EP0356552B1 - Verfahren zum Steuern von Schieberverschlüssen, insbesondere an Stranggiessanlagen - Google Patents

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 der nicht vorveröffentlichten DE-A-3 742 215 (EP-A-0 320 575) 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 Schliessrichtung 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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