DE69401811T2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung des metallspiegels in einer strangusskokille - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet des Stranggießens von Metallen, insbesondere von Stahl. Noch genauer betrifft sie die Regelung der Höhe des flüssigen Metalls in einer Stranggußkokille.
• In einer Stranggußanlage für Stahl ergießt sich das flüssige Metall von der Gießpfanne zuerst in einen Zwischenbehälter, der auch Verteiler genannt wird. Eine der Rolle des Verteilers besteht darin, das flüssige Metall in Richtung der einzigen schwingenden Kokille abzugeben oder ganz allgemein einer Vielzahl von schwingenden Kokillen der Stranggußanlage zuzuführen, in denen die Erstarrung der Stahiprodukte (Brammmen, Blöcke oder Knüppel) beginnt. Oberhalb einer jeden Kokille tritt das flüssige Metall aus dem Verteiler durch eine Auslaßöffnung hindurch aus und bildet damit einen Gießstrahl, welcher in die Kokille eintritt, indem er den Neniskus durchsetzt, d.h. die Oberfläche des in der Kokille bereits befindlichen flüssigen Metalls. Auf seinem Weg zwischen dem Verteiler und der Kokille wird der Gießstrahl in einem Rohr aus feuerfesten Material eingeengt, das Gießrohr genannt wird Das obere Ende des Rohrs ist am Boden des Verteilers befestigt, während sein unteres Ende den Meniskus durchsetzt und in das flüssige Metall eintaucht. Das Rohr dient dazu, den flüssigen Metallstrahl vor einer durch die Atmosphäre bedingten Oxidation zu schützen, zu verhindern, daß während des Durchsetzens des Meniskus der Strahl einen Teil der den Meniskus bedeckenden Oberflächenschlacke mitnimmt, wodurch die Eigenschaften des Gießproduktes beeinträchtigt werden könnten und schließlich dem in die Kokille eingefüllten flüssigen Metall eine derartige Verteilung zu geben, daß eine befriedigende Erstarrung des Gegenstandes eintritt. Zu diesem Zweck kann sein unteres Ende eine Vielzahl von seitlichen Öffnungen (oder Auslässen) aufweisen, die in Richtung zu der einen oder anderen Seitenwand der Kokille hin ausgerichtet sind.
• Einer der wesentlichen Parameter zum Erhalt eines einwandfreien Gegenstandes ist die gleichbleibende Höhe des Meniskus in der Kokille. Ist diese Gleichmäßigkeit nicht ausreichend gewährleistet, so erfolgt die Erstarrung des Gegenstandes unter äußerst variablen Bedingungen. Dies kann zu einer örtlich verringerten Dicke des erstarrten Gegenstandes führen und damit gegebenenfalls zu mehr oder minder großen Rissen in der erstarrten Gießhaut. Bestenfalls erhält man dadurch einen Gegenstand mit mittelmäßigen Oberflächeneigenschaften; schlimmstenfalls kann flüssiges Metall durch diese Risse hindurch austreten (Durchstich genannt), wodurch der Gießvorgang unterbrochen werden muß und Beschädigungen der Anlage auftreten können. Die mittlere Höhe des Meniskus wird bedingt durch die Menge an Stahl, der aus dem Verteiler austritt und durch die Geschwindigkeit, mit der der erstarrte Gegenstand aus der Kokille abgezogen wird. Üblicherweise wird eine feuerfeste Stopfstange verwendet, deren konischer Zulauf mehr oder weniger die Auslaßöffnung des Verteilers verschließt und mittels derer die Menge des in die Kokille eintretenden flüssigen Stahls gesteuert wird. Möchte man jedoch diese Menge auf einem konstanten Wert halten, ist es erforderlich, die Position des Endes der Stopfstange zu verändern, um den zunehmenden oder momentanen Veränderungen der anderen Gießparameter Rechnung zu tragen. Diese Veränderungen können z.B. eine Variation der Höhe des Metalls im Verteiler, die zunehmende Abnutzung der Auslässe im Gießrohr oder das Verstopfen durch nicht metallische Einschlüsse sowie ein plötzliches Verschließen sein, wenn diese Einschlüsse sich an den Wänden absetzen. Um eine ausreichende Regelung der Höhe des flüssigen Metalls in der Kokille zu erzielen, ist es unabdingbar, ein automatisiertes System einzusetzen, welches die Position der Stopfstange steuert. Dieses verschiebt sie als Funktion der Ergebnisse eines Vergleichs zwischen der gewünschten Höhe des Meniskus und derjenigen, die tatsächlich gemessen wird. Diese Höhenmessung wird üblicherweise mittels eines einzigen, optischen Fühlers oder Induktionsfühlers erhalten. Dieser liefert ein elektrisches Signal, welches nach seiner Verarbeitung zur Steuerung der Stellung der Stopfstange verwendet wird.
• Im Falle des Stranggießens von Brammen ist das Problem der Regelung der Höhe des Meniskus am kompliziertesten. In der Tat sind diese Kokillen lang und schmal, so daß zu einem gegebenen Zeitpunkt die Veränderungen der Höhe des Meniskus von einem Bereich zum anderen der Kokille äußerst ungleichmäßig sein können. Die von einem einzigen Fühler erhaltenen Anzeigen sind nicht notwendigerweise repräsentativ für die Veränderungen der Höhe des Meniskus. Andererseits weist bei derartigen Anlagen das untere Ende des Gießrohres meistens zwei sich diametral gegenüberliegende Auslässe auf, deren jeder einen Teil des Metallstrahls in Richtung einer der kleinen Wände der Kokille abgibt. Diese beiden Auslässe werden jedoch während des gesamten Gießvorgangs nicht notwendigerweise in gleicher Form beeinträchtigt oder vergrößert. Das Füllen der Kokille kann demzufolge in asymmetrischer Weise geschehen, wobei Wellen den Meniskus beeinträchtigen können, so daß dieser zu beiden Seiten des Gießrohrs zu einem bestimmten Zeitpunkt unterschiedliche Ausgestaltung aufweist. Insbesondere dann, wenn einer der Auslässe plötzlich verstopft wird und wenn diese Verstopfung auf derjenigen Seite des Gießrohrs auftritt, auf der der Fühler angeordnet ist, trägt dieser in einem erheblichen Maße zu einer entsprechenden Störung bezüglich der tatsächlichen Entwicklung der mittleren Höhe des dadurch bedingten Meniskus bei. Tritt hingegen die Verstopfung auf der dem Fühler abgewandten Seite auf, so stellt dieser die dadurch bedingte Störung zu diesem Zeitpunkt nicht fest oder nur in sehr geringem Maße. In beiden Fällen kann die Stopfstange nicht in geeigneter Weise angesteuert werden, um diese Tatsache zu berücksichtigen.
• Es wurde bereits vorgeschlagen (siehe die Veröffentlichung JP 02 137655) zu diesem Zweck nicht ein sondern zwei beidseits des Gießrohrs angeordnete Fühler zu verwenden, die entlang der Längsachse der Kokille verschoben werden. Die Gießgeschwindigkeit wird als Funktion des einfachen Unterschiedes zwischen den von den beiden Fühlern stammenden Signalen bestimmt. Dies stellt zwar einen Fortschritt bezüglich der Ausgestaltung mit einem einzigen Fühler dar, wobei diese Vorrichtung jedoch noch unzureichend ist, um in ausreichendem Maße (weder zuviel noch zu wenig) sämtliche Störungen des Meniskus zu berücksichtigen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung der Höhe des flüssigen Metalls vorzuschlagen, bei der örtliche Störungen des Meniskus berücksichtigt werden, indem in korrekter Weise ihr tatsächlicher Einfluß auf die mittlere Höhe des flüssigen Metalls in der Kokille berücksichtigt wird und welches es ermöglicht, in erheblicher Weise die für die Qualität der Brammen schädlichen Schwankungen der Amplitude der Höhe des Meniskus zu beseitigen, unter Berücksichtigung der gesamten Meniskusoberfläche.
• Die Erfindung schlägt also ein Verfahren vor zur Regelung der Höhe des Meniskus von flüssigem Metall in der Kokille einer Stranggußanlage für Metalle, wobei elektrische Signale empfangen werden, die von wenigstens einem Paar oberhalb des Meniskus angeordneten Fühlern geliefert werden, wobei die Signale eine Funktion der zugehörigen Abstände h&sub1;, h&sub2; zwischen den Fühlern und dem Meniskus sind, diese zwei Signale derart verarbeitet werden, daß ein einziges Signal gebildet wird, welches einer fiktiven Höhe des Meniskus entspricht und dieses Signal der Steueranordnung einer Vorrichtung zur Regelung der in die Kokille eingeführten Metallmenge zugeführt wird, so daß die Steueranordnung die Vorrichtung derart betätigt, daß die fiktive Höhe der Menge einen vorgegebenen Einstellwert h einnimmt; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes von den Fühlern stammende Signal dahingehend verarbeitet wird, daß die Schwingungen beseitigt werden, die sowohl eine oberhalb einer Schwelle F liegende Freguenz, als auch eine unterhalb einer Schwelle D liegende Amplitude aufweisen.
• Vorzugsweise werden die Signale in folgender Weise verarbeitet:
• Es wird die Größe
• ( = h&sub1;+h&sub2;-2h/2)
• sowie deren Absolutwert ( ) berechnet;
• - es wird ) mit zwei vorgegebenen Werten (diffmin) und (diffmax) mit (diffmin< diffmax) verglichen;
• - ist &le; diffmin, so wird diese fiktive Höhe gleich gesetzt;
• - ist diffmax , so wird diese fiktive Höhe gleich einem Wert (&Delta;hmax) gesetzt, dessen Absolutwert der größere der beiden Größen [(h&sub1; - h), (h&sub2; - h)] ist;
• - ist diffmin < < diffmax , so wird die fiktive Höhe gleich &alpha; &Delta;hmax + (1-&alpha;) gesetzt, wobei &alpha; gleich
• ( -diffmin)/(diffmax - diffmin).
• ist.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Wie man sieht, besteht die Erfindung darin, die von den Fühlern abgegebenen Signale vor ihrer Verbindung zu verarbeiten, indem aus den Signalen Schwingungen mit hoher Frequenz und geringer Amplitude entfernt werden, wonach die Signale zu einem einzigen Signal in geeigneter Weise verarbeitet werden.
• Die Erfindung wird besser verstanden aus der nachfolgenden Lektüre im Zusammenhang mit der beigefügten einzigen Figur. Diese zeigt einen Querschnitt durch den Verteiler und durch eine Kokille zum Strangguß von Brammen samt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Der im Verteiler 2 enthaltene flüssige Stahl 1 ergießt sich durch eine Auslaßöffnung 3 im Boden 4 des Verteilers 2 in eine bodenlose schwingende Kokille 5. Die seitlichen Wände 6, 7 der Kokille 2 werden durch einen inneren Wasserkreislauf stark gekühlt. An den Wänden 6, 7 beginnt die Ausbildung der erstarrten Gußhaut 8. Diese nimmt zunehmend den gesamten Querschnitt der Bramme ein, in dem Maße, in dem diese aus der Kokille abgezogen wird, wie es durch den Pfeil 9 angedeutet ist. Auf seinem Weg zwischen dem Verteiler 2 und der Kokille 5 wird der Stahl 1 durch ein Gießrohr 10 aus feuerfestem Material, wie z.B. aus mit Graphit versetztem Aluminiumoxid geschützt. Der obere Abschnitt des Rohrs 10 ist am Boden 4 des Verteilers 1 befestigt und zwar in Verlängerung der Auslaßöffnung 3. Der untere Abschnitt des Rohrs 10 ist mit zwei seitlichen Auslässen 11, 12 versehen, durch welche der flüssige Stahl 1 in Richtung jeweils einer der Wände 6, 7 austritt. Das Rohr 10 durchsetzt den Meniskus 13 derart, daß das flüssige Metall 1 in die Mitte der Kokille 5 einströmt (aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Zeichnung die üblicherweise den Meniskus 13 bedeckende Schlackenschicht nicht eingezeichnet). Die Öffnung 3 ist teilweise verschlossen (oder vollständig verschlossen, wenn der Gießvorgang unterbrochen wird) durch eine Stopfstange 14, deren Ende ungefähr kegelförmig ist und deren Höhe durch eine Vorrichtung 15 einstellbar ist. Die Höheneinstellung der Stopfstange 14 in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit der Bramme aus der Kokille 5 bestimmt die mittlere Höhe des Meniskus 13 in der Kokille 5. Diese Einstellhöhe 16 ist gestrichelt dargestellt, wobei diese während des Gießens der Bramme ständig eingehalten werden soll.
• Diese Einhaltung erfolgt mittels der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung. Diese weist zum einen zwei herkömmliche Fühler 17, 18 für die Höhe auf, beispielsweise Fühler die mit Foucault'schen Strömen arbeiten. Sie sind beidseits des Rohrs 10 vorzugsweise in gleichen Abständen vorn Rohr 10 angeordnet, sowie oberhalb der großen Mittenachse des Querschnittes der Kokille 5.
• Im allgemeinen Fall befinden sich ihre unteren Enden auf gleichen Höhen. Der Fühler 17 liefert ein elektrisches Signal, welches den Abstand h&sub1; zwischen seinem unteren Ende und dem Meniskus 13 darstellt und der Fühler 18 liefert ein elektrisches Signal, welches den Abstand h&sub2; zwischen seinem unteren Ende und dem Meniskus 13 darstellt. Im Idealfall sind die Abstände h&sub1;, h&sub2; gleich zum Abstand h zwischen den unteren Enden der Fühler 17, 18 und der Höhe des Sollwertes 16. In der Praxis ist dies selten der Fall, da der Meniskus 13 ständig wellenförmig mit mehr oder minder erheblichen Ausschlägen ausgestaltet ist als Funktion der Variationen der Menge an flüssigem Metall 1, welches aus dem Gießrohr 10 austritt, der Schwingungen der Kokille 5, der Variationen der Abzugsgeschwindigkeit des Gegenstandes etc.... Diese wellenförmigen Ausgestaltungen sind fast niemals symmetrisch (insbesondere aufgrund der Tatsache, daß die Abnutzungen oder Verstopfungen der Auslässe 11, 12 äußerst unterschiedlich sein können), so daß die Werte h&sub1; und h&sub2; im allgemeinen verschieden sind. Dies erklärt die weiter oben geschilderte Unmöglichkeit, eine verlässliche Regelung der Höhe des Meniskus 13 zu erhalten, wenn nur die von einem einzigen Fühler stammenden Informationen zur Verfügung stehen.
• Die von den Fühlern 17, 18 starnmenden analogen Signale werden Analog/Digitalwandlern 19, 20 zugeführt, von denen sie digitalisiert werden. Jedes digitale Signal wird einem Digitalfilter 21, 22 zugeführt, welches wie folgt arbeitet. Die von den Fühlern 17, 18 abgegebenen Signale entsprechen den Variationen der Höhe des Meniskus 13, welche durch sie gemessen werden und bestehen aus der Überlagerung einer Vielzahl von Schwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden. Man findet Schwingungen mit geringen Frequenzen, die kleiner als ein willkürlich festgelegter Schwellwert von 0,02 Hz sind, sowie Schwingungen mit höheren Frequenzen, die größer als 0,02 Hz sind und sogar einige Hz erreichen können.
• Es wird nun angenommen, daß für eine gute Verteilung der Höhe des Meniskus 13 es vorteilhaft ist, wenn Störungen nicht berücksichtigt werden, die zugleich eine erhöhte Frequenz (> 0,02 Hz) und eine geringe Amplitude aufweisen. Es sind in der Tat diese Störungen mit geringer Frequenz (( 0,02 Hz) und die Störungen mit einer hohen Frequenz, jedoch mit hoher Amplitude, welche als schädlich für die Qualität der Brammenoberfläche eingeschätzt werden. Die Nichtberücksichtigung von Störungen mit hoher Frequenz und geringer Amplitude ermöglicht es, die Vorrichtung zur Steuerung des flüssigen Metalls nicht in übermäßiger Weise anzusteuern und ihre Abnutzung zu begrenzen. Um eine Störung der verarbeiteten Signale zu vermeiden, wird jedes einer Verarbeitungsvorrichtung 21, 22 zugeführt. Diese Verarbeitungsvorrichtungen 21, 22 sind identisch und arbeiten wie folgt.
• Das Signal eines jeden Fühlers 17, 18 wird nach der Umwandlung in ein Digitalsignal durch einen der Umwandler 19, 20 durch ein Tiefpaßfilter verarbeitet, welches die Signale mit einer Frequenz oberhalb einer Schwelle F mehr oder minder stark schwächt, wobei diese Schwelle z.B. bei 0,02 Hz liegt. Die niedrigen verbleibenden Frequenzen werden anschließend vom nicht gefilterten Ursprungssignal abgezogen, um ein neues Signal zu erhalten, welches nur mehr in erheblicher Weise die höchsten Frequenzen des Ursprungssignals enthält. Dieses neue Signal durchläuft anschließend eine Bandpaßeinrichtung, welche in starkem Maße die Komponenten schwächt oder unterdrückt, deren Amplitude nicht eine vorgegebene Schwelle D überschreitet, die z.B. bei 3 mm liegt. Schließlich werden dem derart verarbeiteten Signal die am Ausgang des Tiefpaßfilters abgenommenen Frequenzen zugefügt. Damit erhält man ein Signal, das dem vom Fühler 17, 18 abgegebenen Ursprungssignal entspricht bis auf die fehlenden Komponenten, die sowohl eine erhöhte Frequenz (> F = 0,02 Hz) als auch eine geringe Amplitude (< = 3 mm) aufweisen.
• Die derart wiederhergestellten Signale werden anschließend in eine Kombinationsschaltung 23 eingegeben, wo sie zu einem einzigen Signal verarbeitet werden, welches derart synthetisiert ist, daß die erforderliche Information zur Steuerung der Stopfstange 14 zur Verfügung steht. Dieses Signal stellt gewissermaßen die fiktive mittlere Höhe des Metalls in der Kokille dar. Es wird einem numerischen Regler 24 zugeführt, der wiederum eine Vorrichtung 15 mit einem Signal beaufschlagt, welche es dieser ermöglicht, in geeigneter Weise die Stellung des Endes der Stopfstange 14 in der Auslaßöffnung 3 einzustellen und damit die Menge an flüssigem Metall&sub1; welche in die Kokille 5 eingefüllt wird. Man erreicht damit eine Einstellung der fiktiven Höhe des flüssigen Metalls in der Kokille auf den vorgegebenen Wert, sofern ein Abstand zwischen diesen beiden festgestellt wird.
• Vorzugsweise können die Wandler 19, 20, die Verarbeitungsschaltungen 21, 22, die Kombinationsschaltung 23 und der Regler 24 im Inneren eines und desselben Gehäuses 25 angeordnet sein. Die vor den Wandlern 19, 20 angeordneten Vorrichtungen können aus einer einzigen numerischen Verarbeitungskarte bestehen, die zur Durchführung aller Funktionen ausgelegt und programmiert ist.
• Die Wahl der Art und Weise, in der die beiden Signale in der Schaltung 23 bearbeitet werden, ist von großer Wichtigkeit für die Qualität des endgültigen Ergebnisses, d.h. eine entsprechende Regelung der Höhe des Meniskus 13. Man könnte sich damit zufriedengeben, als Steuersignal für die Stopfstange 14 den einfachen Mittelwert der von jedem Fühler aufgenommenen Signale zu verwenden und die Höhenabstände bezüglich des Wertes einzuführen. Damit riskiert man jedoch, den erheblichen Einfluß einer starken Störung zu minimieren, sofern diese auf eine Seite der Kokille beschränkt ist. Es ist daher vorteilhaft, die beiden Signale auf eine kompliziertere Weise miteinander zu verbinden. Dabei muß jedoch vermieden werden , in das entgegengesetzte Extrem zu verfallen und einer Störung mit mittlerer Amplitude, die auf eine Seite begrenzt ist, einen zu großen Einfluß zuzubilligen. Man würde damit die gleichen Fehler begehen, wie bei der weiter oben beschriebenen Regelung mittels eines einzigen Fühlers.
• Die Erfinder schlagen zu diesem Zweck das folgende Verfahren vor, welches zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt. Wie weiter oben ausgeführt, wird mit h der im Idealfall zwischen dem Meniskus 13 und den Fühlern 17, 18 einzuhaltende Abstand bezeichnet, wobei dieser Abstand der Höhe des Wertes 16 entspricht. In gleicher Weise werden mit h&sub1; und h&sub2; die zwischen den Fühlern 17 bzw. 18 und dem Meniskus 13 gemessenen Abstände bezeichnet. Die Differenzen (h&sub1; - h) und (h&sub2; - h) stellen die Abstände der Höhe des Metalls in der Kokille in Verlängerung der Fühler 17, 18 bezüglich der Höhe des Sollwertes 16 dar. Sind diese Differenzen positiv, so liegt die Höhe des Mertalls an der Meßstelle unterhalb der Höhe des Sollwertes 16. Sind sie negativ, so liegt die Höhe des Metalls an der Meßstelle oberhalb der Höhe des Sollwertes.
• Die Kombinationsschaltung berechnet zuerst zum Zeitpunkt t das arithmetische Mittel von (h&sub1; - h) und (h&sub2; - h), d.h. =
• h&sub1;+h&sub2;-2h
• Der Absolutwert von wird genannt und anschließend mit zwei vorgegebenen Werten verglichen, die er einnehmen kann, von denen der kleinere diffmin und der größere diffmax genannt wird. Dabei können drei Fälle auftreten.
• 1) Ist &le; diffmin, so entspricht das dem Regler 24 zugeführte Signal dem Wert M. Dabei wird angenommen, daß der Abstand bezüglich der Höhe des Sollwertes 16 in geeigneter Weise durch ein einfaches arithmetisches Mittel der durch die beiden Fühler 17, 18 gemessenen Abstände dargestellt wird.
• 2) Ist &ge; diffmax, so entspricht das dem Regler 24 zugeführte Signal dem höchsten Absolutwert der Differenzen (h&sub1; - h) und (h&sub2; - h), welcher &Delta;hmax genannt wird. Dabei wird ausschließlich derjenige berücksichtigt, welcher den größeren Abstand bezüglich des Sollwertes darstellt.
• 3) Ist diffmin < &le; diffmax, so entspricht das dem Regler 24 zugeführte Signal einem Kompromiß zwischen und &Delta; hmax, der derart berechnet ist, daß er einen zunehmenden Übergang zwischen den beiden vorhergehenden Regelverfahren darstellt. Zu diesem Zweck wird das Signal &alpha; &Delta;hmax + (1-&alpha;) gesetzt, wobei &alpha; wie folgt definiert ist:
• &alpha; = ( -diffmin)/(diffmax - diffmin)
• Im Anschluß an diese Berechnungen bewirken der Regler 24 und die Steueranordnung 15 eine Verschiebung der Stopfstange 14 derart, daß diese den Abstand zwischen dem Sollwert 16 und dem durch das von der Kombinationsschaltung abgegebene Signal korrigiert, wie es soeben dargelegt wurde. Dieser Schritt wird anschließend zu einem Zeitpunkt t+&Delta;t wiederholt, wobei At z.B. 0,1 sec ist, so daß man eine quasi-kontinuierliche Regelung der Höhe des flüssigen Metalls in der Kokille erhält.
• Als Beispiel sei angenommen, daß sich die Höhe des Sollwertes 16 in einem Abstand h = 75 mm von den beiden Fühlern 17, 18 befindet. Dabei wird außerdem diffmax = 1 mm und diffmin = 5 mm gesetzt
• a) Mißt der Fühler 17 h&sub1; = 70 mm und der Fühler 18 h&sub2; = 79 mm, so erhält man (h&sub1; - h) = - 5 mm und (h&sub2; - h) = + 4 mm. Damit erhält man = - 0,5 mm. Da = 0,5 mm < diffmin ist, führt der Regler 24 der Steueranordnung 15 ein Signal zu, welches bewirkt, daß letztere die Stopfstange 14 derart betätigt, daß ein Abstand von M = - 0,5 mm bezüglich der Größe des Sollwertes 16 kompensiert wird. Dabei braucht nicht der Wert von &Delta;hmax berücksichtigt zu werden (welcher sich zu - 5 mm ergibt.
• b) Mißt der Fühler 17 h&sub1; = 70 mm und der Fühler 18 h&sub2; = 91 mm, d.h. (h&sub1; - h) = - 5 mm und (h&sub2; - h) = + 16 mm, so erhält man &Delta;hmax = + 16 mm, so erhält man &Delta;hmax = + 16 mm und = + 5,5 mm. Da = 5,5 mm größer als diffmax ist, führt der Regler 24 der Steueranordnung 15 ein Signal zu, welches die Stopfstange 14 derart betätigt, daß der Abstand von &Delta;hmax = + 16 mm bezüglich des Sollwertes 16 kompensiert wird.
• c) Mißt der Fühler 17 h&sub1; = 70 mm und der Fühler 18 h&sub2; = 85 mm, so ist (h&sub1; - h) = 5 mm und (h&sub2; - h) = + 10 mm. Damit erhält man &Delta;hmax = + 10 mm und M = + 2,5 mm. Da = 2,5 mm zwischen diffmin und diffmax liegt, muß &alpha; = 2,5 - 1/5 - 1 = 0,375 berechnet werden. Der Regler 24 führt also der Steueranordnung 15 ein Signal zu, durch welches die Stopfstange 14 derart betätigt wird, daß der Abstand von &alpha;&Delta;hmax + (1 - &alpha;)M = 0,375 x 10 + (1 - 0,375) x 2,6 = 5,3 mm bezüglich des Sollwertes 16 kompensiert wird.
• Es sei betont, daß die Art der Kombination der Signale der Fühler 17, 18, so wie es beschrieben wurde, nur ein Beispiel darstellt und daß andere Arten der Verarbeitung ebenfalls möglich sind. Auch sind die numerischen Werte für die Funktionsparameter der Bearbeitungsvorrichtungen und der Kombinationsschaltung nur Beispiele und üblicherweise Funktionen der örtlichen Bedingungen einer jeden Anlage gemäß den Qualitäten der erhaltenen Ergebnisse.
• Als Variante ist es auch möglich, auf die Digitalisierung der von den Fühlern 17, 18 abgegebenen Signale vor ihrer Verarbeitung zu verzichten und deren Verarbeitung sowie deren Kombination durch rein analoge Anordnungen vorzunehmen. Es ist jedoch klar, daß man damit nicht mit der gleichen Präzision regeln kann und auch nicht gegebenenfalls schnell die verschiedenen Betriebsparameter der Anlage berücksichtigen kann, wie z.B. für die Verarbeitungsvorrichtung, die Bandpaßbreite und die Grenzfrequenz des Filters oder für die Kombinationsschaltung, die Parameter diffmin und diffmax.
• Es können auch alle Arten von Fühlern verwendet werden, welche ein elektrisches Signal als Funktion ihres Abstandes vom Meniskus liefern und nicht nur Fühler mit Foucault'schen Strömen.
• Andererseits ist es auch leicht möglich, mehrere Fühlerpaare zu verwenden, welche über die Länge der Kokille verteilt sind, sofern man eine Erhöhung der Präzision und der Feststellung von Unregelmäßigkeiten der Höhe des Meniskus wünscht. Eine derartige Vorrichtung läßt sich auch für eine quadratische Kokille für Blöcke oder Knüppel einsetzen.
• Schließlich sei betont, daß die beschriebene Regelvorrichtung auch für eine Stranggußanlage einsetzbar ist, bei der die Menge des aus dem Verteiler austretenden flüssigen Stahls durch eine andere Anordnung als eine Stopfstange, z.B. eine Schiebedüse geregelt wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Regelung der Höhe des Meniskus von flüssigem Metall in der Kokille einer Stranggußanlage für Metalle, wobei elektrische Signale empfangen werden, die von wenigstens einem Paar oberhalb des Meniskus angeordneten Fühlern geliefert werden, wobei die Signale eine Funktion der zugehörigen Abstände (h&sub1;, h&sub2;) zwischen den Fühlern und dem Meniskus sind, diese zwei Signale derart verarbeitet werden, daß ein einziges Signal gebildet wird, welches einer fiktiven Höhe des Meniskus entspricht und dieses Signal der Steueranordnung einer Vorrichtung zur Regelung der in die Kokille eingefüllten Metallmenge zugeführt wird, so daß die Steueranordnung die Vorrichtung derart betätigt, daß die fiktive Höhe des Meniskus einen vorgegebenen Einstellwert(h) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von den Fühlern stammende Signal dahingehend verarbeitet wird, daß die Schwingungen beseitigt werden, die sowohl eine oberhalb einer Schwelle (F) liegende Frequenz, als auch eine unterhalb einer Schwelle (D) liegende Amplitude aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kombination der beiden von den Fühlern abgegebenen Signale:

- die Größe (M = h1+h2-2h/2 ) und deren Absolutwert

( ) berechnet wird;

- ( ) mit zwei vorgegebenen Werten (diffmin) und (diffmax) mit (diffmin< diffmax) verglichen wird;

- wenn &le; diffmin ist, die fiktive Höhe gleich gesetzt wird;

- wenn &ge; diffmax ist, die fiktive Höhe gleich einem Wert (&Delta;hmax) gesetzt wird, dessen Absolutwert der größere der beiden Größen [(h&sub1; - h), (h&sub2; - h)] ist;

- wenn diffmin < &le; diffmax ist, die fiktive Höhe gleich &alpha; &Delta;hmax + (1-&alpha;) gesetzt wird, wobei &alpha; gleich

( -diffmin)/(diffmax - diffmin)

ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Fühlern abgegebenen Signale in numerische Form umgewandelt werden und daß die Verarbeitungs- und Kombinationsschritte mit den derart digitalisierten Signalen durchgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle (F) gleich 0,02 Hz gesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle (D) gleich 3 mm gesetzt wird.

6. Verfahren zur Regelung der Höhe des Meniskus (13) von flüssigem Metall in der Kokille (5) einer Stranggußanlage für Metalle, mit wenigstens einem Paar Fühler oberhalb des Meniskus (13), wobei jeder Fühler (17, 18) ein Signal liefert als Funktion des Abstandes (h&sub1;, h&sub2;) zum Meniskus (13), mit einer Anordnung (23) zur gemeinsamen Verarbeitung dieser Signale und zur Erzeugung eines einzigen Signals als Funktion einer fiktiven Höhe des Meniskus, das einer Steueranordnung (24, 15) zugeführt wird einer Vorrichtung (14) zur Regelung der Menge des in die Kokille eintretenden flüssigen Metalls, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Anordnung (21, 22) aufweist zur Verarbeitung der Signale vor ihrer gemeinsamen Verarbeitung derart, daß die Schwingungen entfernt werden, die sowohl eine Frequenz oberhalb einer Schwelle (F) als auch eine Amplitude unterhalb einer Schwelle (D) aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anordnung (19, 20) aufweist, um die von den Fühlern (17, 18) abgegebenen Signale zu digitalisieren und daß die Anordnung (21, 22, 23) zur Verarbeitung und Kombination dieser Signale eine numerische Verarbeitungsanordnung ist.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (17, 18) mit Foucault'schen Strömen arbeitende Fühler sind.