DE2901407A1

DE2901407A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern und regeln beim metallstrangguss

Info

Publication number: DE2901407A1
Application number: DE19792901407
Authority: DE
Inventors: Bernard Georges Mairy; Daniel Leon Ramelot
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1979-01-15
Publication date: 1979-07-19
Also published as: JPS61117350U; IT7967061A0; IT1117559B; LU80796A1; JPS6327892Y2; GB2012637A; CA1156423A; GB2012637B; JPS54112338A

Description

PATENTANWALT /O " 40Ou DÜSSELDOHF-EENRATH 1C 13. 1. 1979

DIPL-ING. ULRICH PLÖGER tTlEF(JN^32 34 un*7189^ Pl/R

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TELEX 8587941

REG. NR.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE

Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk

>+7, rue Montoyer Brüssel / BELGIEN

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern und Regeln beim Metallstrangguß

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln beim Metallstrangguß.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich als Beispiel auf das Stranggießen von Stahl, doch gilt die Erfindung allgemein für Metalle.

Das Stranggießen von Stahl, insbesondere in grossformatigen Strängen, erfordert zur Bestimmung der jeweils optimalen betrieblichen Bedingungen die Berücksichtigung einer grossen Zahl von Faktoren.

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Unter den bei einem Stran^güss-Re^elprozesL; zu sLciiti₍-endexi Parametern wären insbesondere za nennen die ilolie aod Temperatur des Fliisaigmetallbadea im Zwischenbehälter! die Lage des Ausguüses in der i.ouillei die Iletallbadhöhe in der Kokille; die Wahl, -Beschaffenheit and Menge des jeweiligen Abdeckpalvers; daö hieb verhalten des Strangs; die Giessjjjeschwindigi.eLt; die jeweiligen Parameter der Kokillenschwincan^; di.e i.oni-Äität der Kokillenflächen} der Värmeaustaadch in der Ebene der Kokille sowie der ersten Sprühzonen im Anschlug an den Kokillenaustritt} und schliesslich die Ke.;elan^ der hinter der Kokille befindlichen

Eo coil nunmehr der Einfluss der vorstehend aufgezählten Faktoren auf die Arbeitsbedingungen beim Stranggießen von Stahl aufgezeigt werden.

Es ist allgemein bekannt, dass beim Stranggiessen von Stahl and insbesondere beim Stranggiessen in grossformati^en Strängen die Oberfläche des gegossenen Strangs mit einem Abdeckmittel von entsprechender Beschaffenheit abgedeckt wird.

Dieses Material dient mehreren Zwecken, insbesondere der Sicherstellung einer guten Wärmeisolierung der Strangoberfläche gegenüber der Luft sowie dem Schutz dieser Oberfläche f^egen Oxydation, der Auffangung der im Stahl enthaltenen Eimchlüsee, der Schmierung zwischen Strang and Kokille, der Sicherstellung des Jeweils bestmöglichen Wärmeübergangs vom Strang zur Kokille, und dies alles jeweils in Anpassung an die Schwingbewegung der letzteren,

Bei seiner Aufbringung auf den in der Entstehung begriffenen Gießstrang kann dieses Material die verschieden-

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sten Aggregatzustände aufweisen, d.h. je nach Art der Aufbereitung in Form eines Pulvers, einer Paste, von Fasern bzw. v/eichen oder festen geometrischen Körpern eingesetzt v/erden.

Im besonderen Falle des Pulvers besteht dieses im allgemeinen aus CaO, SiOg, AIgO^, mit Zuschlagen wie beispielsweise OaFp, KpO, NapO sowie häufig auch G, wobei die anteiligen Mengen entsprechend den Merkmalen und Eigenschaften des ,jeweils zu giessenden Strangs und des jeweiligen Giessprozesses variieren. Ein ständiger Kontakt dieses Mittels mit dem ständig neuen Metall wird in den meisten Fällen durch entsprechende Formgebung des Ausgussendes bewirkt, das mindestens einen Teil des den Ausguss passierenden Metalls kontinuierlich in Richtung auf dieses Material leitet.

Dieses Abdeckpulver lässt sich auf verschiedene Art und V/eise herstellen. Bestimmte Pulver sind künstliche Gemische aus vorzerkleinerten Komponenten, während andere wiederum als Produkt einer Vorverschmelzung eines aus entsprechenden Bestandteilen gebildeten Gemischs mit nachfolgender Zerkleinerung anfallen. Ausserdem lassen sich die so hergestellten Pulver zu verschiedensten Formen aufbereiten.

Erfahrungen aus der ,jüngsten Vergangenheit zeigen, dass nicht nur die chemische und mineralogische Zusammensetzung sowie die Art der Behandlung bei der Herstellung der Pulver (Mischung, Verschmelzung, Mahlen, Zugabe von Bindemittel usw.) einen sehr grossen Einfluss auf die Qualität des Stranggussproduktes haben, sondern dass auch die Form dieser Abdeckpulver, d.h. Stäbchen, Würfel bzw. sonstige geometrische Formen, einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Eigenschaften des Stranggussproduktes ausübt.

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Die Steuerung des Giessprozesses erfolgt in üblicher Art und Weise unter Beobachtung des Aussehens und Verhaltens der Strangoberfläche während des Abkühlens ab dem Punkt des Austritts des Strangs aus der Sprühzone der Stranggussmaschine.

Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass bestimmte Mängel, die möglicherweise auf die Wahl eines ungeeigneten Abdeckpulvers und auf eine Zersetzung des Abdeckmittels zurückzuführen sind, erst spät erkannt werden und dass die Massnahmen zur Behebung der jeweiligen Mängel erst nach einer gewissen Verzögerung wirken. Nach diesem Verfahren lässt sich kaum vermeiden, dass zuweilen grosse Teile des Gießstrangs verschrottet oder in eine niedrigere Qualitätsklasse eingestuft werden müssen.

Im Lichte der vorstehenden Ausführungen wird deutlich, wie wichtig es ist, einerseits eine Möglichkeit zur Kontrolle einer guten Auswahl des Abdeckpulvers in Abhängigkeit von den jeweiligen Giessbedingungen und der Stahlzusammensetzung zu haben, und andererseits diese. Kontrolle in einer Weise fortsetzen zu können, dass schnellstmöglich jede Unregelmässigkeit und Anomalie im Giessprozess erkannt und abgestellt werden kann.

Bekanntlich können bestimmte Probleme auftauchen, wenn der den Ausguss passierende und in Kontakt mit dem Abdeckpulver gehaltene Stahl eine zu niedrige oder zu hohe Temperatur führt.

Im ersteren Falle kann das Metall den Ausguss zusetzen oder zumindest in seinem Strömungsquerschnitt verringern und ausserdem nicht genügend Wärmeenergie besitzen,

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um das Abdeckpulver, mit dem es in Kontakt gelangt ist, rechtzeitig zum Schmelzen zu bringen: ungenügend aufgeschmolzenes Abdeckpulver vermag weder die aus dem Stahl dekantierten Einschlüsse zu absorbieren noch seine ""'unktion als Schmier- oder Gleitmittel zu erfüllen.

Der Plüssigmetallspiegel im Zwischenbehälter bedarf ebenfalls der Regulierung, da bei zu niedrigem Badniveau die Einschlüsse im Abdeckpulver innerhalb des Zwischenbehälters in die Kokille mitgerissen werden und den Gießstrang verunreinigen.

Die Lage des Ausgusses, und insbesondere seine Zentrierung bzw. Ausrichtung und Eintauchtiefe, haben bekanntlich einen grossen Einfluss auf den Strömungsweg des JTüssigmetalls in der Stranggusskokille und von daher auf die Wirksamkeit des Abdeckpulvers.

Eine Kontrolle hinsichtlich der Lage des Ausgusses erfolgt nach derzeitger Praxis durch laufende Überwachung des Strangs im Zuge seiner Abkühlung ab dem Punkt seines Austritts aus der Sprühzone der Stranggussmaschine und über eine Zahl von Giessvorgangen hinweg, so dass sich empirische Regeln aufstellen lassen.

Diese Verfahrensweise ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass auf eine falsche Lage des Ausgusses zurückzuführende Mängel erst ziemlich spät erkannt werden und dass die Massnahmen zur Behebung der jeweiligen Mängel erst mit einer gewissen Verzögerung wirken. Nach diesem Verfahren lässt sich kaum vermeiden, dass zuweilen grosse Teile des Gießstrangs verschrottet oder zumindest in eine niedrigere Qualitätsklasse eingestuft werden müssen; ausserdem kann eine schlechte lagemässige Anordnung des Ausgusses zu Ausbrüchen führen.

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Dies zeigt, welches Interesse besteht an einem Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Lage bzw. Stellung des Ausgusses beim Giessen und gegebenenfalls zur Vorhaltung desselben in der ,jeweils als optimal anzusehenden Stellung bzw. zu seiner überführung in dieselbe.

Wichtig ist es, den oberen Metairbadspiegel in der Kokille möglichst konstant zu halten, um insbesondere bestimmte Fehler in der Strangoberfläche zu vermeiden, wie sie beispielsweise entstehen können, wenn, der Fluss des Abdeckmittels sowie des Schmier- bzw. Gleitmittelfilms wechselnden Beanspruchungen infolge einer Hin- und Herbewegung der Metalloberfläche ausgesetzt ist: bei zu grosser Ausdehnung über die Wandung hinweg durch ein Abfallen oder Ansteigen des Metallspiegels reisst dieser Film ab; gegebenenfalls kann die Veränderung des Metallbadniveaus sogar infolge Überreis3ens von Schlacke sogar zu einem Strangdurchbruch führen.

Über die Bestimmung des Stahlbadspiegels in der Kokille ist ausserdem die Steuerung der den Ausguss passierenden Metallmenge möglich.

Normalerweise erfolgt die Kontrolle des oberen Metallbadspiegels in der Kokille optisch oder mit Hilfe von Standhöhenmessern, beispielsweise radioaktiven Messfühlern; jedes dieser herkömmlichen Verfahren bietet jeweils charakteristische Vor- und Nachteile.

Bekanntlich sind die Stranggiessbedingungen in einem starken Masse von der Menge des während des Giessens aufgebrachten Abdeckpulvers abhängig.

Das Nichtvorhandensein ausreichender Gleiteigenschaften infolge Verbrauchs des beaufschlagten Abdeckpulvers kann zu einem Aufreissen der Stranghaut aufgrund einer zu grossen Reibungsbeanspruchung derselben durch die mechani-

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sehen Fördereinrichtungen, insbesondere den Strangausziehtreiber, führen. Ebenso hat übermässiges Vorhandensein von Schmiermittel zur Folge, dass die Giessbedingungen störend beeinflusst werden, dass Störungen im Giessprozess selbst entstehen bzw. dass der Strangqualität Abbruch getan wird.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, welches Interesse besteht an der Möglichkeit zur kontinuierlichen Dosierung der beim Stranggiessen eingebrachten Abdeckpulvermenge, und zwar in Abhängigkeit von der Art des Giessprozesses und der Stahlzusammensetzung, um wie vorstehend bereits ausgeführt das Ausmass an Fehlsträngen bzw. Fehlprodukten zu beschränken.

Ein weiterer äusserst wichtiger Aspekt beim Stranggiessen ist die Gefahr des Sbahlklebens in der Kokille, was zu einer Beeinträchtigung der Strangoberfläche und manchmal sogar zu einem Aufreissen der Stranghaut führen kann.

Somit versteht es sich, dass es äusserst zweckmässig ist, über ein schnelles Informationsmittel zu verfügen, das dieses Phänomen kontinuierlich analysiert.

Die Giessgeschwindigkeit, d.h. diejenige Geschwindigkeit, mit welcher der Gießstrang aus der Kokille gezogen wird, hat ebenfalls einen sehr grossen Einfluss auf die Qualität des anfallenden Produktes, und zwar in solchen Fällen, wo sie nicht richtig gewählt ist, weil hier Risse und sonstige Mangel sowohl auf der Strangoberfläche als auch im Stranginnern und sogar Aus- oder Durchbrüche entstehen können.

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Es ist leicht einzusehen, dass die Parameter der Kokillenschwingung wie beispielsweise die Frequenz, die Amplitude bzw. die Form der Oszillation Einfluss nehmen auf die Oberfläche des Stranggussproduktes.

Eine nicht zu vernachlässigende Ursache für das Auftreten von Mängeln oder sogar Durchbrüchen im Gießstrang ist eine falsche Konizität der Oberflächen der Stranggusskokille. Ein zu schwach konische Ausbildung der Kokillenflächen hat zur Folge, dass die sich bildende Stranghaut den mechanischen Beanspruchungen des Strangs nicht standzuhalten vermag, so dass ein Durchbruch entstehen kann; ähnlich wirkt sich eine zu stark konische Ausbildung der Kokillenflächen dahingehend aus, dass die Reibung zwischen Strang und Kokille zu gross wird, woraus sich eine mit einer Vielzahl von Oberflächenfehlern behaftete Stranghaut ergibt.

Es versteht sich, dass die Bedingungen hinsichtlich Regulierung der Konizität der Kokillenflächen je nach Guss und Stahlzusammensetzung veränderlich sind. Es ist somit von Vorteil, einerseits für jeden Guss und jede Stahlart eine gute Regulierung dieser Konizität sicherzustellen und andererseits alle diese Mängel und Fehler auszuschalten.

Bekanntlich stellt sich ein grosses Problem beim Stranggiessen von Metallen mit der Beurteilung des Wärmeaustausches zwischen dem in der Erstarrung begriffenen Strang und der Stranggusskokille. Es ist nämlich äusserst zweckmässig, kontinuierlich die Veränderungen im Wärmeaustausch zwischen Strang und Kokille zu verfolgen und zu erfassen, damit bei Feststellung einer Unregelmässigkeit die Möglichkeit zu schnellen Gegenmassnahmen gegeben ist.

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Ausgehend von dieser Bewertung des Wärmeflusses zwischen Strang und Kokille lässt sich leicht die Erstarrung des Strangs verfolgen und lassen sich von daher die Risiken für das Auftreten von Fehlern in der Haut oder selbst das Entstehen von Durchbrüchen während des Gusses ausschalten.

Ist der Wärmefluss zwischen Strang und Kokille bekannt, so können auch die mechani sehen Beanspruchungen thermischen Ursprungs, denen die Kokille ausgesetzt ist, bestimmt v/erden und besteht vor allem die Möglichkeit, .jeden abnormalen Temperaturanstieg der Kokille, welcher sich nachteilig auf die letztere auswirken, könnte, zu verhindern.

Nach derzeitiger Praxis erfolgt die Kontrolle des Wärmeaustauschs zwischen Kokille und Strang durch Messung der Temperaturänderung zwischen Kühlwassereinlass und Kühlwasseraustritt der Stranggusskokille oder mit Hilfe von in die Kokille eingebauten Thermoelementen.

Diese beiden Verfahren zur Kontrolle des Wärmeflusses sind jedoch mit Nachteilen behaftet, insbesondere mit dem Nachteil, dass sie den Einsatz komplizierter Rechnersysteme zur kontinuierlichen Bestimmung der Wärmeflussgrösse anhand von Temperaturmesswerten unter gleichzeitiger Berücksichtigung von Wärmeübergangsparametern entsprechend den besonderen Bedingungen eines jeden einzelnen Giessprozesses sowie eines Jeden stranggegossenen Metalls bedingen, und mit dem weiteren Nachteil, dass zwischem dem Moment des Eintretens einer Veränderung im Wärmefluss und dem Augenblick der Erfassung derselben im Wege der Temperaturmessung eine ziemlich lange Ansprechzeit zu verzeichnen ist.

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Was insbesondere die zweite der vorerwähnten Verfahrensweisen anbetrifft, so v/eist sie ausserdern den schweren Nachteil auf, dass durch den Einbau der Thermoelemente bedingt die Stranggusskokille durchbrochen werden muss, was ihre mechanische Festigkeit verringert.

Diese Betrachtungen zeigen das Interesse an einem Verfahren zur kontinuierlichen Kontrolle des V/ärmeflusses zwischen Strang und Stranggusskokille, das die vorbeschriebenen Nachteile nicht mehr aufweist.

Die Regulierung der ausführseitigen Kokillenrollen beeinflusst die Qualität des Stranggussprodukts durch die schieflaufenden Kräfte, welche diese Rollen auf den Gießstrang, und zwar in Abhängigkeit insbesondere von der durch ihren Abstand bestimmten Einspannung, ausüben.

Eo ist also äusserst zweckmässig, über ein Mittel zur ausreichenden Regulierung der Lage und insbesondere des Abstandes der ausführseitigen Kokillenrollen zu verfügen (und dies umsomehr, als die Regelung Je nach Giessart und 3badzusammensetzung unterschiedlich ausfällt), um Oberflächenfehler durch Einwirkung dieser Rollen zu verhindern.

Das erfindungsgoiiiässe Verfahren stellt die Kontrolle und Steuerung der voraufgeführten Parameter und die Regelung der verschiedenen Arbeitsabläufe beim Stranggiessen von Metallen auf einfache und kontinuierliche Art und Weise sicher.

Da." orf indungsgernässe Verfahren basiert auf der überra-."onondon Beobachtung, dass eine Wechselbeziehung besteht //..·' -.vAifi'.i. rion Reibungskräften, die während eines Strang- :■■. o.'-rr/oHv'jnf¹;.·⁷; zwischen Strang und Kokille anstehen, und '/': :.\ . i:.i:: ', on h'u K L" or en wie:

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- dem Flüssigmetallspiegel im Zwischenbehälter

- der Temperatur des Flüssigmetalls im Zwischenbehälter

- der Lage bzw. Stellung des Ausgusses in der Kokille

- dem Flüssigmetallspiegel in der Kokille

- der Beschaffenheit des Abdeckmittel^

- der Abdeckmittelmenge

- dem Klebeverhalten des Strangs

- der Giessgeschwindigkeit

- den Parametern der Kokillenschwingung wie Führung, Aufhängung, Frequenz ...

- der Konizität der Kokillenflächen

- dem Wärmeaustausch in der Ebene der Kokille und der ersten Sprühzonen auf der Austrittsseite derselben

- der Regelung der ausführseitigeri Kokillenrollen,

vjobei diese Parameter einzeln oder in beliebiger Anzahl kombiniert in einer oder mehreren Gruppen zu betrachten sind und die verschiedenen Formen gleichzeitig nebeneinander gegeben sein können.

(Die vorstehende Aufzählung ist in beliebiger Reihenfolge vorgenommen worden; die hierbei gewählten Begriffe haben den Sinn, der ihnen nach dem Text der Beschreibung auf den vorausgehenden Seiten zukommt.)

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierlich ein Meßsignal S, welches die im Zuge eines Stranggiessvorgangs zwischen Strang und Kokille auftretenden Reibungskräfte darstellt und das erhalten wird durch Aussteuern der Komponenten des die vorerwähnten Reibungskräfte repräsentierenden Signals aus mindestens zwei Frequenzbändern, verglichen wird mit einem vorgegebenen Bezugssignal von analoger Beschaffenheit; dass von dieser Vergleichsoperation ausgehend das abnormale Verhalten eines oder mehrerer der Stranggussparameter wie beispielsweise

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- Niveau und Temperatur des Flüssigmetallbades im Zwischenbehälter,

- Lage bzw. Stellung des Kokillenausgusses,

- Flüssigmetallspiegel in der Kokille,

- Beschaffenheit und Menge des Ibdeckmittels,

- Klebeverhalten des Strangs,

- Giessgeschwindigkeit,

- Kokillenschwingungsparameter wie Führung, Aufhängung, Frequenz ...,

- Konizität der Kokillenflächen,

- Parameter der Wärmeflussregulierung in der Ebene der Kokille und der ersten Sprühzonen an der Kokillenausführseite wie Druck, Menge usw. des Kühlmediums, und

- Regelung der ausführseitigen Kokillenrollen nachgewiesen wird; und dass eine gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Änderung eines oder mehrerer Parameter, insbesondere der vorauf geführten Faktoren, bev/irkt wird dergestalt, dass das Meßsignal möglichst weit dem vorgegebenen und für den Fall einer guten Giessoperation als ideal angesehenen Bezugssignal angenähert wird.

Dank dem erfindungsgemässen Verfahren wird das abweichende Verhalten eines oder mehrerer der voraufgeführten Parameter relativ zum vorgegebenen Verhalten dieser gleichen Parameter, dasanhand von als gut anzusehenden Güssen mit analogen Merkmalen bestimmt wurde, gemessen.

Im herkömmlichen System zur Steuerung des Stranggiessens erfolgt die Bestimmung des abnormalen Verhaltens eines oder mehrerer der vorbasehriebenen Parameter auf direktem Wege unter Anwendung e'ines an sich bekannten Verfahrens.

Erfindungsgemäss wird das abnormale Verhalten eines oder mehrerer der voraufgeführten Parameter bestimmt durch

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Vergleich mit einem vorgegebenen Bezugssignal S- mit i = 0, ..., η bei Betrachtung von η Parametern, das je nach dem gegebenen Parameter variabel ist.

Es versteht sich, dass erfindungsgemäss ein vorgegebenes Bezugssignal eingesetzt v/erden kann, das im Zuge eines oder mehrerer Giessvorgänge mit ähnlichen charakteristischen Merkmalen erarbeitet

Das die Reibungskräfte repräsentierende Signal wird vorzugsweise über den Umweg der Kokillenbewegungen, beispielsweise Beschleunigungen derselben, gemessen, was in keiner Weise eine Messung der Reibungskräfte über eine hiervon abhängige andere physikalische Grosse ausschliesst.

Um jedes Missverständnis hinsichtlich der den Begriffen "Meßsignal" und "Bezugssignal" zukommenden Bedeutungen auszuschliessen, sei vermerkt, dass diese Begriffe sowohl kontinuierliche Aufzeichnungen von diskontinuierlich auftretenden Reibungskräften als auch von quantifizierten Werten, d.h. solchen Grossen, welche die auf eine bestimmte Stranglänge wirkenden Reibungskräfte darstellen, beinhalten.

Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes seien nachfolgend verschiedene Anwendungen des Verfahrens unter besonderer Berücksichtigung bestimmter Stranggiessparameter aufgeführt und erläutert, wobei die Reihenfolge der verschiedenen Durchführungen des Verfahrens der bei Realisierung aller Verfahrensweisen als bevorzugt anzusehenden Reihenfolge entspricht, die jedoch nicht als formell gelten soll.

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Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden die Schwankungen des Flüssigmetallspiegels im Zwischenbehälter unter Beobachtung der Entwicklung eines Signals S überwacht; ist das Meßsignal S grosser als ein oder gleich einem vorbestimmten Wert S^, so vergewissere man sich, dass der Metallspiegel nicht unter einer festgelegten Schwelle liegt; im anderen Falle wird über entsprechende Mittel eine Anhebung über diese Schwelle hinaus bewirkt; anschliessend kann die Metallbadoberfläche abgeschlackt werden, worauf schliesslich frisches Abdeckmittel auf das flüssige Metall aufgebracht wird. Nach einer Zeitspanne, die von der Ansprechzextkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, wird bei Wiederabsinken des Meßsignals S unter den Sollwert S₀ der Stranggxessbetrieb wiederaufgenommen bzw» fortgesetzt; gegebenen falls wird ein anderer Giessparameter ücerprüft.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, die mit jeder anderen Ausführungsform kombinierbar ist, wird in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als oder gleich einem vorgegebenen Wert S-, und da die Temperatur T des im Zwischenbehälter befindlichen Flüssigmetalls nicht zwischen T_ß - A und T_ß + B liegt bzw. diesen Werten entspricht, was durch Kontrolle sicherzustellen ist (wobei T₀ ein vorgegebener Idealwert für die Temperatur ist und A sowie B konstante Funktionen der charakteristischen Merkmale der Stranggussanlage und des jeweils vergossenen Stahls darstellen), kontrolliert, ob die Temperatur des Flüssigmetalls höher ist als T^ + B. Ist dies der Fall, so kann beispielsweise nacheinander die Flüssigmetalloberfläche abgeschlackt und Abdeckmittel von grösserer Viskosität zugesetzt werden. Nach einer Zeitspanne, die von der Ansprechzextkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S auf einen Wert, der kleiner ist als der Wert S^ oder gleich demselben, der StranggiessbetrJeb

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wiederaufgenommen bzw. fortgesetzt; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft. Liegt dagegen die Temperatur T nicht über T_n + B und damit unter T_n-A, so v/erden die Folgemassnahmen wie Abschlacken der jj'lüssigmetalloberfläche und Zugabe von Abdeckmittel geringerer Viskosität getroffen. Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S auf einen Wert unter S-, der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Beispiel:

Beim Giessen von halbhartem beruhigten Stahl Al-Si (Format I.9OO χ 200 und Giessgeschwindigkeit 0.8 m/min.) konnte das folgende Verhältnis zwischen der Abweichung (Δ T°) relativ zur angestrebten Giesstemperatur (1.535°G) und der Schwankung des Meßsignals (As °/o) festgestellt werden:

A T⁰O As %

- 5	15
- 10	30
- 15	45

Wach einer ersten Ausführungsform des vorbeschriebenen erfindungsgemässen Verfahrens ist das System zur Bestimmung der Temperatur des stranggegossenen Metalls über einen Rückführkreis mit einem Heiz- oder Kühlsystem verbunden, welches die Temperatur des beispielsweise in der Giesspfanne oder in einem Zwischengefäss wie einer Zwischenheizpfanne befindlichen Flüssigmetails reguliert.

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Nach einer v/eiteren Ausfülirungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in den Fällen, da das Meßsignal S
grosser ist als ein vorgegebener Wert S2 oder gleich demselben und da die Werte der für die Zentrierung und die
Eintauchtiefe des Ausgusses charakteristischen Parameter nicht korrekt sind, eine entsprechende Anpassung derselben.

Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, wird nach
Wiederabsinken des Meßsignals S unter den Wert Sp der
Giessbetrieb wiederaufgenommen; gegebenenfalls wird ein
anderer Giessparameter überprüft.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, in den Fällen, da das Meßsignal S
grosser ist als ein vorgegebener Wert S^ oder gleich demselben und da das Niveau des in der Stranggusskokille
befindlichen Elüssigmetalls nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zwischen Höchst- und Niedrigststand liegt, eine entsprechende Regulierung vorzunehmen in der Weise, dass der Flüssigmetallspiegel innerhalb dieses Bereichs
zu liegen kommt. Nach einer gewissen Zeitspanne, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängig
ist, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den Wert S^ sodann der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Eine erste Ausgestaltung des vorbeschriebenen Verfahrens beinhaltet, dass die erhaltenen Daten hinsichtlich des
Standes des Flüssigmetalls in der Stranggusskokille über einen Rückführungskreis an Systeme zur Steuerung der
Metallmenge weitergeleitet werden.

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Nach einer zweiten Ausgestaltung des vorbeschriebenen Verfahrens werden die erhaltenen Daten hinsichtlich der Flüssigmetallhöhe in der Stranggusskokille über einen Rückführungskreis an Systeme zur Steuerung der Ausziehgeschwindigkeit des Gießstrangs gegeben.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in den Fällen, da das Meßsignal S über einem vorgegebenen Wert S₂, liegt oder gleich demselben ist und nicht das richtige Abdeckmittel gewählt wurde, aufeinanderfolgend die Abschlackung der Oberfläche des in der Kokille befindlichen Flüssigmetalls und die Zugabe des jeweils richtigen Abdeckmittels. Nach einer Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S auf einen Wert unter S^ der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Liegt das Meßsignal S über einem vorgegebenen Wert S₁- oder ist es gleich diesem Wert und liegt die Abdeckmittelmenge auf der Oberfläche des in der Kokille befindlichen Flüssigmetalls nicht in einem vorgegebenen Bereich, so wird nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kontrolliert, ob ein Abdeckmittelüberschuss oder -mangel gegeben ist und die Abdeckmittelmenge in dem jeweilige Sinne reguliert. Nach einer Zeitspanne, die von der Ansprechzeitkonstante der Strangguesanlage abhängt;,: wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert Sn der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

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Nach einer ersten Ausgestaltung des vorbeschriebenen Verfahrens wird für das vorgegebene Bezugssignal wie an anderer Stelle bereits erwähnt eine Kurve C benutzt, v/elche die relativen Extreme in einem Achsensystem wiedergibt, wobei auf der Abszisse die pro Zeiteinheit in die Kokille eingebrachte Abdeckmittelmenge und auf der Ordinate der Wert des Bezugssignals St- aufgezeichnet sind, wobei für die Kurve auf der Achse der Abszissen ein Wertbereich ausgewiesen ist, der als Extrem den kleinsten Wert der pro Zeiteinheit eingebrachten Abdeckmittelmenge mit umfasst, und wobei diesem Wert die Stärke des Signals entspricht, das die als zufriedenstellend geltenden Reibungsbedingungen repräsentiert.

Dieser kleinste Wert wird in Jedem FaIl willkürlich in Abhängigkeit von den besonderen Bedingungen des jeweiligen Gusses, beispielsweise den Strangabmessungen, der Strangbeschaffenheit, den charakteristischen Merkmalen der Stranggussanlage usw., gewählt, und zwar unter Heranziehung beispielsweise von seitens des Konstrukteurs gelieferten Daten oder empirischen oder nichtempirischen früheren Erkenntnissen, die als für die jeweilige Stranggussanlage gültig und zutreffend anerkannt sind.

Eine v/eitere Abwandlung des vorbeschriebenen Verfahrens sieht vor, dass im Anschluss an die Vergleichsoperation ein Signal ausgegeben wird, welches angibt, ob die pro Zeiteinheit und entsprechend dem Wert des effektiv gemessenen Signals effektiv eingegebene Abdeckmittelmenge ausser oder innerhalb der Grenzen des auf der Achse der Abszissen ausgewiesenen Bereichs liegt.

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Gemäss einer weiteren Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Regelung der in die Kokille eingesetzten Abdeckmibtelmenge über einen Rückführungskreis kontinuierlich erfolgt.

Liegt das Meßsignal S über einem vorgegebenen Wert Sg oder ist es gleich diesem Wert, so werden nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens aufeinanderfolgend die Oberfläche des in der Kokille befindlichen Flüssigmetalls abgeschlackt und ein Abdeckmittel andersartiger Beschaffenheit zugesetzt, das gegenüber dem vorherigen Abdeckmaterial eine oder mehrere andere physikalisch-chemische Eigenschaften aufweist, damit das Meßsignal weitmöglichst an das vorbestimmte und wie vorerwähnt für einen guten Guss als ideal anzusehende Bezugssignal herankommt; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Wach einer Ausgestaltung des vorbeschriebenen Verfahrens wird als zu analysierende physikalisch-chemische Eigenschaft die Art bzw. der Grad der Vorverschmelzung oder die Formgebung des Abdeckmittels gewählt und herangezogen.

Schliesslich sieht eine letzte Ausgestaltung des vorbeschriebenen Verfahrens vor, die Änderung der Eigenschaften des Abdeckmittels zweckmässigerweise kontinuierlich und in dem ,jeweiligen Sinne über einen Rückführungskreis zu bewirken.

Ist das Meßsignal S grosser als ein vorgegebener Wert Sr₇ oder gleich demselben und erweist sich der Stahl als eine Klebetendenz aufweisend, so erfolgt nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens aufeinanderfolgend die Abschlackung der in der Kokille befindlichen Flüssigmetalloberfläche und die Zugabe eines Ab-

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deekmittels, das eine andere Beschaffenheit als das beim Auftreten des Klebens verwendete hat. Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals unter den vorgegebenen Wert S_n der Giessbetrieb wiederaufgenommen. Im anderen Falle, d.h. wenn das Meßsignal S immer noch grosser ist als der oder gleich ist dem vorgegebenen Wert S_n und die Kleberscheinung andauert, erfolgt eine erneute Abschlackung des in der Kokille befindlichen Flüssigmetalls und Zugabe eines Abdeckmittels von geringerer Viskosität als das vorherige. Dauert die Klebetendenz weiter an, so wird dieser Arbeitsgang solange wiederholt, bis kein weiteres Abdeckmittel mehr zur Wahl steht. Nach einer gewissen Zeitspanne, die von der Ansprechzeitkonstante der Strang— gussanlage abhängig ist, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert Sn der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in solchen Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert Sg oder gleich demselben und die Giessgeschwindigkeit V nicht einem vorgegebenen Wert Vq entspricht, wobei V_ß den für den jeweiligen Guss als ideal anzusehenden Giessgeschwindigkeitswert darstellt, eine Anpassung der Giessgeschwindigkeit an den Wert Vq· Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert Sg der Giessbetrieb wiederaufgenommen. Im anderen Falle, d.h. wenn das Meßsignal S immer noch grosser ist als der vorgegebene Wert Sg oder gleich demselben, so wird die Giessgeschwindigkeit V um einen Betrag V-, reduziert, der von den technischen Merkmalen der jeweiligen Stranggussanlage und den besonderen Bedingungen im Hinblick auf die Art des vergossenen Stahls abhängig ist, so dass die

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Gefahr des Auftretens von Fehlstellen im Gießstrang oder selbst von Durchbrüchen eingeschränkt ist; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein Diagramm erstellt, dem das Meßsignal S in Abhängigkeit von der Giessgeschwindigkeit, und zwar für Festwerte der anderen Giessparameter, entnehmbar ist, und als Giessgeschwindigkeit V₀ diejenige Geschwindigkeit gewählt, die mindenstens einem den technischen Anforderungen des jeweiligen Gusses genügenden Signal S entspricht.

Die lediglich als Beispiel dienende und keinerlei Einschränkung darstellende Fig. 1 lässt erkennen, wie das erfindungsgemässe Verfahren in dieser besonderen Anwendungsform durchführbar ist.

Diese Figur zeigt auf der Ordinate in den üblichen Einheiten die Stärke des Signals S, welches die Reibungskräfte zwischen Strang und Kokille darstellt, und auf der Abszisse, beispielsweise in m/min., die Stranggiessgeschwindigkeit; die für ein Pulver von gegebener Zusammensetzung und einen Strang mit- vorgegebenen Merkmalen aufgezeichnete Kurve nimmt einen allgemein V-förmigen Verlauf; die hinsichtlich der Giessgeschwindigkeit zweckmässigerweise zu wählende Zone ist diejenige, welche den niedrigsten Punkt entsprechend den geringsten Reibungskräften und folglich einer optimalen Schmierung oder Gleitfähigkeit einschliesst.

Das erfindungsgemässe Verfahren stellt sich somit als Anwendung des vorerwähnten Diagramms dar, das in absolut unvorhersehbarer Weise ein Minimum darstellt.

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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in solchen Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert Sq oder gleich demselben und die Werte der Parameter für die Kokillenschwingung nicht korrekt sind, eine Anpassung dieser Werte der Parameter für die Stranggusskokillenschwingung» Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussaalage abhängt, wird nach Wiederabsinken des Signals S unter den vorgegebenen Wert Sq der Stranggiessbetrieb fortgesetzt» Im anderen Falle, d.h. wenn das Signal S immer noch grosser ist als der vorgegebene Wert Sq oder gleich diesem, wird gegebenenfalls ein weiterer Giessparameter geprüft,,

Ist das Meßsignal S grosser als ein vorgegebener Wert S-.Q oder gleich demselben und erfolgt keine ordnungsgemässe Regelung der Konizität der Kokillenflächen, so wird nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens die Konizität im entsprechenden Sinne verändert. Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert S-,_Q der Stranggiessbetrieb fortgesetzt; gegebenenfalls wird ein anderer Giessparameter überprüft.

Lediglich als Beispiel und ohne Einschränkung für die Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auf diesem Anwendungsgebxet sind die Kennlinien der Güsse in Fig. 2 wiedergegeben, wobei die Meßsignalpegel auf der Ordinate und die Giessgeschwindigkeiten auf der Abszisse wiedergegeben sind.

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Gegenüber sogenannten "normalen" Güssen, d.h. Güssen mit optimaler Konizität, sind die "gestörten" Güsse durch eine deutlich höhere Signalstärke ausgewiesen.

Ist nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens das Meßsignal S grosser als ein vorgegebener Wert S-,-, oder gleich demselben und entsprechen die Werte der Parameter für die Wärmeflussregulierung in Höhe der Kokille sowie in den ersten Sprühzonen auf der Austrittsseite derselben, nämlich Durchsatzmenge, Druck, Einlasstemperatur und Erwärmung des Kühlmediums, nicht den ,jeweils vorgegebenen Werten, so wird eine Änderung der Werte dieser Parameter im jewei ligen Sinne bewirkt mit dem Ziel, Übereinstimmung mit den Vorgabewerten herzustellen. Nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert S-, -, , der Stranggiessbetrieb fortgesetzt; gegebenenfalls wird ein weiterer Giessparameter geprüft.

Eine Abwandlung des vorbeschriebenen Verfahrens sieht vor, die vorgegebenen Werte der Parameter für den Wärmefluss in Höhe der Kokille und in den ersten Sprühzonen an der Austrittsseite der Kokille anhand von Aufzeichnungen in der Ebene der Kokille und der ersten Sprühzonen an der Austrittsseite derselben in Abhängigkeit vom Meßsignal S, und zwar bei Stranggüssen ähnlicher Beschaffenheit, zu ermitteln.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass sich an den Vorgang zur Bestimmung des Wärmeflusses zxcLschen Strang und Kokille die Einschaltung eines Steuerkreises anschliesst, mit dem sich einer oder mehrere der Stranggiessparameter hinsichtlich der jeweils richtigen Werte, d.h. im entsprechenden Sinne,

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ändern lassen, auf dass der Wärmefluss einen zeitlich vorbestimmten Verlauf nehme.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, die wie all die vorbeschriebenen allein oder in der Kombination mit (den) anderen anwendbar ist, wird in solchen lallen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S^o oder gleich demselben und da die Werte der Parameter für die Regelung der Rollen an der Ausführseite der Kokille, insbesondere des Abstandes derselben, den jeweils vorgegebenen Werten nicht entsprechen, eine Änderung dieser Parameter im entsprechenden Sinne bewirkt, um diesen Gleichheitszustand herzustellen. Nach einer gewissen Zeit, die von der An— sprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, wird nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert S^p der Stranggiessbetrieb fortgesetzt5 gegebenenfalls wird ein weiterer Giessparameter überprüft.

Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, die vorgegebenen Werte der Parameter für die Regelung der Rollen an der Ausführseite der Kokille und insbesondere des Abstandes derselben anhand von Aufzeichnungen der Werte der Signale S in Abhängigkeit von diesen Parametern, und zwar im Zuge von Stranggüssen ähnlicher Beschaffenheit, zu ermitteln.

Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens werden Aufzeichnung, Auswertung und Vergleich des Meßsignals mit dÄm Bezugssignal sowie die hieraus resultierenden Regelvorgänge ganz oder teilweise über automatische Systeme abgewickelt.

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Ut'

VORAUSSETZUNGEN

S Meßsignal (zwischen O und 100 °/o)

S- Schwellensignal (Oberflächenfehler, Durchbruch ...); Sonderfall im Beispiel; S- = S_Q für i insgesamt.

Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage = 30 Sek.

A=B= 10°0

GO Strangguss

Vp angestrebte Giessgeschwindigkeit V Giessgeschwindigkeit (effektiv) T₀ angestrebte Gisstemperatur T Giesstemperatur (effektiv) + JA

NEIK

\ DATMANZEIGE

o/

BETRIEB

TEST
OPERATIONEN DES STEUERVERFAHRENS

1. Signal = S_Q

2. Giessgeschwindigkeit - V~

3. Korrektur der Giessgeschwindigkeit

4. Signal S =* S_Q nach 30 Sek»?

5. Fortsetzung des.Stranggiessbetriebs

6. Geschwindigkeitsreduzierung 20 %i V = Vp - 0.20 V, 7· Klebetendenz erkennbar?

8. Geschwindigkeit auf Null (momentanes Anhalten des Gusses)

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9. Abschlacken, sodann Pulver (gleiche Art) aus einer anderen Partie (Pallette) zugeben.

10. Guss progressiv bis auf V_n wieder hochfahren.

11. 3 ^ S„ nach 30 Sek.?

12. Strangguss fortsetzen«

13. Giesstemperatur im Bereich zwischen T_n - 10 C und T_n + 10⁰G, d.ho T_n - 10 ^ T ό T_n +

OO

14. Giesstemperatur über T_n + 10⁰G, d.h„ T ^ T_n + 10°?

15. Abschlacken, sodann Pulver mit höherer Viskosität zugeben.

16. Abschlacken, sodann flüssigeres Pulver zusetzen.

17. S i S₀ nach 30 Sek»?

18. S^ S₀ nach 30 Sek»?

O₀* < Strangguss fortsetzen»

21. Stahlniveau im Zwischenbehälter zu niedrig?

22. Stahlniveau korrigieren»

23. Abschlacken, sodann Pulver der gleichen Art, gedoch von frischer Beschaffenheit, nachgeben»

24. S ^ S₀ nach 30 Sek.?

25. Stranggiessbetrieb fortsetzen=

26. Wird den Bedingungen des Gusses entsprechendes Pulver (Pulver der vorgegebenen Art) benutzt?

27. Abschlacken, sodann das richtige Pulver zusetzen.

28. ^s - ^so ^{nach 50 Sek}°^?

29. Stranggiessbetrieb fortsetzen.

30. Lage. d.h. Zentrierung, bzw. Eintauchtiefe des Ausgusses richtig?

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31. Lage des Ausgusses, d.h. Zentrierung, bzw. Eintauchtiefe korrigieren.

32. S ^ S₀ nach 30 Sek.?

33· Stranggiessbetrieb fortsetzen.

34. Zusatz von Gleitmittel erforderlich oder Gleitmittel ausreichend?

35« Gleitmittel zugeben, im besonderen Falle auch Abdeckpulver.

36. S ^ S₀ nach 30 Sek.?

37. Stranggiessbetrieb fortsetzen.

38. Kokillenshcwingungsfrequenz richtig? 39· Schwingungsfrequenz korrigieren.

40. S ^ S₀? (Soforteffekt, ohne Verzögerung)

41. Stranggiessbetrieb fortsetzen.

42. Wasserdurchflussmengen bzw. -drücke in Kokille und ersten Sprühzonen (ausführseit. Rollen) richtig?

43. Mengen bzw. Drücke korrigieren.

44. S ^ S₀ nach 30 Sek.?

45. Stranggiessbetrieb fortsetzen.

46. Stahlniveau in Kokille in Ordnung?

47. Kokillenstahlniveau über Stopfenstange/Schieberausguss des Zwischenbehälters bzw. Giessgeschwindigkeit (Ausziehtreiber) korrigieren.

48. S ^ S₀? (Soforteffekt, ohne Verzögerung)

49. Stranggiessbetrieb fortsetzen» .

50. Abschlacken, sodann Pulver (gleiche Art) aus einer anderen Partie (Pallette) zugeben.

51. S ^ S₀ nach 30 Sek.?

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52. Stranggiessbetrieb fortsetzen_c

55» Abschlacken, sodann Pulver von geringerer Viskosität (andere Art!) zugeben_o

54, S ^ S₀ nach 50 Sek_o?

55· Stranggiessbetrieb fortsetzen»

56. Ablauf (Guss) stoppen₀ 57· Kontrolle der_Kokille und Randbedingungen (Sustand und

Regelung)

- Richtige Schwingung?

- Richtige Konizität?

- Richtige Aufhänung? (Federn)

- Richtige Führung? (Platten)

- Ausführseitige Rollen? (Ausrichtung, Kühlung)

- Verschleiss an den Kokillenwänden?

- Kokillenverkleidungen an der richtigen Stelle?

58. Giessgeschwindigkeit 59° Strangkleben

60. Stahltemperatur

61» Füllstand im Zwischenbehälter

62. Pulverkontrolle

65- Lage des Ausgusses 64» Abdeckmittelmenge

65. Schvjingungsfrequena

66. Kühlmediummenge

67. Kokillenfüllstand.

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Die gewählten Parameter sowie die Ablauffolge der Operationen sind genau wie die Werte V~, A, B, S- und die Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage speziell auf die jeweilige Anlage zugeschnitten und dienen somit lediglich als Beispiel ohne absoluten Charakter.

Die ebenfalls erfindungsgemässe Vorrichtung zum Einsatz in einer Anlage zum Stranggiessen von Metallen ist im wesentlichen gekennzeichnet durch:

a) einen Messfühler zur Erfassung der Bewegungen der Stranggusskokille während des G-iessprozesses,

b) eine Einrichtung zur Stromversorgung des Messfühlers,

c) zv/ei am Ausgang des Messfühlers parallelgeschaltete Elektronikketten, wobei die eine zur Erzeugung eines Signals ausschliesslich in Verbindung mit Bewegungen infolge der der Kokille beaufschlagten Schwingung und die andere zur Erzeugung eines Signals, das nicht nur von den genannten Bewegungen, sondern auch von den Reibungen zwischen Strang und Kokille und von der Strangausziehgeschwindigkeit abhängig ist, dient, und

d) eine Vorrichtung, welche die Teilung der vorgenannten beiden Signale durch das jeweils andere Signal ermöglicht, so dass ein neues Signal entstehen kann, das sich als repräsentativ für den jeweils untersuchten Zustand, nämlich die Reibung zwischen Strang und Kokille, erwiesen hat in Verbindung mit der Ausziehgeschwindigkeit.

Nach einer baulichen Ausgestaltung dieser Vorrichtung umfasst die erste Kette einen Bandfilterbaustein mit der 0.1- bis 3-fachen Schwingungsfrequenz der Kokille, die zweite Kette dagegen mit einem Bandfilterbaustein, der für die 3- bis 1.000-fache Schwingungsfrequenz der Kokille und .vorzugsweise das 4~ bis 10-fache dieser Frequenz ausgelegt ist.

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Das Schema gemäss Fig. 4, das lediglich als Beispiel anzusehen ist und keinerlei Einschränkung darstellt, soll eine Vorstellung über den möglichen Aufbau einer erfindungsgemässen Vorrichtung vermitteln.

Diese Fig. 4 ist ein Blockschema einer derartigen Vorrichtung, wobei C den Messfühler zur Erfassung der Kokillenbewegungen mit Speisung über über die Stromversorgung 1 bezeichnet. Zwei am Ausgang des Messfühlers C parallelgeschaltete Elektronikketten sind wie folgt aufgebaut:

- erste Kette: Regelverstärker 6, Bandfilter 7 mit bis 3 Hz, Signaldifferenziereinrichtung 8 (kann kurzgeschlossen sein), Demodulator 9 zur Einwirkung auf einen oder beide Wechsel des Eingangssignals,

- zweite Kette: Regelverstärker 2, Bandfilter 3 mit 4-bis 10 Hz, Signaldifferenziereinrichtung 4 (kann kurzgeschlossen sein), Demodulator 5 zur Einwirkung auf einen oder beide Wechsel des Eingangssignals, und

- Baustein 10 zur Herstellung des Quotienten des Ausgangssignals von 9 durch das Ausgangssignal von 5? wobei der solcherart erhaltene Quotientenwert anschliessend in eine Anzeigevorrichtung oder einen Schreiber 11 gegeben wird.

Das Schema gemäss Fig. 4- lässt sich zweckmässigerweise ergänzen durch:

- eine Korrekturschaltung 12 zur Löschung des Signals zwischen den Güssen, und

- eine Untergruppe 13 zur Auslösung von Hoch- und Niedrigalarmen.

PATENTANSPRÜCHE

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Claims

2301407 s

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Steuern und Regeln beim Metallstrangguss, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierlich ein Meßsignal S, welches die im Zuge eines Stranggusses z\tfischen Strang und Kokille auftretenden Reibungskräfte darstellt und das erhaben wird durch Aussteuern der Komponenten des die vorerwähnten Reibungskräfte repräsentierenden Signais aus mindestens zwei Frequenzbändern, vergiichen wird mit einem vorgegebenen Bezugssignal· von analoger Beschaffenheit; dass von dieser Vergleichsoperation ausgehend das abnormale Verhalten eines oder mehrerer der Stranggussparameter wie beispielsweise:

- Niveau und Temperatur des Flüssigmetallbades im Zwischenbehälter,

- Lage bzw. Stellung des Ausgusses in der Kokille,

- Beschaffenheit des Abdeckmittels,

- Abdeckmittelmenge,

- Klebeverhalten des Strangs,

- Giessgeschwindigkeit,

- Kokillenschwingungsparameter wie Führung, Aufhängung, Frequenz ...,

- Konizität der Kokillenflachen,

- Parameter der Wärmeflussregulierung in der Ebene der Kokille und der ersten Sprühzonen an der Kokillenausführseite,

- Regeiung der ausführseitigen Kokillenrollen nachgewiesen wird; und dass eine gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Änderung eines oder mehrerer dieser Parameter bewirkt wird dergestalt, dass das Meßsignal· möglichst weit dem vorgegebenen und für den Fail· eines guten Gusses ais ideal· anzusehenden Bezugssignal· angenähert wird.

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- 290U07 I

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messung des abweichenden Verhaltens eines oder mehrerer der voraufgeführten Parameter relativ zum vorgegebenen Verhalten dieser gleichen Parameter, das anhand von als gut anzusehenden Güssen mit analogen Merkmalen bestimmt wurde.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Bestimmung des abnormalen Verhaltens eines oder mehrerer der voraufgeführten Parameter auf direktem Wege unter Anwendung eines an sich bekannten Verfahrens.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 3> gekennzeichnet durch Bestimmung des abnormalen Verhaltens eines oder mehrerer der voraufgeführten Parameter auf der Basis eines vorgegebenen Bezugssignals S-, mit i = 0, ..., η bei Betrachtung von η Parametern, das je nach gegebenem Parameter variabel ist.

5. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die .Reibungskräfte repräsentierende Signal vorzugsweise über den Umweg der Kokillenbewegungen und möglichst der Beschleunigungen derselben gemessen wird.

6. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert Sq oder gleich demselben und der Flüssigmetallspiegel im Zwischenbehälter unter einem festen Niveau liegt, auf entsprechende Mittel eingewirkt wird, damit der Flüssigkeitsstand über dieses Niveau hinaus ansteigt, und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängig ist, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter einen vorgegebenen Wert S₀ der Stranggiessbetrieb fortgesetzt wird.

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" 290U07

7. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S-, oder gleich demselben und die Temperatur T des Flüssigmetalls im Zwischenbehälter nicht zwischen T_n-A und T_n + B liegt (wobei T_n ein vorgegebener Idealwert für die Temperatur T ist und A sowie B konstante Funktionen der charakteristischen Merkmale der Stranggussanlage und des jeweils vergossenen Stahls darstellen), kontrolliert wird, ob die Flüssigmetalltemperatur grosser istals T_n + B und bejahendenfalls nacheinander die Flüssigmetalloberfläche abgeschlackt und Abdeckmittel von grösserer Viskosität zugesetzt wird; dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, bei Wiederabsinken des Meßsignals S unter den Viert S-, der Stranggiessbetrieb fortgesetzt wird und im anderen Falle, d.h. wenn die Temperatur T nicht höher als T_n + B und somit niedriger als T_n-A ist, aufeinanderfolgend die Abschlackung der Flüssigmetalloberfläche und die Zugabe von Abdeckmittel geringerer Viskosität erfolgt; und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter S-, der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird.

8. Verfahren gemäss Anspruch 7_t dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Bestimmung der Temperatur des Stranggussmetalls über einen Rückführkreis mit einem Heiz- oder Kühlsystem verbunden, welches die Temperatur des in der Giesspfarme oder in sinem beheizten Zwischengefäss wie einer Zwischenheizpfanne befindlichen Flüssigmetalls reguliert.

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9. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert Sp oder gleich demselben und da die Werte der für die Zentrierung und die Eintauchtiefe des Ausgusses charakteristischen Parameter nicht korrekt sind, eine entsprechende Anpassung derselben erfolgt, und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den Wert So der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird.

10. Verfaliren gemäss Anspruch 1 bis 9₅ dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S^ oder gleich demselben und das Niveau des Flüssigmetalls in der Kokille nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zwischen Höchst- und Niedrigststand liegt, eine entsprechende Anpassung desselben bewirkt wird, und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Widerabsinken des Meßsignals S unter den Wert S^ der Stranggiessbetrieb fortgesetzt wird.

11. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Flüssigmetallstand in der Stranggusskokille erhaltenen Daten über einen Rückführungskreis an Systeme zur Steuerung der Metallmenge weitergeleitet werden.

12. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Flüssigmetallstand in der Stranggusskokille erhaltenen Daten über einen Rückführungskreis an Systeme zur Steuerung der Ausziehgeschwindigkeit des Gießstrangs gegeben werden.

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290U07 ο

13. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S_z. oder gleich demselben und nicht das richtige Abdeckmittel gewählt wurde, aufeinanderfolgend eine Abschlackung der Flüssigmetalloberfläche in der Kokille und die Zugabe des jeweils richtigen Abdeckmittels erfolgt, und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals unter den Viert B₁. der Stranggiessbetrieb fortgesetzt wird.

14. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S₁- oder gleich demselben und die Abdeckmittelmenge auf der Oberfläche des in der Kokille befindlichen Flüssigmetalls nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, eine Kontrolle dahingehend erfolgt, ob zuviel oder zuwenig Abdeckmittel vorhanden ist, und eine Regulierung der Abdeckmittelmenge im entsprechenden Sinne erfolgt; und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert S₁- der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird.

13· Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für das vorgegebene Bezugssignals wie an anderer Stelle bereits erwähnt eine Kurve C benutzt wird, welche die relativen Extreme in einem Achsensystem wiedergibt, wobei auf der Abszisse die pro Zeiteinheit in die Kokille eingebrachte Abdeckmi btel:nenge und auf der Ordinate der Wert des Bezugssignals Sj- aufgezeichnet ist, wobei für

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die Kurve auf der Achse der Abszissen ein Wertbereich ausgewiesen ist, der als Extrem den kleinsten Wert der pro Zeiteinheit eingebrachten Abdeckmittelmenge mit umfasst, und wobei diesem Wert die Stärke desjenigen Signals entspricht, das die als zufriedenstellend geltenden Reibungsbedingungen repräsentiert.

16. Verfahren gemäss Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Vergleichsoperation ein Signal ausgegeben wird, welches angibt, ob die pro Zeiteinheit und entsprechend dem Wert des effektiv gemessenen Signals tatsächlich eingegebene Abdeckmittelmenge ausser- oder innerhalb der Grenzen des auf der Abszissenachse ausgewiesenen Bereichs liegt.

17· Verfahren gemäss Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der in die Kokille eingesetzten Abdeckmittelmenge über einen Rückführungskreis kontinuierlich erfolgt.

18. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S,- oder gleich demselben, nacheinander eine Abschlackung der Flüssigmetalloberfläche in der Kokille und die Zugabe eines Abdeckmittels von anderer Beschaffenheit, das gegenüber dem vorherigen Abdeckmaterial eine oder mehrere andere physikalischchemische Eigenschaften aufweist, vorgenommen werden, damit das Meßsignal weitmöglichst an das vorbestimmte und vrie vorerwähnt für einen guten Guss als ideal anzusehende Bezugssignal herankommt.

19. Verfahren gemäss Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als zu analysierende physikalisch-chemische Eigenschaften die Art bzw. der Grad der Vorverschmel-

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zung oder die Formgebung des Abdeckmittels gewählt und herangezogen wird.

20. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S₇ und beim Stahl eine Klebetendenz festgestellt wird, nacheinander eine Abschlackung der Flüssigmetalloberfläche in der Kokille und die Zugabe eines Abdeckmittels, das eine andere Beschaffenheit als das beim Auftreten des Klebens verwendete hat, vorgenommen v/erden; dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals unter den vorgegebenen Wert S₇ der Stranggiessbetrieb wiederaufgenomme η wird; und dass im anderen Falle, d.h. wenn das Meßsignal S immer noch grosser ist als der vorgegebene Wert Sr? oder gleich demselben und die Klebetendenz andauert, eine erneute Abschlackung oder mehrere Abschlackungen der Flüssigmetalloberfläche in der Kokille sowie die ein- oder mehrmalige Zugabe eines Abdeckmittels von geringerer Viskosität als das vorherige erfolgen und nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert S₁-, der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird.

21. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert Sg oder gleich demselben und die Giessgeschwindigkeit V nicht einem vorgegebenen Wert Y_n entspricht (wobei V_n den für den jeweiligen Guss als ideal anzusehenden Giessgeschwindigkeitswert darstellt) , eine Anpassung der Giessgeschwindigkeit an den

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Wert V,, erfolgt und nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Viert Sg der Stranggiessbetrieb fortgesetzt wird; und dass im anderen Falle, d.h. wenn das Meßsignal S immer noch grosser ist als der vorgegebene Wert Sg oder gleich demselben, die Qessgeschwindigkeit V reduziert wird um einen Betrag V-, , der von den technischen Merkmalen der ,jeweiligen Stranggussanlage und den besonderen Bedingungen im Hinblick auf die Art des vergossenen Stahls abhängig ist.

22. Verfahren gemäss Anspruch 21, gekennzeichnet durch Erstellung eines Diagramms, dem das Meßsignal S in Abhängigkeit von der Giessgeschwindigkeit, und zwar für Festwerte der anderen Giessparameter, entnehmbar ist, und durch Wahl derjenigen Geschwindigkeit als Giessgegeschwindigkeit, die mindestens einem den technischen Anforderungen des geweiligen Gusses genügenden Signal S entspricht.

23. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Viert Sq oder gleich demselben und die Werte der Parameter für die Kokillenschwingung nicht korrekt sind, eine Anpassung dieser Werte der Parameter für die Stranggusskokillenschwingung bev/irkt und nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Signals S unter den vorgegebenen Wert Sq der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird; und dass im anderen Falle, d.h. wenn das Signal S immer noch grosser ist als der vorgegebene Wert Sq oder gleich demselben, ein anderer Giessparameter geprüft wird.

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24. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in den !Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener "wert S₁₀ oder gleich demselben und keine ordnungsgemässe Regelung der Konizität der Kokillenflächen erfolgt, die Konizität im entsprechenden Sinne geändert und nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Widerabsinken des Meßsignals 8 unter den vorgegebenen Viert S-,j., der Stranggiessbetrieb fortgesetzt wird.

25· Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Viert S-,-, oder gleich demselben und die Werte der Parameter für die Wärmeflussregulierung in Höhe der Kokille und in den ersten Sprühzonen auf der Ausführungsseite derselben, nämlich Durchsatzmenge, Druck, Einlasstemperatur und Erwärmung des Kühlmediums, nicht den jeweils vorgegebenen Vierten entsprechen, eine Änderung der Werte dieser Parameter im jeweiligen Sinne bewirkt wird mit dem Ziel, Übereinstimmung mit den Vorgabewerten herzustellen,und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängb, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Viert S-,-, der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird.

26. Verfahren gemäss Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabewerte der Parameter für den Wärmefluss in Höhe der Kokille und in den ersten Sprühzonen auf der Kokillenausführseite anhand von Aufzeichnungen des Wärmeflusses in der Kokillenebene und in den ersten Sprühzonen auf der Austrittsseite derselben in Abhängigkeit vom Meßsignal S, und zwar bei Stranggüssen ähnlicher Beschaffenheit, ermittelt werden.

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27. Verfahren geraäss Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Vorgang der Bestimmung des Wärmeflusses zwischen. Strang und Kokille die Einschaltung eines Steuerkreises anschliesst, mit dem sich einer oder mehrere der Stranggiessparameter im entsprechenden Sinne ändern lassen, auf dass der Wärmefluss einen zeitlich vorbestimmtne Verlauf nehme.

28. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 27 , dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, da das Meßsignal S grosser ist als ein vorgegebener Wert S^₂ oder gleich demselben und die Werte der Parameter für die Regelung der Hollen an der Ausführseite der Kokille, und insbesondere des Abstandes derselhen, den jeweils vorgegebenen Vierten nicht entsprechen, eine Änderung dieser Parameter im entsprechenden Sinne bewirkt wird, um diesen Gleichheitszustand herzustellen, und dass nach einer gewissen Zeit, die von der Ansprechzeitkonstante der Stranggussanlage abhängt, nach Wiederabsinken des Meßsignals S unter den vorgegebenen Wert S-, ο der Stranggiessbetrieb wiederaufgenommen wird.

29. Verfahren gemäss Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabewerte der Parameter für die Regelung der Rollen an der Kokillenausführseite und insbesondere des Abstands derselben anhand von Aufzeichnungen derWerte des Signals S in Abhängigkeit von diesen Parametern, und zwar im Zuge von Stranggüssen ähnlicher Beschaffenheit, ermittelt werden.

30. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass Aufzeichnung, Auswertung und Vergleich des Meßsignals mit dem Bezugssignal sowie die hieraus resultierenden Regelvorgänge ganz oder teilweise über automatische Systeme abgewickelt werden.

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31. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 bis 30, gekennzeichnet durch:

a) einen Messfühler (C) zur Erfassung der Bewegungen der Stranggusskokille während des Gusses,

b) eine Einrichtung (1) zur Stromversorgung des Messfühlers,

c) zwei am Ausgang des Messfühlers parallelgeschaltete Elektronikketten, von denen die eine (6,7,8,9) zur Erzeugung eines Signals ausschliesslich in Verbindung mit Bewegungen infolge der der Kokille beaufschlagten Schwingung, und die andere (2,3,^,5) zur Erzeugung eines Signals, das nicht nur von den genannten Bewegungen, sondern auch von den Reibungen zwischen Strang und Kokille und von der Strangausziehgeschwindigkeit abhängig ist, dient, und

d) eine Vorrichtung (10, 11), welche die Teilung der vorgenannten beiden Signale durch das jeweils andere Signal ermöglicht unter Bildung eines neuen Signals, das sich als repräsentativ für den jeweils untersuchten Zustand erwiesen hat.

32. Vorrichtung gemäss Anspruch 3I₁ dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kette ein Bandfilter (7) mit der 0.1- bis 3-fachen Schwingungsfrequenz der Kokille, die zweite Kette dagegen einen Bandfilterbaustein (3), der für die 3- bis 1.000-fache Schwingungsfrequenz der Kokille und vorzugsweise das 4- bis 10-fache dieser Frequenz ausgelegt ist, umfasst.

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