EP0356552A1 - Verfahren zum Steuern von Schieberverschlüssen, insbesondere an Stranggiessanlagen - Google Patents

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EP0356552A1
EP0356552A1 EP88114177A EP88114177A EP0356552A1 EP 0356552 A1 EP0356552 A1 EP 0356552A1 EP 88114177 A EP88114177 A EP 88114177A EP 88114177 A EP88114177 A EP 88114177A EP 0356552 A1 EP0356552 A1 EP 0356552A1
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throttle
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    • B22D41/14—Closures
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    • B22D41/38—Means for operating the sliding gate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/186—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling slide closures, in particular a three-plate slide closure, the slide plate of which, controlled automatically by a processor in a throttle position, regulates the fill level of the melt of a mold and which, when the fill level control is paused, also has an automatically controlled opening stroke in a flow channel the throttle position opposite the slide closure performs an edge change of the standard edge.
  • the object of the present invention is to improve the transition to the fill level control with a system-related design of the edge change, or to keep increased bath level fluctuations occurring in the mold at an operational or quality-safe level.
  • the object is achieved according to the invention in that at least the throttle position to be picked up by the slide plate after an edge change is instructed by a sequence control of the edge change pre-programmed with the processor of the fill level control or assigned to the processor as a subroutine.
  • edge changes can be easily arranged in a normal casting operation with level control or switched on during the casting instead of the level control without having to fear, for example, operational disturbances in the bath level fluctuations in the mold. Rather, an operationally reliable sequence of edge changes is guaranteed in any case, thus creating the basis for the planned use of the edge changes for different casting processes.
  • edge changes can be used to flush the flow opening of the slide closure or to optimize the wear of the slide plate or both, so that for each casting operation a specially created control procedure for slide closures with edge change control and level control is possible.
  • the invention proceeds in such a way that the sequence control measures one or more throttle positions in front of each edge change and the throttle position to be taken after the edge change is determined therefrom.
  • this simple method preferably keeps the bath level fluctuations that occur when alternating use of edge changes in fill level controls within required limits, especially when the throttle position to be taken after an edge change represents an average of at least two previously determined throttle positions.
  • the invention recommends that an edge change is initiated and / or ended by a reinforced throttling preprogrammed in the sequence control, which is designed as a stroke extension held over a period of time.
  • a reinforced throttling preprogrammed in the sequence control, which is designed as a stroke extension held over a period of time.
  • the values of the reinforced throttling should expediently be less than 10 mm for the hub additions and less than 10 seconds for the time periods, it being advantageous to choose values of the throttling reinforced on the input side greater than the values of the throttling reinforced at the end.
  • 1 means an intermediate vessel containing metallic melt with a slide closure 3 arranged on the spout 2.
  • This has a fixed inlet plate 4, an adjustable slide plate 5 and a stationary outlet plate 6, the flow bores of which form a flow channel 7, the cross section of which is adjusted by adjusting the slide plate 5 can be changed in order to regulate the amount of melt which flows from the vessel 1 through a pouring tube 8 connected to the outlet plate 6 to the mold 9.
  • An actuator 10 is used to adjust the slide plate 5, the respective operating position of which is identified by a position meter 11.
  • the mold 9 has a fill level 14 set for normal casting operation, monitored by a transmitter 12 (radiator) and a receiver 13. In it, the melt solidifies to form a strand 15, which is drawn off by the drive rollers 16 of a trigger drive 17, the one is associated with a take-off speed meter 18 controller 19 coupled with control technology.
  • the trigger speed meter 18 simultaneously sends its data to a control processor 20, which also receives and processes the data from the position meter 11 and the measured value receiver 13.
  • the resulting control commands are sent by the processor 20 to the actuator 10 of the slide closure 3 and to the trigger controller 19.
  • the withdrawal speed of the strand 15 during normal casting operation is constant, which means that the desired fill level 14 of the mold 9 is regulated solely on the inflow side by means of the slide closure 3.
  • the slide plate 5 assumes, for example, a throttle position D1 which, with the throttle edge K1, makes control movements in the opening and closing directions direction allowed to maintain the equilibrium of the amount of melt flowing in per unit of time and the strand 15 emerging from the mold 9.
  • edge changes of the slide plate 5, which are particularly evident from FIGS. 3 and 4, are programmed in the processor 20 with the aid of a subroutine. That means from time to time after switching off the program control of the fill level 14 by means of the subroutine instead of the throttle edge K1, the throttle edge K2 is brought into the regulating throttle position D2 and the fill level control is then switched on again.
  • the throttle characteristic curve according to FIG. 5 shows such edge changes that can be defined periodically.
  • the throttle edge K1 reaches the throttle position D1 defined in the processor when the slide plate 5 is extended with the stroke H1 from the open position A shown in FIG. 5 as a horizontal line (see also FIG. 2).
  • This correction is conveyed to the actuator 10 of the slide closure 3 by the processor 20, which receives and stores a value about the current position of the actuator 10 immediately before an edge change after switching off the level control 22, then from the last two values M1, for example and M2 determines an average value M3, which is the control command for the new throttle position D1 to be assumed (FIG. 5).
  • the control method of the slide closure 3 just described during an edge change of the slide plate 5 undergoes a training in accordance with FIG. This is done by means of a hub extension HX stored in the processor 20, which acts over the time tx and lowers the bath level in the mold 9 in order to compensate for the additional inflow of melt into the mold 9 that is to be expected during an edge change.
  • the method according to FIG. 7 also serves to compensate for the additional quantity of melt which arises as a result of an edge change.
  • this also contains a further reinforced throttling HY, ty, but of a smaller format, at the end of each edge change before the release the level control provided.
  • the reinforced throttling Hy, ty at the end serves the purpose of a forced level adjustment in order to bring the melt level to the desired fill level 14 as quickly as possible, in whose sections 22 according to FIG. 8 the edge changes 23 with the throttle reinforcements HX, tx, HY, ty according to FIG. 7 are automatically inserted .
  • FIG. 5 The number of edge changes and their control variants according to the exemplary embodiments according to FIG. 5, FIG. 6 as well as FIGS. 7 and 8 are to be adapted to the respective slide closures 3 or the casting conditions of a continuous casting installation, whereby it can generally be assumed that more precise control processes (for example FIG. 7) for smaller mold cross sections and 8) apply.

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Abstract

Beim Kantenwechsel (23) der Schieberplatte (5) von einem den Sollfüllstand (14) in einer Kokille (9) regelnden Schieberverschluss (3) von einer Drosselstellung (D1 oder D2) in eine am Durchflusskanal (7) gegenüberliegende Drosselstellung wird wenigstens die nach einem Kantenwechsel (23) aufzunehmende Drosselstellung (D1 oder D2) von einer im Prozessor (20) der Füllstandsregelung vorprogrammierten Ablaufsteuerung angewiesen, um grösseren Badspiegelschwankungen in der Kokille (9) entgegen zu wirken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Schieber­verschlüssen insbesondere eines Dreiplatten-Schieberverschlusses, dessen Schieberplatte mittels eines Prozessors automatisch gesteuert in einer Drosselstellung den Füllstand der Schmelze einer Kokille regelt und die zudem, bei pausierend geschalteter Füllstandsregelung, mit einem automatisch gesteuerten Oeffnungs­hub in eine am Durchflusskanal des Schieberverschlusses gegen­überliegende Drosselstellung einen Kantenwechsel der Regel­kante vollzieht.
  • Mit derartigen Kantenwechseln wird im praktischen Giessbetrieb hauptsächlich bei Drehschieberverschlüssen eine Verlagerung der Regelarbeit von einer Kante der Durchflussbohrung der Schieber­platte auf die gegenüberliegende Kante bewirkt und damit ein gleichmässiger Verschleiss des Plattenmaterials erzielt. Dagegen ist für an Stranggiessanlagen eingesetzte Schieberver­schlüsse ein Freihalten des Durchflusskanals von Feststoffab­lagerungen vordringlich. Solches wird gemäss DE.... (PA 3733) mit einem vom Prozessor der Füllstandsregelung unter Abschalten dieser Regelung befohlenen, einen Freispüleffekt erzeugenden Oeffnungshub der Schieberplatte aus der regulierenden Drossel­stellung heraus, vorzugsweise in eine gegenüberliegende Drossel­stellung erreicht, wobei zusätzlich auch der Vorteil eines gleichmässigen Verschleisses der Schieberplatten-Durchfluss-­bohrung gegeben ist.
  • In der Anwendung von Kantenwechseln ergeben sich besonders bei zum Regeln des Zuflusses von Schmelzen in Stranggiesskokillen eingesetzten Schieberverschlüssen Probleme, einmal durch den beim Kantenwechsel momentan erhöhten Schmelzezufluss, zum anderen, weil die beim Freigeben der Füllstandsregelung von der Schieberplatte eingenommene Drosselstellung in den meisten Fällen nicht dem augenblicklich in der Kokille herr­schenden Badspiegelstand gerecht wird.
  • Folglich treten oftmals beachtliche Badspiegelschwankungen auf, die insbesondere den Uebergang in die während des Kantenwechsels ausgeschaltete Füllstandsregelung erschweren und den Giess­betrieb erheblich stören können.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es mit einer systemimanenten Gestaltung des Kantenwechsels vornehmlich den Uebergang zur Füllstandsregelung zu verbessern, bzw. dabei in der Kokille vorkommende, erhöhte Badspiegelschwankungen auf einem betriebs- bzw. qualitätssicherem Mass zu halten.
  • Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass wenigstens die nach einem Kantenwechsel von der Schieber­platte aufzunehmende Drosselstellung von einer mit dem Prozessor der Füllstandsregelung vorprogrammierten bzw. dem Prozessor als Unterprogramm zugeordneten Ablaufsteuerung des Kantenwechsels angewiesen wird. Auf diese Weise lassen sich Kantenwechsel in einen normalen Giessbetrieb mit Füllstandsregelung problemlos einordnen bzw. während des Giessens anstelle der Füllstands­regelung beliebig zuschalten, ohne beispielsweise betriebs­störende Badspiegelschwankungen in der Kokille befürchten zu müssen. Vielmehr ist in jedem Fall ein betriebssicherer Ablauf des Kantenwechsels gewährleistet und somit die Basis für einen planmässigen Einsatz der Kantenwechsel für unterschiedliche Giessabläufe geschaffen. Je nach herrschenden Giessbedingungen können Kantenwechsel, regel- oder unregelmässig, zum Freispülen der Durchflussöffnung des Schieberverschlusses oder zur Ver­schleissoptimierung der Schieberplatte oder beidem Verwendung finden, sodass für jeden Giessbetrieb ein speziell erstelltes Steuerverfahren für Schieberverschlüsse mit Kantenwechselsteue­rung und Füllstandsregelung möglich ist.
  • Im einzelnen geht die Erfindung so vor, dass von der Ablauf­steuerung vor jedem Kantenwechsel eine oder mehrere davor­liegende Drosselstellungen gemessen werden und daraus die nach dem Kantenwechsel einzunehmende Drosselstellung bestimmt wird.
  • Dieses einfache Verfahren hält vorzugsweise bei grossen Kokillen­querschnitten die beim alternierenden Einsatz von Kantenwechseln in Füllstandsregelungen auftretenden Badspiegelschwankungen in erforderlichen Grenzen, besonders dann, wenn die nach einem Kantenwechsel einzunehmende Drosselstellung ein Mittelwert aus wenigstens zwei zuvor ermittelten Drosselstellungen darstellt.
  • Für Kokillen mit mittleren oder kleineren Querschnittsgrössen empfiehlt die Erfindung, dass ein Kantenwechsel durch eine in der Ablaufsteuerung vorprogrammierte, verstärkte Drosselung eingeleitet wird und/oder endet, die als über eine Zeitspanne gehaltenen Hubergänzung ausgebildet ist. Dadurch ist eine Niveauabsenkung des Badspiegels sowohl vor als auch nach dem Kantenwechsel erreichbar, um die während eines Kantenwechsels anfallenden zusätzlichen Schmelzenmengen bestmöglichst auszu­gleichen. Dabei sollten die Werte der verstärkten Drosselungen zweckmässig für die Hubergänzungen weniger als 10 mm und für die Zeitspannen weniger als 10 Sekunden betragen, wobei es vorteil­haft ist Werte der eingangsseitig verstärkten Drosselungen grösser als die Werte der endseitig verstärkten Drosselungen zu wählen.
  • Nachstehend sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 in schematischer Darstellung eine mit einem Schieberverschluss ausgerüstete Stranggiessanlage mit prinzipiellem Blockschaltbild der Füll­standsregelung,
    • Figur 2 die Auf-Position des Schieberverschlusses in grösserem Massstab,
    • Figur 3 und 4 Drosselstellungen des Schieberverschlusses in ähnlichem Massstab wie in Figur 2,
    • Figur 5 bis 7 Steuerkennlinien dreier verschiedener Steuerver­fahren des Schieberverschlusses und
    • Figur 8 eine zur Steuerkennlinie nach Figur 6 gehörende Füllstandskennlinie.
  • In Figur 1 bedeutet 1 ein metallische Schmelze enthaltendes Zwischengefäss mit einem am Ausguss 2 angeordneten Schieber­verschluss 3. Dieser hat eine ortsfeste Einlaufplatte 4, eine verstellbare Schieberplatte 5 und eine wiederum ortsfeste Aus­laufplatte 6, deren Durchflussbohrungen einen Durchflusskanal 7 bilden, dessen Querschnitt durch Verstellen der Schieberplatte 5 veränderbar ist, um die Schmelzenmenge zu regeln, die vom Gefäss 1 durch ein an der Auslaufplatte 6 angeschlossenes Giessrohr 8 zur Kokille 9 strömt. Zum Verstellen der Schieber­platte 5 dient ein Stellglied 10, dessen jeweilige Betriebs­position durch einen Stellungsmesser 11 identifiziert wird. Die Kokille 9 hat einen für den normalen Giessbetrieb einge­stellten, von einem Sender 12 (Strahler) und einem Empfänger 13 überwachten Füllstand 14. In ihr festigt sich die Schmelze zu einem Strang 15, der von den Treibrollen 16 eines Abzugs­antriebes 17 abgezogen wird, dem ein mit einem Abzugsgeschwin­digkeitsmesser 18 regeltechnisch gekoppelter Regler 19 zuge­ordnet ist.
  • Schaltungsgemäss gibt der Abzugsgeschwindigkeitsmesser 18 seine Daten gleichzeitig an einen Regelungsprozessor 20, der zudem die Daten des Stellungsmessers 11 und des Messwertempfängers 13 erhält und bearbeitet. Sich daraus ergebende Steuerbefehle sendet der Prozessor 20 an das Stellglied 10 des Schieberverschlusses 3 und an den Abzugsregler 19.
  • Die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges 15 bei normalem Giess­betrieb ist konstant, was bedeutet, dass der Sollfüllstand 14 der Kokille 9 allein an der Zuflussseite mittels des Schieberver­schlusses 3 geregelt wird. Zu diesem Zweck nimmt die Schieber­platte 5 beispielsweise eine Drosselstellung D1 ein, die mit der Drosselkante K1 Regelbewegungen in Oeffnungs- und Schliess­ richtung erlaubt, um das Gleichgewicht der pro Zeiteinheit zufliessenden Schmelzenmenge und dem aus der Kokille 9 aus­tretenden Strang 15 einzuhalten.
  • Desweiteren sind im Prozessor 20 mit Hilfe eines Unterprogrammes sogenannte, aus Figur 3 und 4 besonders ersichtliche "Kanten­wechsel" der Schieberplatte 5 programmiert. Das heisst von Zeit zu Zeit wird nach Abschalten der Programmregelung des Füll­standes 14 mittels des Unterprogrammes anstelle der Drosselkante K1 die Drosselkante K2 in die regulierende Drosselstellung D2 gebracht und anschliessend die Füllstandsregelung wieder eingeschaltet. Die Drosselkennlinie nach Figur 5 zeigt solche Kantenwechsel, die periodisch festgelegt sein können. Zunächst aber erreicht bei Giessbeginn die Drosselkante K1 beim Ausfahren der Schieberplatte 5 mit dem Hub H1 aus der in Figur 5 als horizontal Linie eingezeichneten Auf-Position A (siehe auch Figur 2) die im Prozessor festgelegte Drosselposition D1. Dort schaltet die Regelung des Füllstandes 14, die beiderseits der gleichzeitig als Zeitachse t fungierenden Auf-Position A durch wellenförmige Abschnitte 22 dargestellt ist, automatisch ein. Zwischen den Abschnitten 22 finden die geradlinig einge­zeichneten Kantenwechsel 23 statt. Bei jedem der Wechsel 23 (H1 + H2) vollzieht die Schieberplatte 5 einen Oeffnungshub unter voller Freigabe des Durchflusskanals 7, sodass in Folge der sich momentan ändernden Zuflussmenge von Schmelze in die Kokille 9 die neu einzunehmende Drosselstellung, beispielsweise D2, einer Korrektur gegenüber des Ausgangsdrosselstellung, beispielsweise D1, bedarf. Diese Korrektur wird dem Stellglied 10 des Schieber­verschlusses 3 durch den Prozessor 20 vermittelt, der unmittelbar vor einem Kantenwechsel nach Abschalten der Füllstandsregelung 22 vom Stellungsmesser 11 einen Wert über die augenblickliche Stellung des Stellglied 10 erhält und speichert, so dann aus den beispielsweise zwei letzten Werten M1 und M2 einen Mittelwert M3 ermittelt, der als Steuerbefehl für die neu einzunehmende Drosselstellung D1 gilt (Figur 5).
  • Das gerade beschriebene Steuerverfahren des Schieberverschlusses 3 während eines Kantenwechsels der Schieberplatte 5 erfährt gemäss Figur 6 eine Durchbildung, in dem vor jedem Kantenwechsel bei abgeschalteter Füllstandsregelung die Drosselung der Schieberplatte 5 kurzfristig verstärkt wird. Dies geschieht mittels einer im Prozessor 20 gespeicherten Hubergänzung HX, die über die Zeit tx wirkt und für eine Absenkung des Badspiegels in der Kokille 9 sorgt, um den während eines Kantenwechsels zu erwartenden zusätzlichen Zufluss von Schmelze in die Kokille 9 zu kompensieren.
  • Der Kompensation des infolge eines Kantenwechsels anfallenden zusätzlichen Quantums an Schmelze dient auch das Verfahren nach Figur 7. Darin ist ausser der verstärkten Drosselung HX, tx eine weitere im Prozessor 20 festgehaltene verstärkte Drosselung HY, ty, jedoch kleineren Formats am Ende jedes Kantenwechsels vor der Freigabe der Füllstandsregelung vorgesehen. Die endseitige verstärkte Drosselung Hy, ty erfüllt den Zweck einer forsierten Niveauangleichung zum schnellstmöglichen Heranführen des Schmelzespiegels an den Sollfüllstand 14, in dessen Abschnitte 22 nach Figur 8 sich die Kantenwechsel 23 mit den Drosselver­stärkungen HX, tx, HY, ty nach Figur 7 automatisch gesteuert einfügen.
  • Die Anzahl der Kantenwechsel und deren Steuervarianten nach den Ausführungsbeispielen gemäss Figur 5, Figur 6 sowie Figur 7 und 8 sind den jeweiligen Schieberverschlüssen 3 bzw. den Giessver­hältnissen einer Stranggiessanlage anzupassen, wobei grundsätz­lich davon auszugehen ist, dass für kleinere Kokillenquerschnitte präzisere Steuerungsabläufe (beispielsweise Figur 7 und 8) gelten.

Claims (6)

1. Verfahren zum Steuern von Schieberverschlüssen, insbe­sondere eines Dreiplatten-Schieberverschlusses, dessen Schieberplatte mittels eines Prozessors automatisch gesteuert in einer Drosselstellung den Füllstand der Schmelze einer Kokille regelt und die zudem, bei pausierend geschalteter Füllstandsregelung, mit einem automatisch gesteuerten Oeffnungshub in eine am Durchflusskanal des Schieberverschlusses gegenüberliegende Drosselstellung einen Kantenwechsel der Regelkante vollzieht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die nach einem Kanten­wechsel (23) von der Schieberplatte (5) aufzunehmende Drosselstellung (D1 oder D2) von einer mit dem Prozessor (20) der Füllstandsregelung programmierten Ablaufsteuerung des Kantenwechsels (23) angewiesen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung vor jedem Kantenwechsel (23) eine oder mehrere davorliegende Drosselstellungen (D1 und D2) misst und daraus die nach dem Kantenwechsel (23) einzunehmende Drosselstellung (D1 oder D2) bestimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach einem Kantenwechsel (23) einzunehmende Drossel­stellung (D1 oder D2) ein Mittelwert (M3) aus wenigstens zwei zuvor ermittelten Drosselstellungen (M1 und M2) ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Kantenwechsel (23) eingeleitet wird und/oder endet durch eine vorprogrammierte verstärkte Drosselung mit einer über eine Zeitspanne (tx) und/oder (ty) gehaltenen Hubergänzung (HX) und/oder (HY).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei den verstärkten Drosselungen (HX, tx und HY, ty) die Werte für die Hubergänzungen (HX und HY) weniger als 10 mm und die Werte für die Zeitspannen (tx und ty) weniger als 10 Sekunden betragen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der eingangsseitigen verstärkten Drosselung (HX, tx) grösser gehalten sind als die endseitigen Werte (HY, ty).
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