Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer mehradrigen Stranggiessanlage gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches verfahren ist aus der FR-A-2055 806 bekannt.

Mehradrige Stranggießanlagen werden derart betrieben, daß die in einer Gießpfanne befindliche Metallschmelze mittels einer mit mehreren Ausgüssen versehenen Zwischenpfanne oder Verteilerrinne in mehrere wassergekühlte Kokillen vergossen und in Form von teilweise erstarrten Gießsträngen mittels angetriebener Führungsrollen kontinuierlich abgezogen werden. Mittels sogenannter fliegender Trenneinrichtungen werden die Stränge dann auf eine vorbestimmte Länge geschnitten und auf ein Kühlbett abgelegt. Nach Leerung der Gießpfanne oder Schließung derselben befindet sich in der Verteilerrinne noch Restschmelze, die bis zum völligen Leergießen auf die einzelnen Stränge verteilt wird. Durch die Unterteilung der Stränge in vorgegebene Strang-Schnittlängen entsteht in der Regel bei allen Strängen bei Beendigung des Stranggießens ein Strangrest, dessen Länge abzüglich eines Schopfendes bzw. Stumpfes größer als Null, jedoch kleiner als die vorgegebene Strang-Schnittlänge ist.

Um derartige Restlängen bei Mehrstranganlagen zu vermeiden, ist in der DE-OS 24 40 414 vorgeschlagen, daß für jeden Strang ein mit einer verstellbaren Widerstands-Kombination zur Einstellung der Profillänge ausgerichtetes Zeitglied vorgesehen ist, dessen Eingang an einem mit einem Führungsrollensatz gekoppelten Tachogenerator zur Erzeugung einer der Strangabzugsgeschwindigkeit proportionalen Steuerspannung und einem von der Trenneinrichtung gesteuerten Impulsgeber zur Erzeugung eines Startimpulses angeschlossen ist, und daß an den Ausgang des Zeitgliedes ein Schaltverstärker mit Selbsthaltung zur Erzeugung einer die möglichen Schließzeitpunkte je eines Bodenausgusses bestimmenden, periodischen Steuersignalfolge angeschlossen ist. Auf diese Weise läßt sich beginnend mit jedem Trennschnitt ein Steuersignal mit definiertem Zeitabstand erzeugen, wobei zu diesem Zeitpunkt die jeweils vergossene Stranglänge ein ganzzahliges Vielfaches der Profillänge beträgt. Jeder Strang wird dabei gesondert gesteuert, d. h. unabhängig von den übrigen Strängen. Eine Steuerung der Stränge in Abhängigkeit von der sich in der Verteilerrinne befindlichen und ständig ändernden Schmelzenmenge läßt sich durch das bekannte System nicht erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen nach Patentanspruch 1 gelöst, wobei bevorzugte Details des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Unteransprüchen beschrieben sind.

Erfindungsgemäß werden die Bodenausgüsse der Verteilerrinne und damit der Strangabzug bei Einleitung des Gießendes in vorgegebener Reihenfolge, nämlich von außen nach innen, jeweils in Abhängigkeit von der sich in der Verteilerrinne ständig ändernden Schmelzenmenge gesteuert, und zwar derart, daß sich nach Schließen eines Bodenausgusses aus der zugeordneten Kokille noch ein Strang abziehen läßt mit einer Gesamtlänge, die einem Vielfachen der vorgegebenen Strangschnittlänge und einer vorgegebenen Stumpflänge entspricht. Das Schließsignal für einen Bodenausguß wird vorzugsweise nach Abnahme des Gewichts der sich in der Verteilerrinne befindlichen Schmelze auf einen jeweils neu eingestellten Schwellwert ausgelöst, wobei der Schwellwert von der Anzahl der noch offenen Bodenausgüsse abhängt.

Die nach Schließen eines Bodenausgusses noch abzuziehende Stranglänge läßt sich vorzugsweise von der (variablen) Strangabzugsgeschwindigkeit, vorgegebenen Strang-Schnittlänge, Stumpflänge und anlagenkonstanten Maschinenlänge ableiten.

Die erwähnte Gewichtsschwelle ist unter anderem abhängig von einem vorgegebenen Verteilerrinnen-Restschlackengewicht.

Statt mit einer Gewichtsschwelle kann auch mit einer Volumenschwelle oder Füllstandsschwelle gearbeitet werden, da sich Letztgenannte Schwellwerte bei Kenntnis des spezifischen Gewichts der zu vergießenden Schmelze und der Dimensionierung der Verteilerrinne stets in einen Gewichts-Schwellwert umrechnen Lassen.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Beispiels für einen Programmablauf, wie er in der anliegenden Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher beschrieben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geht es um die Steuerung einer vier-adrigen Stranggießanlage, bei der aus einer Verteilerrinne 10 mit vier Bodenausgüssen 11, 12, 13 und 14 vergossene Metallschmelze einer entsprechenden Anzahl von nichtdargestellten Kokillen erstarrt und in Form von Gießsträngen 15, 16, 17 und 18 abgezogen wird, die anschließend unverformt oder verformt mittels einer fliegenden Trenneinrichtung 19 auf die gewünschte Strang-Schnittlänge STR_SL geschnitten werden. Oberhalb der Verteilerrinne 10 ist eine Gießpfanne 20 angeordnet, deren Bodenausguß durch einen Gießpfannenschieber 21 beherrscht wird. Der Gießpfannenschieber 21 ist in der Zeichnung nur symbolisch dargestellt; ebenso der Antrieb 22 für diesen. Die Gießpfanne 20 kann im Bodenbereich noch mit einem Schlackensensor 23 ausgerüstet sein. Dann kann unter Berücksichtigung der Gießpfannen-Restschlacke das minimale Pfannengewicht "X" vorgegeben werden, mit dem ständig das Ist-Pfannengewicht "Y" vorglichen wird, und zwar durch einen Komparator 24. Sinkt das Ist-Pfannengewicht "Y" auf das minimale Pfannengewicht "X" ab, wird an den Antrieb 22 des Gießpfannenschiebers 21 der Befehl erteilt, den Gießpfannenschieber 21 zu schließen. Die Signale des Schlakkensensors 23 werden in den Komparator 24 über einen Signalwandler 25 eingelesen.

Der Verteilerrinne 10 sind noch Wiegezellen 26 zugeordnet, mittels denen das Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht VR_G festgestellt wird. Das Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht VR_G umfaßt das Verteilerrinnen-Restschlackengewicht VR_GS sowie das Gewicht der sich darüber hinaus noch in der Verteilerrinne 10 befindlichen Schmelze. Das eingelesene Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht VR_G wird in einem Komparator 27 ständig mit dem vorgegebenen Verteilerrinnen-Restschlackengewicht VR_GS verglichen. Erreicht das Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht die Größe des Verteilerrinnen-Restschlackengewichts, wird durch den Komparator 27 an alle den Bodenausgüssen 11, 12, 13 und 14 zugeordneten Verteilerrinnenschiebern 28, 29, 30 und 31 bzw. deren Antrieben der Befehl erteilt, zu schließen. Dadurch ist sicher vermieden, daß Restschlacke in einen der Stränge 15, 16, 17 oder 18 gelangt. Das entsprechende Befehlssignal des Komparators 27 an die Antriebe der Verteilerrinnenschieber ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 32 bzw. 32a, 32b, 32c, 32d, gekennzeichnet.

Wird nun mittels eines z. B. manuell betätigbaren Schalters 32 das Gießende eingeleitet wird nachdem der Gießpfannenschieber 21 in seine Schließstellung gebracht wurde zum anderen eine Endlängen-Optimierung, wie weiter unten noch näher beschrieben wird, ausgelöst. Das Gießende kann selbstverständlich auch durch den Komparator 24 eingeleitet werden, der der letzten in der Sequenz befindlichen Gießpfanne zugeordnet ist.d.h. dann wenn das Ist-Pfannengewicht "Y" dieser Gießpfanne auf das Minimumpfannengewicht "X" abgesunken ist. Ist das Gießende eingeleitet, wird in einer Recheneinheit 33 eine Gewichtsschwelle bestimmt, bei deren Erreichen oder Unterschreitung der Verteilerrinnenschieber 28 des einen äußeren Bodenausgusses 11 der Verteilerrinne 10 angesteuert wird derart, daß er nach einem vorgegebenen Programm schließt. Die Gewichtsschwelle ergibt sich aus der Differenz von Verteilerrinnen-Gesamtnettogewicht und Verteilerrinnen-Restschlackengewicht, geteilt durch das Produkt aus Strang-Endlängengewicht und Anzahl der noch offenen Stränge bzw. Bodenausgüsse. In der schematischen längsschnittdarstellung der mit Schmelze gefüllten Verteilerrinne 10 ist die Gewichtsschwelle VR_GRL dargestellt. Sinkt die sich in der Verteilerrinne 10 befindliche Schmelze unterhalb dieser Gewichtsschwelle, wird das erwähnte Schließprogramm für einen vorbestimmten Bodenausguß ausgelöst. Dieses Signal liefert ein der Recheneinheit 33 nachgeordneter Komparator 34.

Bei dem dargestellten Beispiel soll nach Erreichen bzw. Unterschreiten der Gewichtsschwelle zunächst der dem Bodenausguß 11 zugeorndete Verteilerrinnen-Schieber 28 angesteuert werden derart, daß dieser nach einem vorgegebenen Programm schließt. Genausogut könnte auch der Bodenausguß 14 als erstes zur Schließung vorgesehen sein. Das vom Komparator 34 gelieferte Schließsteuersignal ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 35, 35a gekennzeichnet. Das Signal 35a gelangt in eine zweite Recheneinheit 36, deren Ausgang mit dem Antrieb des Verteilerrinnen-Schiebers 28 gekoppelt ist (Signal 37). In der Recheneinheit 36 werden nach Erhalt des Steuersignals 35a und beginnend zum Ansatzzeitpunkt Ta der Strang-Trenneinrichtung 19 fortlaufend Einzelwegstrecken Δ S, die aus der Stranggeschwindigkeit v_ETR ermittelt werden, aufaddiert, und zwar so lange, bis die erforderliche Reststranglänge STR_Rest bzw. die noch zu vergießende länge bis zur Erreichung der vorgegebenen Strang-Endlänge STR_ELG erhalten ist. Dann wird das Signal 37 an den Antrieb des Verteilerrinnen-Schiebers 28 abgegeben, so daß dieser in Schließstellung gebracht wird. Die erforderliche Reststranglänge stellt sich wie folgt dar:
$${\text{STR}}_{\text{Rest}}{\text{= STR}}_{\text{EL}}{\text{\_ (STR}}_{\text{SL}}\text{· O, X)}$$
wobei die Bruchzahl "O, X" erhalten wird aus den %
$$\frac{\text{ML}}{{\text{STR}}_{\text{SL}}}\text{= X, X}$$
unter Unterdrückung der Zahl links vom Komma.

In der obigen Rechenoperation bedeuten:

• STR_Rest erforderliche Reststranglänge bzw. noch zu vergießende Länge bis zur Erreichung der Strang-Endlänge;
  
• STR_EL Strang-Endlänge = Strang-Schnittlänge STR_SL + Stumpflänge.
  

Die Stranggeschwindigkeit v_STR der Stränge 15, 16, 17 und 18 wird mittels diesen jeweils gesondert zugeordneten Meßrollen MR1, MR2, MR3 und MR4 ermittelt.

Sobald der erste äußere Bodenausguß 11 geschlossen ist, wird an die erste Recheneinheit 33 das Signal gegeben, daß nur noch drei Bodenausgüsse, nämlich die Bodenausgüsse 12, 13 und 14 offen sind. Dementsprechend wird eine neue Gewichtsschwelle berechnet. Wird diese neue Gewichtsschwelle erreicht bzw. unterschritten, liefert der der Recheneinheit 33 nachgeordnete Komparator 34 ein Signal 35, 35b an eine zweite Recheneinheit 38, die den Verteilerrinnen-Schieber 31 zugeordnet ist, der zur Beherrschung des anderen außenliegenden Bodenausgusses 14 der Verteilerrinne 10 dient. Das an die Recheneinheit 38 gelieferte Schließsignal ist mit der Bezugsziffer 39 gekennzeichnet. Die Recheneinheiten 36 und 38 arbeiten gleichermaßen. Sie enthalten jeweils eine Addiereinheit sowie einen Komparator.

Sobald der Bodenausguß geschlossen ist, wird ein entsprechendes Signal an die Recheneinheit 33 rückgemeldet. Es wird dann unter Berücksichtigung der beiden noch offenen Bodenausgüsse 12 und 13 eine neue Gewichtsschwelle errechnet. Wird diese wieder unterschritten, gibt der Komparator 34 ein Steuersignal 35, 35c bzw. 35, 35d an die Recheneinheiten 40 oder 41 ab, die den Verteilerrinnen-Schieber 29, 30 der beiden innengelegenen Bodenausgüsse 12, 13 zugeordnet sind. Die Recheneinheiten 40, 41 umfassen ebenso wie die Recheneinheiten 36, 38 jeweils eine Addiereinheit sowie einen Komparator. Die von den Recheneinheiten 40, 41 gelieferten Schließsignale sind mit den Bezugsziffern 42, 43 gekennzeichnet. Die Steuersignale 35, 35c bzw. 35, 35d erreichen die Recheneinheiten 40 bzw. 41 nur dann, wenn die beiden äußeren Bodenausgüsse 11, 14 bereits geschlossen sind. Zu diesem Zweck müssen die Steuersignale 35, 35c bzw. 35, 35d jeweils ein den Recheneinheiten 40, 41 vorgeordnetes UND-Gatter 44 bzw. 45 passieren. Wird z. B. zuerst die Recheneinheit 40 aktiviert und der dieser zugeordnete Verteilerrinnen-Schieber 29 in Schließstellung gebracht, wird der Recheneinheit 33 mitgeteilt, daß nur noch ein Bodenausguß, nämlich der Bodenausguß 13 offen ist. Es wird erneut eine diesem Zustand entsprechende Gewichtsschwelle errechnet und nach Unterschreiten derselben der beschriebene Vorgang für den verbleibenden Verteilerrinnen-Schieber 30 wiederholt, bis auch dieser sich in Schließstellung befindet.

Der Recheneinheit 33 werden als Festdaten eingegeben:

• Verteilerrinnen-Restschlackengewicht VR_GS
• Strang-Endlänge STR_EL = Strang-Schnittlänge STR_SL +  Stumpflänge
• Strangformat (Querschnitt)
• spezifisches Gewicht der zu vergießenden Metallschmelze
• zur Errechnung des Gewichtes der Strang-Endlänge STR_ELG.

Den zweiten Recheneinheiten 36, 38, 40, 41 werden als Festdaten eingegeben:

• Maschinenlänge ML
• Strang-Schnittlänge STR_SL
• Strang-Endlänge STR_EL,
• so daß aus diesen Größen die erforderliche Reststranglänge STR_Rest errechnet werden kann. Wie oben dargelegt, werden die Schließsignale 37, 39, 42 bzw. 43 immer dann ausgelöst, wenn durch fortlaufende Addierung von Einzelwegstrekken, die aus der Stranggeschwindigkeit ermittelt werden, die erforderliche Reststranglänge bzw. die noch zu vergießende Länge bis zur Erreichung der Strang-Endlänge erhalten ist.

Die den Recheneinheiten 36, 38, 40, 41 jeweils zugeordneten Zähler (Addiereinheiten) werden jeweils vom Ansatzzeitpunkt TS_a der fliegenden Trenneinrichtung, z. B. Trennmaschine, 19 gestartet. TSe bedeutet der Zeitpunkt des Schnittendes.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, daß es metallurgisch äußerst vorteilhaft ist, wenn als erstes jeweils die außenliegenden Bodenausgüsse geschlossen werden, so daß der Weg der Restschmelze zu den noch geöffneten Bodenausgüssen minimal ist. Andernfalls würden am Ende des Gießvorgangs zu große Wärmeverluste auf dem Weg zu den äußeren Bodenausgüssen auftreten mit der Folge, daß die Gefahr des Einfrierens derselben entstünde.