CH649016A5 - Method for the automatic control of the conicity of the mould in a metal continuous-casting installation - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Verfahren zur automatischen Steuerung der Konizität einer Kokille bei einer Metallstranggussanlage, wobei die Konizität der Kokille je nach Giessgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen, zu vergiessenden Giessmetalls eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft und/oder die Oberflächentemperatur des hergestellten Strangs an der Austrittsseite der Kokille misst und bei einer Abweichung dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur von einem Sollwert, die Konizität der Kokille derart verändert, dass der Sollwert dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur wieder hergestellt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Konizität einer Kokille bei einer Metallstranggussanlage, wobei die Konizität der Kokille je nach Giessgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen, zu vergiessenden Giessmetalls eingestellt wird.

Durch die Verstellung der Konizität können die Qualität des hergestellten Stranges und die Arbeitsbedingungen der Anlage verbessert werden.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, nach welchem die Breite der Kokille beim Übergang von einer Typengrösse des Stranges zu einer anderen verändert wird (siehe Zeitschrift «Sumitomo dzjukinai gikho», 1974, Band 22, Nr. 65, Seiten 28-32). Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, dass man während des Giessvorganges die Konizität nicht gesteuert verändern kann, um das Giessverfahren zum Verbessern des erhaltenen Stranges zu beeinflussen.

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist durch die DE-PS Nr. 2 415 224 bekannt. Es wird bezweckt, dieses Verfahren zu verbessern, indem die Parameter, die zum Verstellen der Konizität der Kokille führen, erweitert werden.

Es wurde nämlich festgestellt, dass die Oberflächentem-peratur des hergestellten Stranges an der Austrittsseite der Kokille und die den Strang aus der Kokille abziehende Kraft für die Qualität des Giessproduktes entscheidende Parameter sind. So hat das Vergiessen von Metall ohne Berücksichtigung der Oberflächentemperatur des hergestellten Stranges an der Austrittsseite der Kokille eine verminderte Wärmeableitung vom Strang und dessen die Qualität beeinträchtigendes Gefüge zur Folge, während das Vergiessen von Metall ohne Berücksichtigung der den Strang aus der Kokille abziehenden Kraft erhebliche Spannungen im hergestellten Strang verursacht, welche in der Stranggrenzschicht infolge eventueller Zunahme der Haftkräfte zwischen dieser Grenzschicht und den Wänden der Kokille auftreten, so dass es zum Bruch der erstarrten Stranggrenzschicht und zum Auftreten von querverlaufenden Rissen im hergestellten Strang kommen kann.

Mit dem zu schaffenden Verfahren sollen diese Nachteile vermieden werden können.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft und/oder die Oberflächentemperatur des hergestellten Strangs an der Austrittsseite der Kokille misst und bei einer Abweichung dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur von einem Sollwert, die Konizität der Kokille derart ändert, dass der Sollwert dieser Kraft und/oder dieser Oberflächentemperatur wieder hergestellt wird.

Die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft und/oder die Oberflächentemperatur des Stranges an der Austrittsseite der Kokille sind beim erfindungsgemässen Verfahren also zusätzliche Parameter zur Vergiessgeschwin-digkeit und Temperatur des flüssigen Metalls. Es wird nunmehr eine noch genauere Einstellung der Konizität der Kokille erreicht, so dass die Qualität des hergestellten Stranges verbessert wird und der Anfall an brauchbarem Metallstrang steigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kokille im Horizontalschnitt,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Anlage, bei der man die den hergestellten Strang aus der Kokille abziehende Kraft misst, und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Anlage, bei der man die Oberflächentemperatur des hergestellten Stranges an der Austrittsseite der Kokille misst.

Die in den Figuren 1-3 gezeigte Kokille 1 hat vier Wände 2 und 3. Die Wände 2 stehen zueinander konisch (Fig. 2) und die Wände 3 stehen ebenfalls zueinander konisch (Fig. 3). Die Konizität der beiden Wände 2 und der beiden Wände 3 kann verändert werden. Es wird hierdurch die Berührungsfläche der Strangoberfläche mit den Kokillenwänden verändert. Da über die Kokillenwände eine Wärmeableitung erfolgt, kann also über die Konizität die Temperatur der Strangoberfläche beeinflusst werden.

Die Verfahrensschritte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches und damit die Verstellung der Konizität je nach der Giessgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen Giessmetalls kann auf irgend eine bisher bekannte Weise durchgeführt werden und wird deshalb nicht weiter erläutert.

Bei der Anlage nach Fig. 4 wird als zusätzlicher Parameter zum Verstellen der Konizität die den hergestellten Strang aus der Kokille 1 abziehende Kraft gemessen.

Das Änderungsgesetz der Konizität der Kokille 1 in Abhängigkeit von der den hergestellten Strang aus der Kokille abziehenden Kraft wird wie folgt angenommen:

<xi = Ki (Pi -P),

wobei der Winkel ai der Neigungswinkel jeder Wand 2 bezüglich der Vertikalen ist. Für einen nicht gezeigten Neigungswinkel CC2 von jeder Wand 3 bezüglich der Vertikalen würde dann die Gleichung lauten:

<x2 = K2(Pi-P).

In den beiden erwähnten Gleichungen bedeuten Ki bzw. K2 Proportionalitätsfaktoren, Pi einen Sollwert der Abziehkraft des Stranges und P einen Istwert der Abziehkraft des Stranges.

In Fig. 4 wird gezeigt, wie die Neigung der beiden Wände 2 der Kokille 1 verstellt werden kann. Die nicht gezeigte Verstellung der anderen beiden Wände 3 kann auf die gleiche Weise erfolgen.

Die Anlage nach Fig. 4 enthält Geber 4 für die Abziehkraft des Stranges, welches Geber 4 über einen Vergleicher 5 (algebraischer Addierer) an den einen Eingang eines P-Reglers 6 angeschlossen sind. Ein anderer Eingang des Ver-gleichers 5 steht mit dem Ausgang eines Einstellers 7 in Verbindung, an dessen Eingang ein Tachogenerator 8 für Abziehwerkzeuge 12 angeschlossen ist. Ein zweiter Ausgang des Tachogenerators 8 ist an einen zweiten Eingang des Reglers 6 angeschlossen. Der Ausgang des Reglers 6 liegt am Ein2

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gang von Servoantrieben 9, durch die der Neigungswinkel cti der beiden Wände 2 der Kokille 1 eingestellt wird.

Die Anlage wirkt wie folgt: Bei einer Änderung der Giessgeschwindigkeit kommt ein Signal vom Tachogenerator 8 zum einen Eingang des Reglers 6, der auf die Servoantriebe 9 einwirkt und damit die Konizität der Kokille 1 so verstellt, dass sie der geänderten Giessgeschwindigkeit entspricht. Zugleich wird mit Hilfe der Geber 4 ein Signal für die vorhandene Abziehkraft des Stranges erzeugt. Dieses Signal wird mit dem Sollwert Pi verglichen, der einer neuen stationären Giessgeschwindigkeit entspricht. Ein Abweichungssignal gelangt dann vom Ausgang des Vergleichers 5 zum zweiten Eingang des Reglers 6 und wird auf die Servoantriebe 9 weitergegeben, so dass sich die Konizität der Kokille 1 so lange ändert, bis die den Strang aus der Kokille 1 abziehende Kraft dem Sollwert Pi gleich ist, der einer neuen stationären Giessgeschwindigkeit entspricht. Falls also die Strangabziehkraft einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Konizität der Kokille 1 reduziert, und umgekehrt.

Bei der Anlage nach Fig. 5 wird als zusätzlicher Parameter zum Verstellen der Konizität die Oberflächentemperatur des hergestellten Stranges an der Austrittseite der Kokille 1 gemessen. Es gilt hierbei:

ct3 = K3 (T-Ti),

wobei der Winkel ci3 der Neigungswinkel jeder Wand 2 bezüglich der Vertikalen ist. Für einen nicht gezeigten Neigungswinkel cu von jeder Wand 3 bezüglich der Vertikalen würde dann die Gleichung lauten:

a4 = K4(T-T2).

In den beiden vorerwähnten Gleichungen bedeuten K3 bzw. K4 Proportionalitätsfaktoren, T eine Solltemperatur der Oberfläche des Stranges am Austritt der Kokille 1, Ti bzw. T2 eine Isttemperatur der Oberfläche des Stranges am Austritt der Kokille 1 an den Wänden 2 bzw. 3.

In Fig. 5 wird gezeigt, wie die Neigung der beiden Wände 2 der Kokille 1 verstellt werden kann. Die nicht gezeigte Ver-

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Stellung der anderen beiden Wände 3 kann auf die gleiche Weise erfolgen.

Die Anlage nach Fig. 5 enthält Servoantriebe 9 zur Verstellung der Wände 2 der Kokille. Der Eingang der Servoantriebe 9 liegt am Ausgang des Reglers 6. An den einen Eingang des Reglers 6 ist der eine Ausgang des Tachogenerators 8 gelegt. Der andere Ausgang des Tachogenerators 8 führt zum Eingang eines Temperatureinstellers, dessen Ausgang an einen algebraischen Addierer 5 angelegt ist. Zu diesem führt auch der Ausgang eines optischen Pyrometers 10.

Die Anlage funktioniert folgendermassen: Bei Änderung der Giessgeschwindigkeit kommt ein Signal vom Tachogenerator 8 zum einen Eingang des Reglers 6, der auf die Servoantriebe 9 einwirkt und den Neigungswinkel CI3 der Wände 2 so einstellt, dass er der stationären Giessgeschwindigkeit entspricht. Gleichzeitig wird der Temperatureinsteller 11 auf einen neuen Wert der am Austritt der Kokille 1 vorhandenen Oberflächentemperatur des Stranges eingestellt, welcher einer neuen Giessgeschwindigkeit entspricht. Stimmt die Oberflächentemperatur Ti des Stranges am Austritt der Kokille 1 nicht mit diesem neu eingestellten Wert der Oberflächentemperatur überein, dann gelangt vom Ausgang des Addierers 5 ein Abweichungssignal zum zweiten Eingang des Reglers 6, durch den die Konizität der Kokille 1 im Sinne der Wiederherstellung der Solltemperatur T der Oberfläche des Stranges geändert wird. Falls also die Temperatur der Strangoberfläche einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Konizität der Kokille 1 reduziert, und umgekehrt.

Aus den Figuren 4 und 5 ist ersichtlich, dass der Regler 6 zwei Eingänge hat. Zum einen Eingang gelangt ein Signal, das proportional der Abziehgeschwindigkeit des Stranges ist. Zum zweiten Eingang gelangt ein Differenzsignal (vom algebraischen Addierer 5), das sich aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert ergibt. Im ersten Fall nach Fig. 4 aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert der Abziehkraft am Strang und beim zweiten Fall nach Fig. 5 aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert der Oberflächentemperatur des Stranges am Austritt der Kokille.

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1 Blatt Zeichnungen