EP1125657A2 - Verfahren und Anlage zum Giessen von Vorprodukten in einer Stranggiessanlage - Google Patents

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EP1125657A2
EP1125657A2 EP01103849A EP01103849A EP1125657A2 EP 1125657 A2 EP1125657 A2 EP 1125657A2 EP 01103849 A EP01103849 A EP 01103849A EP 01103849 A EP01103849 A EP 01103849A EP 1125657 A2 EP1125657 A2 EP 1125657A2
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EP
European Patent Office
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speed
drive
casting
rollers
torque
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EP01103849A
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EP1125657A3 (de
EP1125657B1 (de
Inventor
Axel Weyer
Horst Von Wyl
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Publication date
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Publication of EP1125657A3 publication Critical patent/EP1125657A3/de
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    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0405—Rotating moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for casting primary products, in particular from steel materials such as slabs, blooms, beam blanks or the like in a continuous caster, with one downstream of the casting mold, if necessary in segments divided strand guide, consisting of pairs opposite each other Roles for supporting and promoting the solidifying cast strand, whereby at least one of these roles with a drive, the drive role, for transmission of both executives and strand conveyors working together with dragged rollers pressed against the cast strand with a defined contact force becomes.
  • the invention also relates to a plant for carrying out the method.
  • driven Rollers It is known to ensure the frictional connection between driven Rollers and a strand of hydraulically or mechanically adjustable lifting beams to use. These are often used, especially to avoid quality degradation on the cast end product, applied with a force below the compressive force that can be generated by the strand itself according to its hydraulic Height (ferrostatic pressure). This is to avoid strand deformations become.
  • the driven rollers are also rigid in the support frame built in or integrated.
  • EP 0 908 256 A1 describes a method and an installation for generating of slabs in a continuous caster, with one downstream of the casting mold, strand guide formed from two-part segments, in which the cast strand by rolling from the vertical casting direction into the horizontal rolling direction is promoted and supported.
  • those for the transfer of the Conveying forces required adjusting forces for the drive rollers in general Hydraulic cylinders applied.
  • the hydraulic is proposed Clamping cylinder, which the two segment frame parts against spacers with each other braced to be replaced by segment adjusting cylinders, reducing the adjusting forces for the drive roller to the segment inlet or outlet and the forces for the strand conveyance are also applied by the segment actuating cylinders become.
  • strand guide scaffolds in segment design such as a z. B. in DE 19th 63 146 C1 described arch system, which the cast strand from the vertical
  • the upper and lower frames are the casting direction in the horizontal rolling direction the segments by four arranged at the corners outside the cast strand, hydraulic cylinders connecting the frames braced against each other.
  • Different strand thicknesses are set using spacers, against which the frame parts are pressed. A change in the roller spacing this construction is not possible during the casting process.
  • DE 43 06 853 C2 proposes between the spacers and to arrange a hydraulic plunger cylinder for the respective side frame part, and the ring piston to be dimensioned so that he in the pressure-relieved state Segment parts fixed on the distance of the rolls, the desired strand thickness corresponds.
  • This measure does indeed lead to an adjustment of the leadership role possible on different strand thicknesses, but this design requires that at least one of the rollers, the drive roller, through its own hydraulic jack cylinders (usually two per drive roller) with the required force for the transmission of the strand conveying forces is pressed against the cast strand.
  • the object of the invention based, a guide of the cast strand, preferably from the vertical casting direction in the horizontal rolling direction, to improve that one at gradual wear and tear on the rollers over the course of the operating time the transferable pull-out force can be foresightedly recognized by timely initiation of preventive maintenance an operational accident, For example, to avoid the strand getting stuck in the casting machine.
  • the achievement of the object is in the preamble of claim 1 method called the measure that all drives to a predetermined Speed are regulated so that their peripheral speeds are the same within the limits of a proposed casting speed and the associated motor torques (motor torques) relative to the load capacity the strand shell at a level that is as uniform as possible below one permissible limit torque are maintained, and that to determine the permissible Limit torque initially on a single drive of the system, while all other drives regulate the specified target casting speed, that Drive torque, starting at zero, increases steadily while the speed of the Drive roller monitored, and with a disproportionate increase in speed A the limit torque B is determined and the process is terminated.
  • the measured immediately before the speed increase A Limit torque B with associated speed (slip torque and slip speed) taking into account boundary conditions such as steel quality, casting speed, Casting format, spray schedule or the like in relation to the measured Role is stored in a memory for later evaluation.
  • an embodiment of the method according to the invention provides that the determined memory data are entered into an evaluation module, which includes the determined parameters for slip torque and slip speed the pouring boundary conditions linear or square, e.g. B. by the method the least squares of errors, correlated, and a trend curve that can be created with it with a curve determined from experiments or theoretical considerations for the adhesion limit, the trend curve being compared with the limit curve Y is brought to the intersection and the intersection position the remaining time until designated to reach the functional limit of the drive rollers, and being planned Operating programs such as maintenance times etc. are taken into account. there the prediction accuracy increases when an approximation is as far as possible to the permissible limit, and the evaluation preferably in one Process computer of the system with automatic data transmission.
  • the speed control of a strand guide of the type mentioned with subordinate torque control (load balancing control), with the primary all drives are regulated to one speed so that their peripheral roll speed are the same within the permitted limits, but at the same time also the motor currents (motor torques), relative to the load capacity of the strand shell be kept at the same level as possible within the facility.
  • a system for the casting of preliminary products, in particular from steel materials of the type mentioned in the preamble of claim 1, for performing the method according to the invention comprises means for storing and transmitting measurement data, in particular the drivable roles and, if applicable, the ones that can be assigned to them Segments, on a data acquisition system of the plant.
  • the data acquisition system include an algorithm unit for linking the average wear of towed rollers with that of the driven ones Roles comprises, the algorithm unit with an information unit for Operating data, e.g. from operational tests or from theoretical calculations is technically linked based on the state of the art.
  • FIG. 1 shows a strand guide 10 of a continuous casting plant, for example for thin slabs, comprising a number of roller segments 14, 14 ', by means of which a Cast strand 12 emerging from the mold 11 by means of opposing one another Rollers 13, in an arc shape from the casting direction in the horizontal rolling direction 15 guided and conveyed by means of drive rollers 13 '.
  • roller segments 14, 14 ' one of the rollers 13, for example in the Segment 3 and 4, formed as a drive roller 13 'with drive means and on the Arranged inside the bow of the strand guide 10. With subsequent Roll segments 5 to 8 are two opposite each other in the middle of the segment Drive rollers 13 'are provided which support and promote the strand.
  • roller segments 10, 11, 12 In the subsequent horizontal runout of the strand 12 are the roller segments 10, 11, 12 also with opposing driven roller pairs 13 'provided.
  • FIG. 2 shows a roller segment 14 designed according to the prior art, 14 'with a drive roller 13', driven by the motor 21 via the gear 22 and the drive shaft 23.
  • the roller segment 14, 14 ' consists of a segment upper frame 16, which pressed against the segment subframe 18 by means of hydraulic clamping cylinders 17 becomes. Spacers 19 are provided for a constant distance the frame parts 16, 18 care for each other.
  • the one in the middle of the segment 14, 14 'in the upper segment frame 16 arranged drive roller 13' applies the strand 12, according to the graph in Figure 3, the required Strand conveying forces 26 ', whereas the other rollers 13 of the segment frame 16, 18 the clamping forces 26 required for segment bracing, apply so that the rollers 13, which are supported in the segment frame parts 16, 18, 13 'their functions as supporting and conveying elements for transporting the cast strand 12 in the conveying direction 15 can meet.
  • Figures 4 and 5 show a segment 14, 14 ', also of a type according to State of the art.
  • a segment drive concept with integrated drive roller 13 'and means for Implementation of the invention can be seen in the overview of FIGS. 6 to 8.
  • the diagram in FIG. 8 first shows the normal operating case constant speed and constant torque, until the end of the horizontal Course at the intersection with the vertical line Y. In the subsequent, initially steady increase in an acceleration curve with approximately quadratic Rise, the intersection A with the vertical line G at the Limit speed reached.
  • This limit speed is characteristic in that it corresponds to it Limit torque, then at the intersection B with the limit line G disproportionately falls off.
  • the data acquisition system 20 of the installation is a first Computing unit 31 for specifying the speed and torque for each strand drive owns, and at least one with the engine 21 via a drive roller 30 'coupled second computing unit 32 with means for the TARGET / ACTUAL comparison of speed and torque in cooperation with a third arithmetic unit 33 for regulating the required segment settings through the adjusting cylinders 17, 17 ', both for the basic functions, namely employment 26 for temperature shrinkage and soft reduction of the roller segment 14, 14 ', and also according to arrow 27 for the additional functions according to the invention such as slip diagnosis and maximizing the drive torque.
  • a temperature sensor 25 is connected.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Vorprodukten insbesondere aus Stahlwerkstoffen wie Brammen, Vorblöcken, Beam Blanks oder dgl., in einer Stranggießanlage mit einer der Gießkokille (11) nachgeordneten, ggfs. in Segmente (14, 14') unterteilten Strangführung (10), bestehend aus paarweise einander gegenüberliegende Rollen (13, 13') zur Stützung und Förderung des erstarrenden Gussstranges (12). Mindestens eine dieser Rollen (13, 13') mit einem Antrieb, die Antriebsrolle (13'), wird zur Übertragung von sowohl Führungs-, als auch Strangförderkräften im Zusammenwirken mit geschleppten Rollen mit definierter Anstellkraft gegen den Gussstrang (12) gedrückt. Alle Antriebe bzw. Antriebsrollen (13') werden auf eine vorgegebene Drehzahl derart geregelt, dass ihre Rollenumfangsgeschwindigkeit innerhalb der Grenzen einer vorgesehenen Gießgeschwindigkeit gleich sind. Die zugehörigen motorischen Drehmomente (Motormomente) werden relativ zur Belastbarkeit der Strangschale auf möglichst gleichmäßigem Niveau unterhalb eines zulässigen Grenzmomentes gehalten. Zur Ermittlung des zulässigen Grenzmomentes, wird zunächst an einem einzelnen Antrieb der Anlage, während alle anderen Antriebe die vorgegebene SOLL-Giessgeschwindigkeit ausregeln, das Antriebsmoment, beginnend bei Null, stetig gesteigert und dabei die Drehzahl der Rolle (13') überwacht. Bei einer überproportionalen Steigerung der Drehzahl (A) wird das Grenzmoment (B) festgestellt und der Vorgang wird abgebrochen und sukzessive bei anderen Antriebsrollen (13') wiederholt. Zur Durchführung des Verfahrens ist auch eine entsprechende Regelungsvorrichtung vorgesehen.
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Vorprodukten, insbesondere aus Stahlwerkstoffen wie Brammen, Vorblöcken, Beam Blanks oder dergleichen in einer Stranggießanlage, mit einer der Gießkokille nachgeordneten, ggfs. in Segmente unterteilten Strangführung, bestehend aus paarweise einander gegenüberliegende Rollen zur Stützung und Förderung des erstarrenden Gussstranges, wobei mindestens eine dieser Rollen mit einem Antrieb, die Antriebsrolle, zur Übertragung von sowohl Führungs- als auch Strangförderkräften im Zusammenwirken mit geschleppten Rollen mit definierter Anstellkraft gegen den Gußstrang gedrückt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
In Stranggießanlagen, vorzugsweise für Stahlwerkstoffe, zur Herstellung von Brammen, u. a. Dünnbrammen, Vorblöcken oder Beam Blanks, werden die erzeugten Stränge von der Kokille bis mindestens zur Durcherstarrung in einem Rollenkorsett gestützt und geführt. Einzelne Rollen innerhalb dieser Strangführungsstrecke oder hinter ihr werden zur Überwindung der Ausziehwiderstände, welchen der Strang auf seinem Weg durch die Rollenführung unterworfen ist, angetrieben. Die Leistung dieser Antriebe wird im allgemeinen so bemessen, daß einerseits bei jeder denkbaren Betriebssituation ein sicheres Ausfördem des Stranges gewährleistet ist, andererseits jedoch die Herstellkosten möglichst niedrig gehalten, und die Antriebe nicht unnötig überdimensioniert werden.
Die Rollen der Strangführungsstrecke einer Stranggießanlage unterliegen einem ständigen Verschleiß. Oft wird beobachtet, daß die angetriebenen Rollen stärker verschleißen, als die geschleppten Rollen. Infolgedessen verändern sich nach und nach die Rollendurchmesser. Dabei entstehen Durchmesserunterschiede zwischen geschleppten und stärker verschleißenden, angetriebenen Rollen, die nicht ohne weiteres erkennbar sind.
Es ist bekannt, zur Sicherstellung des Reibschlusses zwischen angetriebenen Rollen und einem Strang hydraulisch oder mechanisch anstellbare Hubtraversen einzusetzen. Diese werden oft, insbesondere zur Vermeidung von Qualitätsminderungen am gegossenen Endprodukt, mit einer Kraft beaufschlagt, die unterhalb der vom Strang selbst erzeugbaren Druckkraft entsprechend seiner hydraulischen Höhe (ferrostatischer Druck) liegt. Damit sollen Strang-Deformationen vermieden werden. Vielfach sind aber auch die angetriebenen Rollen starr in das Stützgerüst eingebaut bzw. integriert.
Durch voreilenden Verschleiß von angetriebenen gegenüber geschleppten Rollen kann es nach mehr oder weniger langer Betriebszeit zu einem allmählichen, in der Regel als solchen nicht erkennbaren, Verlust an übertragbarer Ausziehkraft des Stranges kommen. Ein solcher Verlust an übertragbarer Ausziehkraft wird bei anstellbaren Antriebsrollen durch aufgeschaltete Anstellkraft begrenzt, bei starr eingebauten Antriebsrollen kann jedoch der Verlust die gesamte übertragbare Tangentialkraft aufzehren. Wenn eine solche schleichende Veränderung der Ausziehkraft mit einer kritischen Gießsituation in Bezug auf den Ausziehwiderstand zusammentrifft, kann es zum Steckenbleiben des Stranges in der Gießmaschine und somit zu einer größeren Störung kommen.
Um zur Vermeidung derartiger Störungen die physikalisch größtmögliche Traktionskraft der angetriebenen Rollen auf den Strang zu übertragen, ist bspw. vorgeschlagen worden, die Antriebsregelung durch eine Antriebsmoment und Drehzahl gleichzeitig verarbeitende Traktionskontrolle in einem sogenannten Anti-Blockier-System zu erweitern. Eine solche beim Stand der Technik bekannte Erweiterung ist in der Lage, die aktuell durch Werkstoffpaarung und Reibwert definierte physikalische Grenze der Traktionskraft vollständig zu nutzen. Sie kann aber, z. B. bei zu großem Durchmesser- und damit Traktionsverlust das Unterschreiten der Haftgrenze, auch wenn sie als solche, z. B. empirisch aus Betriebsversuchen, bekannt wäre, nicht verhindern.
Die EP 0 908 256 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Brammen in einer Stranggießanlage, mit einer der Gießkokille nachgeordneten, aus zweigeteilten Segmenten ausgebildeten Strangführung, worin der Gußstrang mittels Rollen von der vertikalen Gießrichtung in die horizontale Walzrichtung gefördert und dabei gestützt wird. Dabei werden die für die Übertragung der Förderkräfte erforderlichen Anstellkräfte für die Antriebsrollen im allgemeinen mittels Hydraulikzylindern aufgebracht. Hierfür wird vorgeschlagen, die hydraulischen Klemmzylinder, welche die beiden Segmentrahmenteile gegen Distanzstücke miteinander verspannen, durch Segmentanstellzylinder zu ersetzen, wodurch die Anstellkräfte für die Antriebsrolle an den Segmenteinlauf oder -auslauf verlagert und die Kräfte zur Strangförderung von den Segmentanstelizylindern mit aufgebracht werden.
Bei Strangführungsgerüsten in Segmentbauweise, wie bei einer z. B. in der DE 19 63 146 C1 beschriebenen Bogenanlage, welche den Gussstrang aus der vertikalen Gießrichtung in die horizontale Walzrichtung führen, sind die Ober- und Unterrahmen der Segmente durch vier an den Ecken außerhalb des Gussstranges angeordnete, die Rahmen verbindende Hydraulikzylinder gegeneinander verspannt. Die Einstellung auf unterschiedliche Strangdicken erfolgt durch Distanzstücke, gegen die die Rahmenteile gepresst werden. Eine Veränderung des Rollenabstandes während des Gießprozesses ist bei dieser Konstruktion nicht möglich.
Mit der DE 43 06 853 C2 wird vorgeschlagen, zwischen den Distanzstücken und dem jeweiligen Seitenrahmenteil einen Hydraulikplunger-Zylinder anzuordnen, und dessen Ringkolben so zu bemessen, daß er im druckentlasteten Zustand die Segmentteile auf den Abstand der Rollen fixiert, der der gewünschten Strangdicke entspricht. Durch diese Maßnahme wird zwar eine Einstellung der Führungsrolle auf unterschiedliche Strangdicken möglich, jedoch erfordert diese Bauart, dass mindestens eine der Rollen, die Antriebsrolle, durch eigene hydraulische Anstellzylinder (meistens zwei je Antriebsrolle) mit der erforderlichen Anstellkraft für die Übertragung der Strangförderkräfte gegen den Gussstrang gepresst wird.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Führung des Gußstranges, vorzugsweise aus der vertikalen Gießrichtung in die horizontale Walzrichtung, dahingehend zu verbessern, dass ein bei den Rollen im Laufe der Betriebszeit erfolgender allmählicher Verschleiß mit Verlust der übertragbaren Ausziehkraft vorausschauend erkennbar wird, um durch rechtzeitige Veranlassung vorbeugender Instandhaltung einen betrieblichen Störfall, bspw. das Steckenbleiben des Stranges in der Gießmaschine, zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist bei dem im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Verfahren die Maßnahme, daß alle Antriebe auf eine vorgegebene Drehzahl derart geregelt werden, daß ihre Rollenumfangsgeschwindigkeiten innerhalb der Grenzen einer vorgesehenen Gießgeschwindigkeit gleich sind und die zugehörigen motorischen Drehmomente (Motormomente) relativ zur Belastbarkeit der Strangschale auf möglichst gleichmäßigem Niveau unterhalb eines zulässigen Grenzmomentes gehalten werden, und dass zur Ermittlung des zulässigen Grenzmomentes zunächst an einem einzelnen Antrieb der Anlage, während alle anderen Antriebe die vorgegebene Soll-Gießgeschwindigkeit ausregeln, das Antriebsmoment, beginnend bei Null, stetig gesteigert und dabei die Drehzahl der Antriebsrolle überwacht, und bei einer überproportionalen Drehzahlsteigerung A das Grenzmoment B festgestellt und der Vorgang abgebrochen wird.
Mit einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das unmittelbar vor der Drehzahlsteigerung A gemessene Grenzmoment B mit zugehöriger Drehzahl (Schlupfmoment und Schlupfdrehzahl) unter Berücksichtigung von Randbedingungen, wie Stahlqualität, Giessgeschwindigkeit, Giessformat, Spritzplan oder dergleichen in Bezug auf die vermessene Rolle in einem Speicher für spätere Auswertung abgelegt wird.
Eine erfindungswesentliche Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Messung der Grenzdrehzahl A sowie des Grenzmomentes B und deren Abspeicherung sukzessive für alle angetriebenen Rollen der Anlage durchgeführt und die Messungen entweder manuell oder nach Programm durchgeführt werden, wobei die Messungen sequentiell wiederholt und wenigstens einmal nach einer ausreichend langen Einlaufzeit der Anlage bei abgesenkter Gießgeschwindigkeit auf einem durcherstarrten Bereich des Gussstranges durchgeführt werden.
Weiterhin ist mit dem Verfahren nach der Erfindung vorgesehen, daß die vorgenannten Messungen in jeder Sequenz, d. h. zwischen Anguss und Gießende, oder je einmal innerhalb eines festzulegenden Zeitraumes, längstens jedoch mit Monatsabständen, durchgeführt werden.
Und schließlich sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung vor, dass die ermittelten Speicherdaten einem Auswertemodul eingegeben werden, welches die festgestellten Parameter für Schlupfmoment und Schlupfdrehzahl einschließlich der Gießrandbedingungen linear oder quadratisch, z. B. nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, korreliert, und eine damit erstellbare Trendkurve mit einer aus Versuchen oder theoretischen Überlegungen ermittelten Kurve für die Haftgrenze verglichen wird, wobei die Trendkurve mit der Grenzkurve Y zum Schnitt gebracht wird und die Schnittpunktlage die noch verbleibende Zeit bis zum Erreichen der Funktionsgrenze der Antriebsrollen bezeichnet, und wobei geplante Betriebsprogramme wie Wartungszeiten etc. berücksichtigt werden. Dabei steigt die Vorhersagegenauigkeit, wenn eine möglichst weitgehende Annäherung an die zulässige Grenze erreicht wird, und die Auswertung bevorzugt in einem Prozeßrechner der Anlage bei automatischer Datenübermittlung erfolgt.
Wie sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erkennen lässt, ist Grundlage der Erfindung die Drehzahlregelung einer Strangführung der genannten Ausprägung mit unterlagerter Momentenregelung (Lastausgleichsregelung), bei der primär alle Antriebe auf eine Drehzahl so geregelt werden, dass ihre Rollenumfangsgeschwindigkeit innerhalb der erlaubten Grenzen gleich sind, gleichzeitig aber auch die Motorströme (Motormomente), relativ zur Belastbarkeit der Strangschale innerhalb der Anlage, auf möglichst gleichem Niveau gehalten werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann folgende Regelung für die Rollenantriebe durchgeführt werden:
  • 1. An einem einzelnen Rollenantrieb der Anlage wird, während alle anderen Rollenantriebe die aktuell eingestellte Soll-Gießgeschwindigkeit und ein Soll-Drehmoment ausregeln, bei Null beginnend, das Antriebsmoment allmählich gesteigert. Dabei wird permanent die Drehzahl der Antriebsrolle überwacht und der Vorgang abgebrochen, sobald ein Drehmoment erreicht wird, bei dem sich sprunghaft bzw. überproportional die Drehzahl ändert.
  • 2. Das unmittelbar vor der abrupten Drehzahländerung gemessene Grenzmoment und die zugehörige Drehzahl (Schlupfmoment und Schlupfdrehzahl) werden, unter Berücksichtigung aktueller Randbedingungen wie Stahlqualität, Gießbreite und -dicke, Spritzplan und/oder Gießgeschwindigkeit in Bezug auf die gerade vermessene Rolle sowie das sie enthaltende Rollensegment in einem Langzeitspeicher für späteren Zugriff und Auswertung abgelegt.
  • 3. Die unter Ziffer 1. und Ziffer 2. genannten Maßnahmen werden sukzessive für alle angetriebenen Rollen der Gießmaschine durchgeführt. Diese Messungen werden erfindungsgemäß entweder manuell oder nach Programm veranlasst. Die unter Ziffer 1. bis Ziffer 3. genannten Maßnahmen werden sequentiell wiederholt, mindestens jedoch einmal im stationären Gießbetrieb nach einer hinreichend langen Einschwingzeit der Gießmaschine bei abgesenkter Gießgeschwindigkeit, wobei sicherzustellen ist, daß die jeweils zur Messung verwendete Rolle auf einem durcherstarrten Bereich des gegossenen Stranges läuft.
  • 5. Die unter Ziffer 1. bis Ziffer 4. genannten Maßnahmen werden regelmäßig, bspw. in jeder Sequenz, zwischen einem neuen Anguss und dem Gießende, oder einmal innerhalb eines Bezugszeitraumes, längstens aber in Monatsabständen, durchgeführt.
  • 6. Die gemessenen und gespeicherten Daten werden in einem Auswertemodul mit bei den vorhergehenden Messungen protokollierten Randbedingungs-Parametem korreliert, wobei eine Trendkurve für Drehzahl und Schlupf mit einer Grenzkurve zum Schnitt gebracht wird, deren Schnittpunkte, die zum Zeitpunkt der Berechnung noch zu erwartende Zeit bis zum Erreichen der Funktionsgrenze der Antriebsrollen angeben.
    • Eine Anlage zum Gießen von Vorprodukten, insbesondere aus Stahlwerkstoffen der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art, zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, umfaßt Mittel zum Speichern und Übertragen von Messdaten, insbesondere der antreibbaren Rollen und ggfs. der ihnen zuordenbaren Segmente, auf ein Datenerfassungssystem der Anlage. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Datenerfassungssystem eine Algorithmuseinheit zur Verknüpfung des mittleren Verschleißes geschleppter Rollen mit dem der angetriebenen Rollen umfaßt, wobei die Algorithmuseinheit mit einer Informationseinheit für Betriebsdaten, bspw. aus Betriebsversuchen oder aus theoretischen Berechnungen auf Basis des Standes der Technik datentechnisch verknüpft ist.
    Weitere Ausgestaltungen der Anlage sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
    Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
    Figur 1
    Die Strangführung einer Stranggießanlage mit Rollensegmenten nach dem Stand der Technik;
    Figur 2
    einen Schnitt durch ein Rollensegment nach dem Stand der Technik mit dargestelltem Antrieb;
    Figur 3
    eine graphische Darstellung der aufzubringenden Kräfte auf ein Rollensegment entsprechend Figur 2;
    Figur 4
    einen Schnitt durch ein Rollensegment mit in die Segmentanstellung durch endständige Anstellzylinder integrierter Antriebsrolle;
    Figur 5
    eine graphische Darstellung der aufzubringenden Kräfte auf ein Rollensegment entsprechend Figur 4;
    Figur 6
    einen Schnitt durch ein Rollensegment gemäß Erfindung mit endständig angetriebener integrierter Antriebsrolle;
    Figur 7
    eine graphische Darstellung zur Ermittlung vom Grenzmoment mit zugehöriger Drehzahl (Schlupfmoment und Schlupfdrehzah);
    Figur 8
    eine graphische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsmomentendiagnose für normalen Betriebsfall bzw. für Drehzahlerhöhung bis zur Grenzdrehzahl bzw. Grenzmoment.
    Figur 1 zeigt eine Strangführung 10 einer Stranggießanlage bspw. für Dünnbrammen, umfassend eine Anzahl von Rollensegmenten 14, 14', mittels welcher ein aus der Kokille 11 austretender Gussstrang 12 mittels einander gegenüberliegender Rollen 13, in einer Bogenform aus der Gießrichtung in die waagerechte Walzrichtung 15 geführt und mittels Antriebsrollen 13' ausgefördert wird.
    Bei einigen dieser Rollensegmente 14, 14' ist jeweils eine der Rollen 13, bspw. im Segment 3 und 4, als Antriebsrolle 13' mit Antriebsmitteln ausgebildet und an der Innenseite des Bogens der Strangführung 10 angeordnet. Bei daran anschließenden Rollensegmenten 5 bis 8 sind jeweils in Segmentmitte je zwei gegenüberliegende Antriebsrollen 13' vorgesehen, die den Strang stützen und fördern.
    Im anschließenden horizontalen Auslauf des Stranges 12 sind die Rollensegmente 10, 11, 12 ebenfalls mit einander gegenüberliegenden angetriebenen Rollenpaaren 13' versehen.
    Figur 2 zeigt ein nach dem Stand der Technik ausgebildetes Rollensegment 14, 14' mit einer Antriebsrolle 13', angetrieben vom Motor 21 über das Getriebe 22 und die Antriebswelle 23.
    Das Rollensegment 14, 14' besteht aus einem Segment-Oberrahmen 16, welcher mittels Hydraulikklemmzylindern 17 gegen den Segmentunterrahmen 18 gedrückt wird. Dabei sind Distanzstücke 19 vorgesehen, die für einen gleichbleibenden Abstand der Rahmenteile 16, 18 voneinander sorgen. Die in der Mitte des Segmentes 14, 14' im Segmentoberrahmen 16 angeordnete Antriebsrolle 13' bringt auf den Strang 12, entsprechend der graphischen Darstellung in Figur 3, die erforderlichen Strangförderkräfte 26' auf, wogegen die übrigen Rollen 13 des Segmentrahmens 16, 18 die zur Segmentverspannung erforderlichen Klemmkräfte 26, aufbringen, damit die in den Segmentrahmenteilen 16, 18 gelagerten Rollen 13, 13' ihre Funktionen als Stütz- und Förderorgane zum Transport des Gussstranges 12 in Förderrichtung 15 erfüllen können.
    Die Figuren 4 und 5 zeigen ein Segment 14, 14', ebenfalls einer Bauart nach dem Stand der Technik.
    Anstelle der bei den Rollensegmenten 14, 14' der Figur 2 zur Verspannung der Segmentrahmenteile 16, 18 verwendeten Hydraulikklemmzylinder 17, welche gegen Distanzstücke 19 wirkend mit unveränderlichem Abstand die beiden Segmentrahmenteile 16, 18 gegeneinander verspannen, sind bei der Segmentbauart gemäß Fig. 4 positions- und kraftgeregelte Segmentanstellzylinder 17' zur regelbaren Verspannung der Segmentrahmenteile 16, 18 vorgesehen. Bei dieser Bauart ist die Antriebsrolle 13' am vorderen oder auch am hinteren Segmentrand angeordnet, weil mit Hilfe der positions- und kraftgeregelten Segmentanstellzylinder 17' die erforderliche Anstellkraft die Antriebsrolle 13' zum Segmentrand hin verlagert wurde, sodaß ein separater Anstellzylinder für die Antriebsrolle 13', entsprechend Figur 2, nicht mehr erforderlich ist.
    Die hierbei sich ergebende Kombination der Anstellkräfte und Strangförderkräfte 26, 26' ist aus der Figur 5 ersichtlich.
    Ein Segmentantriebskonzept mit integrierter Antriebsrolle 13' und Mitteln zur Durchführung der Erfindung ist der Zusammenschau der Figuren 6 bis 8 zu entnehmen. Dabei entspricht die Bauart des Rollensegmentes 14, 14' mit endständig angetriebener Antriebsrolle 13' prinzipiell der Konstruktion des Rollensegmentes 14, 14' gemäß Figur 4.
    Gemäß Figur 7 wird in Verbindung mit dem Antriebsmotor zur Ermittlung des Grenzmomentes das Antriebsmoment der Antriebsrolle 13', während alle anderen Antriebe die vorgegebenen Soll-Gießgeschwindigkeit ausregeln, durch Steigerung der Strangförderkraft 27, beginnend bei Null, stetig gesteigert, womit auch das auf den Strang 12 übertragbare Drehmoment, ebenfalls beginnend bei Null, stetig gesteigert wird.
    Hierzu zeigt das Diagramm der Figur 8 zunächst den normalen Betriebsfall bei konstanter Drehzahl und konstantem Drehmoment, bis zum Ende des horizontalen Verlaufs im Schnittpunkt mit der vertikalen Linie Y. Bei der dann erfolgenden, zunächst stetigen Steigerung in eine Beschleunigungskurve mit annähernd quadratischem Anstieg, wird der Schnittpunkt A mit der vertikalen Linie G bei der Grenzdrehzahl erreicht.
    Diese Grenzdrehzahl ist dadurch charakteristisch, dass das ihr entsprechende Grenzmoment, anschließend an den Schnittpunkt B mit der Grenzlinie G überproportional abfällt.
    Das Verfahren zur Ermittlung von Grenzdrehzahl und Grenzmoment und die dazu führenden Arbeitsschritte sind in der Figur 7 dargestellt.
    Daraus ist ersichtlich, daß das Datenerfassungssystem 20 der Anlage eine erste Recheneinheit 31 zur Vorgabe von Drehzahl und Drehmoment für jeden Strangantrieb besitzt, und zwar unter Beaufschlagung einer mit dem Motor 21 zumindest über eine Antriebsrolle 30' gekoppelten zweiten Recheneinheit 32 mit Mitteln zum SOLL/IST-Vergleich von Drehzahl und Drehmoment im Zusammenwirken mit einer dritten Recheneinheit 33 zur Regelung der erforderlichen Segment-Anstellungen durch die Anstellzylinder 17, 17', sowohl für die Grundfunktionen, nämlich Anstellung 26 für Temperaturschrumpf- und Softreduktion des Rollensegmentes 14, 14', als auch gemäß Pfeil 27 für die erfindungsgemäßen Zusatzfunktionen wie Schlupfdiagnose und Maximierung des Antriebsmomentes.
    Dabei kann von der weiteren Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass der zweiten Recheneinheit 22 ein Temperatursensor 25 aufgeschaltet ist. Und schließlich kann jedem mit einer Antriebsrolle 13' zur Antriebsmomentdiagnose versehenen Rollensegment 14, 14' ein individueller Datenspeicherchip 24 zugeordnet sein, der bspw. am oberen Segmentrahmen 16 des Segmentes 14, 14' oder an einer anderen Stelle des Segmentes angeordnet sein kann.
    Mit Hilfe der beschriebenen Erfindung ist es möglich,
    • unvorhergesehene Ausförderprobleme des Stranges aufgrund des Verschleißes von angetriebenen Rollen zu vermeiden,
    • auf einen prophylaktischen Austausch von Rollen bzw. ihren Traggerüsten oder Segmenten ganz zu verzichten und Wartung nur dann vorzunehmen, wenn sie physikalisch erforderlich ist oder
    • das zu vergießende Produktionsprogramm auf die aktuellen Ausziehkraftreserve anzupassen,
    • langfristig Erfahrungen über die Verschleißhistorie der Gießmaschine zu sammeln und damit
      • einerseits die im Verfahren erforderlichen Grenzkriterien und
      • andererseits beispielsweise auch die eingesetzten Rollenwerkstoffe oder
      • das Betriebsprogramm der Anlage
      zu optimieren,
    • den Einsatz von nicht angestellten Antriebsrollen für den Betreiber einschätzbar und infolgedessen sicher zu machen und damit die Investition sowie Betriebskosten zu senken,
    • bei maschinenzugeordeten Speichermedien gleichzeitig noch weitere Informationen über den Lebenszyklus der Einrichtung zu erhalten und die damit die vorausschauende Wartung treffsicherer zu machen;
    • bei Einsatz von nicht angestellten Antriebsrollen die maximal mögliche Antriebsleitung durch Veränderung des Anstellwinkels kurzzeitig (bei Ausförderproblemen) zur Verfügung zu stellen. Hierbei kann das Prinzip der Anti-Schlupf-Regelung ergänzend zur Anwendung gebracht werden.
    Bezugszeichen
    10
    Strangführung
    11
    Kokille
    12
    Gussstrang
    13
    Rollen
    13'
    Rollen mit Antrieb
    14
    Rollensegment
    15
    Förderrichtung
    16
    Segmentoberrahmen
    17
    Hydraulikklemmzylinder
    17'
    Segmentanstellzylinder
    18
    Segmentunterrahmen
    19
    Distanzstück
    20
    Datenerfassungssystem
    21
    Motor
    22
    Getriebe
    23
    Gelenkwelle
    24
    Speicherchips
    25
    Temperatursensor
    26
    Anstellkräfte
    26'
    Strangförderkräfte
    27
    Strangförderkraft
    31
    Recheneinheit
    32
    Recheneinheit
    33
    Recheneinheit

    Claims (9)

    1. Verfahren zum Gießen von Vorprodukten insbesondere aus Stahlwerkstoffen wie Brammen, Vorblöcken, Beam Blanks oder dgl., in einer Stranggießanlage mit einer der Gießkokille (11) nachgeordneten, ggfs. in Segmente (14, 14') unterteilten Strangführung (10), bestehend aus paarweise einander gegenüberliegende Rollen (13, 13') zur Stützung und Förderung des erstarrenden Gussstranges (12), wobei mindestens eine dieser Rollen (13, 13') mit einem Antrieb, die Antriebsrolle (13'), zur Übertragung von sowohl Führungs-, als auch Strangförderkräften im Zusammenwirken mit geschleppten Rollen mit definierter Anstellkraft gegen den Gussstrang (12) gedrückt wird,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass alle Antriebe (21 - 23) bzw. Antriebsrollen (13') auf eine vorgegebene Drehzahl derart geregelt werden, dass ihre Rollenumfangsgeschwindigkeit innerhalb der Grenzen einer vorgesehenen Gießgeschwindigkeit gleich sind und die zugehörigen motorischen Drehmomente (Motormomente) relativ zur Belastbarkeit der Strangschale auf möglichst gleichmäßigem Niveau unterhalb eines zulässigen Grenzmomentes gehalten werden, und dass zur Ermittlung des zulässigen Grenzmomentes, zunächst an einem einzelnen Antrieb der Anlage, während alle anderen Antriebe die vorgegebene SOLL-Giessgeschwindigkeit ausregeln, das Antriebsmoment, beginnend bei Null, stetig gesteigert und dabei die Drehzahl der Rolle (13') überwacht, und bei einer überproportionalen Steigerung der Drehzahl (A) das Grenzmoment (B) festgestellt und der Vorgang abgebrochen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das unmittelbar vor der Drehzahlsteigerung (A) gemessene Grenzmoment (B) mit zugehöriger Drehzahl (Schlupfmoment und Schlupfdrehzahl) unter Berücksichtigung von Randbedingungen wie Stahlqualität, Gießgeschwindigkeit, Gießformat und Spritzplan oder dgl. in Bezug auf die vermessene Rolle (13') in einem Speicher (24) für spätere Auswertung abgelegt wird.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die Messung der Grenzdrehzahl (A) sowie des Grenzmomentes (B) und deren Abspeicherung sukzessive für alle angetriebenen Rollen der Anlage durchgeführt und die Messungen entweder manuell oder nach Programm durchgeführt werden, wobei die Messungen sequentiell wiederholt und wenigstens je einmal nach einer ausreichend langen Einlaufzeit der Anlage bei abgesenkter Gießgeschwindigkeit auf einem durcherstarrten Bereich des Gussstranges (12) durchgeführt werden.
    4. Verfahren nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die vorgenannten Messungen in jeder Sequenz, zwischen Anguss und Gießende, oder je einmal innerhalb eines festzulegenden Zeitraumes, längstens jedoch mit Monatsabständen, durchgeführt werden.
    5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die Speicherdaten einem Auswertemodul eingegeben werden, dass die ermittelten Parameter für Schlupfmoment und Schlupfdrehzahl einschließlich der Gießrandbedingungen linear oder quadratisch, z. B. nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, korreliert, und eine damit erstellbare Trendkurve mit einer aus Versuchen oder theoretischen Überlegungen ermittelten Kurve für die Haftgrenze verglichen wird, wobei die Trendkurve mit der Grenzkurve (Y) zum Schnitt gebracht wird, und deren Schnittpunkte die noch verbleibende Zeit bis zum Erreichen der Funktionsgrenze der Antriebsrollen (13') bezeichnen, wobei geplante Betriebsprogramme, Wartungszeiten etc. berücksichtigt werden.
    6. Anlage zum Gießen von Vorprodukten, insbesondere aus Stahlwerkstoffen der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art, zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, umfassend Mittel zum Speichern und Übertragen von Messdaten, insbesondere der antreibbaren Rollen (13') auf ein Datenerfassungssystem (20) der Anlage,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das Datenerfassungssystem (20) eine Algorithmuseinheit zur Verknüpfung des mittleren Verschleisses geschleppter Rollen mit dem der angetriebenen Rollen (13') umfasst, wobei die Algorithmuseinheit mit einer Informationseinheit für Betriebsdaten bspw. aus Betriebsversuchen, oder aus theoretischen Berechnungen auf Basis des Standes der Technik, datentechnisch verknüpft ist.
    7. Anlage nach Anspruch 6,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der Prozessrechner (20) eine erste Einheit (31) zur Lastenausgleichsregelung durch Vorgabe von Drehzahl und Drehmoment an alle Rollenantriebe (13') besitzt, die mit einer zweiten Einheit (32) mit Mitteln zum SOLL/IST-Vergleich von Drehzahl und Drehmoment gekoppelt ist und die mit dem Motor (21) zumindest über eine Antriebsrolle (13') verbunden ist, wobei die zweite Einheit (32) mit einer dritten Einheit (33) zur Regelung einer erforderlichen Segment-Anstellung durch Anstell-Zylinder (17, 17') sowohl für die Anstellung (26) für Temperaturschrumpf und Softreduktion, als auch für die Anstellung (27) für die Schlupfdiagnose des Antriebsmomentes, zusammenwirkt.
    8. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 oder 7,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der zweiten Einheit (32) des Prozeßrechners (20) ein Temperatursensor (25) aufgeschaltet ist.
    9. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass jedem mit einer Antriebsrolle (13') zur Antriebsmomentdiagnose versehenen Rollensegment (14, 14') ein individueller Datenspeicherchip (24) zugeordnet ist.
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