WO2018055038A1 - Regelung der schmalseitenkonizität einer stranggusskokille : verfahren und vorrichtung - Google Patents

Regelung der schmalseitenkonizität einer stranggusskokille : verfahren und vorrichtung Download PDF

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WO2018055038A1
WO2018055038A1 PCT/EP2017/073914 EP2017073914W WO2018055038A1 WO 2018055038 A1 WO2018055038 A1 WO 2018055038A1 EP 2017073914 W EP2017073914 W EP 2017073914W WO 2018055038 A1 WO2018055038 A1 WO 2018055038A1
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WO
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narrow side
narrow
actuators
side plate
continuous casting
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PCT/EP2017/073914
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English (en)
French (fr)
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Franz Ramstorfer
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Primetals Technologies Austria GmbH
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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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/168—Controlling or regulating processes or operations for adjusting the mould size or mould taper
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/05—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds into moulds having adjustable walls

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the narrow-side conicity of a continuous casting mold based on the measurement of the forces applied to the narrow sides.
  • the invention relates to a continuous casting mold whose narrow side plates are made by means of actuators located at different distances from the pouring side in accordance with the method according to the invention.
  • Continuous casting molds are used in the casting of metal slabs, in particular when casting steel slabs.
  • a continuous casting mold in which the method according to the invention is used, consists of four individual, mutually displaceably arranged metal plates, the so-called mold plates, which are preferably made of a copper alloy and have a substantially parallelepiped shape.
  • all four mold plates have approximately the same extent, which is consequently designated as mold height H.
  • two of the mold plates each have the same dimension in the width direction.
  • the chill plates of the larger widthwise pair are also referred to as wide side plates, those having the smaller widthwise dimension than narrow side plates.
  • the four mold plates of a continuous casting mold are, with respect to the casting direction, arranged at the same height, wherein the two wide side plate plates and the two narrow side plates each face each other.
  • the arrangement of the mold plates to one another is such that each of the two broad side plates during the casting process with its inner face the two narrow side panels, and vice versa, each narrow side plate contacted with two mutually ge ⁇ genionatill outer surfaces of the two broad-side plates.
  • the distance between the outlet-side ends of the narrow side plates is referred to as a casting width, since this distance defines the dimension of the cast metal strand as it leaves the mold.
  • the - relative to the casting direction - enclosed by the mold plates space is referred to as the interior of the mold, accordingly the internal space supplied ⁇ facing surfaces of the mold plates are referred to as the inner surfaces are analogous to the opposed inner surfaces of each ⁇ zen cuboidal mold plates Surfaces also referred to as outer surfaces of the mold plates.
  • So-called backup plates are usually attached to the outer surfaces of the mold plates, which on the one hand ensure sufficient mechanical stability of the mold plates and on the other hand contain a cooling device which dissipates the heat of the molten metal released during continuous casting from the mold plates.
  • a cooling device which dissipates the heat of the molten metal released during continuous casting from the mold plates.
  • Such devices e.g. Milled recesses on the outer surfaces of the mold plates, which together with the backup plates form cooling channels through which water flows, are well known from the prior art.
  • actuators which make it possible to to move spatially zelne mold plates and thereby vary the utzbli ⁇ che for the dimension of the metal slab produced cross-sectional area of the mold.
  • actuators may be, for example, motor-driven spindles or hydrauli- raulische actuators, which are also known from the prior Tech ⁇ technology.
  • a molten metal is introduced into the interior of the mold at the inflow end, wherein the metal melt begins to solidify on the mold plates in the contact area with the mold plates due to the heat release and forms a so-called strand shell in this region, the thickness of which during the passage of the corresponding strand section continuously increased by the mold.
  • the thus partially solidified metal strand is drawn out by corre ⁇ sponding extraction devices, such as driven drive rollers in the mold subsequent roller table, at the outlet end of the mold from this, this process is supported by mechanical oscillatory movements of the mold itself.
  • the surface of the liquid metal melt in the interior of the continuous casting mold is also referred to as a casting mirror, the ⁇ accordingly, the so-called.
  • G screenadoreau h is defined as the distance of the casting mirror from the outlet end of the mold.
  • casting powder is applied to the molten metal at its inflow end, which is melted on the surface of the still molten metal melt by the heat given off and subsequently forms a sliding film between the forming strand shell and the inner surfaces of the mold plates, the reduces the mechanical friction between the strand shell and the inner sides of the mold plates.
  • An actuator arranged on a narrow side plate has a point of application, at which a force is transmitted to the narrow side plate and wherein the narrow side plate is moved at this position by a spatial displacement of the point of application by the actuator.
  • This attack ⁇ point can be configured articulated when beispielswe- the inclination of the narrow side plate se during the displacement by the actuator changes.
  • the point of application is assigned a position displaceable in space, which is referred to as an actuator position in the further.
  • an actuator comprises a sensor with which the current value of the actuator position is detected, which is also referred to as the actual position of the actuator and which is transmitted to a control unit. In a position control of the actuator is this of the
  • Control unit specified a certain position value, which is referred to below as the desired position of the actuator.
  • the actual position of the actuator is compared with its setpoint position and the actuator is controlled by the control unit in such a way that the actual position and setpoint position coincide.
  • This activation takes place by acting on the actuator with a corresponding mechanical force, which is transmitted to the narrow side plate via the point of application of the actuator and as a result of which the position of the narrow side plate is changed at this point.
  • the application of the actuator with a mechanical force is also caused by the control unit and can be done for example by modifiers ⁇ alteration of the hydraulic pressure when the actuator is in the form of a hydraulic cylinder.
  • Mold should have as large as possible mechanical contact with the inner surfaces of the mold plates.
  • the strand shell stands out due to thermal shrinkage of the mold inner surface, it reduces at the loading taken place the outflow of heat from the metal strand to any significant extent, resulting in inconsistent quality of the strand surface result and until the on ⁇ tear in extreme cases, the strand shell can lead.
  • a measure to achieve a large area as possible and gleichmäßi ⁇ ges concern of light passing through the mold the metal strand is to specify a minor Nei ⁇ movement between the respective opposite mold plates so that the cross section of the mold from the pouring end to the exit-side End tapered according to the shrinkage of the metal strand.
  • the inclination of the opposite broad side plates is usually characterized by a trapezoidal shape of the narrow side plates. Since the narrow side plates contact the two wide side plates along their height extension, there is a different distance between the respective upper, inflow side ends of the two wide side plates than between the lower, outlet side ends of the wide side plates.
  • narrow-side conicity K s usually as a difference of the distance e of Eing manseiti ⁇ gene ends of the narrow side plates to each other and the distance b of the outlet-side ends of the narrow side plates to each other, which is identical to the casting width b, according to
  • Narrow side conicity possible, it being essential that they depend on the inclination of at least one of the narrow side plates with respect to the casting direction.
  • a definition for the narrow-side conicity only on a single narrow side plate for example ⁇ example
  • JP 2010 253548 A a construction for strand is ingot molds are known which suggests to bend the narrow side plates mechanically during casting depending on the G confusegeschwindig ⁇ ness, the carbon content of the molten metal or the trespassing of the metal strand at the mold heat stream, the heat flow from temperature values of the cooling water of the cooling device of the mold is calculated.
  • the aim of this invention is to keep by the dar ⁇ te bending the narrow side plates both the solidification course of the strand shell and the frictional forces that occur on the inner surfaces of the mold plates as constant as possible under changing casting conditions and thus the formation of longitudinal cracks in the cast metal strand to avoid.
  • a complex bending mechanism according to FIG. 15 and FIG. 18 is used to apply the required bending forces.
  • JP H03 210953 A proposes a continuous molding, each having their narrow side plates, a vertically extending in the horizontal direction to the casting direction groove 15 whose ⁇ because at this point under the action of force, a kink forms according to Fig.l.
  • the regulation of this force is effected in dependence on measured by a Ther ⁇ moiatas temperature values in the vicinity of the outlet-side end of the narrow side plates.
  • the grooves of the narrow side plates represent a mechanical weak point.
  • JP H02 247 059 A proposes to turn the narrow side plates together with the backup plates mounted thereon in dependence of the measured heat flow or the casting speed to ver ⁇ .
  • the required bending forces are very high, the inner surfaces of the narrow side plates take a curved along the casting direction course.
  • a disadvantage of all the above publications is that high mechanical forces or correspondingly complex trades are necessary for bending the narrow side plates.
  • a further disadvantage of the above-mentioned publications is that a control based on a measured temperature value or a measured heat flow has a corresponding inherent inertia and therefore can not react fast enough to rapidly changing production conditions.
  • the subject invention therefore proposes that instead of bending the narrow side plates this during the casting in their spatial position to changed ⁇ countries by being guided along the inside of the wide side plates. This happens because the clamping force exerted on the narrow side plates by the wide side plates is reduced, then the narrow side plates are correspondingly adjusted by means of corresponding position-controlled actuators and finally the contact pressure of the wide side plates is restored to the original value.
  • Such an adjustment process is controlled and such that, despite the outward-acting forces of the liquid molten metal, there is no sudden tearing of the strand shell.
  • the narrow side conicity can thus be adapted to the shrinkage of the metal strand resulting from the formation of the strand shell, so that the contact surface of the narrow side plates with the strand shell is as large as possible. In this case, no forces are applied to the bending of the Schmalsei ⁇ tenplatten itself and the frictional forces between the strand shell and the inner surfaces of the mold plates are not unnecessarily increased.
  • the employment of the narrow sides of the mold corresponds exactly to the shrinkage of the strand, which is caused by the growth of the strand shell.
  • Typical values of the narrow ⁇ mallenkonizmaschine be between 0.9% and 1.3% of the casting width according to the above definition.
  • Too much conicity of the narrow side plates which causes a pinch of the strand through the mold, causes not only an increased wear of the mold surface, an increase in the friction between the mold and strand.
  • bulging of the strand shell also occurs inwardly, which in turn leads to longitudinal defects in the metal strand.
  • the optimal Schmallitkoniztician depends on various production ⁇ tion parameters, such as the shrinkage characteristics of the cast molten metal or from the actual heat dissipation, inter alia, by the properties of the
  • DE 10 2014 227 013 A1 describes the adjustment of the narrow-side conicity of a continuous casting mold as a function of a temperature distribution in the mold plates and the mechanical contact of the strand shell derived therefrom against the inner surfaces of the mold plates.
  • the temperature distribution is preferably determined by means of optical fiber sensors ⁇ , being deduced the mechanical contact or on the formation of air gaps from the ratio of measured values between the centrally located and near the edge temperature sensors.
  • the temperature-based regulation of the narrow side cone described in DE 10 2014 227 013 A1 is relatively slow - so, for example, the lifting of the strand shell can only be detected with a corresponding time delay.
  • this control method is based only on the heat flow passing from the cast metal strand to the mold plates and the associated temperature changes, but without taking frictional forces into account, and thus represents only an indirect method for determining the appropriate conicity, which is associated with corresponding inaccuracies ,
  • JP S56 119646 A describes a continuous casting mold, the plates of which are moved under pressure during casting.
  • the narrow side plates are each movably connected at their pouring end to a base plate, which can be moved and fixed in the horizontal direction.
  • a pressure-controlled actuator e.g. a hydraulic cylinder, which presses the narrow side plates against the cast metal strand, with a small gap distance of 0.1 - 0.2mm in the casting direction between the narrow side plates and the wide side plates to allow their relative movement.
  • narrow side cone can not be adjusted independently of each other.
  • a uniform casting width can not be maintained because tilting of the narrow side plates at its lower end occurs during a control operation and, moreover, it can not be ensured that the narrow side cone is identical on both sides, which can lead to inconsistent growth of the strand shell.
  • the narrow side plates can be moved over each at least two mechanical actuators along the inner sides of the broad side plates and whereby an inwardly directed force is exerted on the strand shell of the cast metal strand to the outward-acting ferrostatic pressure not yet counteract solidified molten metal, since the clamping action of the narrow side plates by the broad side plates and the intrinsic cohesion force of the strand shell itself are not sufficient to prevent tearing of the strand.
  • These forces transmitted from the narrow side plates to the strand shell are referred to below as narrow side forces.
  • the casting direction of the Stranggussko ⁇ kille 1 is oriented substantially in the direction of gravity; Therefore, the ferrostatic pressure of the introduced into the mold 1 molten metal in the casting direction increases according to the behavior of a liquid linearly with the distance to the surface of the molten metal, which is located in the casting direction at a distance corresponding to the G manaptaptho ⁇ hehe over the outlet-side ends of the mold plates ,
  • the ferro-static pressure of the molten metal caused by au ⁇ SEN directed forces that have to be compensated by correspondingly inward ge ⁇ taught opposing forces to an On ⁇ tear the strand shell to prevent.
  • the strand shell has inherent strength, which depends on its thickness locally and which partially compensates for the outward-acting ferro- static pressure of the molten metal. The further part of the ferrostatic pressure must be compensated inside the continuous casting mold by appropriate counterpressure of the mold plates, in order to avoid a rupture of the strand shell.
  • the present invention for adjustment of the narrow side plates against the forming of a possible op ⁇ timalen value of Schmallitkoniztician, wherein said appointing
  • Strand shell exactly equal to the shrinkage of the metal strand ⁇ , based on the use of this relationship and suggests A method for setting a Schmallinguistickoniztician K s of a continuous molding for the production of a metal strand with the help of at least one control loop in front, whereby the strand ⁇ casting ingot mold a first and vice summarizes a second narrow side plate at each of which at least two position-controlled Ak ⁇ motors for positioning the respective narrow side plate at different distances to the pouring end of the
  • Continuous casting mold are arranged and wherein in the effective direction of each actuator during operation of the continuous casting mold corresponding forces occur, characterized in that during a cycle through the at least one control loop - a reference pressure P ref as a reference variable and
  • each of the two narrow side plates of the continuous casting mold can be positioned by its own, independent control loop, which controls only the actuators of the respective narrow side plate.
  • the adjusting ⁇ size of the respective control loop is dependent on the inclination of the JE etty narrow side plate with respect to the casting direction, and the method of the invention thus comprises two inde ⁇ dependent values for the Schmallinguistickoniztician - each have a value for the first and a value for the second Schmalsei ⁇ tenplatte - the continuous casting mold.
  • the inventive method comprises a ge ⁇ common value for the Schmallinguistickoniztician the strand ⁇ casting ingot mold, the definition with respect to the casting direction is dependent on the inclinations of the two narrow side panels alike.
  • controller of the control loop may also comprise filtering, either condition the input signal for a given rule ⁇ circular control law or further process the detected signal from the control law, before it is fed to the controlled system.
  • the inventive method allows rapid Rea ⁇ crave to changing process conditions, since the detection of the narrow side forces that are influenced by the process conditions, as opposed to methods based on temperature or heat flow measurements, virtually in real time.
  • the inventive method is also based on a empi ⁇ step relation between the narrow side forces on the one hand, and the momentary casting parameters such as casting speed, the behavior of mold powder or together ⁇ men attitude of the molten metal on the other hand, this em- pirical connection by the action of the controller model ⁇ liert.
  • the method according to the invention does not require any physical modeling of the effects of the various influencing variables, but rather is based on the measurement of the immediate reaction of the casting parameters in the form of the narrow side forces, so that the effects of all relevant casting parameters are taken into account equally and equally fast.
  • a withdrawal of the strand shell from the inner sides of the narrow side plates for example, caused by excessive cooling and concomitant strand shrinkage can be detected immediately because the applied for a certain control position narrow side forces reduce ent ⁇ speaking.
  • an increase in the narrow side forces which would cause a pinch of the strand and is caused, for example, by a too low cooling capacity of the metal strand, are directly balanced.
  • the inventive method ensures gu ⁇ te reproducibility, since the adjustment of the Schmallitkoniztician to the instantaneous conditions of production does not require any operator intervention but depends only on the voreingestell ⁇ th parameters of the controller or of at most carried out in the controller filtering.
  • the reference pressure P ref is a function of the density of the liquid molten metal pi iq , a pouring mirror height h and a dimensionless correction factor S.
  • the density pi iq of the molten metal is to be understood as meaning the material density of the molten metal whose physical density
  • the reference pressure P ref depends on the density of the molten metal pi iq and on the molten metal level h, which is defined as the distance of the casting mirror from the outlet end of the mold, and also contains a further dimensionless correction factor S, which can be specified.
  • the reference pressure P ref is a parameter of the control method and, if necessary, can also be used during the casting process. For example, by an operator or by another control system, be readjusted to change the characteristics of the control loop. As a result, it is possible to take into account a change in the casting-mirror height h during the casting process or to respond flexibly to changes in the casting parameters, such as a change in the composition of the molten metal, of the casting powder or in the heat removal of the mold.
  • An adaptation of the reference pressure for example, are based on empirical values from the acquired He ⁇ casting parameters, making a determined once under certain casting conditions, advantageous way in which the continuous molding can be reproduction ⁇ ed.
  • g the value of the gravitational acceleration
  • P fer the ferrostatic pressure of the molten metal inside the cast Metal strand designate at the outlet end of the continuous casting mold.
  • the correction factor S preferably has a value range of 0.7-3 and takes into account the self-supporting ability of the forming strand shell, which mitigates the effect of the outward ferrostatic pressure P fer of the molten metal, further the effect of frictional forces between the narrow side plates and the wide side plates corresponding to those of counteract the forces applied to the actuators of the narrow side plates and reduce them accordingly and the friction between the strand shell and the Schmalwashplat ⁇ th, which has an outwardly directed force component in the width direction of the continuous casting and due to the narrow side conicity depends on the value of the narrow side conicity.
  • the correction factor S on the selected casting speed v depend, because in particular the friction between the strand shell and the narrow side plates is a sliding friction and therefore the friction forces occurring depends on the relative speed between the ⁇ divided surfaces.
  • the self-sustainability of the strand shell outweighs the frictional forces between the narrow side and the wide side plates and between the narrow side plates and the strand shell and used for example in ei ⁇ nem mode for use, on the Breittimeplat ⁇ th only with very low clamping action be used against the Schmalsei- tenplatten, which is also referred to as soft-clamping.
  • mean values of S> 1 must be that the friction Strengthens ⁇ te between the narrow side and the wide side plates and narrow side plates and between the strand shell predominate and compensated for accordingly by the actuators of the narrow side plates.
  • the dependence of the correction factor S from the speed v G machinegeschwin- can be ⁇ be written, for example, by a table model based on empirical values. Also, S may depend on other factors, such as the composition of the molten metal or the casting powder, which can also be mapped in an empirically recorded table model.
  • the above definition of the reference pressure P ref offers the advantage of an easy-to-use empirical Mo ⁇ model- ling the reference variable of the control loops invention ses represents that depends in addition to the correction factor S only by already known process parameters, and which may therefore be extended by means of the correction factor S for example, with respect to new together ⁇ men experienceen of the molten metal or the mold powder in a ⁇ ways and requires no elaborate physical simulations.
  • the mean surface pressure P med is expressed by the expression
  • F 2 , j is the force detected by a measuring element of the control loop, occurring at the actuator j of the second narrow side plate,
  • Nl the number of actuators of the first narrow side plate
  • N2 is the number of actuators of the second narrow side plate
  • the average surface pressure P med represents an average over the forces of all the actuators of the two narrow side plates, which exert the actuators on the narrow side plates.
  • the setting of a common Schmalsei ⁇ tenkoniztician for both narrow side plates is symmetrical with respect to the casting direction of the continuous casting mold under specification of the spatial position of the center line of the metal strand in Be ⁇ train on the wide side plates and a value for the casting width b.
  • the inclination of the narrow side plate with respect to the casting direction and an absolute spatial position can be predetermined by means of the actuators acting in the width direction of the continuous casting mold whose spatial arrangement is known, which - based on the entire continuous casting mold - represents four mechanical degrees of freedom.
  • the position of the center line of the produced metal strand with respect to the wide side plates is kept constant by appropriate positioning of the narrow side plates so that the metal strand does not drift in the width direction relative to the wide side plates, this reduces the number of degrees of freedom by one.
  • An additional specification of a distance between the narrow side plates to each other - for example, the distance of the pouring outlet ends of the narrow side plates, which is by definition identical to the casting width b of the continuous casting mold - reduces the degrees of freedom by another.
  • the inclinations of the two narrow side plates are set symmetrically with respect to the casting direction, this represents a limitation to only a single mechanical degree of freedom of the narrow side plates, which is represented by a correspondingly unique value for the narrow side conicity.
  • casting width b it is also possible to change the casting width b during the execution of the control method or to leave it constant and to specify a starting value for the Sollpo ⁇ positions of the individual actuators when first run through the control loop.
  • a constant value of the casting width b is during the casting process, in particular towards ⁇ clearly the quality of the cast metal strand desirable because elaborate measures to below SET ⁇ development of the width of the metal strip, such as flame cutting or lateral compression can be omitted.
  • the controller of the at least one control loop comprises a control law with a sauce ⁇ initiated by the control deviation input variable and an output variable and ⁇ to the actual ⁇ positions ⁇ in each cycle of the at least one control loop, ⁇ , X2 , ⁇ the actuators at least one of the first or the second narrow side plate detected and derived therefrom an actual value I s for the narrow-side conicity K s and this by specifying appropriate target positions ⁇ Yi, ⁇ , Y 2 , 3 ⁇ for the actuators at least one of the first or The second narrow side plate in a the effect of the narrow ⁇ lateral conicity on the average surface pressure imaging controlled system of at least one control loop only adjusted if a difference from the determined actual value exists.
  • the detected actual positions of the actuators of the narrow side plates thus represent input variables and the determined target positions for the actuators correspond to output variables of the actuator.
  • at least one control loop, which are each newly determined in each pass through the at least one control loop.
  • control law here describes the behavior of the rule ⁇ circle depending on the deviation and is used to determine the output; while understanding the importance and role of Re ⁇ are gelvorschrift in the context of a classic rule ⁇ circle and thus the skilled person adequately be ⁇ known.
  • control deviations can be programmed in a very simple way: when the Proportionali ⁇ tiquess tile k has a value less than 1, so this causes the system deviation attenuated flows into the Cor ⁇ rection of the output of the control law, currency ⁇ rend at values greater 1 the deviation is amplified.
  • P ⁇ d i f ⁇ x is an amount of over a period ⁇ back ⁇ reaching, stored values of the control deviation P dlf from previous cycles of the
  • Input variable for the control rule of the control loop ⁇ are.
  • the example embodiment ⁇ caused by erroneous measurements are gron- NEN, suppressed. This prevents an erroneous adjustment of the narrow side plates due to false readings or due to high-frequency interference and contributes to the stabilization ⁇ tion of the continuous casting process.
  • K is an upper limit for the narrow-side conicity K s .
  • the saturation filter Os ensures that the narrow-side conicity K s regulated by the control loop remains within the permissible range defined by the limit values K s , min and K s , max , eg within 1.1 to 1.2.
  • the limit values K s , min and K s , max are parameters of the control method , which are usually preset, but which can also be changed during the casting process. Thus, the limits K s , min and K s , max, for example, when switching between two metal batches by an operator or by a control system can be changed if a changed composition of the molten metal requires it.
  • the narrow-side conicity K s is determined by a third filtering of a value K s ''derived from the output K s ' of the regulation ⁇ rule by means of a hysteresis filter ⁇ ⁇
  • K s ⁇ ⁇ (
  • the manipulated variable of the control loop when the detected in the current cycle of the control loop value K s s Schmallitkoniztician the magnitude order differs Minim ⁇ least the value of ⁇ by the current actual value I is changed only.
  • Apparatus for setting a narrow-side conicity K s of a continuous casting mold for the production of a metal strand in particular for carrying out one of the described methods, wherein the continuous casting mold comprises a first and a second narrow side plate, on each of which at least two position-controlled actuators for positioning the jewei ⁇ age narrow side plate in different Distance to the pouring end of the continuous casting mold are arranged and wherein the device has a control unit and Einrich ⁇ lines for detecting the forces occurring during operation of the continuous casting mold in the direction of action of each actuator, characterized in that the control unit is set up for a control loop, wherein the control loop a reference pressure P ref as a reference variable,
  • At least one of the actuators is a hydraulically actuated actuator.
  • At least one of the hydraulically actuated actuators is a double-acting hydraulic cylinder.
  • Double acting hydraulic cylinders offer the advantage that the force applied by each actuator force can be determined very easily by two pressure sensors per actuator, since the force is determined by the differential pressure between the two chambers and the cross sectional area of the piston ofproductwir ⁇ kenden hydraulic cylinder. Therefore, retrofitting an existing continuous casting mold, which already has such hydraulic cylinders for adjusting the narrow side plates, for carrying out the method according to the invention in a simple and cost-effective manner, since only sensors for detecting the corresponding pressures and the travel positions of the corresponding actuators must be installed.
  • At least one of the actuators has an electrical rotary drive.
  • Such actuators allow a simple determination of the actuator position based on the position of the drive axis of the electrically operated motor or an axis of the transmission, which is usually used between the motor and the linearly moving point of the actuator in question.
  • the forces occurring at the points of action of the actuators can be detected, for example, via strain gauges.
  • At least one of the electrically driven actuators is a linear motor.
  • Linear motors do not require a gear and therefore have no mechanical play. Furthermore, they offer the advantage of being out of the power-speed curve and out of the power-current characteristic occurring force can be determined without further Krafts ⁇ sors.
  • Control circuit of a narrow side plate with two acces- gates Control circuit of a narrow side plate with two acces- gates.
  • FIG la shows in perspective view the arrangement of the broad sides ⁇ plates 2, 2 'and the first and the second narrow side plate 4 and 4' of a continuous molding 1, wherein the two narrow-side plates 4, 4 'along the inner surfaces of the broad side plates 2, 2' slidably are arranged.
  • the backup plates of the individual Kokillenplatten and the actuators for the adjustment of the narrow side plates are not shown in this on.
  • FIG. 1 a the directional vectors of the thickness direction D, the width direction B and the casting direction G are shown in their spatial position with respect to the continuous casting mold 1, wherein the vectors D, B and G form an orthogonal, right-handed coordinate system.
  • liquid molten metal is introduced with the addition of casting powder in the interior of the continuous casting 1, where the molten metal in the casting direction G wei ⁇ tertransportiert and at the outlet end 3 'in the form ei ⁇ nes teilerstarrten metal strand 5 from the mold 1 is ⁇ attracted ,
  • the metal strand 5 has, with respect to the normal plane to the casting direction G, a rectangular cross section whose short side is oriented in the thickness direction D and whose long side is oriented in the width direction B.
  • FIG lb shows a section through the continuous casting mold 1 of FIG la normal to the width direction B, wherein the relative to the casting direction G inclined broadside plates 2, 2 'with the attached backup plates 7, 7' and the trapezoidal shape of the second narrow side plate 4 'can be seen.
  • the distance f of the inner surfaces of the wide side plates 2, 2 'at the inflow end 3 is greater than the corresponding distance d at the outlet end 3' of the continuous casting mold 1, where d is also referred to as G confusedicke, since the gegos ⁇ sene metal strand 5 (in FIG lb not shown) with this thickness from the enclosed by the continuous casting mold 1 In interior space.
  • FIG. 1 c shows a section through the continuous casting mold 1 from FIG. 1 a normal to the thickness direction D. Visible are the relative to the casting direction G inclined narrow side plates 4, 4 'with the attached backup plates 6, 6', also the rectangular shape of the wide side plate 2 he ⁇ recognizable, along the inside of the narrow side plates 4, 4 'are displaced.
  • the distance e of the inner surfaces of the narrow side plates 4, 4 'at the inflow end 3 is again greater than the corresponding distance b at the outlet end 3' of the continuous casting mold 1, wherein b is referred to as casting width.
  • the actuators A 2 , i and A 2, 2 the inclination and the position of the second narrow side plate 4 'set or maintained, wherein the upper actuator A 2 , i, the force F 2 , i and the lower actuator A second 2, the force F 2, 2 occurs in the effective direction of the respective actuator.
  • the narrow-side conicity K s can also be related to the mold height H.
  • the surface of the cast-in molten metal 10 is also referred to as pouring mirror 12, which is at a distance h - the so-called GelloLiteproof Why - above the outlet end 3 'of the continuous casting mold 1.
  • the solidified metal strand is 5 pulled out of the casting die 1, wherein the strand already formed ⁇ cup 13 approximately to roll in the width direction B by lateral Strangure- 14 and 14' is supported.
  • Fi, i and F 2 , i are the forces of the upper Ak ⁇ tors ⁇ , ⁇ and A 2 , i (not shown in Figure 2), as shown in Figure lc, near the pouring end 3 on the respective narrow side plate 4 and 4 'are transmitted. Accordingly symbo ⁇ taping Fi, 2 or F 2, 2, the forces of the exit-side actuators Ai, 2, and A 2; 2.
  • FIG. 3 in a section normal to the thickness direction D of FIG. ne half of a continuous casting mold according to the invention 1 to the center line M and the control technology connection to ei ⁇ ne control unit 8 shown, wherein the first narrow side ⁇ plate 4 by means of two actuators ⁇ , ⁇ and A ir2 can be moved.
  • the other half of the continuous casting mold 1, which comprises the second narrow side plate 4 'and corresponding actuators A 2 , i and A 2 , 2, is connected in accordance with the first half shown to the control unit 8, but not shown in FIG.
  • the AK factors ⁇ , ⁇ and A ir2 out as a double-acting hydraulic cylinder ⁇ .
  • the actuator ⁇ , ⁇ engages near the upper, casting-side end 3 of the continuous casting mold 1 on the first narrow side plate 4 and can move them at this point in the direction of width B; Similarly, the first narrow side plate 4 of the actuator A ⁇ r 2, which acts in the vicinity of the lower, exit-side En ⁇ of 3 'on the first narrow side plate 4, are also moved in the width direction B. To detect the instantaneous position of the first narrow side plate 4, the actuators ⁇ , ⁇ and A ir2 transmit the respective position values ⁇ , ⁇ and Xi, 2 to the control unit 8, which are determined by corresponding position sensors 16 of the respective actuator.
  • the pressures of the two chambers of each double-acting hydraulic cylinder are detected by means of corresponding pressure sensors 11 and transmitted to the control unit 8. From the difference of these pressures, the forces F i, i and ⁇ ⁇ 2 , with which the actuators ⁇ , ⁇ and Ai, 2 act on the first narrow side plate 4, determine. Furthermore, the actuators ⁇ , ⁇ and Ai, 2 are acted upon by hydraulic drive units 9 with corresponding amounts of hydraulic fluid, so that the pistons of the actuators are moved in accordance with the setpoint positions ⁇ , ⁇ and ⁇ , 2 determined by the control unit 8.
  • the hydraulic drive units 9 Kgs be ⁇ NEN example, hydraulic pumps or valves, which provide the required volume in each case of hydraulic liquid ⁇ ness available.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a control circuit 15 for adjusting the Schmallinguistickoniztician K s according to the he ⁇ inventive method in which the control circuit 15 in addition to the actual control law 25, a first temporal Filter ⁇ tion 22 of the control deviation P d IF, and a second filtering 23 in With regard to the permissible maximum values and a third filtering 24 with respect to a desired hysteresis behavior of K s .
  • a cycle of the control loop 15 runs for a Stranggussko ⁇ kille 1, comprising a first and a second narrow side plate 4 and 4 ', as follows:
  • the forces F i transmitted by the actuators A 1, 1 to the first narrow side plate 4 ; 1 and the 'transmitted by the actuators A 2, j to the second narrow side plate 4 forces F 2, j are captured in a measuring member 2 6, from which h together with the Who th ⁇ the casting level and the casting thickness d the Regelgrö ⁇ SSE of the control circuit 15 in the form of a median professionnpres ⁇ solution P med (with pressure as a physical unit) is determined.
  • the indices i and j in this case comprise the value range ⁇ 1,... N1 ⁇ or ⁇ 1,... N2 ⁇ , where N1 or N2 the number of
  • the reference variable of the control loop 15 is a reference Pressure P ref from the density of the liquid molten metal Pi iq , the G recognizeaptproof Wait h and a dimensionless Korrek ⁇ turtex S used.
  • P ref a reference Pressure from the density of the liquid molten metal Pi iq
  • G Garrek ⁇ turtex S used.
  • the values of h, p liq and S for each cast batch can either be fixed or changed during the casting process.
  • the current can be detected casting level h Messtech ⁇ cally and the instantaneous value obtained is transmitted to the control loop 15 °. - It is the current value of the deviation P dlf of Re ⁇ gel Vietnamesees 15 according
  • Pdif Pref - Pmed determined and a control unit 8 (not Darge ⁇ represents in FIG 4) is stored and supplied to the controller 21 of the control circuit 15, the regulator 21 besides the actual Re ⁇ gelvorschrift 25 in the present example, a first, two ⁇ te and third filtering 22, 23 and 24 included.
  • the ⁇ a time-based filter ⁇ comparable turns that spans a past period of time ⁇ , a filtered value P d if 'determined from the control deviation, where ⁇ in the filter ⁇ ⁇ serves to filter out short-term deviations and high-frequency interference and thus to determine a time smoothly smoothed value of the control deviation.
  • control law 25 of the control circuit are the actual ⁇ values of the positions Xi-1 of the actuators Ai, ⁇ the first narrow ⁇ side plate 4 and the actual values of positions X 2, j of Ak ⁇ ports A 2, j of the second narrow side plate 4 ' detected by means of position sensors 16 (not shown in FIG 4) and determined therefrom according to the geometric conditions of the continuous casting mold 1, an actual value I s for the Schmallitkon ⁇ icity of the continuous casting mold 1.
  • K s includes, from the output of K s' of the control law 25 a derived value K s '' determined.
  • a third filtering 24 by means of a hysteresis filter ⁇ ⁇ from the derived value K s '' the value to be set for the narrow-side conicity K s ⁇ be adjusted, which simultaneously represents the manipulated variable of the control loop 15.
  • the hysteresis filter ⁇ ⁇ contains a parameter ⁇ which writes the threshold value of the hysteresis filter .
  • This parameter defines the minimum difference between the manipulated variable K s and the associated actual value I s , from which an adjustment of the narrow side plates 4 or 4 'is actually carried out. Differences below the threshold value ⁇ are suppresses the hysteresis filters ⁇ ⁇ un ⁇ by the manipulated variable K s the actual value of I s is Equilibrium ⁇ sets.

Abstract

Regelung des Schmalseitenkonus einer Stranggusskokille Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille basierend auf der Messung der mit Hilfe von Aktoren auf die Schmalseiten aufgebrachten Kräfte. Um eine möglichst optimale Schmalseitenkonizität zu erzielen, bei der durch die Anstellung der Schmalseitenplatten an den gegossenen Metallstrang dessen temperaturbedingte Schrumpfung möglichst genau ausgeglichen und so ein möglichst großflächiger Kontakt zum Metallstrang hergestellt wird, schlägt die Erfindung einen Regelkreis vor, dessen Regelabweichung auf der Messung der an den Aktoren während des Stranggießens auftretenden Kräfte beruht. Mittels geeigneter Parametrierung der Regelgöße, der Regelvorschrift sowie Filtern des Regelkreises kann ein sehr schnelles und zuverlässiges Regelverhalten realisiert werden. Für eine erfindungsgemäße Vorrichtung werden doppeltwirkende Hydraulikzylinder als Aktoren vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
REGELUNG DER SCHMALSEITENKONIZITÄT EINER STRANGGUSSKOKILLE : VERFAHREN UND VORRICHTUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille basierend auf der Messung der auf die Schmalseiten aufgebrachten Kräfte.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Stranggusskokille, de- ren Schmalseitenplatten mit Hilfe von in unterschiedlichem Abstand zur Eingießseite gelegenen Aktoren entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren angestellt werden.
Stranggusskokillen kommen beim Gießen von Metallbrammen, ins- besondere beim Gießen von Stahlbrammen zum Einsatz. Dabei besteht eine Stranggusskokille, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, aus vier einzelnen, zueinander verschiebbar angeordneten Metallplatten, den sogenannten Kokillenplatten, die bevorzugt aus einer Kupferlegierung gefertigt sind und im Wesentlichen Quaderform besitzen.
In Bezug auf die Gießrichtung der Stranggusskokille besitzen alle vier Kokillenplatten annähernd die gleiche Erstreckung, die folglich als Kokillenhöhe H bezeichnet wird. Zudem weisen jeweils zwei der Kokillenplatten dieselbe Abmessung in Breitenrichtung auf. Die Kokillenplatten des Paares mit der größeren Abmessung in Breitenrichtung werden auch als Breitseitenplatten bezeichnet, jene mit der kleineren Abmessung in Breitenrichtung als Schmalseitenplatten.
Die vier Kokillenplatten einer Stranggusskokille werden, bezogen auf die Gießrichtung, in gleicher Höhe angeordnet, wobei die beiden Breitseitenplattenplatten und die beiden Schmalseitenplatten jeweils einander gegenüberliegen. Dadurch entsteht eine beidseitig offene Gießform, deren Öffnungen als eingießseitiges bzw. austrittseitiges Ende bezeichnet werden und die - bezogen auf eine zur Gießrichtung normal stehende Schnittebene - einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Anordnung der Kokillenplatten zueinander erfolgt derart, dass jede der beiden Breitseitenplatten während des Gießvorganges mit ihrer Innenfläche die beiden Schmalseitenplatten, und umgekehrt jede Schmalseitenplatte mit zwei einander ge¬ genüberliegenden Außenflächen die beiden Breitseitenplatten kontaktiert. Dabei wird die Distanz zwischen den austrittsei- tigen Enden der Schmalseitenplatten als Gießbreite bezeichnet, da dieser Abstand die Abmessung des gegossenen Metall- Stranges beim Austritt aus der Kokille definiert.
Diese Anordnung ermöglicht einerseits, dass die Schmalseiten¬ platten auch während des Gießvorganges parallel zu den Innen¬ flächen der Breitseitenplatten verschoben werden können. An- dererseits kann durch mechanisches Anstellen der Breitseitenplatten an die Schmalseitenplatten eine Klemmkraft auf die Schmalseitenplatten ausgeübt werden.
Der - bezogen auf die Gießrichtung - von den Kokillenplatten umschlossene Raum wird im Weiteren als Innenraum der Kokille bezeichnet, dementsprechend werden die dem Innenraum zuge¬ wandten Flächen der Kokillenplatten als deren Innenflächen bezeichnet, analog dazu werden die den Innenflächen der je¬ weiligen quaderförmigen Kokillenplatten gegenüberliegenden Flächen auch als Außenflächen der Kokillenplatten bezeichnet.
An den Außenflächen der Kokillenplatten sind in der Regel sogenannte Backupplatten befestigt, die einerseits für eine ausreichende mechanische Stabilität der Kokillenplatten sor- gen und andererseits eine Kühlvorrichtung enthalten, der die beim Stranggießen freiwerdende Wärme der Metallschmelze von den Kokillenplatten ableitet. Derartige Vorrichtungen, wie z.B. Ausfräsungen an den Außenflächen der Kokillenplatten, die gemeinsam mit den Backupplatten wasserdurchströmte Kühl- kanäle ausbilden, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt .
Die verschiebbare Anordnung der Kokillenplatten zueinander erfolgt durch entsprechende Aktoren, die es ermöglichen, ein- zelne Kokillenplatten räumlich zu positionieren und dadurch die für die Abmessung der produzierten Metallbramme maßgebli¬ che Querschnittsfläche der Kokille zu variieren. Derartige Aktoren können z.B. motorisch angetriebene Spindeln oder hyd- raulische Aktoren sein, die ebenfalls aus dem Stand der Tech¬ nik bekannt sind.
Beim Gießvorgang wird eine Metallschmelze am eingießseitigen Ende in den Innenraum der Kokille eingebracht, wobei die Me- tallschmelze wegen der Wärmeabgabe an die Kokillenplatten im Kontaktbereich zu den Kokillenplatten zu erstarren beginnt und in diesem Bereich eine sogenannte Strangschale ausbildet, deren Dicke sich während des Durchtretens des entsprechenden Strangabschnitts durch die Kokille kontinuierlich vergrößert. Der solcherart teilerstarrte Metallstrang wird durch entspre¬ chende Auszugsvorrichtungen, wie z.B. angetriebene Treiberrollen in dem der Kokille nachfolgenden Rollgang, am austrittseitigen Ende der Kokille aus dieser ausgezogen, wobei dieser Prozess durch mechanische Oszillationsbewegungen der Kokille selbst unterstützt wird.
Die Oberfläche der flüssigen Metallschmelze im Inneren der Stranggusskokille wird auch als Gießspiegel bezeichnet, dem¬ entsprechend ist die sog. Gießspiegelhöhe h als Abstand des Gießspiegels vom austrittseitigen Ende der Kokille definiert.
Weiters wird in die Kokille an ihrem eingießseitigen Ende Gießpulver auf die Metallschmelze aufgebracht, welches an der Oberfläche der noch flüssigen Metallschmelze durch die abge- gebene Wärme aufgeschmolzen wird und in weiterer Folge einen Gleitfilm zwischen der sich bildenden Strangschale und den Innenflächen der Kokillenplatten ausbildet, der die mechanische Reibung zwischen der Strangschale und den Innenseiten der Kokillenplatten verringert.
Trotz der Ausbildung einer Strangschale verbleibt der überwiegende Teil des im Kokilleninneren befindlichen Abschnittes des Metallstranges in der flüssigen Phase. Daher wirkt auf die Strangschale ein entsprechender ferrostatischer Druck, der durch einen entsprechenden Gegendruck der Kokillenplatten ausgeglichen werden muss, da die Strangschale selbst keinen ausreichenden Gegendruck aufbauen kann. Aus diesem Grund wird während des Gießvorganges insbesondere auf die Schmalseitenplatten mittels deren Aktoren eine entsprechende Andruckkraft aufgebracht, da die Klemmwirkung, die die Breitseitenplatten auf die Schmalseitenplatten ausüben, in der Regel nicht ausreichend ist.
Ein an einer Schmalseitenplatte angeordneter Aktor besitzt einen Angriffspunkt, an dem eine Kraftübertragung an die Schmalseitenplatte erfolgt und wobei durch eine räumliche Verschiebung des Angriffspunktes durch den Aktor die Schmal- seitenplatte an dieser Stelle bewegt wird. Dieser Angriffs¬ punkt kann gelenkig ausgestaltet sein, wenn sich beispielswe- se die Neigung der Schmalseitenplatte bei der Verschiebung durch den Aktor ändert. Dem Angriffspunkt ist in diesem Sinne eine im Raum verschiebliche Position zugeordnet, die im Wei- teren als Aktorposition bezeichnet wird. Weiters umfasst ein Aktor einen Sensor, mit dem der aktuelle Wert der Aktorposition erfasst wird, welcher auch als Istposition des Aktors bezeichnet wird und der an eine Regeleinheit übertragen wird. Bei einer Positionsregelung des Aktors wird diesem von der
Regeleinheit ein bestimmter Positionswert vorgegeben, der im Weiteren auch als Sollposition des Aktors bezeichnet wird. Dabei wird die Istposition des Aktors mit dessen Sollposition verglichen und der Aktor von der Regeleinheit derart ange- steuert, dass Istposition und Sollposition übereinstimmen. Diese Ansteuerung geschieht durch Beaufschlagung des Aktors mit einer entsprechenden mechanischen Kraft, die über den Angriffspunkt des Aktors an die Schmalseitenplatte übertragen wird und wodurch als Folge die Position der Schmalseitenplat- te an dieser Stelle verändert wird. Die Beaufschlagung des Aktors mit einer mechanischen Kraft wird ebenfalls von der Regeleinheit veranlasst und kann beispielsweise durch Verän¬ derung des Hydraulikdrucks erfolgen, wenn der Aktor in Form eines Hydraulikzylinders ausgestaltet ist. Während des Gießvorganges werden allen Aktoren der Stranggusskokille individuelle Sollpositionen vorgegeben und dadurch die nach innen wirkende Kräfte der einzelnen Aktoren so geregelt, dass durch das Zusammenwirken aller Aktoren während des Gießvorganges - mit Ausnahme während des Vorganges einer Positionsverstellung der Schmalseitenplatten - die nach außen gerichteten Kräfte der Metallschmelze exakt ausgegli¬ chen werden, da sich andernfalls die Schmalseitenplatten be- wegen würden. Es herrscht somit ein Kräftegleichgewicht zwi¬ schen den nach außen gerichteten, vom ferrostatischen Druck der Metallschmelze verursachten Kräften und den nach innen gerichteten Kräften der Aktoren. Da Metalllegierungen bei ihrer Erstarrung und nachfolgenden
Abkühlung eine Verkleinerung ihres räumlichen Volumens erfahren, schrumpft der gegossene Metallstrang beim Durchtritt durch die Kokille entsprechend. Es ist zudem bekannt, dass zur Erreichung eines qualitativ möglichst hochwertigen Ergeb- nisses der gegossene Metallstrang beim Durchtritt durch die
Kokille einen möglichst großflächigen mechanischen Kontakt zu den Innenflächen der Kokillenplatten aufweisen soll. Hebt sich jedoch die Strangschale aufgrund thermischer Schrumpfung von der Kokilleninnenfläche ab, so reduziert dies an der be- treffenden Stelle den Wärmeabfluss aus dem Metallstrang in nennenswertem Ausmaß, was eine uneinheitliche Qualität der Strangoberfläche zur Folge hat und im Extremfall bis zum Auf¬ reißen der Strangschale führen kann. Eine Maßnahme, um ein möglichst großflächiges und gleichmäßi¬ ges Anliegen des durch die Kokille hindurchtretenden Metallstranges zu erreichen, besteht darin, eine geringfügige Nei¬ gung zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Kokillenplatten vorzugeben, sodass sich der Querschnitt der Kokil- le vom eingießseitigen Ende zum austrittseitigen Ende entsprechend der Schrumpfung des Metallstranges verjüngt.
Die Neigung der gegenüberliegenden Breitseitenplatten wird in der Regel durch eine trapezförmige Form der Schmalseitenplat- ten erreicht: da die Schmalseitenplatten die beiden Breitseitenplatten entlang ihrer HöhenerStreckung kontaktieren, besteht zwischen den jeweils oberen, eingießseitigen Enden der beiden Breitseitenplatten ein anderer Abstand als zwischen den unteren, austrittseitigen Enden der Breitseitenplatten. Der Quotient aus der Differenz zwischen den oberen Abständen f und den unteren Abständen d zwischen den Breitseitenplatten und der Kokillenhöhe H entsprechend Kb = (f - d) / h wird auch als Breitseitenkonizität bezeichnet.
In ähnlicher Weise wird die Konizität der Schmalseitenplatten - im Weiteren auch als Schmalseitenkonizität Ks bezeichnet - üblicherweise als Differenz des Abstands e der eingießseiti¬ gen Enden der Schmalseitenplatten zueinander und des Abstands b der austrittseitigen Enden der Schmalseitenplatten zueinander, welcher identisch zur Gießbreite b ist, gemäß
Ks = (e - b) / b definiert. Es sind jedoch auch andere Definitionen der
Schmalseitenkonizität möglich, wobei wesentlich ist, dass diese dabei von der Neigung zumindest einer der Schmalseitenplatten in Bezug auf die Gießrichtung abhängen. So ist es denkbar, eine Definition für die Schmalseitenkonizität nur auf eine einzelne Schmalseitenplatte zu beziehen, beispiels¬ weise
Ks, i = ( ei - bi ) / i mit l e { l , 2}, wobei der Index 1 die erste bzw. die zweite Schmalseitenplat¬ te und ei den eingießseitigen und bi den austrittseitigen Normalabstand der Schmalseitenplatte 1 zur geometrischen Mit¬ tenlinie der Stranggusskokille bezeichnen. Im Fall einer der¬ artigen, nur auf eine Schmalseitenplatte bezogenen Definition der Schmalseitenkonizität werden der Stranggusskokille folg¬ lich zwei Werte für die Schmalseitenkonizität zugeordnet. Da der Breitseitenkonus allein durch die geometrische Form der Schmalseitenplatten vorgegeben ist, kann darauf während des Gießbetriebes kein Einfluss genommen werden. Um daher den Kontakt der Kokilleninnenseite mit der Strangschale während des Gießvorganges zu verbessern, sind aus dem Stand der Tech¬ nik Lösungen bekannt, die Einfluss auf die Form der Schmal¬ seitenplatten einer Kokille nehmen. Die Ausbildung der Strangschale beim Durchtritt des Metall¬ stranges durch die Stranggusskokille hängt von unterschiedli¬ chen Faktoren, wie z.B. der Gießgeschwindigkeit, der Zusammensetzung der Metallschmelze selbst, den Eigenschaften des Gießpulvers oder von der Kühlleistung der Kühlvorrichtung der Kokille ab, die den Wärmeübertrag vom gegossenen Metallstrang an die Kokille und damit den mechanischen Kontakt des Metall¬ stranges mit der Kokille ebenfalls beeinflussen.
Aus der JP 2010 253548 A ist eine Konstruktion für Strang- gusskokillen bekannt, die vorschlägt, die Schmalseitenplatten während des Gießens in Abhängigkeit von der Gießgeschwindig¬ keit, des Kohlenstoffgehalts der Metallschmelze oder des aus dem Metallstrang an die Kokille übertretenden Wärmestroms mechanisch zu verbiegen, wobei der Wärmestrom aus Temperatur- werten des Kühlwassers der Kühlvorrichtung der Kokille errechnet wird. Ziel dieser Erfindung ist es, durch das geziel¬ te Verbiegen der Schmalseitenplatten sowohl den Erstarrungsverlauf der Strangschale als auch die Reibungskräfte, die an den Innenflächen der Kokillenplatten auftreten, auch bei sich ändernden Gießbedingungen möglichst konstant zu halten und so die Bildung von Längsrissen im gegossenen Metallstrang zu vermeiden. Dabei wird zur Aufbringung der erforderlichen Biegekräfte ein komplexer Biegemechanismus entsprechend Fig. 15 und Fig. 18 verwendet.
Die JP H03 210953 A schlägt eine Stranggusskokille vor, deren Schmalseitenplatten jeweils eine in horizontaler Richtung senkrecht zur Gießrichtung verlaufende Nut 15 aufweisen, wes¬ wegen sich an dieser Stelle unter Krafteinwirkung ein Knick entsprechend Fig.l ausbildet. Die Regelung dieser Krafteinwirkung erfolgt dabei in Abhängigkeit von mittels eines Ther¬ moelementes gemessenen Temperaturwerten in der Nähe des aus- trittseitigen Endes der Schmalseitenplatten. Die Nuten der Schmalseitenplatten stellen dabei eine mechanische Schwachstelle dar.
Die JP H02 247059 A schlägt vor, die Schmalseitenplatten mitsamt den daran montierten Backupplatten in Abhängigkeit des gemessenen Wärmestromes bzw. der Gießgeschwindigkeit zu ver¬ biegen. Die dafür benötigten Biegekräfte sind sehr hoch, die Innenflächen der Schmalseitenplatten nehmen dabei einen entlang der Gießrichtung gekrümmten Verlauf an. Nachteilig bei allen vorgenannten Veröffentlichungen ist, dass zur Verbiegung der Schmalseitenplatten hohe mechanische Kräfte bzw. entsprechend komplexe Gewerke nötig sind.
Zudem wird bei den genannten Veröffentlichungen ein hypothe- tischer Erstarrungsverlauf der Strangschale angenommen, für den eine physikalische Modellbildung nötig ist, die wiederum von diversen Einflussfaktoren abhängt und daher mit dement- sprechenden Unsicherheiten behaftet ist, da keine direkte Messung der tatsächlichen Kontaktfläche zwischen Strangschale und den Innenflächen der Kokillenplatte stattfindet.
Ein weiterer Nachteil der obengenannten Veröffentlichungen besteht darin, dass eine Regelung, die auf einem gemessenen Temperaturwert bzw. einem gemessenen Wärmestrom beruht, eine entsprechend inhärente Trägheit besitzt und daher nicht schnell genug auf sich rasch ändernde Produktionsbedingungen reagieren kann.
Um nachteilige mechanische Belastungen der Schmalseitenplat- ten zu umgehen, schlägt die gegenständliche Erfindung daher vor, anstatt einer Verbiegung der Schmalseitenplatten diese während des Gießbetriebes in ihrer räumlichen Lage zu verän¬ dern, indem sie entlang der Innenseiten der Breitseitenplatten geführt werden. Dies geschieht dadurch, dass die Klemm- kraft, die die Breitseitenplatten auf die Schmalseitenplatten ausüben, reduziert wird, dann die Schmalseitenplatten mithil- fe entsprechender positionsgeregelter Aktoren entsprechend verstellt und schließlich der Anpressdruck der Breitseiten- platten auf den ursprünglichen Wert wieder eingestellt wird. Ein solcher Verstellvorgang erfolgt kontrolliert und derart, dass es trotz der nach außen wirkenden Kräfte der flüssigen Metallschmelze zu keinem plötzlichen Aufreißen der Strangschale kommt .
Insbesondere kann so die der Schmalseitenkonizität an die von der Ausbildung der Strangschale herrührende Schrumpfung des Metallstranges angepasst werden, sodass die Kontaktfläche der Schmalseitenplatten mit der Strangschale möglichst groß ist. Dabei werden keine Kräfte für die Verbiegung der Schmalsei¬ tenplatten selbst aufgebracht und die Reibungskräfte zwischen der Strangschale und den Innenflächen der Kokillenplatten werden nicht unnötig erhöht. Bei einer in diesem Sinne optimalen Schmalseitenkonizität entspricht die Anstellung der Schmalseiten der Kokille genau der Schrumpfung des Strangs, die durch das Anwachsen der Strangschale hervorgerufen wird. Typische Werte der Schmal¬ seitenkonizität liegen zwischen 0.9% und 1.3% der Gießbreite entsprechend der obengenannten Definition.
Eine zu starke Konizität der Schmalseitenplatten, die eine Quetschung des Stranges durch die Kokille verursacht, bewirkt neben einer verstärkten Abnutzung der Kokillenoberfläche eine Erhöhung der Reibung zwischen Kokille und Strang. Unter Umständen kann beim Durchtreten des Metallstranges durch die Stranggusskokille im Kantenbereich, wo die Schmalseitenplat¬ ten und die Breitseitenplatten aufeinandertreffen, auch ein Ausbeulen der Strangschale nach innen erfolgen, was wiederum zu Längsfehlern im Metallstrang führt.
Durch eine zu geringe Schmalseitenkonizität andererseits ent¬ steht eine Lücke zwischen der Strangschale und den Schmalsei- tenplatten der Kokille, was zu einem reduzierten Strangscha- lenwachstum aufgrund einer zu geringen Wärmeabfuhr über die Kokillenwände führen kann. Ein dadurch hervorgerufenes Aus¬ beulen des Strangs in der Kokille kann neben einer erhöhten Durchbruchswahrscheinlichkeit ebenfalls zu Qualitätsproblemen im Kantenbereich des Metallstranges führen.
Die optimale Schmalseitenkonizität hängt von diversen Produk¬ tionsparametern, wie z.B. der Schrumpfungscharakteristik der gegossenen Metallschmelze oder auch von der tatsächlichen Wärmeabfuhr, die unter anderem durch die Eigenschaften des
Gießpulvers und die Gießgeschwindigkeit bestimmt wird, ab. Es ist daher sinnvoll, die Schmalseitenkonizität an die vorherr¬ schend Gießbedingungen während des Gießens dynamisch anzupas¬ sen .
Das Einstellen der Schmalseitenkonizität einer Stranggussko¬ kille während des Gießbetriebes in Abhängigkeit von einem Produktionsparameter ist aus dem Stand der Technik bekannt. Um eine rasche Schmalseitenverstellung zu gewährleisten, kann die Klemmung der Breitseitenplatten beispielsweise permanent durch eine voreingestellte Federklemmung erfolgen, deren Klemmwirkung von einer entsprechenden Entklemmvorrichtung nur kurzzeitig während der Verstellung der Schmalseitenkonizität geöffnet wird, indem Aktoren der Entklemmvorrichtung die Klemmkraft der Federklemmung aufheben.
So beschreibt die DE 10 2014 227 013 AI die Verstellung der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille in Abhängigkeit von einer Temperaturverteilung in den Kokillenplatten und dem daraus abgeleiteten mechanischen Kontakt der Strangschale an die Innenflächen der Kokillenplatten. Die Temperaturverteilung wird dabei bevorzugt mit Hilfe von Lichtwellenleiter¬ sensoren ermittelt, wobei auf den mechanischen Kontakt bzw. auf die Ausbildung von Luftspalten aus dem Verhältnis von Messwerten zwischen mittig angeordneter und randnaher Temperatursensoren rückgeschlossen wird.
Zum einen ist die in der DE 10 2014 227 013 AI beschriebene temperaturbasierte Regelung des Schmalseitenkonus relativ langsam - so kann beispielsweise das Abheben der Strangschale nur mit entsprechender zeitlicher Verzögerung detektiert werden. Andererseits basiert dieses Regelverfahren lediglich auf dem vom gegossenen Metallstrang an die Kokillenplatten über- tretenden Wärmestrom und den damit einhergehenden Temperaturänderungen, ohne jedoch Reibungskräfte zu berücksichtigen und stellt somit nur ein indirektes Verfahren zur Ermittlung der geeigneten Konizität dar, das mit entsprechenden Ungenau- igkeiten behaftet ist.
Die JP S56 119646 A beschreibt eine Stranggusskokille, deren Platten während des Gießens druckgeregelt verfahren werden. Dabei sind die Schmalseitenplatten jeweils an ihrem eingieß- seitigen Ende beweglich mit einer Basisplatte verbunden, wel- che in horizontaler Richtung bewegt und fixiert werden kann. Nahe dem gießaustrittseitigen Ende der Schmalseitenplatten liegt der Angriffspunkt eines druckgeregelten Aktors, z.B. eines Hydraulikzylinders, der die Schmalseitenplatten gegen den gegossenen Metallstrang drückt, wobei ein geringer Spalt- abstand von 0.1 - 0.2mm in Gießrichtung zwischen den Schmalseitenplatten und den Breitseitenplatten besteht, um deren Relativbewegung zu ermöglichen.
Zwar erlaubt diese Erfindung wegen der druckgeregelten An- Steuerung der unteren Aktoren ein schnelles Reagieren auf wechselnde Produktionsbedingungen in Bezug auf den Kontakt der Schmalseitenplatten mit dem Metallstrang, jedoch erfolgt mit den Bewegungen der Aktoren gleichzeitig ein Verstellen des Schmalseitenkonus selbst, sodass das Anliegeverhalten der Schmalseitenplatten einerseits und der optimale Wert des
Schmalseitenkonus andererseits nicht unabhängig voneinander eingestellt werden können. Außerdem kann keine gleichmäßige Gießbreite aufrechterhalten werden, da bei einem Regelvorgang eine Verkippung der Schmalseitenplatten an ihrem unterem Ende erfolgt und zudem auch nicht gewährleistet werden kann, dass der Schmalseitenkonus auf beiden Seiten identisch ist, was zu einem uneinheitlichen Wachstum der Strangschale führen kann.
Weiterhin ist es üblich, aus bekannten Produktionsparametern wie z.B. der Zusammensetzung der Metallschmelze, der Gießbreite, der aktuellen Gießgeschwindigkeit oder eines aus ge¬ messenen Temperaturwerten errechneten Wärmestromes, einen Wert für die Schmalseitenkonizität zu errechnen und diesen Wert manuell mittels des Automatisierungssystems der betref¬ fenden Stranggießanlage vorzugeben. Diese Vorgehensweise be¬ ruht entweder auf Erfahrungswerten oder einer Modellannahme bezüglich des Strangschalenwachstums und ist daher mit ent¬ sprechend vielen Unsicherheiten behaftet, zudem ist eine ge- naue Reproduzierbarkeit wegen des manuellen Eingriffes nicht gegeben .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der vorgenannten Methoden zu überwinden und ein Verfahren zum Regeln der Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille zu offenbaren, das in Abhängigkeit von den aktuellen Prozessbedingungen eine möglichst schnelle und reproduzierbare Ein¬ stellung des optimalen Wertes der Schmalseitenkonizität im Sinne einer möglichst großen Kontakt fläche zwischen Strang- schale und Kokilleninnenseite ohne unnötige Erhöhung der Rei¬ bungskräfte erlaubt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An¬ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Folgenden wird von einer Stranggusskokille ausgegangen, deren Schmalseitenplatten über jeweils zumindest zwei mechanische Aktoren entlang der Innenseiten der Breitseitenplatten verschoben werden können und wodurch eine nach innen gerichtete Kraft auf die Strangschale des gegossenen Metallstranges ausgeübt wird, um dem nach außen wirkenden ferrostatischen Druck der noch nicht durcherstarrten Metallschmelze entgegenzuwirken, da die Klemmwirkung der Schmalseitenplatten durch die Breitseitenplatten und die intrinsische Kohäsionskraft der Strangschale selbst nicht ausreichen, um ein Aufreißen des Stranges zu verhindern. Diese von den Schmalseitenplatten auf die Strangschale übertragenen Kräfte werden im Weiteren als Schmalseitenkräfte bezeichnet. Es wird angenommen, dass die Gießrichtung der Stranggussko¬ kille 1 im Wesentlichen in Richtung der Erdbeschleunigung orientiert ist; daher steigt der ferrostatische Druck der in die Kokille 1 eingebrachten Metallschmelze in Gießrichtung entsprechend dem Verhalten einer Flüssigkeit linear mit dem Abstand zur Oberfläche der Metallschmelze an, die sich in Gießrichtung in einem Abstand entsprechend der Gießspiegelhö¬ he über den austrittseitigen Enden der Kokillenplatten befin- det.
Der Druckanstieg innerhalb der flüssigen Metallschmelze setzt sich naturgemäß auch unterhalb des austrittseitigen Endes der Stranggusskokille fort. Eine Abweichung vom linearen An- Stiegsverhalten aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Dich¬ te der Metallschmelze kann in dieser Betrachtung in guter Näherung vernachlässigt werden, da die Temperatur der in die Kokille eingebrachten Schmelze nur knapp über der Erstarrungstemperatur liegt .
Der ferrostatische Druck der Metallschmelze bewirkt nach au¬ ßen gerichtete Kräfte, die durch entsprechend nach innen ge¬ richtete Gegenkräfte kompensiert werden müssen, um ein Auf¬ reißen der Strangschale zu verhindern.
Beim Durchtreten der Metallschmelze durch die Stranggussko¬ kille kommt es aufgrund der Kühlwirkung zur Ausbildung einer Strangschale entlang der Innenflächen der Kokillenplatten. Die Strangschale besitzt eine Eigenfestigkeit, die lokal von ihrer Dicke abhängt und die den nach außen wirkenden ferro- statischen Druck der Metallschmelze teilweise kompensiert. Der darüberhinausgehende Teil des ferrostatischen Drucks muss im Inneren der Stranggusskokille durch entsprechenden Gegendruck der Kokillenplatten kompensiert werden, um ein Aufrei- ßen der Strangschale zu vermeiden.
Während sich durch die fest eingestellte Klemmung der Breit¬ seitenplatten der entsprechende Gegendruck automatisch einstellt, muss der Gegendruck entlang der Schmalseitenplatten aktiv geregelt werden, da es zu keiner vollständigen Klemmwirkung der Schmalseitenplatten durch die Breitseitenplatten kommt. Die räumliche Position und Orientierung der Schmalsei¬ tenplatten erfolgt daher durch eine aktive Positionsregelung der die Schmalseitenplatten bewegenden mechanischen Aktoren.
Nach dem Austreten des Metallstranges aus der Stranggussko¬ kille ist die Strangschale bereits soweit angewachsen, dass der die Eigenfestigkeit der Strangschale überschreitende fer- rostatische Druck problemlos durch räumlich fest eingestellte bzw. positionsgeregelte Strangführungsrollen ausgeglichen werden kann, wobei die Strangführungsrollen die Oberfläche des ausgezogenen Metallstranges direkt abstützen. Versuche zeigen, dass die Schmalseitenkräfte mit kleiner wer¬ dender Gießgeschwindigkeit (kleiner als 0.6 Meter pro Minute) bedingt durch die Ausbildung der Strangschale und der damit einhergehenden Strangschrumpfung stets abnehmen, bis der Metallstrang bei sehr kleinen Gießgeschwindigkeiten (0 bis 0.2 Meter pro Minute) den Kontakt mit den Kokillenschmalseiten fast vollständig verliert und die Schmalseitenkräfte gegen Null tendieren.
Weiters zeigen Versuche, dass eine Verstellung der Schmalsei- tenkonizität einen direkten Einfluss auf die benötigten Schmalseitenkräfte bewirkt.
Es liegt somit ein empirischer Zusammenhang zwischen den Schmalseitenkräften und der Gießgeschwindigkeit vor. Weiters besteht ein Zusammenhang zwischen den Schmalseitenkräften und der Schmalseitenkonizität.
Die vorliegende Erfindung zur Einstellung eines möglichst op¬ timalen Wertes der Schmalseitenkonizität, bei der die Anstel- lung der Schmalseitenplatten gegen die sich ausbildende
Strangschale genau die Schrumpfung des Metallstranges aus¬ gleicht, basiert auf der Ausnutzung dieses Zusammenhanges und schlägt ein Verfahren zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität Ks einer Stranggusskokille für die Produktion eines Metallstranges mit Hilfe zumindest eines Regelkreises vor, wobei die Strang¬ gusskokille eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte um- fasst, an denen jeweils zumindest zwei positionsgeregelte Ak¬ toren zum Positionieren der jeweiligen Schmalseitenplatte in unterschiedlichem Abstand zum eingießseitigen Ende der
Stranggusskokille angeordnet sind und wobei in Wirkrichtung jedes Aktors während des Betriebs der Stranggusskokille ent- sprechende Kräfte auftreten, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zyklusdurchlauf durch den zumindest einen Regelkreis - ein Referenzdruck Pref als Führungsgröße und
- eine mittlere Flächenpressung Pmed zwischen den Schmalsei¬ tenplatten und dem Metallstrang als Regelgröße, wobei die mittlere Flächenpressung Pmed aus den in Wirkrichtung der Aktoren auftretenden Kräften ermittelt wird, herangezogen werden und dass
- ein Regler in Abhängigkeit von einer Regelabweichung Pdlf = Pref - Pmed als Eingangsgröße die Schmalseitenkonizität Ks als Stellgröße des Regelkreises ermittelt und dass
- über eine Regelstrecke mittels der Aktoren die Position der ersten und/oder der zweiten Schmalseitenplatte entsprechend der Schmalseitenkonizität Ks eingestellt wird. Erfindungsgemäß kann jede der beiden Schmalseitenplatten der Stranggusskokille von einem eigenen, unabhängigen Regelkreis positioniert werden, der nur die Aktoren der jeweiligen Schmalseitenplatte ansteuert. In diesem Fall hängt die Stell¬ größe des betreffenden Regelkreises von der Neigung der je- weiligen Schmalseitenplatte in Bezug auf die Gießrichtung ab und das erfindungsgemäße Verfahren umfasst somit zwei unab¬ hängige Werte für die Schmalseitenkonizität - jeweils einen Wert für die erste und einen Wert für die zweite Schmalsei¬ tenplatte - der Stranggusskokille. Alternativ kann jedoch auch ein gemeinsamer Regelkreis für beide Schmalseitenplatten verwendet werden, der dementsprechend die Aktoren beider Schmalseitenplatten ansteuert. In diesem Fall umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen ge¬ meinsamen Wert für die Schmalseitenkonizität der Strang¬ gusskokille, dessen Definition von den Neigungen beider Schmalseitenplatten in Bezug auf die Gießrichtung gleichermaßen abhängt .
Weiters kann der Regler des Regelkreises auch Filterungen enthalten, die entweder das Eingangssignal für eine im Regel¬ kreis enthaltene Regelvorschrift aufbereiten oder das von der Regelvorschrift ermittelte Signal weiterverarbeiten, bevor es der Regelstrecke zugeleitet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein schnelles Rea¬ gieren auf wechselnde Prozessbedingungen, da die Erfassung der Schmalseitenkräfte, die von den Prozessbedingungen beein- flusst werden, im Gegensatz zu Verfahren, die auf Temperaturoder Wärmestrommessungen beruhen, praktisch in Echtzeit erfolgt . Das erfindungsgemäße Verfahren basiert zudem auf einem empi¬ rischen Zusammenhang zwischen den Schmalseitenkräften einerseits und den momentanen Gießparametern, wie z.B. der Gießgeschwindigkeit, dem Verhalten des Gießpulvers oder der Zusam¬ mensetzung der Metallschmelze andererseits, wobei dieser em- pirische Zusammenhang durch das Verhalten des Reglers model¬ liert wird. Daher erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine physikalische Modellierung der Auswirkungen der diversen Einflussgrößen, sondern beruht vielmehr auf der Messung der unmittelbaren Rückwirkung der Gießparameter in Form der Schmalseitenkräfte, sodass die Auswirkungen aller relevanter Gießparameter gleichermaßen und gleich schnell berücksichtigt werden . So kann eine Abhebung der Strangschale von den Innenseiten der Schmalseitenplatten, hervorgerufen beispielsweise durch übermäßige Kühlung und damit einhergehender Strangschrumpfung, sofort detektiert werden, weil sich die für eine be- stimmte Regelposition aufzubringenden Schmalseitenkräfte ent¬ sprechend verringern. Gleichermaßen kann eine Erhöhung der Schmalseitenkräfte, die eine Quetschung des Stranges bewirken würde und beispielsweise durch eine zu geringe Kühlleistung des Metallstranges hervorgerufen wird, unmittelbar ausgegli- chen werden. Auf diese Weise wird eine optimale Kraftvertei¬ lung der Aktoren und dementsprechend eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Strangschale und den Innenflächen der Schmalseitenplatten erreicht, ohne dass dabei die Rei¬ bungskräfte zwischen der Strangschale und den Innenflächen der Stranggusskokille unnötig erhöht werden.
Weiters gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren eine gu¬ te Reproduzierbarkeit, da die Anpassung der Schmalseitenkonizität an die augenblicklichen Produktionsbedingungen keine Bedienereingriffe benötigt sondern nur von den voreingestell¬ ten Parametern des Reglers bzw. von im Regler allenfalls durchgeführten Filterungen abhängt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge- mäßen Verfahrens ist der Referenzdruck Pref eine Funktion der Dichte der flüssigen Metallschmelze piiq, einer Gießspiegelhö¬ he h und eines dimensionslosen Korrekturfaktors S.
Unter der Dichte piiq der Metallschmelze ist die Materialdich- te der flüssigen Schmelze zu verstehen, deren physikalische
Einheit beispielsweise in kg/m3 angegeben wird. Der Referenzdruck Pref hängt von der Dichte der Metallschmelze piiq und von der Gießspiegelhöhe h ab, die als Abstand des Gießspiegels zum austrittseitigen Ende der Kokille definiert ist und ent- hält zudem einen weiteren dimensionslosen Korrekturfaktor S, der vorgegeben werden kann.
Der Referenzdruck Pref ist ein Parameter des Regelverfahrens und kann bei Bedarf auch während des Gießverfahrens, bei- spielsweise durch einen Bediener oder durch ein weiteres Leitsystem, neu eingestellt werden, um die Charakteristik des Regelkreises zu ändern. Dadurch ist es möglich, eine Änderung der Gießspiegelhöhe h während des Gießverfahrens zu berück- sichtigen oder flexibel auf Änderungen der Gießparameter, wie z.B. einen Wechsel bei der Zusammensetzung der Metallschmelze, des Gießpulvers oder bei der Wärmeabfuhr der Kokille, zu reagieren . Eine Adaption des Referenzdrucks kann beispielsweise auf Er¬ fahrungswerten anhand der erfassten Gießparameter basieren, wodurch eine einmal unter bestimmten Gießbedingungen ermittelte, vorteilhafte Fahrweise der Stranggusskokille reprodu¬ ziert werden kann.
Der Referenzdruck Pref kann beispielsweise durch den Ausdruck Pref = S · Pfer / 2 = S · pliq · g · h / 2 bestimmt werden, wobei g der Wert der Erdbeschleunigung und Pfer den ferrostatischen Druck der Metallschmelze im Inneren des gegossenen Metallstranges am austrittseitigen Ende der Stranggusskokille bezeichnen. Da aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten der ferrostatische Druck Pfer linear in Gießrichtung ansteigt, entspricht der über die Gießspiegelhö¬ he h gemittelte ferrostatische Druck, der als mittlere Flä¬ chenpressung Pmed bezeichnet wird, dem halben Wert des lokalen ferrostatischen Drucks Pfer am Fuß der Flüssigkeitssäule der Höhe h am austrittseitigen Ende der Kokille. Eine temperatur- bedingte Änderung der Dichte piiq kann hierbei unberücksichtigt bleiben, wenn die Eingießtemperatur der Metallschmelze nur wenige Grad über ihrer Erstarrungstemperatur liegt .
Der Korrekturfaktor S besitzt bevorzugt einen Wertebereich von 0.7 - 3 und berücksichtigt die Eigentragfähigkeit der sich bildenden Strangschale, die die Wirkung des nach außen gerichteten ferrostatischen Drucks Pfer der Metallschmelze abschwächt, weiters die Wirkung der Reibungskräfte zwischen den Schmalseitenplatten und den Breitseitenplatten, die den von den Aktoren der Schmalseitenplatten aufgebrachten Kräften entgegenwirken und diese entsprechend verringern sowie die Reibung zwischen der Strangschale und den Schmalseitenplat¬ ten, die aufgrund der Schmalseitenkonizität eine nach außen gerichtete Kraftkomponente in Breitenrichtung der Stranggusskokille aufweist und vom Wert der Schmalseitenkonizität abhängt . Zudem kann der Korrekturfaktor S von der gewählten Gießgeschwindigkeit v abhängen, weil insbesondere die Reibung zwischen der Strangschale und den Schmalseitenplatten eine Gleitreibung darstellt und daher die dabei auftretenden Reibungskräfte von der Relativgeschwindigkeit zwischen den be¬ teiligten Flächen abhängt.
Bei Werten von S < 1 überwiegt die Eigentragfähigkeit der Strangschale die Reibungskräfte zwischen den Schmalseiten- und den Breitseitenplatten bzw. zwischen den Schmalseitenplatten und der Strangschale und kommt beispielsweise bei ei¬ nem Betriebsmodus zur Anwendung, bei den die Breitseitenplat¬ ten nur mit sehr geringer Klemmwirkung gegen die Schmalsei- tenplatten angestellt werden, was auch als Soft-Clamping bezeichnet wird.
Demgegenüber bedeuten Werte von S > 1, dass die Reibungskräf¬ te zwischen den Schmalseiten- und den Breitseitenplatten bzw. zwischen den Schmalseitenplatten und der Strangschale überwiegen und von den Aktoren der Schmalseitenplatten entsprechend kompensiert werden müssen.
Die Abhängigkeit des Korrekturfaktors S von der Gießgeschwin- digkeit v kann beispielsweise durch ein Tabellenmodell be¬ schrieben werden, das auf Erfahrungswerten beruht. Auch kann S von weiteren Faktoren, wie z.B. der Zusammensetzung der Metallschmelze oder des Gießpulvers abhängen, welche ebenfalls in einem empirisch erfassten Tabellenmodell abgebildet werden können.
Die obengenannte Definition des Referenzdrucks Pref bietet den Vorteil, dass sie eine einfach zu handhabende empirische Mo¬ dellierung der Führungsgröße des erfindungsgemäßen Regelkrei- ses darstellt, die neben dem Korrekturfaktor S nur von ohnehin bekannten Prozessparametern abhängt und die daher mittels des Korrekturfaktor S beispielsweise in Bezug auf neue Zusam¬ mensetzungen der Metallschmelze oder des Gießpulvers in ein¬ facher Weise erweitert werden kann und keiner aufwändigen physikalischen Simulationen bedarf.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die mittlere Flächenpressung Pmed durch den Ausdruck
Nl N2
Pmed = [E(F1;1)+ ( F2 , j)]/(2 · h · d)
bestimmt, wobei
F i , i die von einem Messglied des Regelkreises er- fasste, am Aktor i der ersten Schmalseiten- platte auftretende Kraft,
F2 , j die von einem Messglied des Regelkreises er- fasste, am Aktor j der zweiten Schmalseitenplatte auftretende Kraft,
Nl die Anzahl der Aktoren der ersten Schmalsei- tenplatte,
N2 die Anzahl der Aktoren der zweiten Schmalseitenplatte,
h die Gießspiegelhöhe und
d die Gießdicke bezeichnen .
Die mittlere Flächenpressung Pmed stellt eine Mittelung über die Kräfte sämtlicher Aktoren der beiden Schmalseitenplatten dar, die die Aktoren auf die Schmalseitenplatten ausüben.
Diese Kräfte können vorteilhafterweise sehr einfach und rasch mit aus dem Stand der Technik bekannten Methoden gemessen werden, wodurch der Regelkreis sehr rasch auf Regelabweichun- gen reagieren kann. Insbesondere ist ein viel rascheres Aus¬ steuern von Regelabweichungen möglich, als dies bei tempera- tur- oder wärmestrombasierten Regelungen der Fall wäre, da Kraftmessungen innerhalb von Sekundenbruchteilen durchgeführt werden können .
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einstellung einer gemeinsamen Schmalsei¬ tenkonizität für beide Schmalseitenplatten symmetrisch in Be- zug auf die Gießrichtung der Stranggusskokille unter Vorgabe der räumlichen Lage der Mittenlinie des Metallstranges in Be¬ zug auf die Breitseitenplatten sowie eines Wertes für die Gießbreite b. Es kann für jede der beiden Schmalseitenplatten mittels der in Breitenrichtung der Stranggusskokille wirkenden Aktoren, deren räumliche Anordnung bekannt ist, jeweils die Neigung der Schmalseitenplatte in Bezug auf die Gießrichtung sowie eine absolute räumliche Position vorgegeben werden, was - be- zogen auf die gesamte Stranggusskokille - vier mechanische Freiheitsgrade darstellt.
Wenn die Lage der Mittenlinie des produzierten Metallstranges in Bezug auf die Breitseitenplatten durch entsprechende Posi- tionierung der Schmalseitenplatten konstant gehalten wird, sodass der Metallstrang nicht in Breitenrichtung relativ zu den Breitseitenplatten driftet, so verringert dies die Zahl der Freiheitsgrade um eins. Eine zusätzliche Vorgabe eines Abstandes der Schmalseitenplatten zueinander - beispielsweise des Abstandes der gießaustrittseitigen Enden der Schmalseitenplatten, welcher definitionsgemäß identisch zur Gießbreite b der Stranggusskokille ist - reduziert die Freiheitsgrade um einen weiteren. Wenn ferner auch die Neigungen der beiden Schmalseitenplatten symmetrisch in Bezug auf die Gießrichtung eingestellt werden, so stellt dies eine Einschränkung auf nur noch einen einzigen mechanischen Freiheitsgrad der Schmalseitenplatten dar, der durch einen entsprechend eindeutigen Wert für die Schmalseitenkonizität repräsentiert wird. Dadurch be¬ steht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen einem Wert für die Schmalseitenkonizität Ks und den Positionswerten der ein¬ zelnen Aktoren sowohl der ersten als auch der zweiten Schmalseitenplatten, sodass aus einem Vorgabewert für die Schmal¬ seitenkonizität Ks entsprechende Positionswerte der Aktoren beider Schmalseitenplatten in eindeutiger Weise bestimmt werden können. Somit werden in diesem Fall die beiden Schmalseitenplatten der Stranggusskokille nicht mehr unabhängig vonei¬ nander, sondern von einen einzigen Regelkreis positioniert.
In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, die Gießbreite b während der Ausführung des Regelverfahrens zu ändern oder aber konstant zu lassen sowie einen Startwert für die Sollpo¬ sitionen der einzelnen Aktoren beim erstmaligen Durchlauf durch den Regelkreis anzugeben. Ein konstanter Wert der Gießbreite b während des Gießverfahrens ist insbesondere hin¬ sichtlich der Qualität des gegossenen Metallstranges wünschenswert, da nachfolgend aufwendige Maßnahmen zur Einstel¬ lung der Breite des Metallstranges, wie z.B. Brennschneiden oder seitliches Stauchen, entfallen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Regler des zumindest einen Regelkreises eine Regelvorschrift mit einer von der Regelabweichung abge¬ leiteten Eingangsgröße sowie einer Ausgangsgröße und es wer¬ den in jedem Zyklus des zumindest einen Regelkreises die Ist¬ positionen { Χι, ι , X2, } der Aktoren zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte erfasst und daraus ein Istwert Is für die Schmalseitenkonizität Ks abgeleitet und diese durch Vorgabe von entsprechenden Sollpositionen { Yi, ± , Y2 , 3 } für die Aktoren zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte in einer die Wirkung der Schmal¬ seitenkonizität auf die mittlere Flächenpressung abbildenden Regelstrecke des zumindest einen Regelkreises nur dann neu eingestellt, wenn eine Differenz zum ermittelten Istwert besteht .
Die erfas sten Istpositionen der Aktoren der Schmalseitenplat- ten stellen somit Eingangsgrößen und die ermittelten Sollpo- sitionen für die Aktoren entsprechende Ausgangsgrößen des zu- mindest einen Regelkreises dar, die in jedem Durchlauf durch den zumindest einen Regelkreis jeweils neu ermittelt werden.
Stimmen daher der Istwert Is der Schmalseitenkonizität und die im aktuellen Zyklus des zumindest einen Regelkreises er¬ mittelte Stellgröße, die identisch zum Sollwert der Schmal¬ seitenkonizität Ks ist, überein, so kann eine Verstellung der Schmalseitenkonizität über die Regelstrecke unterbleiben. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn bei der Verstellung der Schmalseitenplatten üblicherweise auch eine Betätigung des Klemmmechanismus für die Breitseitenplatten erfolgen muss, die in diesem Fall unterbleiben kann. Ein derartiger Regelzyklus kann daher entsprechend schnell, d.h. innerhalb weniger Millisekunden oder schmeller, durchlaufen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens lautet eine Regelvorschrift des Reglers
Pdif' wobei eine aus einer Regelabweichung Pdlf des Regelkreises abgeleitete Größe,
eine von der Regelvorschrift des Regelkreises ermittelte Größe zur Ermittlung der Stellgröße Ks und
ein Proportionalitätsfaktor mit einem Wertebereich von 0.001 bis 0.1, bevorzugt von 0.005 bis 0.02 sind .
Die Regelvorschrift beschreibt dabei das Verhalten des Regel¬ kreises in Abhängigkeit von der Regelabweichung und dient zur Ermittlung der Ausgangsgröße; die Bedeutung und Rolle der Re¬ gelvorschrift sind dabei im Kontext eines klassischen Regel¬ kreises zu verstehen und somit dem Fachmann hinreichend be¬ kannt . Durch diese Regelvorschrift können Regelabweichungen in sehr einfacher Weise parametriert werden: wenn der Proportionali¬ tätsfaktor k einen Wert kleiner 1 besitzt, so bewirkt dies, dass die ermittelte Regelabweichung abgeschwächt in die Kor¬ rektur der Ausgangsgröße der Regelvorschrift einfließt, wäh¬ rend bei Werten größer 1 die Regelabweichung verstärkt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge- mäßen Verfahrens erfolgt eine erste Filterung der Regelabwei¬ chung Pdlf des Regelkreises mittels eines zeitbezogenen Fil¬ ters Φτ gemäß
Pdif' = Φτ (Pdif; {Pdif }τ) , wobei
{Pdif}x eine Menge von über eine Zeitspanne τ zurück¬ reichenden, gespeicherten Werten der Regelab- weichung Pdlf aus vorangegangenen Zyklen des
Regelkreises und
Pdif' eine vom zeitbezogenen Filter ΦΤ ermittelte
Eingangsgröße für die Regelvorschrift des Re¬ gelkreises sind .
Diese Filterung kann beispielsweise in einer einfachen Mittelwertbildung aller verwendeten Werte der Regelabweichung bestehen. Es ist aber auch denkbar, aktuellere Werte stärker zu gewichten als länger zurückliegende Werte. So werden bei¬ spielsweise bevorzugt über eine Zeitspanne τ = 5-10 Sekunden die historischen Werte der Regelabweichung mit berücksichtigt .
Durch diese zeitliche Filterung der Regelabweichung werden hochfrequente Fluktuationen des Messsignals, die beispiels¬ weise durch fehlerhafte Messungen hervorgerufen werden kön- nen, unterdrückt. Dies verhindert ein fehlerhaftes Verstellen der Schmalseitenplatten aufgrund falscher Messwerte oder aufgrund hochfrequenter Störeinflüsse und trägt zur Stabilisie¬ rung des Stranggussprozesses bei.
In dem Fall, dass eine Verstellung der Schmalseitenkonizität ausgelöst wird, kann diese rasch durchgeführt werden, da we¬ gen der ersten Filterung, die große Schwankungen der Regelabweichung ausfiltert, zumeist nur kleine Änderungen der Stell- große durchzuführen sind. So verursacht beispielsweise eine Änderung von 0.1% der Schmalseitenkonizität bei einer Gie߬ breite von 2000mm bei einer üblichen Stranggusskokille, deren Gießspiegelhöhe typischerweise kleiner als 1000mm ist, ledig¬ lich eine Verstellung von weniger als 2mm im Bereich der ein- gießseitigen Aktoren. Der gesamte Vorgang einer derartigen Verstellung, umfassend das Lösen der Klemmung der Breitseitenplatten, das Verfahren der Schmalseitenplatten mittels der Aktoren und das erneute Klemmen der Breitseitenplatten, kann daher üblicherweise innerhalb einer Sekunde oder noch rascher durchgeführt werden, sodass eine sehr schneller Regelvorgang gegeben ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine zweite Filterung der Ausgangs- große Ks' der Regelvorschrift mittels eines Sättigungsfilters
Os gemäß
S (Ks , KSfmin, KSfmax) , wobei
K ' ' eine mittels des Sättigungsfilter Os abgelei¬ teter Wert zur Ermittlung der Stellgröße Ks, ein unterer Grenzwert für die Schmalseitenkonizität Ks und
K ein oberer Grenzwert für die Schmalseitenkonizität Ks sind . Durch den Sättigungsfilter Os wird sichergestellt, dass die vom Regelkreis geregelte Schmalseitenkonizität Ks innerhalb des durch die Grenzwerte Ks,min und Ks,max festgelegten erlaubten Bereiches, z.B. innerhalb von 1.1 bis 1.2, verbleibt. Da- bei sind die Grenzwerte Ks,min und Ks,max Parameter des Regel¬ verfahrens, die üblicherweise fest voreingestellt sind, die aber auch während des Gießvorganges geändert werden können. So können die Grenzwerte Ks,min und Ks,max beispielsweise beim Wechsel zwischen zwei Metallchargen durch einen Bediener oder durch ein Leitsystem umgestellt werden, wenn eine geänderte Zusammensetzung der Metallschmelze dies erfordert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schmalseitenkonizität Ks durch eine dritte Filterung eines aus der Ausgangsgröße Ks' der Regel¬ vorschrift abgeleiteten Wertes Ks' ' mittels eines Hysterese¬ filters ΦΗ gemäß
Ks = ΦΗ( |KS" - Is| ; λ) , ermittelt, wobei | | die Bildung des numerischen Absolutwerts und λ den Schwellwert des Hysteresefilters bezeichnen und der abgeleitete Wert Ks' ' einer der dritten Filterung vorangegangenen signaltechnischen Behandlung der Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift entspricht.
Entsprechend einem Zweipunktregler wird die Stellgröße des Regelkreises nur dann verändert, wenn sich der im aktuellen Zyklus des Regelkreises ermittelte Wert Ks vom momentanen Istwert Is der Schmalseitenkonizität betragsmäßig um mindes¬ tens den Wert λ unterscheidet. Dies bewirkt, dass ein Ver¬ stellen der Aktoren der Schmalseitenplatten nur dann durchgeführt wird, wenn sich der neu errechnete Vorgabewert für die Schmalseitenkonizität vom bestehenden Wert z.B. um mehr als 0.05 unterscheidet, sodass beispielsweise bei lediglich ge¬ ringfügigen Schwankungen der Produktionsbedingungen, die auf die Qualität des produzierten Metallstranges keine Auswirkung haben, die Schmalseitenplatten nicht unnötig verstellt und insbesondere die Klemmung der Breitseitenplatten nicht gelöst werden muss, was zu einer gleichbleibenden Stabilität des Stranggussprozesses und zur Schnelligkeit des Regelverfahrens beiträgt . Ferner betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität Ks einer Stranggusskokille für die Produktion eines Metallstranges, insbesondere zur Durchführung eines der beschriebenen Verfahren, wobei die Stranggusskokille eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte umfasst, an denen jeweils zumindest zwei positionsgeregelte Aktoren zum Positionieren der jewei¬ ligen Schmalseitenplatte in unterschiedlichem Abstand zum eingießseitigen Ende der der Stranggusskokille angeordnet sind und wobei die Vorrichtung eine Regeleinheit und Einrich¬ tungen zur Erfassung der während des Betriebs der Stranggusskokille in Wirkrichtung jedes Aktors auftretenden Kräfte verfügt , dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit für einen Regelkreis eingerichtet ist, wobei der Regelkreis - einen Referenzdruck Pref als Führungsgröße,
- eine mittlere Flächenpressung Pmed zwischen den Schmalseitenplatten und dem Metallstrang als Regelgröße, wobei die mittlere Flächenpressung Pmed aus den in Wirkrichtung der Aktoren auftretenden Kräften ermittelbar ist,
- einen Regler, durch den in Abhängigkeit von einer Regelabweichung Pdlf = Pref - Pmed als Eingangsgröße die Schmalsei¬ tenkonizität Ks als Stellgröße des Regelkreises ermittelbar ist, und
- eine Regelstrecke, über die mittels der Aktoren die Positi- on der ersten und/oder der zweiten Schmalseitenplatte entsprechend der Schmalseitenkonizität Ks einstellbar ist, aufweist . Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität einer Stranggusskokille korrespondieren im Wesentlichen mit denen des erfindungsgemäßen Verfahrens .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest einer der Aktoren ein hydraulisch bewegter Aktor.
Derartige Aktoren können sehr rasch verfahren werden, da kein Getriebe benötigt wird und sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest einer der hydraulisch bewegten Aktoren ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder.
Doppeltwirkende Hydraulikzylinder bieten den Vorteil, dass die vom jeweiligen Aktor aufgebrachte Kraft sehr einfach durch zwei Drucksensoren pro Aktor bestimmt werden kann, da die Kraft durch den Differenzdruck zwischen den beiden Kammern und die Querschnittsfläche des Kolbens des doppeltwir¬ kenden Hydraulikzylinders bestimmt ist. Daher ist auch eine Nachrüstung einer bestehenden Stranggusskokille, die bereits über derartige Hydraulikzylinder zur Verstellung der Schmalseitenplatten verfügt, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einfacher und kostengünstiger Weise möglich, da lediglich Sensoren zur Erfassung der entsprechenden Drücke sowie der Verfahrpositionen der entsprechenden Aktoren installiert werden müssen.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt zumindest einer der Aktoren einen elektri- sehen Drehantrieb.
Derartige Aktoren erlauben eine einfache Ermittlung der Aktorposition anhand der Stellung der Antriebsachse des elektrisch betriebenen Motors oder einer Achse des Getriebes, das üblicherweise zwischen dem Motor und dem linear bewegten Angriffspunkt des betreffenden Aktors zum Einsatz kommt. Die an den Angriffspunkten der Aktoren auftreten Kräfte können z.B. über Dehnungsmessstreifen erfasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung ist zumindest einer der elektrisch ange- triebenen Aktoren ein Linearmotor.
Linearmotoren benotigen kein Getriebe und weisen daher kein mechanisches Spiel auf. Weiters bieten sie den Vorteil, dass aus der Kraft-Geschwindigkeitskennlinie bzw. aus der Kraft- Strom-Kennlinie die auftretende Kraft ohne weitere Krafts¬ ensoren direkt bestimmt werden kann.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Aus führungsbei- spielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Dabei zeigen eine perspektivische Darstellung einer Stranggusskokille, einen Schnitt durch eine Stranggusskokille normal zur Breitenrichtung, einen Schnitt durch eine Stranggusskokille normal zur Dickenrichtung, schematisch die in Breitenrichtung der Kokille auf tretenden Kräfte, den Signalfluss einer Schmalseitenplatte eines er¬ findungsgemäßen Regelkreises und
FIG 4 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Regelkreises einer Schmalseitenplatte mit zwei Ak- toren .
FIG la zeigt in Schrägansicht die Anordnung der Breitseiten¬ platten 2, 2' sowie der ersten und der zweiten Schmalseiten- platte 4 und 4' einer Stranggusskokille 1, wobei die beiden Schmalseitenplatten 4, 4' entlang der Innenflächen der Breitseitenplatten 2, 2' verschiebbar angeordnet sind. Die Backupplatten der einzelnen Kokillenplatten und die Aktoren für die Verstellung der Schmalseitenplatten sind in dieser An- sieht nicht dargestellt.
Weiters sind in FIG la die Richtungsvektoren der Dickenrichtung D, der Breitenrichtung B und der Gießrichtung G in ihrer räumlichen Lage in Bezug auf die Stranggusskokille 1 darge- stellt, wobei die Vektoren D, B und G ein orthogonales, rechtshändiges Koordinatensystem bilden.
Am eingießseitigen Ende 3 wird flüssige Metallschmelze unter Beigabe von Gießpulver in den Innenraum der Stranggusskokille 1 eingebracht, wo die Metallschmelze in Gießrichtung G wei¬ tertransportiert und am austrittseitigen Ende 3' in Form ei¬ nes teilerstarrten Metallstranges 5 aus der Kokille 1 ausge¬ zogen wird. Der Metallstrang 5 weist dabei bezogen auf die Normalebene zur Gießrichtung G einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen kurze Seite in Dickenrichtung D und dessen lange Seite in Breitenrichtung B orientiert ist .
FIG lb zeigt einen Schnitt durch die Stranggusskokille 1 aus FIG la normal zur Breitenrichtung B, worin die relativ zur Gießrichtung G geneigten Breitseitenplatten 2, 2' mit den daran befestigten Backupplatten 7, 7' sowie die Trapezform der zweiten Schmalseitenplatte 4' erkennbar sind.
Der Abstand f der Innenflächen der Breitseitenplatten 2, 2' am eingießseitigen Ende 3 ist größer als der entsprechende Abstand d am austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1, wobei d auch als Gießdicke bezeichnet wird, da der gegos¬ sene Metallstrang 5 (in FIG lb nicht dargestellt) mit dieser Dicke aus dem von der Stranggusskokille 1 umschlossenen In- nenraum austritt .
In FIG lc ist ein Schnitt durch die Stranggusskokille 1 aus FIG la normal zur Dickenrichtung D dargestellt . Erkennbar sind die relativ zur Gießrichtung G geneigten Schmalseitenplatten 4, 4' mit den daran befestigten Backupplatten 6, 6', zudem ist die rechteckige Form der Breitseitenplatte 2 er¬ kennbar, entlang deren Innenseite die Schmalseitenplatten 4, 4' verschiebbar sind.
Der Abstand e der Innenflächen der Schmalseitenplatten 4, 4' am eingießseitigen Ende 3 ist wiederum größer als der entsprechende Abstand b am austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1, wobei b als Gießbreite bezeichnet wird.
An den Außenseiten der Schmalseitenplatten 4, 4' greift jeweils ein oberer Aktor Αι , ι bzw. A2 , i nahe dem eingießseitigen Ende 3 der Stranggusskokille 1 und jeweils ein unterer Aktor Ai,2 bzw. A2,2 nahe dem austrittseitigen Ende 3' der Strang- gusskokille 1 an. Mittels der in Breitenrichtung B wirkenden Aktoren Αι, ι bzw. Ai , 2 kann die ersten Schmalseitenplatte 4 hinsichtlich ihrer Neigung zur Gießrichtung G und ihrer Position in Breitenrichtung B verfahren bzw. in einer bestimmten Position gehalten werden, wobei am oberen Aktor Ai, 2 die Kraft F i , i und am unteren Aktor Ai, 2 die Kraft F i, 2 entlang der Wirkrichtung des jeweiligen Aktors auftritt. Dementsprechend werden mittels der Aktoren A2 , i bzw. A2;2 die Neigung und die Position der zweiten Schmalseitenplatte 4' eingestellt bzw. beibehalten, wobei am oberen Aktor A2 , i die Kraft F2 , i und am unteren Aktor A2;2 die Kraft F2;2 in Wirkrichtung des jeweiligen Aktors auftritt.
Mit den oben genannten Definitionen und den in FIG lb und FIG lc dargestellten Abständen errechnet sich die Breit seitenkon- izität Kb sowie die Schmalseitenkonizität Ks als dimensions¬ lose Größe, jeweils in Prozent, im gegenständlichen Beispiel zu
Kb = (f - d) x 100 / H Ks = (e - b) x l00 / b
Es sind jedoch auch andere Berechnungsvorschriften für die Konizitäten denkbar, beispielsweise kann die Schmalseitenkonizität Ks auch auf die Kokillenhöhe H bezogen werden.
FIG 2 zeigt einen Schnitt normal zur Dickenrichtung D durch eine Stranggusskokille 1, deren erste und zweite Schmalsei- tenplatte 4 und 4' mit jeweils zwei Aktoren (Αι,ι, Ai,2) bzw. (A2,i, A2,2) verfahren werden, wobei jedoch die Neigung der Schmalseitenplatten 4 und 4' nicht dargestellt ist. Entlang der Innenfläche der ersten Schmalseitenplatte 4 ist der in Gießrichtung G linear ansteigende Verlauf des ferrostatischen Drucks Pfer der Metallschmelze 10 schematisch dargestellt, während entlang der Innenfläche der zweiten Schmalseitenplat¬ te 4' die in Gießrichtung G anwachsende Strangschale 13 er¬ kennbar ist. Weiters bezeichnet die Mittenlinie M die Symmet¬ rielinie des Metallstranges 5 in Bezug auf die Breitenrich- tung B der Stranggusskokille 1.
Nahe dem eingießseitigen Ende 3 der Stranggusskokille 1 wird die Oberfläche der eingegossenen Metallschmelze 10 auch als Gießspiegel 12 bezeichnet, der sich in einem Abstand h - der sogenannten Gießspiegelhöhe - über dem austrittseitigen Ende 3' der Stranggusskokille 1 befindet. Am austrittseitigen Ende 3' wird der teilerstarrte Metallstrang 5 aus der Stranggusskokille 1 ausgezogen, wobei die bereits gebildete Strang¬ schale 13 in Breitenrichtung B durch seitliche Strangfüh- rungsrollen 14 und 14' gestützt wird.
Mit Fi,i und F2,i sind wie in FIG lc die Kräfte der oberen Ak¬ toren Αι,ι und A2,i (in FIG 2 nicht dargestellt) bezeichnet, die nahe dem eingießseitigen Ende 3 auf die jeweilige Schmal- seitenplatte 4 bzw. 4' übertragen werden. Entsprechend symbo¬ lisieren Fi, 2 bzw. F2,2 die Kräfte der austrittseitigen Aktoren Ai,2 bzw. A2,2.
In FIG 3 ist in einem Schnitt normal zur Dickenrichtung D ei- ne Hälfte einer erfindungsgemäßen Stranggusskokille 1 bis zur Mittellinie M sowie die steuerungstechnische Anbindung an ei¬ ne Regeleinheit 8 dargestellt, wobei die erste Schmalseiten¬ platte 4 mit Hilfe von zwei Aktoren Αι , ι und Air2 bewegt werden kann. Die andere Hälfte der Stranggusskokille 1 , die die zweite Schmalseitenplatte 4 ' sowie entsprechende Aktoren A2 , i und A2,2 umfasst, ist sinngemäß entsprechend der dargestellten ersten Hälfte an die Regeleinheit 8 angebunden, jedoch in FIG 3 nicht dargestellt. Zudem sind im konkreten Beispiel die Ak- toren Αι , ι und Air2 als doppeltwirkende Hydraulikzylinder aus¬ geführt .
Die flüssige Metallschmelze 10 , die während des Stranggießens nahe dem oberen, eingießseitigen Ende 3 in die Stranggussko- kille 1 eingebracht wird, bildet mit ihrer Oberfläche den
Gießspiegel 12 in einem Abstand entsprechend der Gießspiegel¬ höhe h über dem unteren, austrittseitigen Ende 3 ' der Stranggusskokille 1 aus. In Gießrichtung G unterhalb der ersten Schmalseitenplatte 4 wird die erstarrte Strangschale 13 von seitlichen Strangführungsrollen 14 gestützt.
Der Aktor Αι , ι greift nahe dem oberen, gießseitigen Ende 3 der Stranggusskokille 1 an der ersten Schmalseitenplatte 4 an und kann diese an diesem Angriffspunkt in Breitenrichtung B ver- schieben; analog dazu kann die erste Schmalseitenplatte 4 vom Aktor A\ r 2 , der in der Nähe des unteren, austrittseitigen En¬ des 3 ' an der ersten Schmalseitenplatte 4 angreift, ebenfalls in Breitenrichtung B bewegt werden. Zur Erfassung der augenblicklichen Lage der ersten Schmalseitenplatte 4 werden von den Aktoren Αι , ι und Air2 die jeweiligen Positionswerte Χι, ι und Xi,2 an die Regeleinheit 8 übermittelt, die von entsprechenden Positionssensoren 1 6 des jeweiligen Aktors ermittelt werden. Zudem werden die Drücke der beiden Kammern jedes doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mittels entsprechender Drucksensoren 11 erfasst und an die Regeleinheit 8 übermittelt. Aus der Differenz dieser Drücke lassen sich die Kräfte F i, i und Έ ι2, mit denen die Aktoren Αι, ι und Ai,2 auf die erste Schmalseitenplatte 4 einwirken, ermitteln. Weiters werden die Aktoren Αι , ι und Ai , 2 von hydraulischen Antriebseinheiten 9 mit entsprechen Mengen an Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, sodass die Kolben der Aktoren entsprechend den von der Regeleinheit 8 ermittelten Sollpositionen Υχ , χ und Υχ , 2 bewegt werden. Die hydraulischen Antriebseinheiten 9 kön¬ nen beispielsweise Hydraulikpumpen oder Hydraulikventile sein, die das jeweils benötigte Volumen an Hydraulikflüssig¬ keit zur Verfügung stellen. Für die in FIG 3 nicht dargestellte zweite Schmalseitenplatte 4 ' gelten die Ausführungen sinngemäß in Bezug auf die Istpositionen X2 , x und X2 , 2 und die Kräfte F2, x und F2,2 der Aktoren A2 , x und A2;2 sowie für die von der Regeleinheit 8 vorgegebenen Sollpositionen Y2 ; 1 und Y2, 2 .
FIG 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Regelkreises 15 zur Einstellung der Schmalseitenkonizität Ks entsprechend dem er¬ findungsgemäßen Verfahren, wobei der Regelkreis 15 neben der eigentlichen Regelvorschrift 25 eine erste, zeitliche Filte¬ rung 22 der Regelabweichung Pdif, sowie eine zweite Filterung 23 in Bezug auf die zulässigen Maximalwerte und eine dritte Filterung 24 hinsichtlich eines erwünschten Hystereseverhaltens von Ks umfasst.
Ein Zyklus des Regelkreises 15 läuft für eine Stranggussko¬ kille 1 , umfassend eine erste und eine zweite Schmalseiten- platte 4 und 4 ' , folgendermaßen ab:
- Die von den Aktoren A1;1 an die erste Schmalseitenplatte 4 übertragenen Kräfte F i ; 1 und die von den Aktoren A2, j an die zweite Schmalseitenplatte 4 ' übertragenen Kräfte F2, j werden in einem Messglied 2 6 erfasst, woraus zusammen mit den Wer¬ ten der Gießspiegelhöhe h und der Gießdicke d die Regelgrö¬ ße des Regelkreises 15 in Form einer mittlere Flächenpres¬ sung Pmed (mit Druck als physikalischer Einheit) ermittelt wird. Die Indizes i bzw. j umfassen dabei den Wertebereich { 1 , ... Nl} bzw. { 1 , ... N2 } , wobei Nl bzw. N2 die Anzahl der
Aktoren an der ersten bzw. zweiten Schmalseitenplatte 4 bzw. 4 ' bezeichnen.
- Als Führungsgröße des Regelkreises 15 wird ein Referenz- druck Pref aus der Dichte der flüssigen Metallschmelze Piiq, der Gießspiegelhöhe h und einem dimensionslosen Korrek¬ turfaktor S herangezogen. Dabei können die Werte von h, pliq und S für jede gegossenen Charge entweder fest vorgegeben werden oder auch während des Gießvorganges geändert werden.
Insbesondere kann die aktuelle Gießspiegelhöhe h messtech¬ nisch erfasst und der erhaltene Momentanwert dem Regelkreis 15 übermittelt werden. - Es wird der aktuelle Wert der Regelabweichung Pdlf des Re¬ gelkreises 15 gemäß
Pdif Pref — Pmed bestimmt und in einer Regeleinheit 8 (in FIG 4 nicht darge¬ stellt) gespeichert und dem Regler 21 des Regelkreises 15 zugeleitet, wobei der Regler 21 neben der eigentlichen Re¬ gelvorschrift 25 im vorliegenden Beispiel eine erste, zwei¬ te und dritte Filterung 22, 23 und 24 beinhaltet.
- Im nächsten Schritt wird aus dem aktuellen Wert von Pdlf zu¬ sammen mit gespeicherten Werten der Regelabweichung aus früheren Durchläufen durch den Regelkreis 15 mittels einer ersten Filterung 22, die einen zeitbezogenen Filter Φτ ver- wendet, der eine zurückliegende Zeitspanne τ umspannt, ein gefilterter Wert Pdif' aus der Regelabweichung bestimmt, wo¬ bei der Filter ΦΤ dazu dient, kurzzeitige Abweichungen und hochfrequente Störeinflüsse auszufiltern und so einen zeit¬ lich geglätteten Wert der Regelabweichung zu ermitteln.
- In der Regelvorschrift 25 des Regelkreises werden die Ist¬ werte der Positionen Xi;1 der Aktoren Ai,± der ersten Schmal¬ seitenplatte 4 und die Istwerte der Positionen X2,j der Ak¬ toren A2,j der zweiten Schmalseitenplatte 4' mit Hilfe von Positionssensoren 16 (in FIG 4 nicht dargestellt) erfasst und daraus entsprechend den geometrischen Verhältnissen der Stranggusskokille 1 ein Istwert Is für die Schmalseitenkon¬ izität der Stranggusskokille 1 bestimmt. Aus dem Istwert Is und aus dem zeitlich gefilterten Wert Pdif' wird eine Aus- gangsgröße Ks' der Regelvorschrift 25 derart bestimmt, dass über die Wirkung der Aktoren Ai ; 1 bzw. A2 , j in der Regelstrecke 20 der Regelabweichung Pdlf entgegengewirkt wird.
Anschließend wird in einer zweiten Filterung 23 mittels ei¬ nes Sättigungs filters Φ3, der die erlaubte Untergrenze Ks,min bzw. Obergrenze Ks,max als Parameter für die Schmalsei¬ tenkonizität Ks beinhaltet, aus der Ausgangsgröße Ks' der Regelvorschrift 25 ein abgeleiteter Wert Ks' ' bestimmt.
Dadurch wird verhindert, dass die Schmalseitenkonizität Ks die vorgegebenen Grenzwerte bei großer oder permanent an¬ dauernder Regelabweichung Pdlf über- oder unterschreitet, was insbesondere bei einer Proportionalregelung in der Regelvorschrift 25 bewirkt würde.
Danach wird in einer dritten Filterung 24 mittels eines Hysteresefilters ΦΗ aus dem abgeleiteten Wert Ks' ' der neu einzustellende Wert für die Schmalseitenkonizität Ks be¬ stimmt, der gleichzeitig die Stellgröße des Regelkreises 15 darstellt. Der Hysteresefilter ΦΗ beinhaltet dabei einen Parameter λ, der den Schwellwert des Hysteresefilters be¬ schreibt. Dieser Parameter legt die minimale Differenz zwischen der Stellgröße Ks und dem zugehörigen Istwert Is fest, ab der eine Verstellung der Schmalseitenplatten 4 bzw. 4' tatsächlich durchgeführt wird. Differenzen unterhalb des Schwellwertes λ werden vom Hysteresefilter ΦΗ un¬ terdrückt, indem die Stellgröße Ks dem Istwert Is gleichge¬ setzt wird.
In der Regelstrecke 20 des Regelkreises 15 werden aus dem neuen Vorgabewert für die Schmalseitenkonizität Ks und aus der Gießbreite b die entsprechenden Sollpositionen Yi ; 1 bzw. Y2,3 der Aktoren Ai ; 1 bzw. A2, j der ersten bzw. zweiten
Schmalseitenplatte 4 bzw. 4' ermittelt und eine Verstellung der Schmalseitenplatten durch entsprechende Anstellung der Aktoren veranlasst, wobei die Verstellung nur dann durchge¬ führt wird, wenn sich die Stellgröße Ks und der zugehörige Istwert Is unterscheiden. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Stranggusskokille
2, 2' Breitseitenplatte
3 eingießseitiges Ende
3' austrittseitiges Ende
4 erste Schmalseitenplatte
4' zweite Schmalseitenplatte
5 Metallstrang
6, 6' Backupplatte Schmalseite
7, 7' Backupplatte Breitseite
8 Regeleinheit
9 hydraulische Antriebseinheit
10 Metallschmelze
11 Drucksensor, Einrichtung zur Krafterfassung
12 Gießspiegel
13 Strangschale
14, 14' Strangführungsrollen
15 Regelkreis
16 Positionssensor
20 Regelstrecke
21 Regler
22 erste Filterung
23 zweite Filterung
24 dritte Filterung
25 Regelvorschrift
26 Messglied
Αι,ι Aktor i der ersten Schmalseitenplatte
A2,j Aktor j der zweiten Schmalseitenplatte
Αι,ι eingießseitiger Aktor der ersten Schmalseitenplatte
Ai,2 austrittseitiger Aktor der ersten Schmalseitenplat¬ te
A2,i eingießseitiger Aktor der zweiten Schmalseitenplatte
A2,2 austrittseitiger Aktor der zweiten Schmalseitenplatte
b Gießbreite
B Breitenrichtung
d Gießdicke D Dickenrichtung
e eingießseitiger Abstand der Schmalseitenplatten f eingießseitiger Abstand der Breitseitenplatten
Fi,i Kraft an Aktor i der ersten Schmalseitenplatte F2,j Kraft an Aktor j der zweiten Schmalseitenplatte
Fi,i Kraft am eingießseitigen Aktor der ersten Schmal¬ seitenplatte
Fi, 2 Kraft am austrittseitigen Aktor der ersten Schmal¬ seitenplatte
F2,i Kraft am eingießseitigen Aktor der zweiten Schmal¬ seitenplatte
F2,2 Kraft am austrittseitigen Aktor der zweiten Schmal¬ seitenplatte
ΦΗ Hysteresefilter
Φ3 Sättigungsfilter
Φτ zeitbezogener Filter
G Gießrichtung
h Gießspiegelhöhe
H Kokillenhöhe
i Index bezüglich erster Schmalseitenplatte
Is Istwert der Schmalseitenkonizität
j Index bezüglich zweiter Schmalseitenplatte
Ks Schmalseitenkonizität, Stellgröße
Ks' Ausgangsgröße der Regelvorschrift
Ks' ' abgeleiteter Wert
Ks,min unterer Grenzwert für Schmalseitenkonizität
Ks,max oberer Grenzwert für Schmalseitenkonizität
λ Schwellwert
M Mittenlinie
Nl Anzahl der Aktoren der ersten Schmalseitenplatte
N2 Anzahl der Aktoren der zweiten Schmalseitenplatte
Pdif Regelabweichung
Pdif' gefilterter Wert der Regelabweichung, Eingangsgröße der Regelvorschrift
Pmed mittlere Flächenpressung, Regelgröße
Pref Referenzdruck, Führungsgröße
Piiq Dichte der flüssigen Metallschmelze
S dimensionsloser Korrektur faktor
τ Zeitspanne Istposition des Aktors i der ersten Schmalseitenplatte
Istposition des Aktors j der zweiten Schmalseitenplatte
Istposition des eingießseitigen Aktors der ersten Schmalseitenplatte
>■!, 2 Istposition des austrittseitigen Aktors der ersten
Schmalseitenplatte
2, 1 Istposition des eingießseitigen Aktors der zweiten
Schmalseitenplatte
Istposition des austrittseitigen Aktors der zweiten Schmalseitenplatte
Sollposition des Aktors i der ersten Schmalseitenplatte
Sollposition des Aktors j der zweiten Schmalseitenplatte
Sollposition des eingießseitigen Aktors der ersten Schmalseitenplatte
Sollposition des austrittseitigen Aktors der ersten Schmalseitenplatte
Sollposition des eingießseitigen Aktors der zweiten Schmalseitenplatte
Sollposition des austrittseitigen Aktors der zweiten Schmalseitenplatte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Einstellung einer Schmalseitenkonizität (Ks) einer Stranggusskokille (1) für die Produktion eines Metall- Stranges (5) mit Hilfe zumindest eines Regelkreises (15), die Stranggusskokille (1) umfassend eine erste Schmalseitenplatte (4) und eine zweite Schmalseitenplatte (4')
- wobei an der ersten Schmalseitenplatte (4) eine Mehrzahl (Nl) positionsgeregelter Aktoren (Ai;1) mit ie{l,...,Nl} zum
Positionieren der ersten Schmalseitenplatte (4) und an der zweiten Schmalseitenplatte (4') eine Mehrzahl (N2) positi¬ onsgeregelter Aktoren (A2,j) mit je{l,...,N2} zum Positionie¬ ren der zweiten Schmalseitenplatte (4') in jeweils unter- schiedlichem Abstand zum eingießseitigen Ende (3) der
Stranggusskokille (1) angeordnet sind, und
- wobei in Wirkrichtung jedes Aktors (Ai;1, A2,j) während des Betriebs der Stranggusskokille (1) entsprechende Kräfte (Fi,i, F2,j) mit ie { 1, Nl } und j e { 1 , ..., N2 } auftreten, dadurch gekennzeichnet , dass bei einem Zyklusdurchlauf durch den zumindest einen Regelkreis (15)
- ein Referenzdruck (Pref) als Führungsgröße und
- eine mittlere Flächenpressung (Pmed) zwischen den Schmalsei¬ tenplatten (4, 4') und dem Metallstrang (5) als Regelgröße, wobei die mittlere Flächenpressung (Pmed) aus den Kräften (Fi,i, F2,j) ermittelt wird, herangezogen werden und dass
- ein Regler (21) in Abhängigkeit von einer Regelabweichung (Pdif) = (Pref) ~ (Pmed) als Eingangsgröße die Schmalseitenko¬ nizität (Ks) als Stellgröße des Regelkreises (15) ermittelt und dass
- über eine Regelstrecke (20) mittels der Aktoren (Ai;1, A2;]) die Position der ersten und/oder der zweiten Schmalseitenplatte (4, 4') entsprechend der Schmalseitenkonizität (Ks) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Referenzdruck (Pref) eine Funktion der Dichte (pnq) der flüssigen Metallschmelze (10), einer Gießspiegelhöhe (h) und eines dimensionslosen Korrektur faktors (S) ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mittlere Flächenpressung (Pmed) durch den Ausdruck
Nl N2
Pmed = [ (Fi,i)+ (F2,j)]/(2 · h · d)
=1 j=l mit einer Gießspiegelhöhe (h) und einer Gießdicke (d) der Stranggusskokille (1) bestimmt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einstellung einer gemeinsamen Schmalseitenkonizität (Ks) für die erste und die zweite Schmalseitenplatte (4, 4') sym¬ metrisch in Bezug auf die Gießrichtung (G) der Stranggussko- kille (1) unter Vorgabe der räumlichen Lage der Mittenlinie (M) des Metallstranges (5) in Bezug auf die Breitseitenplat¬ ten (2, 2λ) sowie der Gießbreite (b) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Regler (21) eine Regelvorschrift (25) mit einer von der
Regelabweichung (Pdif) abgeleiteten Eingangsgröße (Pdif' ) und einer Ausgangsgröße (Ks' ) umfasst und wobei
- in jedem Zyklus des Regelkreises (15) die Istpositionen (Xirl, 2, ) der Aktoren (Ai;1, A2,j) zumindest einer der ers¬ ten oder der zweiten Schmalseitenplatte (4, 4') erfasst werden,
- daraus ein Istwert (Is) der Schmalseitenkonizität (Ks) ab¬ geleitet wird und
- in einer Regelstrecke (20) des Regelkreises (15), die die Wirkung der Schmalseitenkonizität (Ks) auf die mittlere Flächenpressung (Pmed) abbildet, die Schmalseitenkonizität (Ks) durch Vorgabe von entsprechenden Sollpositionen (Yi,±, Y2, ) für die Aktoren (Ai;1, A2,j) zumindest einer der ersten oder der zweiten Schmalseitenplatte (4, 4' ) nur dann neu eingestellt wird, wenn eine Differenz zum ermittelten Ist¬ wert (ls) besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Regelvorschrift (25) Ks' = Is - k • Pdif' lautet, wobei k ein Proportionali¬ tätsfaktor mit einem Wertebereich von 0.001 bis 0.1 ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem aus der Regelabweichung (Pdif) durch eine erste Filterung (22) mittels eines zeitbezogenen Filters (Φτ) die Eingangsgröße (Pdif' ) der Regelvorschrift (25) gemäß pdif' = Φτ (Pdif; {Pdif }τ) , bestimmt wird, wobei {PdifJx eine Menge aus über eine Zeit¬ spanne τ zurückreichenden, gespeicherten Werten der Regelab¬ weichung (Pdif) aus vorangegangenen Zyklen des Regelkreises (15) ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem aus der Ausgangsgröße ( Ks ' ) der Regelvorschrift (25) durch eine zweite Filterung (23) mittels eines Sättigungs filters (CDs) ein abgeleiteter Wert ( Ks ' ' ) gemäß
Ks CDs ( Ks , Ks,minA Ks , max ) r bestimmt wird, wobei Ks,min ein unterer Grenzwert und Ks , max ein oberer Grenzwert für die Schmalseitenkonizität (Ks) sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem durch eine dritte Filterung (24) eines aus der Ausgangsgröße ( Ks ' ) der Regelvorschrift (25) abgeleiteten Wertes ( Ks ' ' ) mittels eines Hysteresefilters (ΦΗ) die Schmalseitenkonizität (Ks) gemäß
KS = ΦΗ( IKS" - I s l ; λ) , bestimmt wird, wobei | | die Bildung des numerischen Absolut¬ wertes und λ den Schwellwert des Hysteresefilters (ΦΗ) be¬ zeichnen .
10. Vorrichtung zur Einstellung zumindest einer Schmalseitenkonizität (Ks) einer Stranggusskokille (1) für die Produktion eines Metallstranges (5), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, wobei die Strang- gusskokille (1) eine erste Schmalseitenplatte (4) und eine zweite Schmalseitenplatte (4') umfasst,
- wobei an der ersten Schmalseitenplatte (4) eine Mehrzahl (Nl) positionsgeregelter Aktoren (Ai;1) mit ie{l,...,Nl} zum Positionieren der ersten Schmalseitenplatte (4) und an der zweiten Schmalseitenplatte (4') eine Mehrzahl (N2) positi¬ onsgeregelter Aktoren (A2,3) mit je{l,...,N2} zum Positionieren der zweiten Schmalseitenplatte (4') in jeweils unter¬ schiedlichem Abstand zum eingießseitigen Ende (3) der Stranggusskokille (1) angeordnet sind, und
- wobei die Vorrichtung über eine Regeleinheit (8) und Ein¬ richtungen (11) zur Erfassung der während des Betriebs der Stranggusskokille (1) in Wirkrichtung der jeweiligen Aktoren (Αι,ι, A2,j) auftretenden Kräfte (Fi,i, F2,j) mit
ie { 1, Nl } und j e { 1 , ..., N2 } verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (8) für zumindest einen Regelkreis (15) ein¬ gerichtet ist, wobei der Regelkreis (15)
- einen Referenzdruck (Pref) als Führungsgröße,
- eine mittlere Flächenpressung (Pmed) zwischen den Schmalsei¬ tenplatten (4, 4') und dem Metallstrang (5) als Regelgröße, wobei die mittlere Flächenpressung (Pmed) aus den Kräften (Fifl, F2,j) ermittelbar ist,
- einen Regler (21), durch den in Abhängigkeit von einer Regelabweichung (Pdif) = (Pref) ~ (Pmed) als Eingangsgröße die Schmalseitenkonizität (Ks) als Stellgröße des Regelkreises (15) ermittelbar ist, und - eine Regelstrecke (20), über die mittels der Aktoren (Ai;1, A2,j) die Position der ersten und/oder der zweiten Schmal¬ seitenplatte (4, 4') entsprechend der Schmalseitenkonizität (Ks) einstellbar ist, aufweist .
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der zumindest einer der Aktoren (Ai;1, A2,j) ein hydraulisch bewegter Aktor ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der zumindest einer der hydraulisch bewegten Aktoren (Ai;1, A2,j) ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder ist .
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der zumindest einer der Aktoren (Ai,±, A2,j) einen elektrischen Drehantrieb besitzt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei zumindest einer der elektrisch angetriebenen Aktoren (Ai;1, A2;]) ein Linearmotor ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3623075A3 (de) * 2018-09-11 2020-05-13 SMS Group GmbH Verstelleinrichtung für die schmalseite einer stranggiesskokille, und verfahren zum verstellen einer schmalseite einer stranggiesskokille
CN113426966A (zh) * 2021-06-11 2021-09-24 唐山钢铁集团有限责任公司 一种调节连铸结晶器锥度的器具和方法
CN115070002A (zh) * 2022-06-09 2022-09-20 安阳钢铁股份有限公司 一种连铸坯宽度的精确控制的方法
CN115338379A (zh) * 2022-08-19 2022-11-15 日照钢铁控股集团有限公司 窄面铜板锥度补偿方法、装置、介质、设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56119646A (en) * 1980-02-22 1981-09-19 Kawasaki Steel Corp Mold controlling method of continuous casting machine
AT373515B (de) * 1982-05-11 1984-01-25 Voest Alpine Ag Verfahren zum erzeugen von brammen mit verbesserter oberflaechenqualitaet sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0114293A1 (de) * 1982-12-21 1984-08-01 Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggiesskokillen
EP0386863A2 (de) * 1989-03-10 1990-09-12 MANNESMANN Aktiengesellschaft Einrichtung zur Regelung der Konizität
EP0914888A1 (de) * 1997-10-31 1999-05-12 Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft Stranggiesskokille
US20090250188A1 (en) * 2007-01-26 2009-10-08 Nucor Corporation Continuous steel slab caster and methods using same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10027324C2 (de) * 1999-06-07 2003-04-10 Sms Demag Ag Verfahren zum Gießen eines metallischen Strangs sowie System hierzu
DE10326903A1 (de) * 2003-06-14 2004-12-30 Sms Demag Ag Hydraulische Schmalseitenverstellung für Brammen und Dünnbrammenstranggießanlagen
DE102007016045A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-02 Sms Demag Ag Vorrichtung zum hydraulischen Anstellen von Bauteilen
JP5423434B2 (ja) * 2009-03-11 2014-02-19 新日鐵住金株式会社 連続鋳造方法及び連続鋳造装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56119646A (en) * 1980-02-22 1981-09-19 Kawasaki Steel Corp Mold controlling method of continuous casting machine
AT373515B (de) * 1982-05-11 1984-01-25 Voest Alpine Ag Verfahren zum erzeugen von brammen mit verbesserter oberflaechenqualitaet sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0114293A1 (de) * 1982-12-21 1984-08-01 Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggiesskokillen
EP0386863A2 (de) * 1989-03-10 1990-09-12 MANNESMANN Aktiengesellschaft Einrichtung zur Regelung der Konizität
EP0914888A1 (de) * 1997-10-31 1999-05-12 Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft Stranggiesskokille
US20090250188A1 (en) * 2007-01-26 2009-10-08 Nucor Corporation Continuous steel slab caster and methods using same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOERWALD K ET AL: "BENEFITS OF SMART SEGMENT TECHNOLOGY AND ASTC STRAND TAPER CONTROL IN CONTINUOUS CASTING", STEEL TIMES INTERNATIONAL, DMG WORLD MEDIA, LEWES, GB, vol. 27, no. 1, 1 December 2002 (2002-12-01), pages 17 - 19, XP001144409, ISSN: 0143-7798 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3623075A3 (de) * 2018-09-11 2020-05-13 SMS Group GmbH Verstelleinrichtung für die schmalseite einer stranggiesskokille, und verfahren zum verstellen einer schmalseite einer stranggiesskokille
CN113426966A (zh) * 2021-06-11 2021-09-24 唐山钢铁集团有限责任公司 一种调节连铸结晶器锥度的器具和方法
CN113426966B (zh) * 2021-06-11 2022-06-10 唐山钢铁集团有限责任公司 一种调节连铸结晶器锥度的器具和方法
CN115070002A (zh) * 2022-06-09 2022-09-20 安阳钢铁股份有限公司 一种连铸坯宽度的精确控制的方法
CN115338379A (zh) * 2022-08-19 2022-11-15 日照钢铁控股集团有限公司 窄面铜板锥度补偿方法、装置、介质、设备

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