adjusting the position of the sump tip in a cast strand during the continuous casting of liquid metal, in particular steel materials in a continuous casting plant.
  • the invention relates to the use of such a method for optimizing computer simulations for adjusting the position of the sump tip.
  • the invention finds particular application in block systems with individual driver rollers in the outlet of the strand guide.
  • Such a method and an apparatus for carrying out the method are known, for example, from international patent application WO 2005/068109 A1.
  • the disclosure provides that arranged at various points along the strand guide from the immediate area below the continuous casting mold to a maximum theoretical point of complete solidification of the casting mold cast constant casting rate pressure stamp in the form of support roller guides or individual support rollers and suitable actuators, for example in shape can be controlled by hydraulic cylinders. Actuated via force and / or path signals, the actuators give a controlled impulse to the surface of the cast strand via the support rollers. If the pulse is applied to a region of the cast strand with a still liquid core, the momentum leads to a displacement of the liquid volume.
  • This displacement of the liquid volume typically leads to a temporary change in the molten bath level in the continuous casting mold, the change being detectable via a suitable sensor device.
  • a suitable sequence of impulse tasks on the cast strand in or against the casting direction can be determined in particular whether the cast strand at a certain time at a particular location of the impulse task nor a liquid core, a lower or higher here partial solidification or completely solidified. In this way, the position of the swamp tip can be located.
  • the object of the invention is to disclose an alternative method and an alternative apparatus as well as a use for the alternative method.
  • the bath level shows no reaction to the discontinued momentum, this means that the strand at the level of the fixed location already has a more or less severe partial solidification or is even completely solidified; in any case, he no longer has a liquid core there.
  • the position of the sump tip can be adjusted at the fixed location by casting the casting strand at a casting speed which is greater than the velocity V1 and less than or equal to the casting speed V2.
  • the method according to the invention is distinguished by the fact that it describes less a possibility for determining the position of the sump tip at constant casting parameters, but rather shows a possibility of selecting the sump tip by suitable choice of the casting speed at the height of a certain location in the strand guide, namely to set the location of the impulse task.
  • the sump tip in the casting strand is adjusted at the fixed location within the strand guide by selecting a velocity V S which is greater than a first casting velocity V 1 at which the impulse applied to the casting strand does not react at the bath level to cast the casting strand dissolves, and is less than a second casting speed V2, at which the pulse applied to the casting strand triggers the reaction at the bath level.
  • the difference between the first and the second casting speed in the repeated passage through the method steps (b) and (c) is chosen as small as possible.
  • the invention provides according to a further embodiment, that the impulse is applied to the cast strand in all runs of the method steps (b) and (c), each with an equal predetermined force or with an equal predetermined path of the plunger.
  • This procedure allows an improved allocation of the reactions at the bath level to the impulses applied to the cast strand and thus ultimately a more precise adjustment of the bottom level at the level of the fixed location.
  • the force applied to the cast strand with the impulse or the path of the plunger traveled when the impulse is detected are measured and evaluated together with the observed reaction or non-reaction to the impulse at the bath level decide whether at the location of the impulse task of the cast strand still has a liquid core or a more or less higher partial solidification or even completely solidified. If the impulse is applied to the cast strand with a predetermined force or pressure, it is advantageous that this force or pressure is about one third higher than the ferrosstatic pressure in the interior of the not yet solidified strand.
  • the second casting speed v2 not only the reaction of the bath level in the form of an increase thereof is checked, but additionally - in the sense of an AND operation - whether at a given momentum force - the indentation depth into the cast strand at the location of the impulse task exceeds predetermined threshold value, or whether - for a given impulse path - the counteracting of the G manstrangober Design the pressure die force falls below a certain threshold.
  • the plunger is designed as a strand guiding roller or as a driver roller within the strand guide.
  • the strand guide roller or driver roller is anyway provided in the strand guide. hen; that is, when using these elements as a plunger no separate element needs to be installed as a plunger, which reduces the installation cost of the device according to the invention.
  • the object of the invention is further achieved by a first use of the method according to the invention.
  • This first use provides that the method according to the invention for optimizing model calculations / simulations for determining or adjusting the position of the sump tip is used.
  • the above-mentioned object is achieved by a second use for the method according to the invention, according to which the sump tip is first adjusted to the height of the predetermined fixed location with the aid of the method and subsequently the position of the sump tip is moved to another desired location along the strand guide, by suitably changing the casting speed;
  • This use of the method according to the invention is based on the application of the solidification law known in casting technology.
  • the FIGURE shows the device 100 according to the invention for adjusting the position of the sump tip in a cast strand 200 during the continuous casting of liquid metals, in particular steel materials in a continuous casting plant 300
  • Continuous casting plant comprises a continuous casting mold 310 for casting the casting strand and a strand guide 320 arranged downstream in the casting direction.
  • the strand guide consists of a plurality of roller guides 322 arranged one behind the other for guiding the freshly cast casting strand 200 until it solidifies.
  • the strand guide roller 130-n is acted on by an actuator 140 with the pulse, wherein the actuator in turn is controlled by a control device 180 with a control signal accordingly.
  • the device 100 comprises a sensor device 160 for detecting a change in the bath level 312 in the mold 310 and an evaluation device 150 for evaluating the change in the bath level detected by the sensor device and
  • the evaluation device 150 may be assigned a display device 170 for displaying the position of the sump tip at a specific casting speed with respect to the predetermined fixed location in the strand guide 320, which is represented by the stationary position of the plunger 130-n.
  • the method according to the invention for adjusting the position of the sump tip at the level of the fixed location in the strand guide provides for multiple repetition of certain method steps at respectively changed casting speed.
  • the setting of a first casting speed takes place in a step a).
  • a process step b) at least one pulse at the fixed predetermined location within the strand guide on the casting strand 200 abandoned.
  • the pulse is applied to the cast strand with the above-mentioned plunger 130-n, for example in the form of a strand guide roller.
  • the momentum must be so strong that it causes a local compression of the casting strand in its thickness, in particular in the presence of still liquid core.
  • This compression of the casting strand in its thickness results in a still existing liquid core volume to a shift of this volume of liquid, this shift possibly causes a reaction at the bath level.
  • this displacement of the liquid volume causes a temporary increase of the bath level in immediate proximity to the task of the pulse.
  • the method therefore provides, in a method step c), for the bath level to be monitored as to whether or not it shows a reaction in the form of a temporary increase in an appropriate temporal proximity, that is to say directly on the pulse.
  • the process steps b) and c) according to the invention at least once, but preferably repeated several times, each with changed casting speeds, however, the pulses are always in each case at the same fixed location within the strand guide on the casting strand 200 abandoned; see process step d).
  • each with different casting speeds then either a reaction at the bath level or not.
  • a first casting speed V1 can be detected, in which the impulse applied to the casting strand does not trigger a reaction at the bath level, and a second casting speed V2 is still detectable, which is greater in comparison to the first speed and in which impulse applied to the cast strand dissolves the reaction at the bath level; see method step e).
  • the triggering of no reaction at the bath level at the casting speed V1 means that no liquid core volume was present in the cast strand 200 at this casting speed V1 at the fixed location of the impulse task.
  • the detection of a reaction of the bath level with casting at the casting speed V2 means that at this casting speed liquid core volume was still present in the casting strand at the location of the impulse application; see step e).
  • This knowledge uses the inventive method for adjusting the sump tip in the cast strand at the level of the fixed location by casting the cast strand with a casting speed VS which is greater than the casting speed V1 but less than the casting speed V2.
  • the actuators 140 which are typically used as hydraulic Raulikzylinder are formed, preferably formed either force-controlled or path-controlled.
  • the forces or paths or indentation forces actually exerted on the cast strand in the impulse task are detected metrologically with the aid of a second sensor device 120 and likewise evaluated with regard to the presence of a still liquid core, partial solidification or solidification.
  • a measured indentation depth of the plunger 130-n into the casting strand 200 exceeds a predetermined threshold value; then this may be due to the fact that the strand shell is still viscous, although no liquid core volume is already present in the cast strand, or that actually still a liquid core is present in the cast strand.
  • the evaluation of the indentation depth alone does not allow a clear conclusion on the internal condition of the cast strand. In order to exclude this case of uncertainty, the reaction of the bath level is checked for the pulse according to the invention.
  • the reaction of the bath level would be unique to the example described: that is, in the case where the strand shell is still viscous but no liquid core volume is present, the bath level would show no reaction while in the other case, if still liquid core volume would be present, the Badador react with a corresponding increase.
  • the observation at the bath level can basically be regarded as a substitute for the evaluation of the indentation depth or counterforce in the case of pulse application to the cast strand.
  • the criterion could be defined that both - for a given force - a certain minimum depth of indentation in the cast strand due to the pulse must be determined as well as directly on this impulse also a reaction at the bath level are detected got to. If both AND-linked events coincide, the presence of the sump tip at the height of the location of the plunger or the controlled support or driver roller can be concluded with a particularly high degree of certainty.
  • a reaction of the bath level in the form of an increase of the same does not necessarily have to be carried out by a previously applied impulse of the printing stamp or roll in the strand guide; rather, it often comes to fluctuations in the bathroom, for example, turbulent incoming new melt.
  • the said AND operation provides additional security in determining or setting the position of the sump tip in comparison to the sole evaluation of the reaction at the bath level.
  • the method according to the invention is particularly suitable for optimizing a model calculation for determining or adjusting the position of the sump tip.
  • the position of the sump tip under the same casting conditions on the same cast strand is then estimated or set with the aid of a model calculation or simulation.
  • the variables of the model calculation or of the simulation program are optimally adjusted in such a way that the position of the sump tip estimated using the model calculation or simulation matches as closely as possible with the previously determined real position or setting of the sump seats. This procedure makes sense because it is assumed that the position of the sump tip can be determined particularly accurately or adjusted to the location of the pulse task with the inventive method.
  • at least the so-called correction K factor should be optimally set as a variable.
  • the method according to the invention is also suitable for a second use, näml I to move the position of the sump tip in the desired manner.
  • the following steps have to be carried out:
  • the sump tip is adjusted at the level of the location of the impulse task by casting the cast strand with the speed VS according to the method according to the invention. Subsequently, the sump tip can be moved to another location in or against the casting direction by suitably changing the casting speed according to the solidification law known in continuous casting technology. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze in einem Gießstrang auf Höhe eines vorbestimmten Ortes innerhalb einer Strangführung einer Stranggießanlage. Das Verfahren sieht das wiederholte Aufgeben eines Impulses auf den Gießstrang an einem fest vorgegebenen Ort innerhalb der Strangführung bei jeweils geänderten Gießgeschwindigkeiten vor. Während der Wiederholungen wird eine erste Gießgeschwindigkeit V1 detektiert, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebenen Impuls keine Reaktion am Badspiegel auslöst. Und es wird eine zweite Gießgeschwindigkeit V2 detektiert, welche im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit größer ist und bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auslöst. Die Einstellung der Sumpfspitze in dem Gießstrang näherungsweise auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes der Impulsaufgabe erfolgt dann durch Gießen des Gießstrangs mit einer Geschwindigkeit VS für die gilt: V1 kleiner VS kleiner gleich V2.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze
Gießstrang
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ein- stellen der Lage der Sumpfspitze in einem Gießstrang beim Stranggießen von flüssigem Metall, insbesondere Stahlwerkstoffen in einer Stranggießanlage.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Verfahrens zur Optimierung von Computersimulationen zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Blockanlagen mit einzelnen Treiberrollen im Auslauf der Strangführung.
Ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind zum Beispiel aus der internationalen Patentanmeldung WO 2005/068109 A1 bekannt. Konkret sieht die Offenbarung vor, dass an verschiedenen Punkten entlang der Strangführung vom unmittelbaren Bereich unterhalb der Stranggießkokille bis zu einem maximalen theoretischen Punkt der völligen Durcherstarrung des mit konstanter Gießgeschwindigkeit gegossenen Gießstrangs Druckstempel in Form von StützRollenführungen oder Einzelstützrollen angeordnet und über geeignete Aktoren zum Beispiel in Form von Hydraulikzylindern ansteuerbar sind. Angesteuert über Kraft- und/oder Wegsignale geben die Aktoren über die Stützrollen einen gesteuerten Impuls auf die Oberfläche des Gießstrangs. Wird der Impuls auf einen Bereich des Gießstrangs mit noch flüssigem Kern gegeben, so führt der Impuls zu einer Verschiebung des Flüs- sigkeitsvolumens. Diese Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens führt typischerweise zu einer temporären Veränderung des Schmelzbadspiegels in der Stranggießkokille, wobei die Veränderung über eine geeignete Sensoreinrichtung detektierbar ist. Durch eine geeignete Abfolge von Impulsaufgaben am Gießstrang in oder entgegen der Gießrichtung kann insbesondere festgestellt werden, ob der Gießstrang zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort der Impulsaufgabe noch einen flüssigen Kern, eine geringere oder hö- here Teilerstarrung aufweist oder völlig durcherstarrt ist. Auf diese Weise kann auch die Lage der Sumpfspitze lokalisiert werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung sowie ei- ne Verwendung für das alternative Verfahren aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Wenn bei der eingestellten Gießgeschwindigkeit V1 der Badspiegel keine Reaktion auf den aufgegebenen Impuls zeigt, so bedeutete dies, dass der Strang auf Höhe des festen Ortes bereits eine mehr oder weniger starke Teilerstarrung aufweist oder gar völlig durcherstarrt ist; jedenfalls weist er dort keinen flüssigen Kern mehr auf. Demgegenüber zeigt eine festgestellte Reaktion am Badspiegel bei der größeren Gießgeschwindigkeit V2, dass dann auf Höhe des festen Ortes noch flüssiger Kern im Gießstrang vorhanden sein muss, weil der Impuls dann eine lokale Komprimierung des Gießstrangs und damit eine temporäre Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens im Kern bewirkt. Demzufolge lässt sich die Lage der Sumpfspitze auf Höhe des festen Ortes einstellen, indem der Gießstrang mit einer Gießgeschwindigkeit gegossen wird, welche größer ist als die Geschwindigkeit V1 und aber kleiner gleich der Gießgeschwindigkeit V2 ist.
Im Unterschied zu dem aus der WO 2005/068109 A1 bekannten Verfahren zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass es weniger eine Möglichkeit zur Bestimmung der Lage der Sumpfspitze bei konstanten Gießparametern beschreibt, als vielmehr eine Möglichkeit aufzeigt, die Sumpfspitze durch geeignete Wahl der Gießgeschwindigkeit auf Höhe eines bestimmten Ortes in der Strangführung, nämlich den Ort der Impulsaufgabe einzustellen. Konkret wird die Sumpfspitze in dem Gießstrang auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes innerhalb der Strangführung eingestellt, indem zum Gießen des Gießstrangs eine Geschwindigkeit VS gewählt wird, welche größer ist als eine erste Gießgeschwindigkeit V1 , bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebenen Impuls keine Reaktion am Badspiegel auflöst, und kleiner gleich einer zwei- ten Gießgeschwindigkeit V2 ist, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auslöst.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Gießgeschwindigkeit beim wiederholten Durchlaufen der Verfahrensschritte (b) und (c) möglichst klein gewählt. Je kleiner die Differenz/Stufe gewählt wird, desto genauer kann die Sumpfspitze auf Höhe des festen Ortes eingestellt werden.
Die Erfindung sieht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vor, dass der Impuls auf den Gießstrang bei allen Durchläufen der Verfahrensschritte (b) und (c) mit jeweils einer gleichgroßen vorgegebenen Kraft oder mit jeweils einem gleichgroßen vorgegebenen Weg des Druckstempels erfolgt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine verbesserte Zuordnung der Reaktionen am Badspiegel zu den auf den Gießstrang aufgegebenen Impulsen und damit letzten Endes eine präzisere Einstellung der Sumpfspitze auf Höhe des fest- vorgegebenen Ortes.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die mit dem Impuls auf den Gießstrang aufgegebene Kraft oder der bei Aufgabe des Impulses zurückgelegte Weg des Druckstempels messtechnisch erfasst und zusammen mit der beobachteten Reaktion oder Nicht-Reaktion auf den Impuls am Badspiegel ausgewertet wird um zu entscheiden, ob am Ort der Impulsaufgabe der Gießstrang noch einen flüssigen Kern oder eine mehr oder weniger höhere Teilerstarrung aufweist oder gar völlig durcherstarrt ist. Wenn der Impuls auf den Gießstrang mit einer vorgegebenen Kraft bzw. einem vorgegebenen Druck aufgegeben wird, ist es vorteilhaft, dass diese Kraft bzw. der Druck um ca. ein Drittel höher liegt als der ferrosstatische Druck im Innern des noch nicht durcherstarrten Strangs. Erst wenn der aufgegebene Druck größer als der ferrosstatische Druck ist, wird die durch den ferrosstatischen Druck typischerweise bewirkte Bombierung bzw. Aufwölbung des Gießstrangs überkompensiert und es erfolgt ein lokales temporäres Zusammendrücken der Schalen des Gießstrangs unter die normale Formatdicke. Erst dadurch erfolgt eine deutliche Verdrängung des gegebenenfalls noch flüssigen Kernvolumens im Innern des Gießstrangs mit der erfindungsgemäß gewünschten Konsequenz einer messbaren Anhebung des Badspiegels in der Kokille.
Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der zweiten Gießgeschwindigkeit v2 nicht nur die Reaktion des Badspiegels in Form einer Anhebung desselben ü- berprüft, sonder zusätzlich auch - im Sinne einer UND-Verknüpfung - , ob bei vorgegebener Impulskraft - die Eindrücktiefe in den Gießstrang am Ort der Impulsaufgabe einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, oder ob - bei vorgegebenem Impulsweg - die von der Gießstrangoberfläche dem Druckstempel entgegenwirkende Kraft einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet. Durch die kombinierte Auswertung der beiden UND-verknüpften Kriterien wird mit besonders hoher Sicherheit festgestellt, dass bei eingestellter Gießgeschwindigkeit v2 am Ort der Impulsaufgabe tatsächlich Sumpf im Gießstrang vorliegt.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum Einstel- len der Lage der Sumpfspitze in einem Gießstrang gelöst. Die Vorteile dieser Vorrichtung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
Gemäß einer Ausführung der Vorrichtung ist der Druckstempel als Strangfüh- rungsrolle oder als Treiberrolle innerhalb der Strangführung ausgebildet. Die Strangführungsrolle oder Treiberrolle ist ohnehin in der Strangführung vorgese- hen; das heißt, bei Verwendung dieser Elemente als Druckstempel braucht kein separates Element als Druckstempel installiert zu werden, was die Installationskosten für erfindungsgemäße Vorrichtung verringert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch eine erste Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst. Diese erste Verwendung sieht vor, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Optimieren von Modell rech nun- gen/Simulationen zum Bestimmen bzw. Einstellen der Lage der Sumpfspitze verwendet wird. Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe durch eine zweite Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, wonach mit Hilfe des Verfahrens die Sumpfspitze zunächst auf die Höhe des vorgegebenen festen Ortes eingestellt wird und nachfolgend die Lage der Sumpfspitze an einen anderen gewünschten Ort entlang der Strangführung verschoben wird, indem die Gießgeschwindigkeit geeignet verändert wird; diese Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert auf der Anwendung des in der Gießtechnologie bekannten Erstarrungsgesetzes.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, der Vorrichtung und der ersten Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung ist eine einzige Figur beigefügt, welche den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannte Figur detailliert beschrieben.
Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze in einem Gießstrang 200 beim Stranggießen von flüssigen Metallen, insbesondere Stahlwerkstoffen in einer Stranggießanlage 300. Die Stranggießanlage umfasst eine Stranggießkokille 310 zum Gießen des Gießstrangs und eine in Gießrichtung nachgeordnete Strangführung 320. Die Strangführung besteht aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Rollenführungen 322 zum Führen des frisch gegossenen Gießstrangs 200 bis zu seiner Durcherstarrung . Im Auslauf der Strangführung ist eine einzelne Strangführungsrolle 130-n mit n = 1 -N (oder Treibrolle) zu erkennen, welche in dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckstempel 130-n zur Aufgabe eines Impulses auf den Gießstrang 200 dient. Zu diesem Zweck, dass heißt zur Aufgabe des Impulses auf den Gießstrang wird die Strangführungsrolle 130-n von einem Aktuator 140 mit dem Impuls beaufschlagt, wobei der Aktu- artor wiederum von einer Steuereinrichtung 180 mit einem Steuersignal entsprechend angesteuert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 umfasst neben dem bereits erwähnten Druckstempel 130, dem Aktuator 140 und der Steuereinrichtung 180 eine Sen- soreinrichtung 160 zum Erfassen einer Veränderung des Badspiegels 312 in der Kokille 310 und eine Auswerteeinrichtung 150 zum Auswerten der von der Sensoreinrichtung erfassten Veränderung des Badspiegels und des von der Steuerungseinrichtung 180 übermittelten Zeitpunktes der Aufgabe des Impulses auf den Gießstrang 200. Der Auswerteeinrichtung 150 kann eine Anzeigeein- richtung 170 zugeordnet sein, zum Anzeigen der Lage der Sumpfspitze bei einer bestimmten Gießgeschwindigkeit in Bezug auf den vorgegebenen festen Ort in der Strangführung 320, welcher durch die ortsfeste Position des Druckstempels 130-n repräsentiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes in der Strangführung sieht das mehrfache Wiederholen bestimmter Verfahrensschritte bei jeweils geänderter Gießgeschwindigkeit vor. Das Einstellen einer ersten Gießgeschwindigkeit erfolgt in einem Schritt a).
Nachfolgend wird in einem Verfahrensschritt b) mindestens ein Impuls an dem fest vorgegebenen Ort innerhalb der Strangführung auf den Gießstrang 200 aufgegeben. Der Impuls wird mit dem oben erwähnten Druckstempel 130-n, zum Beispiel in Form einer Strangführungsrolle, auf den Gießstrang aufgegeben. Wie bereits oben erwähnt, muss der Impuls so stark sein, dass er eine lokale Komprimierung des Gießstrangs in seiner Dicke, insbesondere bei vorhandenem noch flüssigen Kern bewirkt. Diese Komprimierung des Gießstrangs in seiner Dicke führt bei noch vorhandenem flüssigen Kernvolumen zu einer Verschiebung dieses Flüssigkeitsvolumens, wobei diese Verschiebung gegebenenfalls eine Reaktion am Badspiegel bewirkt. Konkret bewirkt diese Verschiebung des Flüssigkeitsvolumens eine temporäre Anhebung des Badspiegels in zeitlich unmittelbarer Nähe zu der Aufgabe des Impulses. Erfolgt durch den aufgege- benen Impuls keine Verschiebung des flüssigen Kernvolumens, weil der Strang auf Höhe des fest vorgegebenen Ortes, wo der Impuls aufgegeben wird, bereits kein flüssiges Kernvolumen mehr aufweist, dann zeigt sich auch am Badspiegel keine Reaktion auf den Impuls. Das Verfahren sieht deshalb in einem Verfahrensschritt c) vor, dass der Badspiegel dahingehend beobachtet wird, ob er in angemessener zeitlicher Nähe, dass heißt unmittelbar auf den Impuls, eine Reaktion in Form einer temporären Anhebung zeigt oder nicht. Die Verfahrensschritte b) und c) werden erfindungsgemäß mindestens einfach vorzugsweise jedoch mehrfach mit jeweils geänderten Gießgeschwindigkeiten wiederholt, wobei allerdings die Impulse jeweils immer an demselben festen Ort innerhalb der Strangführung auf den Gießstrang 200 aufgegeben werden; siehe Verfahrensschritt d). Während der wiederholten Durchführung der Schritte b) und c) mit jeweils unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten zeigt sich dann am Badspiegel entweder eine Reaktion oder nicht. Dies bedeutet, es ist eine erste Gießgeschwindigkeit V1 detektierbar, bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls keine Reaktion am Badspiegel auslöst, und es ist weiterhin eine zweite Gießge- schwindigkeit V2 detektierbar, welche im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit größer ist und bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auflöst; siehe Verfahrensschritt e). Das Auslösen keiner Reaktion am Badspiegel bei der Gießgeschwindigkeit V1 bedeutet, dass bei dieser Gießgeschwindigkeit V1 an dem festen Ort der Impulsaufgabe kein flüs- siges Kernvolumen mehr in den Gießstrang 200 vorhanden war. Andererseits bedeutet das Feststellen einer Reaktion des Badspiegels bei Gießen mit der Gießgeschwindigkeit V2, dass bei dieser Gießgeschwindigkeit noch flüssiges Kernvolumen in dem Gießstrang am Ort der Impulsaufgabe vorhanden war; siehe Schritt e).
Diese Erkenntnis nutzt das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Sumpfspitze in dem Gießstrang auf Höhe des festen Ortes durch Gießen des Gießstrangs mit einer Gießgeschwindigkeit VS welche größer als die Gießgeschwindigkeit V1 aber kleiner gleich der Gießgeschwindigkeit V2 ist.
Je kleiner die Differenz zwischen den Gießgeschwindigkeiten V2 und V1 ist, desto präziser ist die Sumpfspitze auf Höhe des festen Ortes, dass heißt des Ortes der Impulsaufgabe einstellbar. Für eine bessere Vergleichbarkeit der bei den einzelnen Durchläufen der Verfahrensschritte b) und c) jeweils durchgeführten Auswertungen der Reaktionen am Badspiegel ist es sinnvoll, die Impulse auf den Gießstrang bei allen Durchläufen der Verfahrensschritte b) und c) mit jeweils einer gleichgroßen vorgegebenen Kraft oder mit jeweils einem gleichgroßen vorgegebenen Weg durchzu- führen. Zu diesem Zweck sind die Aktoren 140, welche typischerweise als Hyd- raulikzylinder ausgebildet sind, vorzugsweise entweder kraftgesteuert oder weggesteuert ausgebildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die bei der Impulsaufgabe auf den Gießstrang tatsächlich ausgeübten Kräfte oder Wege bzw. Eindrücktiefen messtechnisch mit Hilfe einer zweiten Sensoreinrichtung 120 erfasst und ebenfalls im Hinblick auf das Vorhandensein eines noch flüssigen Kerns, einer Teilerstarrung oder einer Durcherstarrung ausgewertet. Diese entsprechenden Rückschlüsse sind insbesondere möglich, wenn - bei vorgegebener Impulskraft - die Eindrücktiefe in den Gießstrang einen vor- bestimmten Schwellenwert unter- oder überschreitet, oder wenn - bei vorgegebenem Impulsweg - die von der Gießstrangoberfläche dem Druckstempel entgegenwirkende Kraft einen bestimmten Schwellenwert unter- oder überschreitet. Theoretisch lässt die Auswertung der Messergebnisse im H inblick auf die Schwellenwerte bereits alleine einen Rückschluss auf den inneren Zustand des Gießstrangs zu: allerdings ist dieser Rückschluss für die Bestimmung der Lage der Sumpfspitze in der Praxis zu ungenau. So kann es beispielsweise sein, dass eine gemessene Eindrücktiefe des Druckstempels 130-n in den Gieß- sträng 200 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet; dann kann dies sowohl darin begründet liegen, dass die Strangschale noch zähflüssig ist, obwohl bereits kein flüssiges Kernvolumen mehr im Gießstrang vorhanden ist, oder aber dass tatsächlich noch ein flüssiger Kern in dem Gießstrang vorhanden ist. Die Auswertung von alleine der Eindrücktiefe lässt insofern keinen ein- deutigen Rückschluss auf den inneren Zustand des Gießstrangs zu. Um diesen Fall der Unsicherheit auszuschließen wird erfindungsgemäß die Reaktion des Badspiegels auf den Impuls überprüft. Die Reaktion des Badspiegels wäre zu dem beschriebenen Beispiels jeweils eindeutig: dass heißt, in dem Fall, wenn die Strangschale noch zähflüssig ist, aber kein flüssiges Kernvolumen mehr vorhanden ist, würde der Badspiegel keine Reaktion zeigen während in dem anderen Fall, wenn noch flüssiges Kernvolumen vorhanden wäre, würde der Badspiegel mit einer entsprechenden Anhebung reagieren. Insofern kann die Beobachtung am Badspiegel grundsätzlich als Ersatz für die Auswertung der Eindrücktiefe oder Gegenkraft bei Impulsaufgabe auf den Gießstrang angesehen werden. Für eine besonders präzise Bestimmung der Lage der Sumpfspitze kann es jedoch auch sinnvoll sein, nicht alleine die Reaktion am Badspiegel auszuwerten, sondern zusätzlich auch die Gegenkraft oder die Eindrücktiefe am Ort der Impulsaufgabe auf den Gießstrang und die Messergebnisse dieser unterschiedlichen Auswertungen miteinander UND zu verknüpfen. Für die Detektion der Sumpfspitze am Ort der Impulsaufgabe könnte dann das Kriterium definiert werden , dass sowohl - bei vorgegebener Kraft - eine gewissen Mindest- Eindrücktiefe in dem Gießstrang aufgrund des Impulses festgestellt werden muss als auch unmittelbar auf diesen Impuls außerdem eine Reaktion am Badspiegel festgestellt werden muss. Wenn beide Ereignisse UND-Verknüpft zu- sammentreffen, kann mit besonders hoher Sicherheit auf das Vorhandensein der Sumpfspitze auf Höhe des Ortes des Druckstempels bzw. der angesteuerten Stütz- oder Treiberrolle geschlossen werden.
Eine Reaktion des Badspiegels in Form einer Anhebung desselben muss nicht zwangsläufig aufg ru nd eines ku rz zuvor aufgegebenen Im pu lses des Druckstempels bzw. Rolle in der Strangführung erfolgen; vielmehr kommt es oftmals auch zu Schwankungen des Badspiegels, zum Beispiel bei turbulentem Einlaufen neuer Schmelze. Bei derartig ungünstigen Konstellationen könnte deshalb rein theoretisch eine solche Reaktion am Badspiegel zwar in zeitlicher Nähe zu einem gegebenen Impuls gemessen werden, allerdings müsste dann der Impuls nicht zwangsläufig auf den gegebenen Impuls zurückzuführen sein, wenn nicht gleichzeitig auch der gemessene Weg bzw. die Eindringtiefe der Treiberrolle oder die gemessene Gegenkraft an der Gießstrangoberfläche einen gewissen Schwellenwert überschreiten würde. Insofern bietet die besagte UND- Verknüpfung eine zusätzlich Sicherheit bei der Bestimmung bzw. Einstellung der Lage der Sumpfspitze im Vergleich zu der alleinigen Auswertung der Reaktion am Badspiegel.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich gemäß einer ersten Verwendung besonders dazu an, eine Modellrechnung zum Bestimmen bzw. Einstellen der Lage der Sumpfspitze zu optimieren. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, zunächst die reale Lage der Sumpfspitze möglichst genau mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens einzustellen. Parallel dazu wird dann die Lage der Sumpfspitze unter den gleichen Gießbedingungen an demselben Gießstrang mit Hilfe einer Modellrechnung bzw. Simulation abgeschätzt bzw. eingestellt. Schließlich werden dann die Variablen der Modellrechnung bzw. des Simulationsprogramms in der Weise optimal eingestellt, dass die mit Hilfe der Modellrechnung bzw. Simulation abgeschätzte Lage der Sumpfspitze möglichst genau mit der zuvor bestimmten realen Lage bzw. Einstellung der Sumpfsitze übereinstimmt. Diese Vorgehensweise macht deshalb Sinn, weil davon ausgegangen wird, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lage der Sumpfspitze besonders genau bestimmt bzw. auf den Ort der Impulsaufgabe eingestellt werden kann. Bei der beschriebenen Optimierung der Modellrechnung sollte zumindest der sogenannte Korrektur K-Faktor als Variable optimal eingestellt werden.
Schließlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für eine zweite Verwendung, näml ich zum Verschieben der Lage der Sumpfspitze in gewünschter Weise. Dazu sind folgende Schritte durchzuführen:
Zunächst wird die Sumpfspitze auf Höhe des Ortes der Impulsaufgabe einge- stellt durch Gießen des Gießstrangs mit der Geschwindigkeit VS gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Anschließend kann die Sumpfspitze an einen anderen Ort in oder entgegen der Gießrichtung verschoben werden durch geeignete Veränderung der Gießgeschwindigkeit gemäß dem in der Stranggießtechnologie bekannten Erstarrungsgesetz. Bezugszeichenliste
Vorrichtung zum Bestimmen der Lage der Sumpfspitze Druckstempel, z.B. Strangführungsrolle
Aktuator
Auswerteeinrichtung
Sensoreinrichtung
Anzeigeeinrichtung Gießstrang
Sumpfspitze Stranggießanlage
Kokille
Badspiegel
Strangführung

Claims

Verfahren zum Einstellen der Lage der Sumpfspitze (210) in einem Gießstrang (200) beim Stranggießen von flüssigen Metallen in einer Stranggießanlage (300), in welcher der Gießstang in einer Kokille (310) gegossen und nachfolgend in einer Strangführung (320) geführt wird; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:
a) Gießen des Gießstrangs (200) mit einer ersten Gießgeschwindigkeit; b) Aufgeben eines Impulses auf den Gießstrang (200) an einem festem Ort innerhalb der Strangführung;
c) Beobachten des Badspiegels (312), ob dieser eine temporäre Anhe- bung zeigt als unmittelbare Reaktion auf den Impuls;
d) mindestens einmaliges, vorzugsweise mehrfaches Wiederholen der Schritte b) und c) bei jeweils geänderter Gießgeschwindigkeit; wobei der Impuls jeweils immer an dem festen Ort innerhalb der Strangführung (320) aufgegeben wird;
e) während der wiederholten Durchführung der Schritte b) und c): Detek- tieren einer ersten Gießgeschwindigkeit vi , bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls keine Reaktion an dem Badspiegel auslöst; und Detektieren einer zweiten Gießgeschwindigkeit v2, welche größer als die erste Geschwindigkeit vi ist und bei welcher der auf den Gießstrang aufgegebene Impuls die Reaktion am Badspiegel auslöst; und
f) Einstellen der Sumpfspitze in dem Gießstrang zumindest näherungsweise auf Höhe des festen Ortes durch Gießen des Giestrangs mit einer Gießgeschwindigkeit vs mit vi < vs < v2.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Gießgeschwi digkeit beim Durchlaufen der Verfahrensschritte b) und c) möglichst klein gewählt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Impuls auf den Gießstrang bei allen Durchläufen der Verfahrensschritte b) und c) mit jeweils einer gleich großen vorgegebenen Kraft oder mit jeweils einem gleich großen vorgegebenen Weg erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Aufgeben des Impulses auf den Gießstrang bei vorgegebener Kraft mit einem Druck erfolgt, welcher betraglich ca. um 1/3 höher liegt als der ferrostatische Druck.
5. Verfahren nach einem der vorangegangnen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Badspiegel mit einer kurzen temporären Erhöhung reagiert, wenn der Impuls in einem noch nicht durcherstarrten Bereich auf den Gießstrang aufgegeben wird; und
dass der Badspiegel keine signifikante Reaktion zeigt, wenn der Impuls in einem bereits durcherstarrten Bereich auf den Gießstrang aufgeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangnen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt e) die zweite Gießgeschwindigkeit v2 dann de- tektiert oder bestimmt wird, wenn zusätzlich zu der Reaktion am Badspiegel - bei vorgegebener Impulskraft - die Eindrücktiefe in den Gießstrang einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, oder - bei vorgegebenem Impulsweg - die von der Gießstrangoberfläche dem
Druckstempel entgegenwirkende Kraft einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet.
7. Vorrichtung (100) zum Bestimmen der Lage der Sumpfspitze (210) in einem Gießstrang (200) beim Stranggießen von flüssigen Metallen in einer Stranggießanlage (300), in welcher der Gießstang (200) in einer Kokille (310) gegossen und nachfolgend in einer Strangführung (320) geführt wird; wobei die Vorrichtung aufweist:
mindestens einen in der Strangführung ortsfest angeordneten
Druckstempel (130-n) mit einem Aktuator zum Aufgeben mindestens eines Impulses auf den Gießstrang (200);
eine Sensoreinrichtung (160) zum Erfassen einer Veränderung des Badspiegels (1 12) in der Kokille (1 10); und
eine Auswerteeinrichtung (150) zum Auswerten der von der Sensoreinrichtung (160) erfassten Veränderung des Badspiegels im Hinblick auf die Lage der Sumpfspitze (210) des Gießstrangs;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (150) ausgebildet ist, die Reaktionen des Badspiegels auf einen Impuls des Druckstempels auf den Gießstrang bei unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten miteinander zu vergleichen und die Sumpfspitze in dem Gießstrang auf Höhe des ortsfesten
Druckstempels für diejenige Gießgeschwindigkeit festzustellen, bei welcher der Badspiegel zuletzt eine Reaktion in Form einer kurzen temporären Erhöhung zeigt, wenn der Badspiegel bei der nächst-kleineren gefahrenen Gießgeschwindigkeit keine Reaktion zeigt..
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Druckstempel (130-n) als Strangführungsrolle oder als Treiberrolle im Auslauf der Strangführungseinrichtung(120) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Aktuator (132-n) ausgebildet ist zum impulsartigen Beaufschlagen der Strangführungsrolle oder der Treiberrolle mit einer vorge- gebenen Kraft oder mit einem vorgegebenen Weg.
10.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinrichtung (150) ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
1 1 .Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:
Bestimmen der realen Lage der Sumpfspitze an einem Gießstrang mit Hilfe des Verfahrens;
Abschätzen der Lage der Sumpfspitze an demselben Gießstrang mit Hilfe einer Mod eil rech nung; und
Optimieren der Modellrechnung durch Einstellen der Variablen der Modellrechnung so, dass die mit Hilfe der Modellrechnung abgeschätzte Lage möglichst genau mit der zuvor bestimmten realen Lage der Sumpfspitze übereinstimmt.
12. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Optimierung der Modellrechnung zumindest der sogenannte Korrektur K-Faktor als Variable optimal eingestellt wird.
13. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:
Bestimmen der realen Lage der Sumpfspitze an einem Gießstrang bei einer ersten Gießgeschwindigkeit mit Hilfe des Verfahrens; und
Bestimmen der Lage der Sumpfspitze des Gießstrangs bei einer zweiten Gießgeschwindigkeit auf Basis der zuvor bestimmten realen Lage bei der ersten Gießgeschwindigkeit mit Hilfe einer bekannten Gesetzmäßigkeit in Form des Erstarrungsgesetzes.
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