DE3307176C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungssteuerung für das Aus­ ziehen eines Gießstranges aus einer Kokille beim horizontalen Stranggießen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung der Steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Das entsprechende Steuerverfahren und die Steuereinrichtung sind aus der US-PS 37 26 333 bekannt.

Beim horizontalen Stranggießen ist eine visuelle Beobachtung des Vorganges der Bildung der Schale des Stranges in der Kokille nicht möglich, da das Schmelzgefäß unmittelbar mit der Kokille verbunden ist.

Das bekannte Steuerverfahren bzw. die bekannte Einrichtung die­ nen deshalb dazu, das Ausziehen des Gießstranges auf einen Bruch in der Schale des Stranges zu überwachen und durch Verlängerung der Unterbrechungszeit des Ausziehvorganges den Bruch mittels der Ermöglichung eines ausreichenden Gießschweißvorganges zu beseitigen.

Liegt kein Bruch der Schale vor, d. h., verläuft der Ausziehvor­ gang normal, so hat infolge der periodischen Zuführung des flüssigen Metalls zur Anfangsbildungszone der Schale in der Kokille die Kokillenwandtemperatur einen schwankenden Verlauf mit der Frequenz des Ausziehzyklusses. Beim Ausziehen des Stranges erhöht sich die Temperatur und bei der Unterbrechung des Ausziehvorganges nimmt sie wieder ab.

Bei einem Bruch der Schale bewegt sich beim Ausziehvorgang ein Teil der Schale von der Stirnseite der Kokille bis zur Bruch­ stelle nicht. Es wird dabei ein steiler Abfall der Kokillenwand­ temperatur nach Beginn des Ausziehzyklusses beobachtet. Bei Feststellung eines solchen Temperaturabfalles wird die Dauer der Unterbrechung des Ausziehvorganges um eine vorgegebene Zeit verlängert, um eine Wiederherstellung der Schale zu ermöglichen.

Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung haben jedoch den Nachteil, daß ein Abfall der Kokillenwandtemperatur aufgrund von Änderungen der Gießgeschwindigkeit, des Kühlzustandes der Kokille oder der Temperatur des flüssigen Metalls ebenfalls als Schalenbrüche gedeutet werden. Unnötige Stillstandzeiten beim Gießvorgang, eine geringe Produktion und Metallverluste beim Ausziehen sind die Folge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Steuerver­ fahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszu­ gestalten, daß nur bei einem tatsächlichen Schalenbruch die Unterbrechungszeit des Ausziehvorganges verlängert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Steuerver­ fahrens mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen und bezüglich der Einrichtung mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 beschriebenen Merkmalen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Unterbrechungszeit des Ausziehvorganges nur beim Vorhandensein von zwei Bedingungen verlängert, und zwar, wenn bei einem Temperaturabfall gleich­ zeitig der Schwankungsverlauf der Kokillenwandtemperatur mit der Frequenz des Ausziehzyklusses ausbleibt. Solange die Temperatur um einen festen Mittelwert schwankt, ist ein normaler Gießver­ lauf gegeben. Dies ist auch dann noch der Fall, wenn die Tempe­ ratur aus irgendeinem Grund sinkt, sich aber die Schwankungen mit der Frequenz des Ausziehzyklusses fortsetzen. Erst dann, wenn die Temperatur fortlaufend abfällt, ohne wieder anzu­ steigen, liegt mit Sicherheit eine Störung bei der Strangbildung vor; und erst in diesem Zeitpunkt setzt die erfindungsgemäße Überwachungssteuerung ein und zögert das Ausziehen um mindestens das doppelte der Zeit für den störungsfreien Verlauf hinaus, um eine zuverlässige Wiederherstellung des Stranges zu ermöglichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Steuervorrichtung nach Anspruch 2 ist im Anspruch 3 beschrieben.

Durch Vermeidung von unnötigen Stillstandszeiten wird somit die Produktivität beim horizontalen Stranggießen gesteigert. Es entstehen außerdem auch keine Fehler durch überflüssiges Still­ setzen des Antriebs der Ausziehvorrichtung in denjenigen Teilen der Strangschale, die im Augenblick der Stillsetzung mit dem Ausguß des Schmelzgefäßes in Berührung stehen.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Steuerung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des Steuerverfahrens für das Ausziehen eines Gießstranges aus einer Kokille bei hori­ zontalem Stranggießen sowie ein Schmelzegefäß und eine Kokille;

Fig. 2 die Gesamtansicht eines Gebers für die Über­ wachung des von einer Änderung der Kokillenwandtemperatur abhängigen Zustandes der Schale des erstarrten Strangs und eines Wagens mit dem Zeiger einer Registriervorrichtung,

Fig. 3 eine Ansicht nach Pfeil B in Fig. 2,

Fig. 4 die elektrische Schaltung einer Steuereinheit des Antriebs der Ausziehvorrichtung, und

Fig. 5 eine Temperaturkurve für die Kokillenwand in der Zone der Anfangsbildung der Strangschale.

Die Einrichtung zur Durchführung des Steuerverfahrens für das Ausziehen eines Gießstranges aus einer Kokille bei horizontalem Strangguß enthält einen Temperaturmeßfühler 1 für die Kokillenwand, welcher in der Zone A der Anfangs­ bildung der Schale des erstarrten Strangs angeordnet ist. Die Länge der Zone A ist gleich dem Ausziehschritt des Stranges 3. Der Temperaturmeßfühler ist über eine Regi­ striervorrichtung 4 mit einer Steuereinheit 5 des Antriebs der Ausziehvorrichtung elektrisch verbunden. Der Antrieb 6 der Ausziehvorrichtung führt ein periodisches Ausziehen des Stranges 3 aus der Kokille 2 mit einer vorgegebenen Fre­ quenz durch. Dabei ist die Kokille 2 über einen feuerfe­ sten Stopfenausguß 7 mit einem Schmelzegefäß 8 verbunden, in dem sich das flüssige Metall 9 befindet.

Die Einrichtung enthält auch einen Geber 10 für die Überwachung des von der Änderung der Kokillenwandtempe­ ratur abhängigen Zustands der Strangschale. Ein Anschluß­ ende 11 des Gebers 10 ist mit dem Temperaturmeßfühler 1 der Kokillenwand und das andere Anschlußende 12 dieses Gebers mit der Steuereinheit 5 des Antriebs der Auszieh­ vorrichtung verbunden.

Bei dieser Ausführungsform der Einrichtung ist die Re­ gistriervorrichtung 4 als Schreiber ausgebildet, welcher einen Wa­ gen 13 (Fig. 2, 3) mit Zeiger 14 enthält. Der Wagen 13 ist entlang einer Achse 15 in einer Führung 16 verschieb­ bar angeordnet. Die Anzeige der Registriervorrichtung 4 wird an der Temperaturskala abgelesen. Der genannte Geber 10 ist dabei in der Form eines elektrischen Kontaktes 18 und eines Zeitrelais 19 ausgeführt, das mit dem Kontakt 18 in Reihe geschaltet ist. Der elektrische Kon­ takt 18 ist auf einem zusätzlichen Wagen 20 des Schreibers angebracht. Der zusätzliche Wagen 20 ist auf einer Achse 21 in einer Führung 22 verschiebbar angeordnet. Im Wagen 20 ist eine Nut 23 (Fig. 2) ausgeführt, in der ein Ende eines Mitnehmers (24) (Fig. 2, 3) entlang der Bewegungsachse verschiebbar angeordnet ist. Das andere Ende des Mit­ nehmers 24 ist starr an dem Wagen 13 befestigt. Die Länge der Nut 23 ist um das 1,5 bis 2fache größer als der Emp­ findlichkeitsbereich des elektrischen Kontaktes 18, während die Verzögerungszeit des Zeitrelais 19 so gewählt ist, daß sie um das 1,5fache größer als die Zeitdauer des Auszieh­ zyklusses ist.

Zur Betätigung des Kontaktes 18 ist eine Rolle 25 vor­ gesehen, die an dem Wagen 13 mittels eines Mitnehmers 26 starr befestigt ist.

In der Fig. 4 ist eine elektrische Schaltung der Steuer­ einheit 5 des Antriebs der Ausziehvorrichtung dargestellt. In dieser Schaltung ist in Reihe mit dem elektrischen Kon­ takt 18 das Zeitrelais 19 geschaltet, das mit einem im Stromkreis eines Sperrelais 28 liegenden Kontaktes 27 ver­ sehen ist. Der Schließkontakt 29 des Sperrelais 28 steuert den Stromkreis eines Ausziehzyklus-Relais 30, in den der Kontakt 31 eines Zyklengebers (nicht gezeigt) geschaltet ist, der in einem Schütz des elektrischen Antriebs 6 ange­ ordnet ist.

Der Öffnungskontakt 32 des Sperrelais 28 betätigt den Stromkreis eines Rückstellrelais 34 der Spule 34 eines in der Steuereinheit 5 vorhandenen Schrittwählers 35, in der ein Öffnungskontakt 36 des Schrittwählers 35 und ein Schließkontakt 37 des Ausziehzyklus-Relais 30 liegen. Parallel zum Kontakt 37 sind ein Schließkontakt 38 des Rückstellrelais 33 und ein Endschalter 39 des Schritt­ wählers 35 geschaltet.

Der Schließkontakt 40 des Sperrelais 28 steuert ein ersten Programmrelais 41, das zusammen mit dem Schritt­ wähler 35 und einem Zeitrelais 42 eine Verlängerung der Pausenzeit des vorgegebenen Ziehzyklusses ermöglicht. Im Stromkreis des Zeitrelais 42 liegt ein Schließkontakt 43 des Programmrelais 41.

Der Schließkontakt 44 des Sperrelais 28 steuert ein zweites Programmrelais 45, durch das ermöglicht wird, zu­ sätzlich die Pausenzeit des vorgegebenen Ziehzyklusses zu verlängern. Im Kreis des Zeitrelais 46 liegt ein Schließ­ kontakt 47 des Programmrelais 45.

Durch den Schließkontakt 48 des Sperrelais 28 wird ein drittes Programmrelais 49 gesteuert, das zusammen mit dem Schrittwähler 35 und dem Öffnungskontakt 50 dann eine voll­ ständige Stillsetzung des Antriebs 6 der Ausziehvorrich­ tung ermöglicht, wenn die Wiederherstellung der Ganz­ heit der Schale mißlungen ist.

In Reihe mit dem Öffnungskontakt 50 sind Kontakte 51, 52 eines Zeitrelais 46, Kontakte 53, 54 des Zeitre­ lais 42 und ein handbetätigter Umschalter 55 geschaltet.

Die Steuereinheit 5 enthält weiter drei Programmschal­ ter 56, 57, 58, welche die Möglichkeit bieten, die Program­ me zur Verlängerung der Pause im vorgegebenen Ausziehzyk­ lus auszuwählen und die Einrichtung vollständig stillzu­ setzen, wobei die Betätigung dieser Schalter von Hand er­ folgt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Durchführung des Steuerverfahrens für das Ausziehen eines Gießstranges aus einer Kokille bei horizontalem Stranggießen ist folgende:

Innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne t ₁ zieht man den Gießstrang 3 (Fig. 1) aus der Kokille 2 unter gleich­ zeitiger Zuführung einer Portion flüssigen Metalls 9 aus dem Schmelzegefäß 8 in die Zone A der Anfangsbildung der Scha­ le des erstarrten Stranges aus. Man unterbricht den Aus­ ziehvorgang für eine vorgegebene Zeitspanne t ₂ zwecks Gießschweißen der neu gebildeten Schale des erstarrten Stranges und mißt ununterbrochen die Wandtemperatur der Kokille 2 in dieser Zone A. Man überwacht die Temperatur der Wand der Kokille 2 in der Anfangsbildungszone A der Kruste, die sich periodisch ändert.

In der Fig. 5 ist ein Verlauf der Temperatur t°C der Wand der Kokille 2 in Abhängigkeit von der Zeit τ gezeigt.

Im Teil I der Kurve ist ein Temperaturdiagramm beim normalen Prozeßablauf dargestellt. Der Abschnitt CD ist kenn­ zeichnend für das Einfüllen einer Portion flüssigen Metalls 9 aus dem Schmelzegefäß 8 in die Zone A der Anfangsbildung der Strangschale in der Kokille 2 während der Zeit t ₁, die von einer kurzzeitigen Temperaturerhöhung während des Aus­ ziehens des Stranges begleitet wird. Der Abschnitt DE ent­ spricht der Zeitspanne t ₂ im Ausziehzyklus mit gleichzeiti­ gem intensivem Auskühlen der Schale des Stranges 3 und Gieß­ schweißen mit dem Strang in der Zone A, was von einer kurz­ zeitigen Abnahme der Temperatur begleitet wird.

Somit hat beim normalen Prozeßablauf die Temperatur­ änderung einen Schwankungsverlauf.

Im Teil II der Kurve ist ein weiteres Temperaturdiagramm beim normalen Prozeßablauf abgebildet. Der zu beob­ achtende Temperaturabfall unter Beibehaltung eines Schwan­ kungsverlauf der Temperatur wird durch verschiedene Fakto­ ren, z. B. durch Verminderung der Temperatur des im Schmelze­ gefäß 8 befindlichen flüssigen Metalls 9 oder durch Ver­ minderung der Ausziehgeschwindigkeit bedingt. Der Teil III der Kurve stellt ein Diagramm für die Kokillenwand bei Zer­ störung der Strangschale dar. In diesem Fall wird ein Tem­ peraturabfall beobachtet, aber diese Temperaturänderung hat dabei keinen Schwankungsverlauf mehr.

Bei normalem Ablauf des Ausziehvorganges (Teil I), wobei die Änderung der Wandtemperatur der Kokille 2 einem Schwankungsverlauf mit der Ausziehzyklusfrequenz ge­ horcht, erfolgt eine schwingende Bewegung des Wagens 13 (Fig. 2, 3) und des Zeigers 14 des Schreibers.

Bei Änderung der Temperatur, wie sie im Abschnitt CD gezeigt ist, verschiebt sich der Wagen 13 (Fig. 2) nach rechts. Am Anfang der Verschiebung des Wagens 13 wird das Ende des Mitnehmers 24 in der Nut ver­ schoben, während der Wagen 20 unbeweglich bleibt, wobei durch die Rolle 25 der Kontakt 18 geöffnet wird.

Beim Übergang auf den Abschnitt DE bleiben die beiden Wagen 13, 20 stehen, dann beginnt der Wagen 20 mit einer Bewegung in entgegengesetz­ ter Richtung, während sich zusätzliche Wagen 20 aufgrund der Nut 23 nicht bewegt, und die Rolle 25 schließt den Kontakt 18 wieder.

Auf solche Weise erfolgt beim normalen Ausziehvorgang ein periodisches Schließen bzw. Öffnen des Kontaktes 18 mit der Ausziehzyklusfrequenz; hierbei befindet sich das Zeit­ relais 19 in der Ausgangsstellung, so daß an der Steuer­ einheit 5 des Antriebs der Ausziehvorrichtung kein Si­ gnal zur Stillsetzung eintrifft.

Bei einer Verminderung der Temperatur der Wand der Kokille 2 unter Beibehaltung eines Schwankungsverlaufs der Kurve (Fig. 5, Teil II) wird vom Wagen 13 (Fig. 2) der zusätzliche Wagen 20 in eine neue Stellung mitgenommen, aber der Schwingungsverlauf der Bewegung der Wagen 13, 20 re­ lativ zueinander bleibt erhalten. In diesem Fall gelangt ebenfalls kein Signal zur Steuereinheit 5 des Antriebs der Ausziehvorrichtung.

Der Ausziehvorgang wird nur beim Ausbleiben des Schwankungsverlaufs der Wandtemperatur der Kokille 2 mit der Ausziehzyklusfrequenz und bei gleichzeitigem Tem­ peraturabfall unterbrochen. Dabei wird die Unterbrechungszeit des Ausziehvorganges um mindestens das 2fache gegenüber der Zeitperiode des vorhergehenden Ausziehzyklusses verlängert, um die Strangschale wiederherzustellen.

Bei einem Bruch der Strangschale in der Kokille 2, d. h., bei einer Störung des normalen Prozeßablaufs (Fig. 5, Teil III), findet ein Temperaturabfall statt und die Temperaturschwan­ kungen hören auf.

Der Wagen 13 (Fig. 2) bewegt sich dabei nach links und nimmt mit Hilfe des Mitnehmers 24 den zusätzlichen Wagen 20 mit. In diesem Fall bleibt der Kontakt 18 für eine Zeit geschlos­ sen, die größer als die eines Ausziehzyklusses ist. Dadurch kommt das Relais 19 in Funktion, dessen Kontakt 27 (Fig. 4) das Sperrelais 28 einschaltet. Durch die Kontakte 29, 32, 40, 44, 48 des Sperrelais 28 werden die Stromkreise des Ausziehzyklus-Relais 30, des Rückstellrelais 33 und der Programmrelais 41, 45, 49 vorbereitet. Der Kontakt 31 des Zyklengeber schaltet das Ausziehzyklus-Relais 30 ein, durch das über den Kontakt 37 auf die Wicklung 34 des Schritt­ wählers 35 Befehle zur Zählung von Zyklen gegeben werden. Der Schrittwähler 35 schaltet mit Hilfe seiner Kontakte über die Programmschalter 56, 57 der Reihe nach die Programmre­ lais 41, 45 ein, die über das Zeitrelais 42 und bei Bedarf über das Zeitrelais 46 einen Befehl zur Ausführung des er­ sten bzw. des zweiten Programms zur Verlängerung der Pausen­ zeit im Ausziehzyklus abgeben. Gleichzeitig damit schaltet der Schrittwähler 35 mittels seiner Kontakte digitale Anzeigeele­ mente (nicht gezeigt) zur Zählung der nach dem Zeitpunkt der Feststellung des Bruchs der Strangschale in der Kokille 2 abgelaufenen Zyklen ein.

Ist nach Ablauf der zweiten Pausenzeit die zerbrochene Schale nicht wiederhergestellt, wovon eine weitere Abnahme der Wandtemperatur der Kokille 2 ohne deren Schwankungen kündet, wird in diesem Zyklus durch den Programmschal­ ter 58 und das Programmrelais 49 ein Befehl zum Abstoppen des Ausziehvorganges abgegeben.

Ist die Strangschale nach der Verlängerung der zur Ausführung des ersten bzw. des zweiten Programms erforderlichen Pausenzeit wiederhergestellt, was von einer Temperaturerhöhung der Wand der Kokille 2 bei gleichzeitigem Auftreten von Temperaturschwankungen begleitet wird, so wird der Kontakt 18 geöffnet, so daß das Sperrelais 28 abfällt und die Schaltung in den Ausgangszustand zurückgestellt wird.

Somit wird der Zeitpunkt eines Bruchs der Schale des erstarrten Strangs 3 (Fig. 1) in der Kokille 2 bestimmt und der Bruch durch Verlängerung der Pausenzeit im Ausziehzyklus, die für die Ausführung des ersten bzw. des zweiten Programms in An­ spruch genommen wird, behoben.

Claims (3)

1. Überwachungssteuerung für das Ausziehen eines Gießstranges aus einer Kokille beim horizontalen Stranggießen, bei dem inner­ halb einer vorgegebenen Zeitspanne t ₁ der erstarrte Strang aus der Kokille ausgezogen und gleichzeitig eine Portion flüssigen Metalls in die Zone der Anfangsbildung der Strangschale einge­ führt wird sowie der Ausziehvorgang für eine vorgegebene Zeit­ spanne t ₂ zum Gießschweißen einer neu gebildeten Schale mit dem erstarrten Strang und zu deren Dickenwachstum in der Anfangsbil­ dungszone der Schale bei kontinuierlichem Messen der Kokillen­ wandtemperatur in dieser Zone unterbrochen, die Kokillenwand­ temperatur in der Anfangsbildungszone der Schale überwacht und bei einer Änderung der Temperatur gegebenenfalls die Unter­ brechungszeit des Ausziehvorganges um eine vorgegebene Zeit­ spanne verlängert wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verlängerung um mindestens das 2fache der Zeitdauer des vorhergegangenen Ausziehzyklusses erfolgt und zwar nur dann, wenn bei einem Abfallen der Temperatur das Einsetzen des schwan­ kungsbedingten Wiederansteigens der Temperatur ausbleibt.

2. Überwachungssteuereinrichtung für das Ausziehen eines Gieß­ stranges aus einer Kokille bei horizontalem Stranggießen nach Anspruch 1, mit einem Temperaturmeßfühler für die Kokillenwand, der in der Anfangsbildungszone der Strangschale angeordnet ist und über eine Registriervorrichtung mit einer Steuereinheit für den Antrieb der Ausziehvorrichtung in elektrischer Verbindung steht, gekennzeichnet durch einen Geber für die Überwachung des von der Änderung der Kokillenwandtemperatur ab­ hängigen Zustands der Strangschale, dessen eines Anschlußende (11) mit dem Temperaturmeßfühler (1) der Kokillenwand und dessen anderes Anschlußende (12) mit der Steuereinheit (5) des Antriebs der Ausziehvorrichtung verbunden ist.

3. Überwachungssteuereinrichtung nach Anspruch 2, mit einer Ausbildung der Registriervorrichtung in der Form eines Schrei­ bers, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (10) für die Überwachung des von der Änderung der Kokillen­ wandtemperatur abhängigen Zustandes der Strangschale aus einem elektrischen Kontakt (18) und einem Zeitrelais (19) besteht, das in Reihe mit dem elektrischen Kontakt (18) geschaltet ist, daß der Schreiber einen zusätzlichen Wagen (20) enthält, auf dem der elektrische Kontakt (18) angebracht ist, der mit dem Hauptwagen durch einen Mitnehmer (24) verbunden ist, der entlang der Bewe­ gungsachse in einer Nut (23) des zusätzlichen Wagens (20) ver­ schiebbar angeordnet ist, wobei die Länge der Nut (23) um das 1,5 bis 2fache größer als der Empfindlichkeitsbereich des elektrischen Kontaktes (18) und die Verzögerungszeit des Zeit­ relais (19) um das 1,5fache länger als die Zeitdauer des Ausziehzyklusses ist.