DE2425381A1

DE2425381A1 - Verfahren zum aufbringen von giesspulver auf den badspiegel beim stranggiessen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2425381A1
Application number: DE19742425381
Authority: DE
Inventors: Werner Bruderer; Markus Schmid
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1975-01-02
Also published as: ZA743464B; US3970135A; JPS5333092B2; FR2231456B1; FR2231456A1; CA1030320A; JPS5020927A; GB1446508A; CH559075A5; IT1012894B; DE2425381B2

Description

CONGAST AG ZUERICH (SCHWEIZ)

Verfahren zum Aufbringen von Giesspulver auf den Badspiegel beim Stranggiessen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zum Aufbringen von Giesspulver auf den Badspiegel von flüssigem Metall in einer Kokille beim Stranggiessen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beim Stranggiebden von Stahl ist es bekannt, auf den Badspiegel in der Kokille Giesspulver aufzubringen. Dieses hat die Aufgabe nichtmetallische Verunreinigungen aufzunehmen, als Schmiermittel zwischen Kokillenwand und Strang zu wirken, die Oxydation des Stahles zu verhindern und die Wärmeabstrahlung klein zu halten. In den meisten Fällen wird das Giesspulver vor dem Giessen auf der Kokillenabdeckung in kleinen Haufen gerüstet. Während des Giessens schiebt das Giesspersonal mittels geeigneter Werkzeuge je nach Bedarf Giesspulver in den Kokillenhohlraum, d.h. auf den Badspiegel. Dabei muss ständig mindestens eine Person bei der Kokille anwesend sein, um das Zubringen von Giesspulver zu gewährleisten. Da das Pulver offen herumliegt, ergibt sich oft eine störende Staubentwicklung.

In einer weiteren Lösung wird vorgeschlagen, das Giesspulver in einem Behälter zu lagern. Am unteren Ende des Behälters ist eine Förderschnecke angeordnet, die das Giesspulver in einen Mischbehälter bringt. Von hier wird es von einem Gasstrom mitgerissen und über ein ortsfestes Rohr auf den Badspiegel aufgeblasen. Um eine übermässige Staubentwicklung zu verhindern, wird das Rohr an seinem Ende aufgeteilt und zu einem Verteiler erweitert. Die aufgebrachte Giesspulvermenge wird zum voraus festgelegt oder durch das Giesspersonal während des Giessens mit einem Handventil oder dergleichen dem jeweiligen Bedarf angepasst. .

Bei beiden Lösungen ergibt sich eine höchst ungleichmässige Verteilung des Giesspulvers auf dem gesamten Bereiche des Badspiegels. Die Gleichmässigkeit der Verteilung hängt weitgehend

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von der Zuverlässigkeit und Geschicklichkeit des Giessers ab, der für die Zubringung des Giesspulvers verantwortlich ist. Weitere Schwierigkeiten können sich bei einer ungeeigneten Zusammensetzung des Giesspulvers e Lieben. Mangelhafte Verteilung von Giesspulver auf dem Badspiegel führt zu vermehrten Oberflächenfehlern, wie z.B. Längs- und Querrisse oder stark ausgeprägte Oszillationsmarken,

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die das Aufbringen von Giesspulver auf den Badspiegel in möglichst zweckmässiger Verteilung ermöglichen. Dabei soll die Verteilung des Giesspulvers automatisch überwacht und gesteuert werden, so dass die anstrengende Ueberwachung durch das Giesspersonal nicht mehr notwendig ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Verteilung des Giesspulvers auf der Fläche des Badspiegels mit Messorganen gemessen und abhängig von diesen Messungen der Zufluss von Giesspulver und die Verteilung auf dem Badspiegel gesteuert wird.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens ist die Anwesenheit einer Ueberwachungsperson für die Giesspulverzuführung nicht mehr notwendig. Die Verteilung des Giesspulvers erfolgt immer mit.der gewünschten Genauigkeit, so dass auch an Stellen mit erhöhtem Giesspulververbrauch kein Mangel auftritt. Dadurch treten weniger Oberflächenfehler am Strang auf. Wird das Verfahren bei einer Anlage mit automatischer Giessspiegelregelung angewendet, so kann der gesamte Giessvorgang automatisch ablaufen.

Bei Beginn eines Giessvorganges wird das Giesspulver über einen oder mehrere Verteiler auf den Badspiegel aufgebracht. Die Zahl der Verteiler aus denen Giesspulver zum Badspiegel zufliesst ist abhängig von der Dimension der Kokille sowie der gewünschten Gleichmässigkeit der Verteilung. Da die Oberfläche der Giesspulverschicht eine geringere Temperatur aufweist als der Badspiegel des flüssigen Stahles in der Kokille, geht von dieser Oberfläche nur eine geringe Licht- oder Wärmestrahlung aus. Wenn die Giesspulverschicht genügend dick und gleichmässig über die ganze Oberfläche verteilt ist, ergibt sich das Bild einer glelchmässigen dunklen Oberfläche. Wird die Schicht an irgendeiner Stelle zu dünn, tritt die flüssige Schlacke oder sogar das flüssige Metall an die Oberflächen. Werden nun im Bereiche dss Badspiegels, beispielsweise strahlungsempfindliche Messorgane angeordnet, so können damit

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die Abweichungen von der gewünschten oder ursprünglichen Oberfläche geraessen werden. Ausgehend von diesen Messwerten wird die Zufuhr von Giesspulver zum Badspiegel gesteuert. Dies kann dadurch geschehen, dass die Zuflussmenge des Giesspulvers verändert wird, oder dadurch, dass der Verteiler am Ende der Giesspulverzuführung aus seiner momentanen örtlichen Lage verschoben wird. Je nach Bedarf können diese beiden Vorgänge auch gleichzeitig stattfinden.

Im einfachsten Falle würde ein einzelnes Messorgan genügen, das einen massgebenden Teil des Badspiegels oder zumindest eine charakteristische Stelle überwacht. Bei grösseren Kokillen ist es jedoch notwendig die Fläche des Badspiegels in mehrere Messfelder oder Messbereiche aufzuteilen und jedem dieser Messbereiche ein eigenes Messorgan zuzuordnen. Alle gemessenen Werte werden dann einem Hauptregler zugeführt, der mehrere interne Regelkreise beinhaltet. Dieser Hauptregler entscheidet, ob die Behebung eines gemessenen Mangels an Giesspulver durch Verschieben eines oder mehrerer Verteiler, durch Verändern einer oder mehrerer Zuflussmengen zu den Verteilern- oder durch beide Vorgänge gemeinsam behoben werden sollen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass über dem Badspiegel mindestens zwei Messorgane angeordnet sind, diese Messorgane über Leitungen mit einem Regler und dieser über weitere Leitungen mit Einrichtungen zur Veränderung der Lage der mit Verteilrohren verbundenen Verteiler für das Giesspulver und mit Einrichtungen zur Veränderung der geförderten Giesspulvermengen verbunden ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführung werden strahlungsempfindliche Messorgane verwendet.

Das Giesspul\*?r wird dabei in einem Vorratsbehälter gelagert. Von diesem Behälter gelangt es über ein Verteilerrohr zu einer Mengenreguliereinrichtung und von dieser über ein weiteres Rohr zum Verteiler aus dem das Giesspulver auf den Badspiegel austritt. Dieser Verteiler ist mit Hilfe einer Einrichtung im Bereiche der Badspiegelfläche ortsveränderlich. Zur Steuerung der Verteilerverschiebungen sind mindestens zwei strahlungsempfindliche Messorgane vorgesehen, die über eine Messleitung mit einem Regelgerät verbunden sind. Die Anzahl der Messorgane ist davon abhängig wieviele

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Messfelder auf der Fläche des Badspiegels bestimmt wurden.und zu überwachen sind. Abhängig von der Anzahl der Verteiler und der Messorgane ist auch die Anzahl der internen Regelkreise im Regelgerät. Das Regelgerät gibt Stellwerte für ein oder mehrere Mengenreguliereinrichtungen sowie für ein oder mehrere Positioniereinrichtungen für die Verteiler ab. In jedem Falle sind so viele strahlungsempfindliche Messorgane vorhanden wie Messfelder auf der Fläche des Badspiegels bestimmt wurden. Das Regelgerät ist noch mit einem Steuergerät verbunden, mit dessen Hilfe Sollwerte für die Gic .spulvermengen und die Bestimmung der Ausgangsposition der Verteiler sowie AbIaufprogramme für verschiedene Giessprogramme vorgegeben werden können.

Bei einer vereinfachten vorteilhaften Ausführung mit mehreren Austrittsstellen von Giesspulver auf den Badspiegel werden die Verteilerrohre in einer Sammelrinne zusammengefasst, wodurch sie gemeinsam lageveränderlich werden. Diese Ausführung benötigt einen kleineren Aufwand an Regelgeräten.

Verfahren sowie Vorrichtung sind nicht nur für Giesspulver verwendbar, sondern auch andere Giesshilfsmittel in körniger oder plastischer Form können damit auf den Badspiegel aufgebracht werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der Beschreibung der Figuren eines Beispieles zu entnehmen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Giesshilfsmittelzuführung und den Badspiegelbereich einer Kokille,

Fig. 2 die Aufsicht auf den Schnitt II-II der Fig. 1 mit Giesshilfsmittelzuführungen sowie die schematische Regeleinrichtung und

Fig. 3 die Aufsicht auf eine Giesshilfsraittelzuführung mit zusammengefassten Verteilkanälen und abgehobener oberer Abdeckung.

In Fig. 1 ist der obere Teil einer Kokille 1 dargestellt. In die Kokille 1 wird aus einem Zwischenbehälter 43 über eine nicht gezeichnete Eingiessvorrichtung das flüssige Metall 2 eingegossen, worauf sich in der Kokille 1 eine erstarrte Strangschale 3 bildet. Auf der Oberfläche, d.h. dem Badspiegel 4 des flüssigen Stahles 2 in der Kokille !,liegt eine Schicht Giess-

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pulver 5. Das Giesspulver fällt aus einem Verteiler 23 auf den Badspiegel 4. Der Verteiler 23 ist mit einem Verteilrohr 7 verbunden, an dessen Ende sich eine Positioniereinrichtung 21 befindet. Mit Hilfe dieser Positioniereinrichtung 21 kann der Verteiler 23 und das Verteilrohr 7 in einem bestimmten Bereich bewegt werden. Bei der Positioniereinrichtung 21 befindet sich auch eine Mengenregulierexnrichtung 25, mit deren Hilfe die Menge von Giesspulver im Verteilerrohr 7 bestimmt wird. Die Mengenreguiiereinrichtung 25 ist über ein weiteres Verteilerrohr f mit einem Vorratsbehälter 6 für das Giesspulver verbunden. Dieser Vorratsbehälter 6 kann sich zum Beispiel am Zwischenbehälterwagen 42 oder an einer anders gearteten Halterung für den Zwischenbehälter 43 befinden. Bei beschränkten Platzverhältnissen im Bereiche des Zwischenbehälters 43 ist die Anordnung dieses Behälters 6 weiter entfernt von der Kokille zu empfehlen. Ueber dem Badspiegel 4 sind Messorgane 10 an einer Halterung 26 angebracht. Bei den Messorganen 10 handelt es sich um strahlungsempfindliche Messglieder, die z.B. licht- oder wärmestrahlungsempfindlich sind. Jedem Messorgan 10 ist ein bestimmtes Messfeld aus der Fläche des Badspiegels 4 zugeordnet. Ist eine Badspiegelkontrolle mittels Ultraschall vorhanden, so kann diese auch für die Messung der Bedeckung des Badspiegels verwendet werden,und entsprechende Bauteile können Messorgane 10 bilden.

Weitere Details sind in der Aufsicht in Fig. 2 zu erkennen. Die von der Kokille 1 umgebene Fläche des Badspiegels 4 wird durch die Linien 30, 31, 32 und 33 in acht Messfelder aufgeteilt. Jedem dieser Messfelder ist ein Messorgan 10 zugeteilt. Im gezeigten Beispiel sind zwei Giesspulververteiler 22, 23 vorgesehen, wobei jeder dieser Verteiler für die Zufuhr von Giesspulver zu je 4 Messfeldern dimensioniert ist. Am Anfang eines Giessvorganges befindet sich der Verteiler 22 im Schnittpunkt der Linien 30 und und der Verteiler 23 im Schnittpunkt der Linien 30 und 33. Das flüssige Metall fliesst durch eine Ausgussöffnung vom Zwischenbehälter 43 in die Kokille 1 und zwar im Schnittpunkt der Linien 30 und 32. Grundsätzlich hat jeder der Verteiler 22, 23 für die Bedeckung der halben Badspiegelfläche 4 mittels* Giesspulver zu sorgen. Da die Hälfte der Badspiegelfläche 4 in vier Messfelder

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aufgeteilt ist, sind jedem der Verteiler 22, 23 je vier Messorgane 10 zugeteilt, wobei jedes der Messorgane 10 einen der vier Messbereiche überwacht. Die Messorgane 10 sind an der Halterung 26 befestigt, die während des Giessvorgange ortsfest ist.

Die von den Messorganen 10 festgestellten Ist-Werte der Bedeckung des Badspiegels 4 mit Giesspulver 5 werden über Leitungen 11,-12 einer Regeleinrichtung 13 zugeführt. Diese Regeleinrichtung 13 ist der Hauptteil eines Regelsystems,wie es die Fig. 2 schematisch zeigt. Die Regeleinrichtung 13 gibt Stellgrössen für die Positioniereinrichtung 20, 21, die Mengenregeleinrichtungen 24, und die Hauptmengenregulierung 9 am Vorratsbehälter 6 ab. Dazu dienen Leitungen 14, 15, 16, 17 und 27. Die Regeleinrichtung 13 ist über eine Verbindungsleitung 19 mit einem Steuergerät 18 verbunden, lieber dieses Steuergerät 18 werden alle Sollwerte sowie allfällige Ablaufprogramme für die Zugabe von Giesspulver während des Giessprozesses in die Regeleinrichtung 13 eingegeben. Dieses Gerät 18 übernimmt zum Beispiel auch die Anfangspositionierung der Verteiler 22, 23 sowie den Befehl für den Zeitpunkt des Beginns von Giesspulveraufgäbe auf den Badspiegel 4 und kann dazu noch mit der automatischen Badspiegelregulierung verbunden sein.

Wird nur einer der beiden Verteiler 22, 23 beachtet, so kann zum Beispiel für den Verteiler 22 die folgende Arbeitsweise der Giesspulverzuführung beschrieben werden. Ist die Abstrahlung einer der beiden von den Linien 30, 31 und 32 eingeschlossenen Fläche grosser als diedsr verbleibenden anderen drei Flächen, so wird dies durch das für diese Fläche bestimmte Messorgan 10 festgestellt. Das abweichende Messsignal wird über die Leitung 11 der Regeleinrichtung 13 zugeführt. Diese gibt über die Leitung 14 an die Positioniereinrichtung 20 Stellwerte ab, die dafür sorgen, dass der Verteiler 22 in das von den Linien 30, 31 und 32 umschlossene Messfeld hineinverschoben wird, wodurch diesem mehr Giesspulver als zuvor zugeführt wird. Wird auch im zweiten von den Linien 30, und 32 umgebenen Messfeld ein Mangel an Giesspulver festgestellt, so wird der Verteiler 22 entlang der Linie 30 in Richtung auf die Kokillenmitte hin bewegt. Wird jedoch in zwei diagonal gegenüberliegenden Feldern oder in allen vier Feldern ein Mangel an

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Giesspulver geraessen, so sorgt die Regeleinrichtung 13 dafür, dass der Verteiler 22 eine Position einnimmt, die von den Messwerten der vier Messorgane abhängt, und gibt gleichzeitig über die Leitung 16 einen Stellwert für die Giesspulvermenge an die Mengenreguliereinrichtung 24 ab. Dadurch wird abhängig von den Messwerten die Position des Verteilers 22 sowie die aus dem Verteiler 22 austretende Giesspulvermenge verändert. Der Verteiler 23 befolgt die gleiche Arbeitsweise für die andere Kokillenhälfte. Ueberschreitet die notwendige Aenderung der Giesspulvermenge den Beeinflussungsbereich der Mengenregullereinrichtungen 24 und 25, so gibt die Regeleinrichtung 13 über die' Leitung 27 Stellwerte an die Fördereinrichtung 9 des Vorratsbehälters 6 ab. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Mangel in der Giesspulverzuführung entsteht oder die Verteilerrohre 8 verstopfen.

Bei grossen Querschnittsformaten des zu vergiessenden'Stranges werden mehr als zwei Verteiler benötigt. Dazu muss aber auch das Regelsystem, das die Regeleinrichtung 13 und alle anderen Regelgeräte enthält, erweitert werdep. Im Gegensatz dazu kann es für kleinere Formate genügen, wenn nur ein Messorgan IO und ein Verteiler vorhanden ist. Wird nur ein Messorgan 10 verwendet, so reduziert sich die Regulierung für die Giesspulverzuführung auf eine Mengenregulierung, denn eine Positionierung des Verteilers kann erst bei einer Einrichtung mit mindestens zwei Messorganen 10 vorgenommen werden.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Lösung werden vier Verteilerrohre 7¹ in einer Sammelrinne 35 zusammengefasst. Zu jedem Verteilerteil 7¹ gehört ein Austrittskanal 36, eine MengenreguliereinrichLung 38 sowie ein Fördervibrator 37. Die Sammelrinne 35 ist während des Betriebes mit einer nicht gezeichneten Abdeckung versehen, auf der auch mindestens zwei strahlungsempfindliche Messorgane zur Ueberwachung der Giesspulverzubringung angeordnet sind. Das Giesspulver wird in einem Vorratsbehälter 6' gelagert, wobei dieser Vorratsbehälter 6' mit dem Zwischenbehälterwagen 42 verbunden ist. Am unteren Ende des Vorratsbehälters 6' befindet sich eine Dosiereinrichtung, an die sich ein Hauptverteilrohr 8' anschliesst. Ueber dieses Rohr 8' wird das Giesspulver in die Sammelrinne 35 gefördert und von hier über die Verteilerrohre 7^f und die

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Austrittskanäle 36 in die Kokille 1 eingebracht» Die Sammelrinne 35 ist über die Träger 40 am Zwischenbehälterwagen 42 befestigt. Die Befestigung der Träger 40 am Zwischenbehälterwagen 42 ist mit Vei jschiebeeinrichtungen ausgestattet, die Veränderungen der Lage der Rinne 35 während des Betriebes zulassen. Dadurch kann die Lage der Sammelrinne 35 bezüglich des Badspiegels verändert werden, wodurch die Verteilung des Giesspulvers auf dem Badspiegel zusätzlich zur Menge gesteuert werden kann. Werden andie Genauigkeit der Verteilung von Giesspulver auf dem Badspiegel nicht allzugrosse Anforderungen gestellt, so erlaubt diese Lösung Einsparungen au mechanischen Teilen und Regelgeräten.

Es ist auch möglich, die Verteiler 22, 23 und die Verteilerrohre 7, 8, 35 sowie den Vorratsbehälter 6 an einer vom Zwischenbehälterwagen 42 getrennten Einrichtung anzubringen. Auch die Vibratoren 37 können durch eine Förderschnecke oder dergleichen ersetzt werden, wie aus der Fördertechnik bekannt ist.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Verfahren zum Aufbringen von Giesspulver auf den Badspiegel von flüssigem Metall in einer Kokille beim Stranggiessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung des Giesspulvers auf der Fläche des Badspiegels mit Messorganen gemessen und abhängig von diesen Messungen der Zufluss von Giesspulver und die Verteilung auf dem Badspiegel gesteuert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Aufbringen von Giesspulver auf den Badspiegel in einer Kokille mit einer Giesspulverzuführung und einer Einrichtung zur Förderung des Giesspulvers, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Badspiegel (4) mindestens zwei Messorgane (10) angeordnet sind, diese Messorgane (10) über Leitungen (11, 12) mit einer Regeleinrichtung (13) und diese über Leitungen (14, 15) mit Einrichtungen (20, 21) zur Veränderung der Lage, der mit Verteilerrohren (7) verbundenen Verteiler (22, 23) für das Giesspulver und über Leitungen (16, 17) mit Einrichtungen (24, 25) zur Veränderung der geförderten Giesspulvermengen verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass strahlungsempfindliche Messorgane (10) eingebaut sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (13) über eine Verbindungsleitung (19) mit einem Steuergerät (18) verbunden ist.

CONCAST AG

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