Regelsystem für eine Waagerechtstrangguss-Anlage mit einem als Druckkammer ausgebildeten Warmhaltegefäss

Abstract

 Es wird ein Regelsystem für eine Waagerecht-Strangguß-Anlage mit einem als Druckkammer ausgebildeten Warmhaltegefäß (1) vorgeschlagen. Dem Warmhaltegefäß ist über einen Einfüllkanal (3) Flüssigmetall zuführbar, das auf eine vorgegebene Temperatur erhitzbar und über einen Zulaufkanal (7) mit Abgußöffnung (8) an eine Stranggußkokille (10) weiterleitbar ist, wobei in Verlängerung des Zulaufkanals (7) ein Abgußkanal (9) oberhalb der Abgußöffnung vorgesehen und der Abgußkanal-Badspiegel (H4) durch entsprechende Einstellung des Gasdruckes im Warmhaltegefäß auf einen vorgegebenen Wert regelbar ist. Der maximal zulässige Badspiegel (H2) im Warmhaltegefäß (1) wird derart vorgegeben, daß die nach erfolgtem Druckabbau im Warmhaltegefäß vom Einfüllkanal (3) und vom Abgußkanal (9) über den Zulaufkanal (7) in das Warmhaltegefäß fließenden Flüssigmetall-Volumina (V1, V3) einen Badspiegel zur Folge haben, der niedriger oder gleich dem Badspiegel (H3) in Höhe der Abgußöffnung (8) ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für eine Waagerecht-Strangguß-Anlage mit einem als Druckkammer ausgebildeten Warmhaltegefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Waagerecht-Strangguß-Anlagen (Horizontal-Strangguß-Anlagen) haben sich in weiten Bereichen durchgesetzt. Die Vorteile der Herstellung von Bändern und Profilen mit derartigen Anlagen sind sehr groß. Die Aufstellung von Waagerecht-Strangguß-Anlagen erfordert beispielsweise geringere Bauaufwendungen als bei Anlagen für den senkrechten Strangguß-Prozess.

[0003] Ein erheblicher verfahrenstechnischer Unterschied zwischen beiden Verfahren besteht auch darin, daß die Kokille beim waagerechten Verfahren direkt an ein Warmhaltegefäß angeflanscht werden kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, dieses Gefäß zu beheizen und so den Prozeß mit optimaler Temperatur des Flüssigmetalls ablaufen zu lassen. Dabei ist es auch von großem Vorteil, daß eine Gießkampagne von Anfang bis Ende mit der gleichen Temperatur des Flüssigmetalls ablaufen kann, da mit der Beheizung des Warmhaltegefäßes die während der Gießkampagne entstehenden Temperaturverluste ausgeglichen werden können.

[0004] Ein erheblicher Nachteil in diesem Verbundsystem Warmhaltegefäß - Stranggußkokille - Strang besteht jedoch darin, daß im Störfall der Zustrom des flüssigen Metalls zur Kokille nur unter erschwerten Bedingungen unterbrochen werden kann, wenn es z. B. zu einem Durchbruch des Flüssigmetalls aus der Kokille oder aus der erstarrten Metallschale hinter der Kokille kommt.

[0005] Eine Möglichkeit zur Flüssigmetall-Unterbrechung besteht darin, daß zwischen der Kokille und der feuerfesten Wand des Warmhaltegefäßes ein Schieber angeordnet wird, der im Störfall geschlossen wird. Mit diesem Schieber werden sowohl der Strang als auch die Öffnung in der Wand des Warmhaltegefäßes verschlossen. Im Anschluß daran wird die Kokille abgeflanscht und das Warmhaltegefäß wird weggefahren und entleert. Bei voluminösen Stranggußprofilen muß der Abschlußschieber geteilt ausgeführt werden, so daß beim Abflanschen der Kokille ein Schieber vor dem im Kern noch flüssigen Profil an der Kokille und ein zweiter Schieber vor der Gefäßöffnung verbleiben.

[0006] Abgesehen von der schwierigen Betätigung der Schieber im Bedarfsfall erfordert ein derartiges Verfahren relativ viel Platz innerhalb des engen Abstandes zwischen der Kokille und der Gefäßwand. Ein erheblicher Nachteil besteht auch darin, daß das Warmhaltegefäß nach dem Trennen der Kokille entleert werden muß, weil die Schieberplatte dem Druck und der Temperatur des Flüssigmetalls nicht längere Zeit widersteht.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für eine Waagerecht-Strangguß-Anlage mit einem als Druckkammer ausgebildeten Warmhaltegefäß der eingangs genannten Art anzugeben, das im Störfall eine schnelle Unterbrechung des Zustromes von Flüssigmetall zur Kokille sicherstellt.

[0008] Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0009] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Rückfluß des im Abgußkanal oberhalb der Stranggußkokille befindlichen Flüssigmetalls in das Warmhaltegefäß eine schnelle Unterbrechung des Flüssigmetallstromes durch den Kokillenkanal erfolgt. Das Warmhaltegefäß muß nicht entleert werden, wenn ein Störfall vorliegt, sondern es kann vielmehr weiterbeheizt werden, so daß der Stranggießprozeß nach Behebung des Störfalles ohne weitere Verzögerungen fortgesetzt werden kann.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

[0011] Es zeigen:

Figur 1

eine Waagerecht-Strangguß-Anlage,

Figur 2

ein Regelungsprinzip für die Anlage gemäß Figur 1.

[0012] In Figur 1 ist eine Waagerecht-Strangguß-Anlage dargestellt. Es ist ein als Druckkammer ausgebildetes Warmhaltegefäß 1 mit druckdicht aufgesetztem Deckel 2 zu erkennen. Ein Einfüllkanal 3 mit Einfülltrichter 4 dient zur Zufuhr von Flüssigmetall aus einer Flüssigmetall-Zuführung 17 (z. B. Kippofen). Ein Induktor 5 mit Induktorkanal 6 heizt das Flüssigmetall FM im Warmhaltegefäß auf die gewünschte Temperatur auf. Über einen Zulaufkanal 7 und eine Abgußöffnung 8 gelangt das Flüssigmetall in den Kokillenkanal 11 einer flüssigkeitsgekühlten Stranggußkokille 10. Oberhalb der Abgußöffnung 8 setzt sich der Zulaufkanal 7 in einem Abgußkanal 9 fort.

[0013] Der am Warmhaltegefäß 1 befindliche Induktor 5 ist derartig angeordnet, daß die einerseits von ihm initivierte Badströmung den Solidifizierungsprozess in der Kokille und die Badeinströmung in diesen Raum nicht stört, andererseits jedoch die Temperatur des Flüssigmetalls sowohl im Gefäß als auch in den siphonartig angesetzten Kanälen 7, 9 zur Kokille auf optimaler Höhe gehalten wird.

[0014] Im Deckel 2 befindet sich ein Druckkammeranschluß 12 für einen mit einer Druckerzeugungseinrichtung 14 verbundenen Druckkanal 13. Als Druckmedium kommen Luft als auch relativ inaktive Gase wie Stickstoff oder Argon in Betracht. Zur Messung des aktuellen Badspiegels im Abgußkanal 9 ist eine Badspiegel-Erfassungseinrichtung 15 und zur Messung des aktuellen Badspiegels im Warmhaltegefäß 1 ist eine Badspiegel-Erfassungseinrichtung 16 vorgesehen. Dabei ist der minimal zulässige Badspiegel des Flüssigmetalls im Warmhaltegefäß 1 mit H1 und der maximal zulässige Badspiegel im Warmhaltegefäß mit H2 bezeichnet. Der Badspiegel in Höhe der Abgußöffnung 8 beträgt H3. Da der Volumenbereich oberhalb des Flüssigmetall-Badspiegels im Warmhaltegefäß druckbeaufschlagt ist, stellt sich im Abgußkanal 9 (und auch im Einfüllkanal 3) ein gegenüber diesem Flüssigmetall-Badspiegel erhöhter Abgußkanal-Badspiegel H4 ein. Der Sollwert für diesen Badspiegel H4 wird derart bemessen, daß das Durchströmen des Flüssigmetalls durch den Kokillenkanal 11 mit optimalen Druck und optimaler Geschwindigkeit erfolgt.

[0015] In Figur 2 ist ein Regelungsprinzip für die Anlage gemäß Figur 1 dargestellt. Es ist eine Regeleinrichtung 18 zu erkennen, der eingangsseitig die Meßsignale S1 bzw. S2 der Badspiegel-Erfassungseinrichtungen 15 bzw. 16 sowie gegebenenfalls ein Notsignal N anliegen und die ausgangsseitig über Ansteuersignale A1 bzw. A2 die Flüssigmetallzuführung 17 bzw. die Druckerzeugungseinrichtung 14 ansteuert. Die Meßsignale S1 bzw. S2 entsprechen dabei dem aktuellen Abgußkanal-Badspiegel H4 bzw. dem aktuellen Flüssigmetall-Badspiegel im Warmhaltegefäß.

[0016] Eine Aufgabe der Regeleinrichtung 18 ist es, den von der Druckerzeugungseinrichtung 14 produzierten Gasdruck derart einzustellen, daß sich unabhängig vom momentanen Badspiegel des Flüssigmetalls im Warmhaltegefäß stets der gewünschte Abgußkanal-Badspiegel einstellt. Der Sollwert des Abgußkanal-Badspiegels H4 wird derart festgelegt, daß sich ein optimaler Stranggußprozeß ergibt, wie bereits erwähnt. Der Gasdruck im Warmhaltegefäß wird je nach festgestellter Sollwert/Istwert-Abweichung des Abgußkanal-Badspiegels erhöht oder abgesenkt.

[0017] Eine weitere Aufgabe der Regeleinrichtung 18 ist es, durch geeignete Ansteuerung der Flüssigmetall-Zuführung 17 sicherzustellen, daß stets genügend Flüssigmetall in das Warmhaltegefäß 1 nachgefüllt wird, so daß sich der Flüssigmetall-Badspiegel stets zwischen den Grenzwerten H1 und H2 (minimaler Badspiegel und maximaler Badspiegel) befindet.

[0018] Bei Auftreten eines Notsignales N bewirkt die Regeleinrichtung 18 einen sofortigen Druckabbau der Druckerzeugungseinrichtung 14 und eine sofortige Beendigung der Zugabe von Flüssigmetall durch die Flüssigmetall-Zuführung 17. Ein Notsignal N tritt auf, wenn es zum Durchbruch von Flüssigmetall aus der Stranggußkokille 10 oder aus der erstarrten Metallschale hinter der Kokille kommt. Bei einem derartigen Störfall muß das weitere Einfließen von Flüssigmetall in die Kokille möglichst sofort unterbunden werden, wie bereits erwähnt.

[0019] Das Flüssigmetallvolumen V1 im Abgußkanal 9 darf deshalb nach Auftreten eines Notsignales N nicht mehr durch die Abgußöffnung 8 in den Kokillenkanal 11 abfließen, sondern es muß über den Zulaufkanal 7 zurück zum Warmhaltegefäß 1 geführt werden. Das Flüssigmetallvolumen V1 wird bestimmt durch den Querschnitt Q1 des Abgußkanals 9 und die Strecke L1 zwischen dem Badspiegel H3 in Höhe der Abgußöffnung 8 und dem Abgußkanal-Badspiegel H4, d. h. es gilt

.

[0020] Das nach erfolgtem Druckabbau vom Einfüllkanal 3 in das Warmhaltegefäß 1 strömende Flüssigmetallvolumen V3 wird bestimmt durch den Querschnitt Q3 des Einfüllkanals 3 und die Strecke L1, d. h. es gilt

.

[0021] Nach erfolgter Druckentlastung fließt Flüssigmetall der Volumensumme

in das Warmhaltegefäß 1, wodurch der Badspiegel im Gefäß ansteigt. Dieser Badspiegel darf jedoch den Badspiegel H3 keinesfalls überschreiten, um zuverlässig zu verhindern, daß nach erfolgtem Druckabbau Flüssigmetall aus dem Abgußkanal in den Kokillenkanal 11 fließt. Die Volumensumme V2 wird andererseits bestimmt durch den Querschnitt Q2 des Warmhaltegefäßes und eine Strecke L2, d. h. es gilt

. Aus der Gleichung

läßt sich der Mindestwert für L2 ermitteln.

[0022] Zweckmäßigerweise wird der maximal zulässige Badspiegel H2 aus der Gleichung

ermittelt.

[0023] Da der Sollwert des Abgußkanal-Badspiegels H4 in Abhängigkeit des Stranggußprozesses veränderbar ist, ergibt sich infolge einer sich dann verändernden Strecke L1 bzw. L2 auch eine Veränderung des maximal zulässigen Badspiegels H2.

Ansprüche

1. Regelsystem für eine Waagerecht-Strangguß-Anlage mit einem als Druckkammer ausgebildeten Warmhaltegefäß (1), dem über einen Einfüllkanal (3) Flüssigmetall zuführbar ist, das auf eine vorgegebene Temperatur erhitzbar und über einen Zulaufkanal (7) mit Abgußöffnung (8) an eine Stranggußkokille (10) weiterleitbar ist, wobei in Verlängerung des Zulaufkanals (7) ein Abgußkanal (9) oberhalb der Abgußöffnung vorgesehen und der Abgußkanal-Badspiegel (H4) durch entsprechende Einstellung des Gasdruckes im Warmhaltegefäß auf einen vorgegebenen Wert regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der maximal zulässige Badspiegel (H2) im Warmhaltegefäß (1) derart vorgegeben wird, daß die nach erfolgtem Druckabbau im Warmhaltegefäß vom Einfüllkanal (3) und vom Abgußkanal (9) über den Zulaufkanal (7) in das Warmhaltegefäß fließenden Flüssigmetall-Volumina (V1, V3) einen Badspiegel zur Folge haben, der niedriger oder gleich dem Badspiegel (H3) in Höhe der Abgußöffnung (8) ist.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximal zulässige Badspiegel (H2) in Abhängigkeit des Sollwertes des Abgußkanal-Badspiegels (H4) veränderbar ist.

Zeichnung