Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Gieß-Walz-Anlage zum Gießen und Walzen eines endlosen Stranggutes aus Metall, insbesondere Stahl.,

Eine bekannte Gieß-Walz-Anlage zum Gießen und Walzen eines endlosen Stranggutes ist beispielhaft in Figur 1 gezeigt. Die dort gezeigte Gieß-Walz-Anlage 100 umfasst eine Stranggießmaschine 110, eine der Stranggießmaschine nach-geschaltete Walzstraße 120, eine der Walzstraße nachgeschaltete Kühlstrecke 170, eine der Kühlstrecke nachgeschaltete Trenneinrichtung 180 sowie eine Haspeleinrichtung 190 zum Aufhaspeln des Stranggutes 200. Im Einzelnen umfasst die Stranggießmaschine 110 eine Kokille 111, eine der Kokille nachgeordnete Strangführung 112 sowie typischerweise eine Trenneinrichtung 180. Die Trenneinrichtung 180 dient zum Abtrennen eines sogenannten Kaltstranges. An den primär gekühlten Wänden der Kokille 111 erstarrt die Schmelze in der Kokille und auf diese Weise bildet sich die Strangschale eines Stranggutes aus. Das so gebildete, innen noch flüssige, Stranggut wird nach Austritt aus der Kokille 111 in der Strangführung 112 mit Hilfe von Strangführungsrollen 113 gestützt und aus der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt. Zu diesem Zweck sind die Strangführungsrollen 113_i zumindest teilweise mit Hilfe von Antrieben 114_i aktiv angetrieben. Die Antriebe 114_i werden von einer Strangführungsrollenantriebssteuerung 117 angesteuert. Die Walzstraße 120 umfasst typischerweise n=1 bis N Walzgerüste 122_n, denen typischerweise jeweils Antriebe 124_n zum Antreiben ihrer Walzen zugeordnet sind. Die ersten n=1 bis L mit L = 3 Walzgerüste 122_1 bis 3 bilden eine Gruppe von Vorgerüsten, denen jeweils die Antriebe 124_1 bis 3 zugeordnet sind. Den Vorgerüsten ist eine Heizung, vorzugsweise eine Induktivheizung 129 nachgeschaltet, um das vorgewalzte Stranggut 200 auf eine gewünschte Fertigwalztemperatur aufzuheizen, bevor es nachfolgend in eine Gruppe von (Fertig-) Walzgerüsten 122_4 bis N einläuft und dort auf eine gewünschte Endwalzdicke fertiggewalzt wird. Den einzelnen Walzgerüsten 122_n sind typischerweise individuelle Antriebe 124_n zugeordnet, welche von einer übergeordneten Antriebssteuerung 128 individuell angesteuert werden. Die Wegkoordinate, gleichbedeutend mit der Gießrichtung oder der Materialflussrichtung, ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen x bezeichnet.

Figur 2 zeigt eine Detailansicht der soeben unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen und im Stand der Technik bekannten Gieß-Walz-Anlage 100. Soweit in Figur 2 dieselben technischen Elemente gezeigt sind, sind diese durch dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet. Insoweit gilt für Figur 2 dieselbe Beschreibung wie für die Figur 1. Darüber hinaus sei lediglich erwähnt, dass die mit dem Bezugszeichen 113a bezeichnete Strangführungsrolle im Unterschied zu den Strangführungsrollen 113_i nicht angetrieben ist. Darüber hinaus ist in der Strangführung 112 die Sumpfspitze 160 und ihre Ist-Position entlang der Wegkoordinate x mit dem Bezugszeichen X_S_Ist bezeichnet. Schließlich ist zu erkennen, dass die Dicken des Stranggutes 200 am Ausgang der Stranggießmaschine 110 mit dem Bezugszeichen H0, am Ausgang des ersten Walzgerüstes mit dem Bezugszeichen H1 und am Ausgang des zweiten Walzgerüstes mit dem Bezugszeichen H2 bezeichnet sind.

Das wesentliche Charakteristikum bei der Herstellung von endlosem Stranggut 200 bzw. beim Endloswalzen besteht darin, dass das Stranggut 200 von seiner Erzeugung in der Kokille 111 über seine Durcherstarrung in Strangführung 112 bis zum Walzen bzw. Dickenreduzieren in der Walzstraße 120 nicht durchtrennt wird. Die oben erwähnte Abtrennung des Kaltstrangs am Ausgang der Strangführung 112 steht dazu nicht im Widerspruch, weil es sich bei dem Kaltstrang noch nicht um das eigentliche endlose Stranggut handelt. Eine Trennung des endlosen Stranggutes erfolgt erst mit Hilfe der Trenneinrichtung 180 in Figur 1 unmittelbar vor der Haspeleinrichtung 190, um dann das zuvor endlos gewalzte Stranggut 200 auf gewünschte Coillängen zurechtzuschneiden.

Aufgrund des Gesetzes des konstanten Massenflusses ist der Massenfluss bei einem gekoppelten Gieß-Walz-Prozess, wie er beim Endloswalzen vorliegt, grundsätzlich an jeder Stelle der Gieß-Walz-Anlage 100 konstant. Störungen dieser Konstanz können beispielsweise jedoch dann eintreten, wenn sich das Stranggut 200 staut (es bilden sich dann Schlingen) oder wenn es gedehnt wird (das Stranggut kann im Grenzfall auch zerreißen). Ursachen für solche Unstetigkeiten im Massenfluss liegen z. B. vor, wenn die Gießmaschine nicht kontinuierlich Material bzw. den Massenfluss nachfördert oder die Haspeleinrichtungen nicht für eine ausreichende Abfuhr des Massenflusses bzw. des Stranggutes sorgen.

Für die Stranggießmaschine - für sich alleine betrachtet - gibt es Überlegungen, wie der Massenfluss konstant gehalten bzw. ausgeregelt werden kann; siehe beispielsweise die europäische Patentschrift EP 1 720 669 B1. Eine Massenflussregelung innerhalb der (Fertig-)Walzstraße ist in der deutschen Anmeldung DE 283 37 56 A1 beschrieben.

Eine andere Möglichkeit zur Regelung des Massenflusses, insbesondere innerhalb einer (Fertig-)Walzstraße besteht darin, eine Speichereinheit für das Walzgut in den Massenfluss einzubauen und den Massenfluss durch geeignete Variationen des gespeicherten Volumens des Stranggutes zu steuern bzw. zu regeln. Solche Speicher können z. B. in Form von Schlingenspeichern realisiert sein. Bei Materialdicken des Stranggutes größer 20 mm, je nach Material, bilden sich jedoch aufgrund hoher Steifigkeit keine Schlingen aus. Gerade im Bereich hinter der Gießmaschine kann diese Möglichkeit deshalb bei den besagten großen Materialdicken nicht genutzt werden.

Eine Schlingensteuerung ist beispielsweise bekannt aus der japanischen Patentanmeldung JP 2007185703 A.

Die technischen Lehren der beiden Dokumente aus dem Stand der Technik betreffen jedoch, wie gesagt, lediglich einzelne Anlagenteile, nicht jedoch eine ganzheitliche Lösung für die beiden Anlagenteile Stranggießmaschine und Walzstraße. Hinweise für eine ganzheitliche Lösung bzw. für eine Synchronisation zwischen Stranggießmaschine und Walzstraße sind in der europäischen Patentschrift EP 2 346 625 B1 offenbart. Konkret schlägt diese Patentschrift vor, während einer Dickenänderung des Stranggutes in der Walzstraße die Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes aus einem vorgeordneten Aggregat, zum Beispiel der Gießmaschine, zu verwenden. Über die genaue Ausführung dieser technischen Lehre schweigt sich die besagte Patentschrift jedoch aus. Bei einer genaueren Betrachtung dieser Lösung zeigt sich jedoch der Nachteil, dass die mit einigen Megawatt ausgestatteten leistungsstarken Hauptantriebe der Walzstraße den mit nur einigen kW ausgeführten Antrieben der Stranggießmaschine, welche die Austrittsgeschwindigkeit des Stranggutes aus der Stranggießmaschine vorgeben, folgen müssen. Dies ist regelungstechnisch nachteilig, weil das regelungstechnische Verhalten, d. h. die Dynamik eines Antriebs mit der Größe des Motors sinkt. Es ist deshalb immer vorteilhafter, einen kleinen Motor einem großen Motor folgen zu lassen, als umgekehrt.

Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf der EP 2 346 625 B1.

Lediglich zum technologischen Hintergrund wird weiterhin auf die japanischen Patentanmeldungen JP 55014133 A, JP 55014134 A, JP S60 227958 A und JP 60221103 A sowie auf die deutsche Patentanmeldung DE 20 2004 010038 A1 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Gieß-Walz-Anlage zum Gießen und Walzen von Stranggut dahingehend weiterzubilden, dass die Antriebe von sowohl der Stranggießmaschine wie auch von der Walzstraße im Hinblick auf einen in den beiden genannten Anlagenteilen betraglich gleichen und konstanten Massenfluss übergeordnet synchronisiert werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stichplanmodell als Sollwertvorgabe eine Soll-Drehzahl für den Antrieb des ersten Walzgerüstes der Walzstraße vorgibt und dass das StranggießmaschinenAntriebsmodell als Sollwertvorgabe ein Soll-Drehmoment für den Antrieb der mindestens einen angetriebenen Strangführungsrolle vorgibt.

Diese beanspruchte Lösung, wonach der typischerweise sehr leistungsstarke Antrieb des ersten Walzgerüstes eine Soll-Drehzahl vorgegeben bekommt, während insbesondere sämtliche Antriebe der vorgelagerten angetriebenen Strangführungsrollen gleichzeitig keine Drehzahl, sondern stattdessen ein Soll-Drehmoment vorgegeben bekommen, bewirkt vorteilhafterweise, dass das erste Walzgerüst die Geschwindigkeit und damit den Massenfluss nicht nur innerhalb der Walzstraße, sondern auch innerhalb der vorgelagerten Stranggießmaschine vorgibt. Insofern fungiert das erste Walzgerüst als "Speed-Master" bzw. als "Massenfluss-Master". Der Massenfluss ergibt sich dabei aus der Dicke des Stranggutes am Einlauf und am Auslauf des ersten Walzgerüstes sowie der Drehzahl der Arbeitswalzen des ersten Walzgerüstes. Die Drehzahl wird, wie später noch beschrieben werden wird, mittels eines Stichplanmodells ermittelt und vorgegeben. Eine Voreilung vor der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen des ersten Walzgerüstes wird dabei berechnet und entsprechend berücksichtigt. Dass die Antriebe der Strangführungsrollen innerhalb der Stranggießmaschine lediglich ein Soll-Drehmoment, nicht jedoch eine Soll-Drehzahl vorgegeben bekommen, bietet den Vorteil, dass sich die Drehzahlen der Strangführungsrollen und insbesondere auch die Drehzahlen der angetriebenen Strangführungsrollen automatisch im Hinblick auf den von dem ersten Walzgerüst vorgegebenen Massenfluss einstellen. Anders ausgedrückt folgen die Antriebe bzw. die Drehzahlen der Strangführungsrollen in der Strangführung dem durch das erste Walzgerüst vorgegeben Massenfluss bzw. der durch das erste Walzgerüst vorgegebenen Geschwindigkeit. Kleine Fehler in der von dem Stichplanmodell durchgeführten Berechnung des Massenflusses werden somit ausgeglichen. Ein weiterer Vorteil der beanspruchten Lösung besteht darin, dass eine Drehzahlerfassung sowohl bei den Strangführungsrollen wie auch bei den Walzen der Walzgerüste eingespart werden kann. Die beanspruchte Drehzahlvorgabe nur bei dem ersten Walzgerüst bei gleichzeitiger Momentenvorgabe für die Strangführungsrollen ermöglicht vorteilhafterweise automatisch die gewünschte Konstanz des Massenflusses in beiden Anlagenteilen, d. h. sowohl in der Stranggießmaschine wie auch in der Walzstraße.

Wenn gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel die Walzstraße mehr als ein Walzgerüst, typischerweise n = 2 bis N Walzgerüste, aufweist, sieht die Erfindung vor, dass das Stichplanmodell jeweils ein individuelles Soll-Drehmoment auch für die Antriebe der Walzen der dem ersten Walzgerüst nachfolgenden Walzgerüste n = 2 bis N vorgibt. Dadurch wird gewährleistet, dass das erste Walzgerüst nach wie vor alleiniger "Speed-Master" bzw. "Massenfluss-Master" bleibt, denn aufgrund der Soll-Drehmomentenvorgabe sind die Drehzahlen bzw. die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Walzen der nachfolgenden Walzgerüste n = 2 bis N frei. Aufgrund der beanspruchten Vorgabe der Soll-Drehzahl bei lediglich einem einzigen Antrieb innerhalb der Stranggießanlage und der Walzstraße wird sichergestellt, dass es nicht zu Störungen in der Konstanz des Massenflusses, z. B. aufgrund von nicht genau synchronisierten Antrieben mit Drehzahlvorgabe kommt. Aufgrund der beanspruchten Lösung, wonach nur ein einzelner Antrieb eine Soll-Drehzahl vorgegeben bekommt, während alle anderen Antriebe sowohl in der Stranggießmaschine wie auch in der Walzstraße folgen, stellen sich erfindungsgemäß vorteilhafterweise die Drehzahlen aller anderen Antriebe automatisch so ein, wie es der von dem ersten Walzgerüst vorgegebene Massenfluss nach dem Gesetz der Konstanz des Massenflusses erfordert, ohne dass es dazu einer gesteuerten Synchronisation bedürfen würde.

Die zuvor beschriebene Vorgabe von individuellen Soll-Drehmomenten für die nachfolgenden Walzgerüste n = 2 bis N in der Walzstraße ist für beliebige Dicken des Stranggutes realisierbar. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass, wenn die Dicke des Stranggutes am Auslauf des k'ten Walzgerüstes mit 2 ≤ k < N einen vorgegebenen Dickenschwellenwert unterschreitet, nur den Antrieben der Walzgerüste n = 2 bis k jeweils ein individuelles Soll-Drehmoment vorzugeben. Den verbleibenden Walzgerüsten n = k+1 bis N wird dann bei dieser Alternative kein SollDrehmoment für die Antriebe der Walzgerüste vorgegeben, sondern stattdessen wird der Massenfluss hinter dem k-Walzgerüst - in Massenflussrichtung gesehen - dann mit Hilfe einer gesteuerten Schlingenbildung des Stranggutes konstant gehalten. Diese alternative Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch nur unter der besagten Bedingung möglich, dass das Material des Stranggutes eine ausreichende Elastizität bzw. eine ausreichende Flexibilität für die Schlingenbildung aufweist; diese Elastizität bzw. Flexibilität wird maßgeblich durch den besagten Dickenschwellenwert des Stranggutes repräsentiert.

Zum Steuern der Schlingenbildung wird vorteilhafterweise die jeweils aktuelle Position der Schlinge des Stranggutes im Hinblick auf eine vorgegebene SollPosition, d. h. ein vorgegebenes Soll-Volumen im Schlingenspeicher überwacht.

Bei Abweichungen werden die Drehzahlen des benachbarten Gerüsts entsprechend korrigiert, wobei die Korrektur wahlweise auf das davor angeordnete oder das nachfolgende Gerüst aufgeschaltet werden kann.
Der Dickenschwellenwert beträgt beispielsweise 40 - 20 mm. Er ist abhängig von den Materialeigenschaften des Stranggutes beispielsweise von dem ElastizitätsModul des Stranggutes.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Schlupf von zumindest einer der Strangführungsrollen überwacht wird und wenn erforderlichenfalls gegensteuert wird, wenn die Gefahr eines Durchdrehens der Schlupf-überwachten Strangführungsrolle erkannt wird.

Vorteilhafterweise wird die Lage der Sumpfspitze des Stranggutes innerhalb der Strangführung durch geeignete Variationen von Stellgrößen auf eine vorgegebene Soll-Lage geregelt. Zu diesem Zweck wird in einem entsprechenden Regelkreis die Regelstrecke, d. h. der Erstarrungsprozess in der Stranggießmaschine, mittels eines Erstarrungsmodells simuliert. Die Stellgrößen werden von einem Regler betragsmäßig berechnet und an das Erstarrungsmodell ausgegeben. Bei den Stellgrößen, welche die Lage der Sumpfspitze beeinflussen können, handelt es sich insbesondere um die Stärke der Kühlung des Stranggutes in der Gießmaschine, das Querschnittsformat, insbesondere die Dicke des Stranggutes an bestimmten Stellen innerhalb und am Ausgang der Strangführung, die Gießgeschwindigkeit sowie die Geometrie der Gießmaschine.

Die Geometrie der Gießmaschine spiegelt deren mechanischen Aufbau wider, so zum Beispiel die Länge, die Position der Rolle, die Ausprägung der Kokille, die Anordnung der Kühlung usw.

Im eingeschwungenen Zustand der Gieß-Walz-Anlage schwanken die besagten Stellgrößen, wenn überhaupt, nur noch sehr wenig. Erfindungsgemäß dienen zwei der besagten Stellgrößen, konkret die Dicke des Stranggutes am Ausgang der Stranggießmaschine und die Gießgeschwindigkeit, jeweils im eingeschwungenen Zustand, als Eingabegrößen für das Stichplanmodell. Aus diesen Eingabegrößen, sowie vorzugsweise zusätzlich nach Maßgabe der gemessenen Dicken des Stranggutes am Ausgang des ersten und des zweiten Walzgerüstes der Walzstraße berechnet das Stichplanmodell die Solldrehzahl für den Antrieb des ersten Walzgerüstes n = 1 und die Soll-Drehmomente für die Antriebe der nachfolgenden Walzgerüste n = 2 bis N, bevor es diese an die Antriebssteuerung für die Antriebe des Walzgerüstes ausgibt.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Soll-Drehmoment für den Antrieb der mindestens einen angetriebenen Strangführungsrolle nach Maßgabe des Wertes für die Dicke des Stranggutes am Ausgang der Strangführung und des Wertes für die Gießgeschwindigkeit, jeweils im eingeschwungenen Zustand der Gieß-Walz-Anlage, sowie nach Maßgabe des Wertes für das StrangauszugsSummenmoment und (der Verläufe) der Strangschalendicke und der Temperatur des Stranggutes innerhalb und am Ausgang der Strangführung von dem Stranggießmaschinen-Antriebsmodell berechnet und vorgegeben werden.

Vorteilhafterweise werden die Soll-Drehmomente für die Antriebe der Strangführungsrollen über der Länge der Strangführung von dem StranggießmaschinenAntriebsmodell geeignet verteilt vorgegeben, und zwar unter Berücksichtigung der Stranggießmaschinengeometrie, des Strangauszugs-Summenmomentes sowie unter Berücksichtigung (der Verteilung) der Dicke der Strangschale und der Temperatur des Stranggutes über der Länge der Strangführung.

Das Strangauszugssummenmoment kann aus der Summe der einzelnen Strangrollenmomente beim Angießen des Stranges ermittelt werden oder durch das Erstarrungsmodell ermittelt werden.

Vorteilhafterweise werden die Soll-Drehmomente von dem StranggießmaschinenAntriebsmodell derart vorgegeben, dass sie in einem ersten Bereich vom Kokillenausgang bis zu der Ist-Lage der Sumpfspitze des Stranggutes innerhalb der Strangführung betraglich ansteigen und in einem zweiten Bereich von der Lage der Sumpfspitze bis zur metallurgischen Länge der Stranggießmaschine betraglich konstant bleiben.

Schließlich ist es vorteilhaft, dass eine Änderung des Wertes für die Soll-Drehzahl und / oder der Soll-Werte für die Drehmomente nicht sprungartig, sondern zeitlich langsam ansteigend oder abfallend, z. B. rampenförmig erfolgt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die dynamische Belastung der Antriebe nicht zu groß wird.

Weiterhin ermöglicht das Verfahren auch die Anpassung der Walzdicken H0 bis HN im laufenden Betrieb, indem die Einstellung der Gießdicke dynamisch durch eine flexible Anstellung der Strangführungsrollen erfolgt und zeitgleich die Solldrehmomente angepasst werden. Diese werden durch die Verknüpfung von Erstarrungsmodell und Stranggießmaschinenantriebsmodell ermittelt. Die Steuerbefehle z. B. zur Anpassung der Walzdicken werden zeit- und ortgerecht an die entsprechenden Stützrollanstellungen und deren Antriebe weitergeleitet. Die Walzstraße erhält durch das Stichplanmodell, das dann mit den entsprechend geänderten Randbedingungen die Steuergrößen neu ermittelt, ebenfalls zeit- und ortgerecht neue Sollwerte für Drehzahl, Momente und die Walzdicken H1 bis HN. Somit kann eine Dickenänderung für das Fertigband erfolgen, ohne dass die Anlage neu angefahren werden muss.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiter vorrichtungstechnisch durch die gemäß Anspruch 14 beanspruchte Gieß-Walz-Anlage gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen grundsätzlich den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen. Wesentlich ist, dass die gesamte Gieß-Walz-Anlage, d. h. insbesondere die Stichplanmodelleinheit und die Stranggießmaschinen-Antriebsmodelleinheit ausgebildet ist / sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die erfindungsgemäße Gieß-Walz-Anlage umfasst vorzugsweise einen Sumpfspitzenregelkreis zur Regelung der Lage der Sumpfspitze des Stranggutes innerhalb der Strangführung, eine Schlupf-Erfassungs-Einheit und / oder einen Massenflussregelkreis zur Regelung des Massenflusses des Stranggutes zwischen zwei, vorzugsweise benachbarten Walzgerüsten der Walzstraße, wenn das Stranggut dort für eine Schlingenbildung geeignet elastisch bzw. flexibel ist, beispielsweise, wenn seine Dicke zwischen den Walzgerüsten einen vorgegebenen Dickenschwellenwert unterschreitet.

Die Walzstraße kann n=1 bis L Vorgerüste und n = L + 1 bis N Fertigwalzgerüste aufweisen. In diesem Fall handelt es sich bei dem ersten Walzgerüst der Walzstraße, dem erfindungsgemäß die Soll-Drehzahl vorgegeben wird, um ein Vorgerüst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Anlage sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung sind insgesamt sechs Figuren beigefügt, wobei

Figur 1

eine Gieß-Walz-Anlage gemäß dem Stand der Technik;

Figur 2

eine Detailansicht der Gieß-Walz-Anlage aus dem Stand der Technik nach Figur 1;

Figur 3

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen übergeordneten Synchronisation der Antriebe von Stranggießmaschine und Walzstraße;

Figur 4

ein Erstarrungsmodell zur Berechnung der Lage der Sumpfspitze mit seinen Eingangs- und Ausgangsgrößen;

Figur 5

das Stranggießmaschinen-Antriebsmodell zur Berechnung der Momentenverteilung der Antriebe der einzelnen angetriebenen Strangführungsrollen innerhalb der Strangführung mit seinen Eingangs- und Ausgangsgrößen; und

Figur 6

ein Beispiel für eine Massenflussregelung mit Hilfe einer gesteuerten Schlingenbildung des Stranggutes

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 in Form von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Figur 3 zeigt das der Erfindung zugrunde liegende Schema zur Ansteuerung der Antriebe sowohl in der Stranggießmaschine 110 wie auch in der Walzstraße 120. Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Konzeptes ist ein Regelkreis 130 zur Regelung der Lage der Sumpfspitze auf eine vorgegebene Soll-Lage X_S_Soll innerhalb der Strangführung 112. Die Soll-Lage X_S_Soll entspricht einer vorbestimmten Position der Wegkomponenten x. Der Sumpfspitzen-Regelkreis 130 sieht vor, dass die jeweils aktuelle Ist-Lage der Sumpfspitze 160 mit Hilfe eines Erstarrungsmodells 134, welches die Regelstrecke des Sumpfspitzen-Regelkreises 130 bildet, simuliert bzw. theoretisch berechnet wird. Die so ermittelte Ist-Lage X_S_Ist wird mit der vorgegebenen Soll-Lage X_S_Soll verglichen und eine bei dem Vergleich eventuell festgestellte Abweichung wird als Regelgröße einem Regler 132 als Eingangsgröße zugeführt. Der Regler ermittelt dann nach Maßgabe der Regelabweichung sowie auf Basis einer vorgegebenen Regelstrate-gie geeignete Werte für bestimmte Stellgrößen 133, die geeignet sind, die Lage der Sumpfspitze zu beeinflussen. Bei diesen Stellgrößen handelt es sich insbesondere um die Stärke der Kühlung des Stranggutes innerhalb der Kokille und / oder innerhalb der Strangführung, d. h. insgesamt innerhalb der Gießmaschine, um das Querschnittsformat, insbesondere die Dicke h(x) des Stranggutes an bestimmten Stellen innerhalb und außerhalb der Strangführung, um die Gießgeschwindigkeit V_G und um die Geometrie der Gießmaschine. Die von dem Regler ermittelten geeigneten Werte bzw. Veränderungen der Werte werden dem Erstarrungsmodell als Eingangsgrößen 133 zugeführt. Im eingeschwungenen Zustand der Gieß-Walz-Anlage 100 und insbesondere der Stranggießmaschine 110 ändern sich die besagten Stellgrößen 133, wenn überhaupt, nur noch marginal. Es wird erwartet, dass die von dem Erstarrungsmodell auf Basis der zugeführten veränderten Eingangsgrößen neu berechnete Ist-Lage der Sumpfspitze 160 besser an die gewünschte Soll-Lage adaptiert ist; siehe Fig. 4.

Zwei dieser Stellgrößen, nämlich die Dicke H0 des Stranggutes 200 am Ausgang der Strangführung 112 sowie der Wert für die Gießgeschwindigkeit V_G, werden, jeweils im eingeschwungenen Zustand der Stranggießmaschine 110, dem Stichplanmodell 126 für die Walzstraße 120 als Eingangsgrößen aufgeschaltet. Darüber hinaus werden dem Stichplanmodell vorzugsweise auch die Dicken H1, H2 am Ausgang des ersten und des zweiten Walzgerüstes als Eingangsgrößen zugeführt. Die Dicken H1 und H2 können vom Stichplanmodell auch eigenständig ermittelt werden. Dies ist vorteilhaft z. B. möglich unter den Kriterien der Zieldicke HN und der Belastungsgrenze der Walzgerüste. Das Stichplanmodell 126 berechnet dann nach Maßgabe der besagten Eingangsgrößen zunächst eine Soll-Drehzahl n1_Soll für den Antrieb 124_1 des ersten Walzgerüstes n1 sowie die Soll-Drehmomente Mn_Soll für die Antriebe 124_n der übrigen Walzgerüste 122 n2 bis 122_N, sofern in der Walzstraße 120 vorhanden. Die so berechnete Soll-Drehzahl n1_Soll für den Antrieb 124_1 des ersten Walzgerüstes 122_1 wird dann an die Antriebssteuerung 128 der Walzstraße ausgegeben, damit diese wiederum den Antrieb 124_1 entsprechend ansteuert. Eventuell erfolgt die Vorgabe der Soll-Drehzahl für das erste Walzgerüst an die Antriebssteuerung 128 unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes d_n.

Die Aufschaltung der von dem Stichplanmodell 126 berechneten Soll-Drehmomente Mn_Soll an die Antriebe 124_n mit 2 < n ≤ N erfolgt grundsätzlich über die Antriebssteuerung 128. Diese Momentenaufschaltung für die Antriebe ist grundsätzlich realisierbar für beliebig dünne Stranggüten, insbesondere für Stranggüten mit einer Dicke von > 0,6 mm. Diese erste Alternative ist in Figur 3 nicht dargestellt.

Figur 3 zeigt dagegen eine zweite Alternative für den Fall, dass die Dicke des Stranggutes hinter einem k-ten Walzgerüst 122_k mit k≥1 einen vorgegebenen dicken Schwellenwert H_Lim unterschreitet. In diesem Fall kann alternativ zu der ersten Alternative gemäß einer zweiten Alternative vorgesehen werden, dass die Antriebe 124_n mit k+1 < n ≤ N und mit k≥1 für die Walzgerüste 122_n mit k+1 < n ≤ N nicht mit einem von dem Stichplanmodell vorgegebenen Soll-Drehmoment beaufschlagt werden, um den Massenfluss auch im Bereich dieser Walzgerüste entsprechend dem von dem ersten Walzgerüst 122_1 vorgegebenen Massenfluss konstant zu halten. Stattdessen wird der Massenfluss im Bereich der nachfolgenden Gerüste dadurch konstant gehalten, dass zumindest zwischen einzelnen dieser Gerüste eine Schlingenregelung vorgesehen ist.

Ein Beispiel für einen an sich bekannten Massenflussregelkreis 140 ist in Figur 6 gezeigt, wobei der Massenfluss zwischen zwei Gerüsten mit Hilfe eines Massenflussbeobachters 142 beobachtet bzw. erfasst wird, damit nachfolgend ein Massenflussregler 144 geeignete Steuersignale an die Antriebssteuerung 128 bzw. den Antrieb des dem Schlingenspeicher vorgelagerten und / oder nachgelagerten Walzgerüstes 122_n ausgeben kann.

Wie in Figur 3 weiterhin zu erkennen ist, werden die besagten Stellparameter, das heißt die Dicke H0 des Stranggutes 200 am Ausgang der Stranggießmaschine 110 sowie die Gießgeschwindigkeit V_G im eingeschwungenen Zustand nicht nur dem Stichplanmodell 126 für die Walzstraße, sondern auch dem Stranggießmaschinen-Antriebsmodell 115 als Eingangsgrößen zugeführt. Darüber hinaus empfängt es die von dem Erstarrungsmodell berechnete Verteilung der Schalendicke f(x), solange das Stranggut noch nicht durcherstarrt ist entlang der Wegkomponente x, die ebenfalls von dem Erstarrungsmodell berechnete Dickenverteilung h(x) des Stranggutes 200 entlang der Wegkomponente x sowie das vorgegebene Summenauszugsmoment M_G, welches der Summe aller Soll-Drehmomente der Einzelantriebe innerhalb der Strangführung entspricht. Aufgrund dieser Eingangsparameter berechnet das Stranggießmaschinen-Antriebsmodell 115 geeignete Soll-Drehmomente Mi_Soll für die einzelnen Antriebe 114_i innerhalb der Strangführung 112. Diese Soll-Werte werden über die StrangführungsrollenAntriebssteuerung 117 an die Antriebe 114_i ausgegeben; siehe auch Figur 5.

Figur 5 zeigt das besagte Stranggießmaschinen-Antriebsmodell 115 mit seinen Eingangsgrößen, die es auswertet, um daraus eine geeignete Verteilung der vorzugebenen Soll-Drehmomente Mi_Soll für die einzelnen Antriebe 114_i innerhalb der Strangführung 112 entlang der Wegkomponente x zu berechnen. Wie in Figur 5 zu erkennen ist, steigt der Betrag der Soll-Drehmomente in x-Richtung zunächst beginnend ab dem Ausgang der Kokille an, bis auf Höhe der aktuellen Lage der Sumpfspitze X_S_Ist ein vorgegebener Maximalwert erreicht ist. Dieser maximale Wert für das Drehmoment der Antriebe wird dann innerhalb der Strangführung bis zum Erreichen von deren metallurgischen Länge L_G beibehalten.

100

Gieß-Walz-Anlage

110

Stranggießmaschine

111

Kokille

112

Strangführung

113_i

i'te angetriebene Strangführungsrollen

113a

nicht angetriebene Strangführungsrolle

114_i

Antrieb für i'te Strangführungsrolle

115

Stranggießmaschinenantriebsmodell

117

Strangführungsrollenantriebssteuerung

118

Schlupferfassungseinheit

120

Walzstraße

122_n

n'tes Walzgerüst

124_n

Antrieb für Walze des n'ten Walzgerüstes

126

Stichplanmodell

128

Antriebssteuerung

129

Induktivheizung

130

Sumpfspitzen-Regelkreis

132

Regler

133

Stellgrößen (=Eingangsgrößen des Erstarrungsmodells)

134

Regelstrecke = Erstarrungsmodell

140

Massenflussregelkreis

142

Massenflussbeobachter

144

Massenflusssegler

160

Sumpfspitze

170

Kühlstrecke

180

Trenneinrichtung

190

Haspeleinrichtung

200

Stranggut

d_n

Korrekturwert für Soll-Drehzahl des ersten Walzgerüstes

f(x)

Dicke der Schale des Stranggutes an der Position x

g(x)

Temperatur des Stranggutes an der Position x

h(x)

Dicke des Stranggutes an der Position x

H0

Dicke des Stranggutes am Ausgang der Stranggießmaschine

H1

Dicke des Stranggutes am Ausgang des n=1 Walzgerüstes

H2

Dicke des Stranggutes am Ausgang des n=2 Walzgerüstes

Hk

Dicke des Stranggutes am Ausgang des k'ten Walzgerüstes

HN

Dicke des Warmbandes beim Verlassen der Walzstraße

H_Lim

vorgegebener Dickenschwellenwert für Stranggut

i

Laufparameter der Strangführungsrollen bzw. Nummer eines Walzgerüstes

k

Parameter

L

Anzahl der Vorgerüste in der Walzstraße

L_G

metallurgische Länge der Stranggießmaschine

M_G

Summenauszugsmoment

Mi_Soll

Soll-Drehmoment für i'te Strangführungsolle

Mn-Soll

Soll-Drehmoment für n'tes Walzgerüst

n

Laufparameter der Walzgerüste bzw. Nummer eines Walzgerüstes

N

Maximalanzahl der Walzgerüste bzw. letztes Walzgerüst in der Walzstraße

nn_Soll

Soll-Drehzahl für n'tes Walzgerüst

n1_Soll

Soll-Drehzahl für erstes Walzgerüst

V_G

Gießgeschwindigkeit

x

Wegkoordinate in Gießrichtung = Wegkoordinate in Materialflussrichtung

X_S_Ist

Ist-Position der Sumpfspitze

X_S_Soll

Sollposition für Lage der Sumpfspitze