AT518461B1

AT518461B1 - Gießspiegelregelung mit Störgrößenkompensation

Info

Publication number: AT518461B1
Application number: ATA50301/2016A
Authority: AT
Inventors: Ing Philipp Wieser Dipl
Original assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2019-12-15
Also published as: AT518461A1

Abstract

Ein Gießspiegelregler (13) ermittelt anhand der Höhe (h) des Gießspiegels (9), des zugehörigen Sollwertes (h*) und weiterer Signale eine vorläufige Sollstellung (p'*) für eine Verschlusseinrichtung (4), mittels derer der Zufluss von flüssigen Metall (3) in eine Kokille (1) einer Stranggießanlage eingestellt wird. Die Höhe (h), der zugehörige Sollwert (h*), die weiteren Signale und die vorläufige oder eine endgültige Sollstellung (p'*, p*) werden einem Beobachter (14) zugeführt, der einen Kompensationswert (k) ermittelt, der auf die vorläufige Sollstellung (p'*) aufgeschaltet wird. So wird die endgültige Sollstellung (p*) für die Verschlusseinrichtung (4) ermittelt. Der Beobachter (14) weist einen Ermittlungsblock (17) auf, der anhand der Höhe (h) und der endgültigen Sollstellung (p*) einen Schwankungswert (δh) ermittelt, der die erwartete Schwankung der Höhe (h) des Gießspiegels (9) widerspiegelt. Der Beobachter (14) weist ferner ein erstes Analyseelement (18) auf, das Frequenzanteile des Schwankungswertes (δh) ermittelt. Ein Auswahlglied (22) ermittelt und selektiert Wellenlängen (λi), bei denen der jeweils zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes (δh) oberhalb eines ersten Schwellenwertes (S1) liegt. Der Ermittlungsblock (17) führt eine Filterung der Höhe (h) und der endgültigen Sollstellung (p*) für die selektierten Wellenlängen (λi) durch und ermittelt den Kompensationswert (k) ausschließlich anhand der gefilterten Größen (h, p*).

Description

patentamt

Beschreibung

GIEßSPIEGELREGELUNG MIT STÖRGRÖßENKOMPENSATION [0001] Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Regelverfahren für den Gießspiegel einer Stranggießanlage, [0002] - wobei die Stranggießanlage eine Kokille und eine der Kokille nachgeordnete Strangführung aufweist, [0003] - wobei in die Kokille über eine Verschlusseinrichtung flüssiges Metall gegossen wird, das an Wänden der Kokille erstarrt, so dass sich ein Metallstrang mit einer erstarrten Strangschale und einem noch flüssigem Kern bildet, [0004] - wobei der Metallstrang mittels Rollen von Rollensegmenten der Strangführung aus der Kokille ausgezogen wird, [0005] - wobei eine Höhe des Gießspiegels des flüssigen Metalls in der Kokille erfasst und einem Gießspiegelregler zugeführt wird, [0006] - wobei dem Gießspiegelregler ein Sollwert für die Höhe des Gießspiegels sowie weitere Signale zugeführt werden, anhand derer der Gießspiegelregler in Verbindung mit der Höhe des Gießspiegels eine vorläufige Sollstellung für die Verschlusseinrichtung ermittelt, [0007] - wobei die Höhe des Gießspiegels, der Sollwert für die Höhe des Gießspiegels sowie die weiteren Signale und die vorläufige oder eine endgültige Sollstellung einem Beobachter zugeführt werden, [0008] - wobei der Beobachter einen Kompensationswert ermittelt, der auf die vorläufige Sollstellung aufgeschaltet wird, so dass die endgültige Sollstellung, anhand derer in Verbindung mit der Iststellung der Verschlusseinrichtung eine Stellgröße für die Verschlusseinrichtung ermittelt wird, mit der um den Kompensationswert korrigierten vorläufigen Sollstellung korrespondiert, [0009] - wobei der Beobachter einen Ermittlungsblock aufweist, dem die Höhe des Gießspiegels, die weiteren Signale und die endgültige Sollstellung zugeführt werden und der anhand der Höhe des Gießspiegels und der endgültigen Sollstellung einen Schwankungswert ermittelt, der die erwartete Schwankung der Höhe des Gießspiegels widerspiegelt.

[0010] Ein derartiges Regelverfahren ist beispielsweise aus der WO 2010/149 419 A1 (korrespondierend: US 2012/0 101 625 A1) bekannt. Bei diesen Regelverfahren umfasst der Beobachter ein Modell der Stranggießkokille, mittels dessen der Beobachter einen Erwartungswert für den Gießspiegel ermittelt. Der Beobachter weist eine Anzahl von Schwingungskompensatoren auf, mittels derer anhand der Differenz der Höhe des Gießspiegels vom Erwartungswert jeweils ein auf eine jeweilige Störfrequenz bezogener Störanteil ermittelt wird. Die Summe der Störanteile entspricht dem Kompensationswert.

[0011] Ein derartiges Regelverfahren ist weiterhin auch aus der AT 410 064 B bzw. der korrespondierenden US 5 921 313 A bekannt.

[0012] Der JP 2015-182 100 A und der JP 2013-103 269 A sind ähnliche Offenbarungsgehalte zu entnehmen.

[0013] Aus der WO 2011/085 938 A1 bzw. aus der korrespondierenden US 2010/0 296 486 A1 ist ein Regelverfahren für den Gießspiegel einer Stranggießkokille bekannt, bei dem der gemessene Istwert des Gießspiegels und eine Iststellung der Verschlusseinrichtung einem Beobachter zugeführt werden. Der Beobachter ermittelt einen Erwartungswert für den Gießspiegel und subtrahiert diesen vom Istwert des Gießspiegels. Der Beobachter ermittelt daraus einen Kompensationswert, der auf die Sollstellung der Verschlusseinrichtung aufgeschaltet wird.

1/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt [0014] Aus der AT 413 023 B (korrespondierend: US 6 289 971 B1) ist ein Verfahren zum Regeln des Gießspiegels in einer Stranggießkokille auf einen vorgegebenen Sollwert bekannt, wobei die Zufuhr an flüssigem Metall mittels eines Stopfen oder eines Schiebers geregelt wird. Ein Detektor erfasst den Gießspiegel. Das Ausgangssignal des Detektors wird als Istwert einer Recheneinheit zugeführt, der weiterhin auch der Sollwert zugeführt wird. Der Recheneinheit sind zwei Rechenmodule nachgeordnet. Das eine Rechenmodul berechnet auf Basis der Regeldifferenz eine Zustandsgröße für die stationäre Abweichung des Gießspiegels, während das andere Rechenmodule eine oszillierende Regelkomponente aufweist. Die Frequenz der oszillierenden Regelkomponente ist gleich der Frequenz einer periodischen Störung des Gießspiegels. Dieses Rechenmodul errechnet auf Basis der Regeldifferenz eine Zustandsgröße für die periodische Störung des Gießspiegels und gibt ein entsprechendes, dieser Störung entgegenwirkendes Signal aus. Die von den beiden Rechenmodulen abgegebenen Signale werden einer Stabilisierungseinheit zugeführt, die eine Stellgröße für den Stopfen oder Schieber berechnet und ausgibt. Weiterhin wird mittels einer Frequenzanpassungseinheit eine robuste und stabile Regelschleife erzeugt.

[0015] Aus dem Fachaufsatz „Maximal Mold Level Stability During Unsteady Bulging and Clogging - New Innovative Control Strategies“ von Philipp Wieser et al., ECCC 2014, ist bekannt, dass Gießspiegelschwankungen nicht nur durch Gießspiegelpumpen (Bulging) hervorgerufen werden können, sondern auch andere Ursachen haben können. Zur Unterscheidung der durch Gießspiegelpumpen hervorgerufenen Gießspiegelschwankungen von durch andere Ursachen hervorgerufenen Gießspiegelschwankungen können beispielsweise Abzugskräfte und Gießgeschwindigkeiten mit berücksichtigt werden. Die Schwingungsfrequenzen können fest vorgegeben sein. Alternativ kann eine adaptive Wellenlängenermittlung und -aktivierung erfolgen.

[0016] In der WO 2007/042 170 A1 wird unter anderem auf die JP 11-170 021 A2 und die JP 929408 A2 verwiesen. Bezüglich der erstgenannten Schrift wird ausgeführt, dass aus dieser bekannt sei, die Antriebsströme elektrisch angetriebener Treiberrollen messtechnisch zu erfassen und Änderungen dieser Antriebsströme mit Änderungen des Gießspiegelniveaus zu vergleichen. Eine Übereinstimmung im Signalverlauf wird als Indiz für Gießspiegelpumpen angesehen. Bezüglich der zweitgenannten Schrift wird ausgeführt, dass aus dieser bekannt sei, die Ausbauchung des Stranges zwischen benachbarten Strangführungsrollen messtechnisch zu erfassen und zur Abschätzung des Strangpumpens und zur Kompensation desselben zu verwenden. In ihrer eigentlichen Lehre offenbart die WO 2007/042 170 A1, die Stromaufnahme eines Antriebs einer der Strangführungsrollen zu erfassen, daraus einen Kompensationswert zu ermitteln und den Kompensationswert auf das Ausgangssignal eines Gießspiegelreglers aufzuschalten.

[0017] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Regelverfahren anzugeben, mittels dessen Schwankungen des Gießspiegels weitestgehend beseitigt werden und insbesondere instabile Zustände vermieden werden.

[0018] Die Aufgabe wird durch ein Regelverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Regelverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.

[0019] Erfindungsgemäß wird ein Regelverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, [0020] - dass der Beobachter ein erstes Analyseelement aufweist, dem der Schwankungswert zu geführt wird und der Frequenzanteile des Schwankungswertes ermittelt, [0021] - dass die von dem ersten Analysenelement ermittelten Frequenzanteile einem Auswahlglied zugeführt werden, das Wellenlängen ermittelt und selektiert, bei denen der jeweils zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes oberhalb eines ersten Schwellenwertes liegt, und die selektierten Wellenlängen dem Ermittlungsblock zuführt und

2/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt [0022] - dass der Ermittlungsblock eine Filterung der Höhe des Gießspiegels und der endgültigen Sollstellung für die vom Auswahlglied selektierten Wellenlängen durchführt und den Kompensationswert ausschließlich anhand der gefilterten Höhe des Gießspiegels und der gefilterten endgültigen Sollstellung ermittelt.

[0023] In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Beobachter ein zweites Analyseelement aufweist, dem ein Zusatzsignal zugeführt wird, dass das zweite Analyseelement Frequenzanteile des Zusatzsignals ermittelt, dass die von dem zweiten Analyseelement ermittelten Frequenzanteile ebenfalls dem Auswahlglied zugeführt werden und dass das Auswahlglied nur diejenigen Wellenlängen ermittelt und selektiert, bei denen zusätzlich auch der jeweils zugehörige Frequenzanteil des Zusatzsignals oberhalb eines zweiten Schwellenwertes liegt.

[0024] Durch diese Vorgehensweise kann insbesondere zuverlässig zwischen Schwankungen des Gießspiegels, die auf Gießspiegelpumpen zurückzuführen sind, und Schwankungen des Gießspiegels, die auf andere Ursachen zurückzuführen sind, unterschieden werden. Nur die erstgenannten Schwankungen des Gießspiegels werden kompensiert. Die zweitgenannten Schwankungen dürfen nicht kompensiert werden, da dann unerwünschte Resonanzen angeregt würden.

eine Stranggießanlage, den Aufbau einer Steuereinrichtung des Standes der Technik, den Aufbau einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und Signalspektren eines Schwankungswerts und eines Zusatzsignals.

[0025] Als Zusatzsignal kann insbesondere eine Auszugskraft, mit der der Metallstrang von den Rollen der Strangführung aus der Kokille ausgezogen wird, oder die Geschwindigkeit, mit der der Metallstrang von den Rollen der Strangführung aus der Kokille ausgezogen wird, herangezogen werden. Alternativ kann als Zusatzsignal eine Temperatur mindestens einer der Wände der Kokille oder ein Kraftsignal, mit dem eines der Rollensegmente der Strangführung beaufschlagt wird, herangezogen werden. Wiederum alternativ ist es möglich, dass als Zusatzsignal eine lokale Strangdicke herangezogen wird, die mittels einer Messeinrichtung in der Strangführung gemessen wird.

[0026] 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 der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

[0027] FIG 1 [0028] FIG 2 [0029] FIG 3 [0030] FIG 4 [0031] Gemäß FIG 1 weist eine Stranggießanlage eine Kokille 1 auf. In die Kokille 1 wird über ein Tauchrohr 2 flüssiges Metall 3 gegossen, beispielsweise flüssiger Stahl oder flüssiges Aluminium. Der Zufluss des flüssigen Metalls 3 in die Kokille 1 wird mittels einer Verschlusseinrichtung 4 eingestellt. Dargestellt ist in FIG 1 eine Ausgestaltung der Verschlusseinrichtung 4 als Verschlussstopfen. In diesem Fall entspricht eine Stellung p der Verschlusseinrichtung 4 einer Hubposition des Verschlussstopfens. Alternativ kann die Verschlusseinrichtung 4 als Schieber ausgebildet sein. In diesem Fall entspricht die Verschlussstellung p der Schieberposition.

[0032] Das in der Kokille befindliche flüssige Metall 3 wird mittels Kühleinrichtungen (nicht dargestellt) gekühlt, so dass es an Wänden T der Kokille 1 erstarrt und sich somit eine Strangschale 5 bildet. Ein Kern 6 ist jedoch noch flüssig. Er erstarrt erst später. Die Strangschale 5 und der Kern 6 bilden zusammen einen Metallstrang 7. Der Metallstrang 7 wird mittels einer Strangführung 8 gestützt und aus der Kokille 9 abgezogen. Die Strangführung 8 ist der Kokille 1 nachgeordnet. Sie weist mehrere Rollensegmente 8' auf, die ihrerseits wieder Rollen 8“ aufweisen. Von den Rollensegmenten 8' und den Rollen 8“ sind in FIG 1 nur einige wenige dargestellt. Mittels der Rollen 8“ wird der Metallstrang 7 mit einer Abzugsgeschwindigkeit v aus der Kokille 1 ausgezogen.

[0033] Das flüssige Metall 3 bildet in der Kokille 1 einen Gießspiegel 9. Der Gießspiegel 9 soll

3/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt möglichst konstant gehalten werden. Daher wird - sowohl im Stand der Technik als auch bei der vorliegenden Erfindung - die Stellung p der Verschlusseinrichtung 4 nachgeführt, um den Zufluss des flüssigen Metalls 3 in die Kokille 1 entsprechend einzustellen.

[0034] Mittels einer (an sich bekannten) Messeinrichtung 10 wird eine Höhe h des Gießspiegels 9 erfasst. Die Höhe h wird einer Steuereinrichtung 11 für die Stranggießanlage zugeführt. Die Steuereinrichtung 11 ermittelt gemäß einem Regelverfahren, das nachstehend näher erläutert wird, eine Stellgröße S für die Verschlusseinrichtung 4. Die Verschlusseinrichtung 4 wird sodann von der Steuereinrichtung 11 entsprechend angesteuert. In der Regel gibt die Steuereinrichtung 11 die Stellgröße S an eine Verstelleinrichtung 12 für die Verschlusseinrichtung 4 aus. Bei der Verstelleinrichtung 12 kann es sich beispielsweise um eine Hydraulikzylindereinheit handeln.

[0035] Die Steuereinrichtung 11 implementiert - siehe FIG 2 - unter anderem einen Gießspiegelregler 13. Dem Gießspiegelregler 13 wird die Höhe h des Gießspiegels 9 zugeführt. Dem Gießspiegelregler 13 wird weiterhin ein Sollwert h* für die Höhe h des Gießspiegels 9 zugeführt. Dem Gießspiegelregler 13 werden weiterhin weitere Signale zugeführt. Die weiteren Signale können beispielsweise die Breite und die Dicke des gegossenen Metallstranges 7 (bzw. allgemeiner den Querschnitt des Metallstranges 7), die Abzugsgeschwindigkeit v (oder deren Sollwert), Temperatursignale der Kokille 1 und andere mehr sein. Der Gießspiegelregler 13 ermittelt sodann anhand der Abweichung der Höhe h des Gießspiegels 9 von dem Sollwert h* insbesondere eine vorläufige Sollstellung p'* für die Verschlusseinrichtung 4. Die weiteren Signale kann der Gießspiegelregler 13 zu seiner Parametrierung und/oder zur Ermittlung eines Vorsteuersignals pV heranziehen.

[0036] Die Steuereinrichtung 11 implementiert weiterhin einen Beobachter 14. Dem Beobachter 14 werden die Höhe h des Gießspiegels 9 und deren Sollwert h*, die weiteren Signale und eine endgültige Sollstellung p* für die Verschlusseinrichtung 4 zugeführt. Der Beobachter 14 ermittelt einen Kompensationswert k. Der Kompensationswert k wird auf die vorläufige Sollstellung p'* aufgeschaltet und so die endgültige Sollstellung p* ermittelt. Anhand der Abweichung der Iststellung p von der endgültigen Sollstellung p* wird dann die Stellgröße S ermittelt, mit der die Verschlusseinrichtung 4 angesteuert wird. In der Regel implementiert die Steuereinrichtung 11 hierzu einen unterlagerten Positionsregler (nicht dargestellt).

[0037] Der guten Ordnung halber sei nochmals betont, dass es sich bei dem Beobachter 14 nicht um eine Person handelt, sondern um eine durch die Steuereinrichtung 11 implementierten Funktionsblock.

[0038] Die Differenz zwischen der vorläufigen Sollstellung p'* und der endgültigen Sollstellung p* korrespondiert mit dem vom Beobachter 14 ermittelten Kompensationswert k. Da der Kompensationswert k vom Beobachter 14 ermittelt wird und dem Beobachter 14 daher bekannt ist, kann dem Beobachter 14 alternativ zur endgültigen Sollstellung p* auch die vorläufige Sollstellung p'* zugeführt werden. Denn aufgrund des Umstands, dass der Kompensationswert k dem Beobachter 14 bekannt ist, kann der Beobachter 14 ohne weiteres aus der vorläufigen Sollstellung p'* die endgültige Sollstellung p* ermitteln. Ein Abgreifpunkt 15, an dem die (vorläufige oder endgültige) Sollstellung p'*, p* abgegriffen wird, kann somit nach Bedarf vor oder nach einem Knotenpunkt 16 liegen, an dem der Kompensationswert k auf die vorläufige Sollstellung p'* aufgeschaltet wird. Der Abgreifpunkt 15 sollte jedoch vor einem Knotenpunkt 16' liegen, an dem das vor Steuersignal pV aufgeschaltet wird.

[0039] Der Beobachter 14 weist einen Ermittlungsblock 17 auf. Dem Ermittlungsblock 17 werden die Höhe h des Gießspiegels 9, die weiteren Signale und die endgültige Sollstellung p* zugeführt. Der Ermittlungsblock 17 weist ein Modell der Stranggießanlage auf. Mittels des Modells ermittelt der Ermittlungsblock 17 anhand der weiteren Signale und der endgültigen Sollstellung p* eine erwartete (d.h. modellgestützt berechnete) Höhe für den Gießspiegel 9. Anhand der erwarteten Höhe ermittelt der Ermittlungsblock 17 sodann einen erwarteten (d.h. modellgestützt berechneten) Schwankungswert öh für die Höhe h des Gießspiegels 9, das heißt die kurzfristige Schwankung. Beispielsweise kann der Ermittlungsblock 17 eine Mittelung der Höhe

4/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt h des Gießspiegels 9 vornehmen und den sich ergebenden Mittelwert von der erwarteten Höhe subtrahieren. Der ermittelte Schwankungswert öh spiegelt somit die erwartete Schwankung der Höhe h des Gießspiegels 9 wider. Anhand des Schwankungswerts öh ermittelt der Ermittlungsblock 17 sodann den Kompensationswert k.

[0040] Die bisher in Verbindung mit FIG 2 erläuterte Vorgehensweise entspricht der Vorgehensweise des Standes der Technik. Sie wird auch bei der vorliegenden Erfindung ergriffen. Ein wichtiger Unterschied besteht jedoch darin, dass im Stand der Technik der Beobachter 14 mit dem Ermittlungsblock 17 identisch ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Ermittlungsblock 17 entsprechend der Darstellung in FIG 3 jedoch lediglich einer von mehreren Bestandteilen des Beobachters 14. So weist der Beobachter 14 beispielsweise zusätzlich ein erstes Analyseelement 18 auf. Dem ersten Analyseelement 18 wird der Schwankungswert öh zugeführt. Das erste Analyseelement 18 ermittelt daraus - siehe FIG 4 - die Frequenzanteile des Schwankungswerts öh. Vorzugsweise ist zusätzlich auch ein zweites Analyseelement 19 vorhanden. Dem zweiten Analyseelement 19 wird ein Zusatzsignal Z zugeführt. Das zweite Analyseelement 19 ermittelt daraus die Frequenzanteile des Zusatzsignals Z. Die Nulllinie für die Frequenzanteile des Schwankungswerts öh und die Frequenzanteile des Zusatzsignals Z sind in FIG 4 gegeneinander versetzt, damit die beiden Frequenzanteile deutlicher erkennbar sind.

[0041] Bei dem Zusatzsignal Z kann es sich um eine Auszugskraft F handeln, mit der der Metallstrang 7 von den Rollen 8“ der Strangführung 8 aus der Kokille 1 ausgezogen wird. Die Auszugskraft F ist parallel zur Abzugsgeschwindigkeit v gerichtet. Alternativ kann es sich um die Abzugsgeschwindigkeit v selbst handeln. Diese beiden Alternativen sind bevorzugt. Es ist jedoch ebenso möglich, als Zusatzsignal Z beispielsweise ein Kraftsignal F' heranzuziehen, mit dem (mindestens) eines der Rollensegmente 8' der Strangführung 8 beaufschlagt wird. Die Richtung, auf die das Kraftsignal F' bezogen ist, ist orthogonal zur Abzugsgeschwindigkeit v. Auch kann es sich bei dem Zusatzsignal Z um eine Temperatur T mindestens einer der Wände T der Kokille 1 herangezogen wird. Die Temperatur T wird gegebenenfalls mittels eines entsprechenden Temperatursensors 20 erfasst. Wiederum alternativ kann es sich bei dem Zusatzsignal Z um eine lokale Strangdicke d handeln, die mittels einer Messeinrichtung 21 in der Strangführung 8 gemessen wird.

[0042] Das erste Analyseelement 18 führt die von ihm ermittelten Frequenzanteile einem Auswahlglied 22 zu. Falls vorhanden, gilt dies in analoger Weise auch für das zweite Analyseelement 19. Das Auswahlglied 22 ermittelt - in Verbindung mit der Abzugsgeschwindigkeit v - die zugehörigen Wellenlängen, die mit den Frequenzanteilen des Schwankungswerts öh und gegebenenfalls auch des Zusatzsignals Z korrespondieren. Die Abzugsgeschwindigkeit v wird zu diesem Zweck dem Beobachter 14 und innerhalb des Beobachters 14 dem Auswahlglied 22 zugeführt.

[0043] Das Auswahlglied 22 ermittelt die Wellenlängen, bei denen der zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes öh gegebenenfalls auch der zugehörige Frequenzanteil des Zusatzsignals Z oberhalb eines Schwellenwertes S1, S2 liegt. Der jeweilige Schwellenwert S1, S2 kann individuell für die Frequenzanteile des Schwankungswertes öh einerseits und die Frequenzanteile des Zusatzsignals Z andererseits bestimmt sein. Diese Wellenlängen werden vom Auswahlglied 22 vorselektiert. Innerhalb jeweils in sich zusammenhängender Bereiche von vorselektierten Wellenlängen des Schwankungswerts öh bestimmt das Auswahlglied 22 sodann diejenigen Wellenlängen λί (i = 1, 2, 3, ...), bei denen der jeweilige Frequenzanteil des Schwankungswerts öh ein Maximum annimmt. Die Anzahl an Wellenlängen λί kann bei bis zu 10 liegen. Diese Wellenlängen λί selektiert das Auswahlglied 22 (endgültig). Die selektierten Wellenlängen λί führt das Auswahlglied 22 dem Ermittlungsblock 17 zu.

[0044] Der Ermittlungsblock 17 führt für die vom Auswahlglied 22 selektierten Wellenlängen λί eine Filterung der Höhe h des Gießspiegels 9 und der endgültigen Sollstellung p* durch. Den Kompensationswert k ermittelt der Ermittlungsblock 17 lediglich anhand der gefilterten Höhe h des Gießspiegels 9 und der gefilterten endgültigen Sollstellung p*. Die anderen Frequenzanteile

5/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt der Höhe h des Gießspiegels 9 und der endgültigen Sollstellung p* lässt der Ermittlungsblock 17 im Rahmen der Ermittlung des Kompensationswerts k unberücksichtigt.

[0045] Dem Auswahlglied 22 können weiterhin vorbestimmte Wellenbereiche vorgegeben sein. In diesem Fall stellen die vorbestimmten Wellenbereiche ein zusätzliches Auswahlkriterium dar. Insbesondere werden Wellenlängen, bei denen der zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes öh gegebenenfalls auch der zugehörige Frequenzanteil des Zusatzsignals Z oberhalb des jeweiligen Schwellenwertes S1, S2 liegt, nur dann selektiert, wenn sie zusätzlich innerhalb eines der vorbestimmten Wellenlängenbereiche liegen. Anderenfalls werden sie auch dann nicht selektiert, wenn der zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes öh gegebenenfalls auch der zugehörige Frequenzanteil des Zusatzsignals Z oberhalb des jeweiligen Schwellenwertes S1, S2 liegt.

[0046] Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:

[0047] Ein Gießspiegelregler 13 ermittelt anhand einer Höhe h des Gießspiegels 9, des zugehörigen Sollwertes h* und weiterer Signale eine vorläufige Sollstellung p'* für eine Verschlusseinrichtung 4, mittels derer der Zufluss von flüssigen Metall 3 in eine Kokille 1 einer Stranggießanlage eingestellt wird. Die Höhe h, der zugehörige Sollwert h*, die weiteren Signale und die vorläufige oder eine endgültige Sollstellung p'*, p* werden einem Beobachter 14 zugeführt, der einen Kompensationswert k ermittelt, der auf die vorläufige Sollstellung p'* aufgeschaltet. So wird die endgültige Sollstellung p* für die Verschlusseinrichtung 4 ermittelt. Der Beobachter 14 weist einen Ermittlungsblock 17 auf, der anhand der Höhe h und der endgültigen Sollstellung p* einen Schwankungswert öh ermittelt, der die erwartete Schwankung der Höhe h des Gießspiegels 9 widerspiegelt. Der Beobachter 14 weist ferner ein erstes Analyseelement 18 auf, das Frequenzanteile des Schwankungswertes öh ermittelt. Ein Auswahlglied 22 ermittelt und selektiert Wellenlängen Äi, bei denen der jeweils zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes öh oberhalb eines ersten Schwellenwertes S1 liegt. Der Ermittlungsblock 17 führt eine Filterung der Höhe h und der endgültigen Sollstellung p* für die selektierten Wellenlängen Äi durch und ermittelt den Kompensationswert k ausschließlich anhand der gefilterten Größen h, p*.

[0048] Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere können die Schwankungen der Höhe h des Gießspiegels 9 deutlich reduziert werden. Dadurch kann die Qualität des gegossenen Metallstrangs 7 erhöht werden. Weiterhin kann ein Aufschaukeln der Schwankungen der Höhe h des Gießspiegels 9 vermieden werden, ohne die Abzugsgeschwindigkeit v zu reduzieren. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann daher die Produktivität der Stranggießanlage unverändert aufrechterhalten bleiben.

[0049] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel 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.

6/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt

BEZUGSZEICHENLISTE

1 τ 2 3 4 5 6 7 8 8' 8“ 9 10 11 12 13 14 15 16, 16' 17 18, 19 20 21 22	Kokille Wände der Kokille Tauchrohr flüssiges Metall Verschlusseinrichtung Strangschale Kern Metall sträng Strangführung Rollensegmente Rollen Gießspiegel Messeinrichtung Steuereinrichtung Verstelleinrichtung Gießspiegelregler Beobachter Abgreifpunkt Knotenpunkte Ermittlungsblock Analyseelemente Temperatursensor Messeinrichtung Auswahlglied
d F F' h h* k P p, p' S S1, S2 T V Z	Strangdicke Auszugskraft Kraftsignal Höhe des Gießspiegels Sollwert für die Höhe des Gießspiegels Kompensationswert Stellung der Verschlusseinrichtung Sollstellungen Stellgröße Schwellenwerte Temperatur Abzugsgeschwindigkeit Zusatzsignal
öh λ, λί	Schwankungswert Wellenlängen

7/12

Claims

österreichisches patentamt

Patentansprüche

1. Regelverfahren für den Gießspiegel (9) einer Stranggießanlage,

- wobei die Stranggießanlage eine Kokille (1) und eine der Kokille (1) nachgeordnete Strangführung (8) aufweist,

- wobei in die Kokille (1) über eine Verschlusseinrichtung (4) flüssiges Metall (3) gegossen wird, das an Wänden (T) der Kokille (1) erstarrt, so dass sich ein Metallstrang (7) mit einer erstarrten Strangschale (5) und einem noch flüssigem Kern (6) bildet,

- wobei der Metallstrang (7) mittels Rollen (8‘j von Rollensegmenten (8') der Strangführung (8) aus der Kokille (1) ausgezogen wird,

- wobei eine Höhe (h) des Gießspiegels (9) des flüssigen Metalls (3) in der Kokille (1) erfasst und einem Gießspiegelregler (13) zugeführt wird,

- wobei dem Gießspiegelregler (13) ein Sollwert (h*) für die Höhe (h) des Gießspiegels (9) sowie weitere Signale zugeführt werden, anhand derer der Gießspiegelregler (13) in Verbindung mit der Höhe (h) des Gießspiegels (9) eine vorläufige Sollstellung (p¹*) für die Verschlusseinrichtung (4) ermittelt,

- wobei die Höhe (h) des Gießspiegels (9), der Sollwert (h*) für die Höhe (h) des Gießspiegels (9) sowie die weiteren Signale und die vorläufige oder eine endgültige Sollstellung (p*) einem Beobachter (14) zugeführt werden,

- wobei der Beobachter (14) einen Kompensationswert (k) ermittelt, der auf die vorläufige Sollstellung (p¹*) aufgeschaltet wird, so dass die endgültige Sollstellung (p*), anhand derer in Verbindung mit der Iststellung (p) der Verschlusseinrichtung (4) eine Stellgröße (S) für die Verschlusseinrichtung (4) ermittelt wird, mit der um den Kompensationswert (k) korrigierten vorläufigen Sollstellung (p¹*) korrespondiert,

- wobei der Beobachter (14) einen Ermittlungsblock (17) aufweist, dem die Höhe (h) des Gießspiegels (9), die weiteren Signale und die endgültige Sollstellung (p*) zugeführt werden und der anhand der Höhe (h) des Gießspiegels (9) und der endgültigen Sollstellung (p*) einen Schwankungswert (öh) ermittelt, der die erwartete Schwankung der Höhe (h) des Gießspiegels (9) widerspiegelt, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Beobachter (14) ein erstes Analyseelement (18) aufweist, dem der Schwankungswert (öh) zugeführt wird und der Frequenzanteile des Schwankungswertes (öh) ermittelt,

- dass die von dem ersten Analysenelemente (18) ermittelten Frequenzanteile einem Auswahlglied (22) zugeführt werden, das Wellenlängen (λί) ermittelt und selektiert, bei denen der jeweils zugehörige Frequenzanteil des Schwankungswertes (öh) oberhalb eines ersten Schwellenwertes (S1) liegt, und die selektierten Wellenlängen (λί) dem Ermittlungsblock (17) zuführt und

- dass der Ermittlungsblock (17) eine Filterung der Höhe (h) des Gießspiegels (9) und der endgültigen Sollstellung (p*) für die vom Auswahlglied (22) selektierten Wellenlängen (λί) durchführt und den Kompensationswert (k) ausschließlich anhand der gefilterten Höhe (h) des Gießspiegels (9) und der gefilterten endgültigen Sollstellung (p*) ermittelt.
2. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachter (14) ein zweites Analyseelement (19) aufweist, dem ein Zusatzsignal (Z) zugeführt wird, dass das zweite Analyseelement (19) Frequenzanteile des Zusatzsignals (Z) ermittelt, dass die von dem zweiten Analyseelement (19) ermittelten Frequenzanteile ebenfalls dem Auswahlglied (22) zugeführt werden und dass das Auswahlglied (22) nur diejenigen Wellenlängen (λί) ermittelt und selektiert, bei denen zusätzlich auch der jeweils zugehörige Frequenzanteil des Zusatzsignals (Z) oberhalb eines zweiten Schwellenwertes (S2) liegt.

8/12

AT 518 461 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt
3. Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzsignal (Z) eine Auszugskraft (F), mit der der Metallstrang (7) von den Rollen (8‘j der Strangführung (8) aus der Kokille (1) ausgezogen wird, oder die Geschwindigkeit (v), mit der der Metallstrang (7) von den Rollen (8“) der Strangführung (8) aus der Kokille (1) ausgezogen wird, herangezogen wird.
4. Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzsignal (Z) eine Temperatur (T) mindestens einer der Wände (T) der Kokille (1) herangezogen wird.
5. Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzsignal (Z) ein Kraftsignal (F¹) herangezogen wird, mit dem eines der Rollensegmente (8') der Strangführung (8) beaufschlagt wird.
6. Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzsignal (Z) eine lokale Strangdicke (d) herangezogen wird, die mittels einer Messeinrichtung (21) in der Strangführung (8) gemessen wird.