DE2440273C2 - Verfahren zur regelung des stranggiessprozesses beim vergiessen von stahl, sowie anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Stranggießprozesses beim Vergießen von Stahl, viobei die Gesamtwärmeabfuhr mindestens in Teilbereichen der Kühlzonen der Kokille und das Verhältnis, der Wärmeabfuhren in untereinanderliegenden Abschnitten derselben Bereiche der Kokille gemessen wird, üowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist ein lange gehegter Wunsch der Stranggießer, Anlagen mit möglichst hoher Gießgeschwindigkeil, d. h. mit größter Strangabsenkgeschwindigkeit zu betreiben.

Je höher die Strangabsenkgeschwindigkeit ist, desto größer ist auf Grund der verringerten Schalendicke die Gefahr eines Durchbruches. In der Praxis werden daher die Stranggießanlagen mit einer Strangabsenkgeschwindigkeit betrieben, die weit von der theoretisch möglichen entfernt ist

Es ist bereits vorgeschlagen worden (DT-OS 23 20 277), die Gesamtwärmeabfuhr der Kühlzonen der Kokille und das Verhältnis der Wärmeabfuhren in übereinanderliegenden Abschnitten derselben Bereiche der Kokille zu messen und zur Ermittlung und Überwachung der Schalendicke bzw. des Schalenwachstums heranzuziehen.

Unter Gesamtwärmeabfuhr wird hierbei die Wärme verstanden, die über das durch die Kokille hindurchströmende Kühlmedium abgefüllt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, die eine ständige Kontrolle des augenblicklichen Zustandes des Stranges erlauben und die es dem Stranggießer ermöglichen, eine Anlage ohne Sicherheitsrisiko mit höchster Strangabsenkgeschwindigkeit zu betreiben.

Gelöst wird diese Aufgabe bei den eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß der Meßwert für die Gesamtwärmeabfuhr und der Meßwert für das Verhältnis der Wärmeabfuhr in eine Ausgang?kenngröße umwandelt, mit einem vorgegebenen Sollwert bzw. Sollwertbereich verglichen und Abweichungen vom Sollwert zur Änderung der Gießbedingungen benutzt werden. Die Wärmeabfuhr der Kokille wird durch Ermittlung der Temperatur des Kühlwassers bei konstanter Kühlwassermenge bestimmt. Bei Änderung der Kühlwassermenge in der Kokille ist die Veränderung der Menge bei der Ermittlung zu berücksichtigen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß bei sonst unveränderten Bedingungen, wie Gießgeschwindigkeit, Kokillenfüllstand u. dgl., die Ausbildung der Strangschale im wesentlichen durch zwei Größen bestimmt wird:

a) durch die Gesamtwärmeabfuhr in der Kokille (die Gesamtwärmeabfuhr ist die hauptsächliche Einflußgröße für die Schalendicke),

b) durch die Verteilung der Wärmeabfuhr im Bereich der Kokille, dargestellt durch den Meßwert K. Dieser Faktor ist die wesentliche Einflußgröße für die Oberflächentemperaturentwicklung des Stranges im Kokillenbereich.

Beide Größen in ihrem Zusammenspiel geben daher Aufschluß über den Temperaturgradienten in der Strangschale.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Meßwerte in zwei unabhängigen Richtungen einer Ebene aufgetragen. Hierbei kann ein Bereich der Aufzeichnungsfläche als Sollwertbereich gekennzeichnet sein.

Eine sehr einfach durchzuführende meßtechnische Darstellung dieses Sachverhaltes erhält man, wenn man die Größen Q (Gesamtwärmeabfuhr) und K (Verteilung der Wärmeabfuhr auf oberen und unteren Teilen der Kokille) mit einem Zweikoordinatenschreiber in einer Ebene gegeneinander aufträgt. Jeder Punkt dieser Ebene ist dann bestimmten Bereichen von Schalendicke und Temperaturgradient in der Schale zugeordnet. In dieser Darstellung ist jeder Schmelze ein Bereich dieser Ebene zugeordnet. Durch Auswertung der Betriebspraxis läßt sich der vorzugebende Bereich fixieren, der einen sicheren Arbeitsbereich der Anlage darstellt. Solange sich der Schreiber innerhalb des vorgegebenen

Bereiches bewegt, kann das Bedienungspersonal durch einen auf die Anzeige sehen, ob sich der augenblickliche Guß in dem vorgegebenen sicheren verfahrenstechnischen Bereich befindet.

Gemäß einem weiteren Merkmal dtr Erfindung werden. Abweichungen vom Sollwert bzw. Sollwertbereich benutzt, die Strangabsenkges^hwindigkeit bei gleichwertiger Reduzierung der Stahlzufuhr zur Kokille zu verringern.

Ebenso ist es möglich, bei Abweichungen vom Sollwert die ipritzwassermenge mindestens in der der Kokille folgenden ersten Zone der Sekundärkühlstrecke zu erhöhen. Gegebenenfalls können auch beide Maßnahmen gleichzeitig durchgeführt werden. Eine kurzzeitige Änderung dieser Bedingungen genügt in den meisten Fällen, die ursprünglichen konstanten und sicheren Gießbedingungen wiederherzustellen.

Zur Durchführung des Verfahrens dient die erfindungsgemäße in den Ansprüchen 5 bis 7 beschriebene Anordnung.

Die Anordnung sei an Hand der Zeichnung in beispielhafter Weise erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Teil einer flüssigkeitsgekühlten Stranggießkokille 5 mit dem Spalt 6 für die Führung der Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser. Die Strangschale ist mit 13 und der flüssige Kern des Stranges mit 14 bezeichnet. An der Strangschale 13 liegt eine Führungs- bzw. Transportrolle 15 an. In den Wasserlauf der Kokille 5 sind am Wassereintritt 7, in halber Kokillenhöhe sowie am Wasseraustritt 4 Thermofühler 1, 2, 3 zur Messung der Wassertemperatur angeordnet. Der Meßwert Γι der Temperatur am Wassereintritt 7 und der Meßwert Ti in halber Kokillenhöhe werden auf einen gemeinsamen Rechner 8 geführt, der den Differenzwert Γι minus Γ2 als Ausgangsgröße abgibt.

Ebenso werden die Meßwerte Ti, Ti der Temperatur in halber Kokillenhöhe und der Temperatur am Wasseraustritt 4 der Kokille 5 auf einen zweiten Rechner 9 geführt, der ebenfalls den Differenzwert Ti minus Ti als Ausgangsgröße abgibt. Beide Ausgangsgrö-

ßen werden auf einen dritten Rechner 10 gegeben, der den Quotienten aus den Meßwerten des oberen Teiles — Γι minus Ti — und den des unteren Teiles — Ti minus Ti - bildet.

Die Ausgangsgröße dieses Rechners ist also der Wert »K«. Er wird als einer der Kenngrößen auf ein Anzeigegerät 12 gegeben. Daneben werden die Meßwerte Ti der Temperatur am Wassereintritt 7 und Ti am Wasseraustritt 4 der Kokille 5 auf einen weiteren Rechner 11 zur Differenzbildung gegeben. Die Ausgangsgröße ist die Gesamtwärmeabfuhr qder Kokille 5. Bei konstanter Kühlwassermenge kann dieser Wert direkt als zweite Kenngröße auf das bereits erwähnte Anzeigegerät 12 gegeben werden. Wird mit veränderter Kühlwassermenge in der Kokille 5 gearbeitet, muß zur Bildung des Wertes »Gesamtwärmeabfuhr« q in einem zwischengeschalteten Rechner 16 die Wassermenge mit eingegeben werden.

Das Anzeigegerät 12 kann eine Braunsche Röhre, ein Zweikoordinatenschreiber oder ein sonstiges elektrisches Gerät sein. Diese Geräte müssen lediglich die Aufgabe erfüllen, bei Abweichungen von einem elektrisch oder optisch vorgegebenen Sollwert oder Sollwertbereich ein Signal akustischer, optischer oder elektrischer Art abzugeben, das in einen Regelkreis für die Gießbedingungen eingegeben werden kann oder die Bedienungsmannschaft zum manuellen Eingreifen veranlaßt.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die Anlage an der Grenze ihrer Leistungsfähigkeit gefahren werden kann, daß eine stetige Kontroll- und Regelmöglichkeit der Gießbedingungen bzw. der Strangschalenausbildung gegeben ist und daß etwaige Durchbrüche der Strangschale bereits in der Entstehung erkannt, angezeigt und damit verhindert werden können. Es wird also eine Erhöhung der Produktivität einer Anlage dadurch erreicht, daß in einem Bereich hoher Gießgeschwindigkeit bzw. Strangabsenkgeschwindigkeit gearbeitet wird, der bisher aus Sicherheitsgründen nicht in Anspruch genommen werden konnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Stranggießprozesses beim Vergießen von Stahl, wobei die Gesamtwärmeabfuhr mindestens in Teilbereichen der Kühlzonen der Kokille und das Verhältnis der Wärmeabfuhren in untereinanderliegenden Abschnitten derselben Bereiche der Kokille gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert für die Gesamtwärmeabfuhr (Q) und der Meßwert für das Verhältnis der Wärmeabfuhren (K) in eine Ausgangskenngröße umgewandelt, mit einem vorgegebenen Sollwert bzw. Sollwertbereich verglichen und Abweichungen vom Soll weit zur Änderung der Gießbedingungen benuut werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte in zwei unabhängigen Richtungen einer Ebene aufgetragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichungen vom Sollwert b;:w. Sollwertbereich die Strangabsenkgeschwindigkeit bei gleichwertiger Reduzierung der Stahlzufuhr ;tur Kokille verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichungen vom Sollwert b.tw. Sollwertbereich die Spritzwassermenge mindestens in der der Kokille folgenden ersten Zone der Sekundärkühlstrecke erhöht wird.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrsns nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Temperaturmeßfühler (1, 2, 3) vorgesehen sind, von denen einer (1) an der Wassereintrittsöffnung (7) der Stranggießkokille (5), einer (2) in halber Höhe des Wasserspaltes (6) jnd einer (3) an der Wasseraustrittsöffnung (4) angeordnet ist, daß den Temperaturfühlern (1,2 bzw. 2,3i) je ein Rechner (8, 9) zugeordnet ist, der die Differenz der Meßwerte als Eingangsgrößen auf einem nachgeschalteten Rechner (10) zur Quotienteribildung gibt, daß ferner den Temperaturfühlern (ii, 3) an der Wassereintrittsöffnung (7) und der Wasseraustrittsöffnung (4) ein weiterer Rechner (11) zur Differenzbildung zugeordnet ist und daß den Rechnern (10, 11) ein Anzeigegerät (12) nachgeschaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rechner (11) und dem Anzeigegerät (12) eine die Kühlwassermenge der Kokille anzeigende Vorrichtung geschaltet ist.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (12) ein Zweikoordinatenschreiber ist.