Verfahren an einer Giessanlage zur Erzeugung von Strängen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln des Antriebsaggregates einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen, insbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Bei Stranggießanlagen vom Senkrecht- oder Bogentyp wird die Ausziehmaschine nach einer vorgegebenen Strangabzugsgeschwindigkeit geregelt. Abzugsrichtung und Abzugsgeschwindigkeit während eines Gusses sind im Normalfall gleichbleibend. Zur Einhaltung vorgegebener Bedingungen und/oder zur Feststellung von Anomalien in der Führungsstrecke des Gußstranges oder in der Kokille ist es bekannt (US-PS 3,478,808 und 3,358,743), die Stromaufnahme der Antriebseinrichtung der Ausziehmaschine zu messen und in einen Regelkreis zur Steuerung bzw. Regelung einer Stranggießanlage einzubeziehen. Bei gleichbleibender Abzugsrichtung und oszillierender Kokille soll diese Methode Aufschluß geben über die Gleitverhältnisse des Stranges in der Kokille. Aus diesen Schriften ist es ferner bekannt, weitere Informationen über den erzeugten Strang zu erhalten, beispielsweise durch Messung der Oberflächentemperatur des Stranges unterhalb der Kokille, über die Strangdicke oder auch über eine Längenmessung des erzeugten Stranges und diese Informationen in den Regelkreis der Stranggießanlage einzubeziehen.

[0003] Bei Horizontalstranggießanlagen, mit oszillierender oder auch feststehender Kokille kann die Abzugsrichtung bei kontinuierlicher Bewegung des Stranges gleich bleiben; der Strang kann jedoch auch schrittweise mit zwischengeschalteten Haltezeiten oder auch zusätzlich mit einem kurzen Rückwärtshub und einer weiteren Haltezeit gefördert werden. Je nach Strangabmessung und Abzugsgeschwindigkeit liegt beim Vergießen von Stahl zwischen der Kokille und der Antriebseinheit für den Strang eine Strecke von mehreren Metern, da die Antriebseinheit üblicherweise im Bereich des durcherstarrten Stranges angeordnet ist. Zwischen Kokille und Antriebsaggregat, also im Bereich der Erstarrungsstrecke, ist ein Teil des Stranges noch flussig und die dünne Strangschale weist bei den hohen Temperaturen nur eine geringe Festigkeit auf. Andererseits weiß man, daß ein reproduzierbarer Abzugsrhythmus des Stranges für die Strangschalenbildung in der Kokille und für die Erzielung einer einwandfreien Strangoberfläche von ausschlaggebender Bedeutung ist. Aufgrund der mechanischen Instabilität des teils flüssigen Stranges läßt sich mit den vorgenannten Methoden jedoch nicht feststellen, ob und in welcher Auswirkung der dem Antriebsaggregat vorgegebene Ziehrhythmus auch durch den Strang auf den Kokillenabschnitt des Stranges übertragen wird.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verhaltensweise eines Metallstranges möglichst dicht an der Erzeugungsstelle zu erfassen und ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, insbesondere das Antriebsaggregat für den Strangabzug einer Stranggießanlage, insbesondere einer Stranggießanlage mit horizontal angeordneter Kokille und diskontinuierlichem Strangabzug derart zu steuern bzw. zu regeln, daß den tatsächlichen Gegebenheiten besser Rechnung getragen wird.

[0005] Bei einem Verfahren an einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen, insbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen wird, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Bewegungsablauf des Stranges in einem Bereich möglichst unmittelbar nach Verlassen der Kokille erfaßt wird, daß das Erfassen des Bewegungsablaufes berührungslos und verzögerungsfrei durch auf Strahlung ansprechende Sensoren erfolgt und daß die Sensoren derart ausgelegt und angeordnet sind, daß sie ein auswertbares Meßsignal über das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges erzeugen und das Meßsignal einer Anzeige- und/oder Auswerteinheit zugeführt wird.

[0006] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens schlägt die Erfindung vor, daß das das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges charakterisierende Signal in der Auswerteinheit mit einem Signal, das einem Steuerbefehl für das den Strang aus der Kokille ausziehende Antriebsaggregat entspricht - nach entsprechender regelungstechnischer Aufbereitung - verglichen wird und Abweichungen des Meßsignals vom Steuersignal einer Steuereinheit des Antriebsaggregates aufgeschaltet werden derart, daß der vom Antriebsaggregat auf den Strang übertragene Bewegungsablauf einem vorgegebenen Weg-Zeit-Verhalten des Stranges am Meßort entspricht. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, erstmals das tatsächliche Bewegungsverhalten des Stranges zu erfassen. Ferner wird erreicht, daß der Strangabzug nach dem gewünschten Bewegungsverhalten des Stranges gesteuert werden kann. Dies ist von besonderer Wichtigkeit. Man hat sich bisher darauf verlassen, daß die mittelbaren Meßmethoden (Messung der Stromaufnahme des Antriebsaggregates oder Meßrolle mit bekannten Nachteilen, wie Schlupf, Verschleiß, Wärmebelastung) den Anforderungen genügen. Man hat sich also mit Indizien für die Strangbewegung begnügt, ohne das tatsächliche Verhalten zu berücksichtigen und beeinflussen zu können. Als Beispiel kann hier die JP-A-57-139457, auf welcher die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 3 basieren, genannt werden, bei der die Erfassung der Stranggeschwindigkeit mittels eines Detektors in Form einer Rolle erfolgt.

[0007] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges an einem weiteren Meßort zwischen Kokille und Antriebsaggregat gleichzeitig erfaßt wird. Die beiden Meßorte sollen im Abstand voneinander angeordnet sein. Der zweite Meßort liegt zweckmässig unmittelbar vor Einlauf des Stranges in das Antriebsaggregat. Durch die gleichzeitige Erfassung der Strangbewegung an zwei voneinander getrennten Meßorten ist es möglich, Informationen darüber zu erhalten, ob unter bestimmten Bedingungen, abhängig z.B. von Gießgeschwindigkeit, Format, Temperatur, Qualität, möglicherweise durch Eigenschwingungen des Stranges das am Kokillenaustritt erhaltene Meßsignal verfälscht wird. Es ist damit möglich eine Gießanlage, ggf. bei selbsttätiger Regelung des Ausziehsystems, außerhalb eines Bereiches kritischer Schwingungen zu betreiben.

[0008] Mit zur Erfindung gehört eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Gießanlage, die aus einem Gießgefäß, einer Stranggießkokille und einem Antriebsaggregat für den Strangabzug besteht. Die Erfindung sieht bei einer derartigen Vorrichtung vor, daß mindestens eine, die Strangoberfläche erfassende Diodenzeilenkamera der Kokille nachgeordnet ist, deren Meßsignal einer Auswerteinheit zugeführt wird und daß die Steuereinheit des Antriebsaggregates ebenfalls mit der Auswerteinheit verbunden ist, wobei die Auswerteinheit gleichzeitig regelnd in die Steuereinheit des Antriebsaggregates eingreifen kann und daß an die Auswerteinheit eine Anzeigeneinheit angeschlossen ist.

[0009] Zur Erläuterung der Erfindung dient die beiliegende Zeichnung.

[0010] Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Einem Gießgefäß 1, das eine Pfanne oder auch einen Verteiler darstellen kann, ist die Kokille 2 nachgeordnet, aus der der Strang 3 mit Hilfe des Antriebsaggregates 4 abgezogen wird. Das Antriebsaggregat 4 ist ausgelegt, um einen schrittweisen Strangabzug zu ermöglichen. Das Antriebsaggregat 4 wird von einer Steuereinheit 7 gesteuert. Der von dem Antriebsaggregat 4 auf den Strang 3 übertragene Bewegungsablauf wird mittels einer Diodenzeilenkamera 5, die unmittelbar der Kokille 2 nachgeordnet ist, erfaßt. Die Diodenzeilenkamera 5 ist so angeordnet, daß sie die Oberfläche des Stranges in diesem Bereich betrachten kann. Markante Merkmale der Oberfläche werden als Meßsignale von der Diodenzeilenkamera 5 auf die Auswerteinheit 6 übertragen. Die Auswerteinheit 6 ermittelt zyclisch mit hoher Frequenz relevante Bildpunkte und ordnet sie einem Weg-/Zeitschema zu. Diese Auswertung ermöglicht einen unmittelbaren Rückschluß auf den tatsächlichen Bewegungsablauf, also auf das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges unmittelbar an der Kokille. In der Auswerteinheit 6 wird ferner ein Vergleich dieses tatsächlichen Bewegungsablaufes mit den Signalen der Steuereinheit 7 für das Antriebsaggregat 4 vorgenommen. Bei Abweichungen des Meßsignals der Diodenzeilenkamera 5 von den Steuersignalen der Steuereinheit 7 wird eine Korrektur des Steuerprogramms dahingehend vorgenommen, daß die von Antriebsaggregat 4 erzeugte Strangbewegung mit der gewünschten und über die Diodenzeilenkamera 5 kontrollierbaren Strangbewegung übereinstimmt.

[0011] Zur Erfassung von Eigenschwingungen des Stranges ist eine weitere Diodenzeilenkamera 5′ in der Nähe des Einlaufes des Stranges in das Antriebsaggregat 4 angeordnet. Die Meßsignale der Diodenzeilenkamera 5′ werden ebenfalls der Auswerteeinheit 6 zugeführt. Damit ist es möglich, Eigenschwingungen des Stranges oder der Anlage zu berücksichtigen bzw. die Fahrweise der gesamten Anlage so einzustellen, daß kritische Bereiche vermieden werden. Das Meßergebnis der Strangbewegung kann natürlich auf einer Anzeigeeinheit 8 dargestellt werden.

[0012] Es liegt natürlich mit im Rahmen der Erfindung, den vorbeschriebenen Regelkreis zu trennen. Es ist also im einfachsten Fall möglich, mittels der Zeilenkamera 5 der Auswerteinheit 6 und der Anzeigeeinheit 8 den Bewegungsablauf des Stranges zu erfassen und lediglich zur Kontrolle des durch das Antriebsaggregat 4 erzeugten Bewegungsverhaltens des Stranges 3 zu benutzen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln des Antriebsaggregates einer Gießanlage zur Erzeugung von Strängen, inbesondere von Stahlsträngen, bei dem flüssiges Metall in eine Durchlaufkokille (2) eingeführt und im teilerstarrten Zustand aus der Kokille abgezogen und die Stranggeschwindigkeit erfaßt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bewegungsablauf des Stranges (3) in einem Bereich unmilterbar nach Verlassen der Kokille (2) berührungslos und verzögerungsfrei durch auf Strahlung ansprechende Sensoren (5) erfaßt wird und die Sensoren derart ausgelegt und angeordnet sind, daß sie ein auswertbares Meßsignal über das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges erzeugen, und daß das das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges charakterisierende Signal in einer Auswerteinheit (6) mit einem Signal, das einem Steuerbefehl für das den Strang aus der Kokille ausziehende Antriebsaggregat (4) entspricht verglichen wird und Abweichungen des Meßsignals vom Steuersignal einer Steuereinheit (7) des Antriebsaggregates (4) aufgeschaltet werden, derart, daß der vom Antriebsaggregat (4) auf den Strang (3) zu übertragende Bewegungsablauf einem vorgegebenen Weg-Zeit-Verhalten des Stranges (3) am Meßort entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß das Weg-Zeit-Verhalten des Stranges (3) an einem weiteren Meßort (5′) zwischen Kokille (2) und Antriebsaggregat (4) gleichzeitig erfaßt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, an einer aus einem Gießgefäß (1), einer Stranggießkokille (2) und einem Antriebsaggregat (4) für den Strangabzug bestehenden Gießanlage,
gekennzeichnet durch,
mindestens eine der Kokille (2) nachgeordnete, die Oberfläche des Stranges (3) erfassende Diodenzeilenkamera (5,5′) einer Auswerteinheit (6), die mit der Diodenzeilenkamera (5,5′) verbunden ist, einer Steuereinheit (7) des Antriebsaggregates (4), die ebenfalls mit der Auswerteinheit (6) verbunden ist und einer an die Auswerteinheit (6) angeschlossenen Anzeigeeinheit (8).

Claims

1. A method for controlling or automatically controlling the drive assembly of a casting installation for producing castings, in particular steel castings, in which molten metal is introduced into an open-ended die (2) and is drawn out of the mould in the partially solidified state and the extrusion velocity is detected, characterised in that the sequence of motions of the casting (3) is detected without contact and without delay by sensors (5) which respond to radiation in a region immediately after leaving the mould (2) and the sensors are designed and arranged such that they produce a measuring signal which can be evaluated via the path-time behaviour of the casting, and that the signal marking the path-time behaviour of the casting is compared in an evaluation unit (6) with a signal which corresponds to a control command for the drive assembly (4) drawing the casting out of the mould and deviations of the measured signal from the control signal of a control unit (7) of the drive assembly (4) are controlled such that the sequence of motions to be transferred by the drive assembly (4) to the casting (3) corresponds to a preset path-time behaviour of the casting (3) at the measuring point.

2. A method according to Claim 1, characterised in that the path-time behaviour of the casting (3) is simultaneously detected at one further measuring point (5′) between the mould (2) and drive assembly (4).

3. An apparatus for performing the process according to Claim 1, on a casting installation consisting of a pouring vessel (1), a continuous-casting mould (2) and a drive assembly (4) for drawing off the casting, characterised by at least one diode scanning camera (5, 5′), succeeding the mould (2) and detecting the surface of the casting (3), of an evaluation unit (6) which is connected to the diode scanning camera (5, 5′) of a control unit (7) of the drive assembly (4), which is likewise connected to the evaluation unit (6) and a display unit (8) connected to the evaluation unit (6).

Revendications

1. Procédé pour commander ou régler l'unité d'entraînement d'une installation de coulée pour produire des barres, en particulier des barres d'acier, dans lequel du métal liquide est introduit dans une coquille continue (2) et extrait de la coquille à l'état partiellement solidifié, et la vitesse de la barre est détectée,
caractérisé en ce que l'allure du mouvement de la barre (3) est détectée, sans contact et sans retard, dans une zone directement après la sortie de la coquille (2), par des capteurs (5) sensibles à un rayonnement, et les capteurs sont étudiés et agencés de sorte qu'ils créent un signal de mesure exploitable par l'intermédiaire du comportement dans le temps et dans l'espace de la barre, et en ce que le signal caractérisant le comportement dans le temps et dans l'espace de la barre est comparé dans une unité d'exploitation (6) à un signal qui correspond à un ordre de commande pour l'unité d'entraînement (4) qui extrait la barre de la coquille, et des écarts entre le signal de mesure et le signal de commande d'une unité de commande (7) de l'unité d'entraînement (4) sont pris en compte de sorte que l'allure du mouvement à transmettre de l'unité d'entraînement (4) à la barre (3) corresponde à un comportement dans le temps et dans l'espace prédéfini de la barre (3) au lieu de mesure.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le comportement dans le temps et dans l'espace de la barre (3) est détecté en même temps dans un autre lieu de mesure (5′) entre la coquille (2) et l'unité d'entraînement (4).

3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans une installation de coulée constituée d'un récipient de coulée (1), d'une coquille de coulée continue (2) et d'une unité d'entraînement (4) pour extraire la barre,
caractérisé par au moins une caméra à lignes de diodes (5,5′), agencée en aval de la coquille (2) et détectant la surface de la barre (3), une unité d'exploitation (6) qui est reliée à la caméra à lignes de diodes (5,5′), une unité de commande (7) de l'unité d'entraînement (4) qui, de même, est reliée à l'unité d'exploitation (6), et une unité d'affichage (8) raccordée à l'unité d'exploitation (6).

Zeichnung