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Dokumentenidentifikation DE69132248T2 26.10.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0676252
Titel Vorrichtung zum Ausziehen eines Gussstranges aus eine Horizontalstranggiessanlage
Anmelder Kawasaki Jukogyo K.K., Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Kumashiro, Hatsuyoshi, Suma-ku, Hyogo-ken, JP;
Iida, Toshio, Kobe-shi, Hyogo-ken, JP;
Murakawa, Sadaaki, Kobe-shi, Hyogo-ken, JP;
Ueda, Makoto, Nishi-ku, Hyogo-ken, JP;
Nishi, Yoshikazu, Ikeda-shi, Osaka-Fu, JP;
Kiyosuke, Taizou, Kobe-shi, Hyogo-ken, JP;
Nakashima, Hiroyuki, Hikari-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Ao, Yoji, Kitayushu-shi, Fukuoka-ken, JP;
Kaneko, Hideo, Kita-ku, Hyogo-ken, JP;
Iwasaki, Hiroshi, Hikari-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Sueoka, Kazuaki, Hikari-Shi, Yamaguchi-ken, JP;
Murai, Kenichi, Okubo-cho, Hyogo-ken, JP
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Aktenzeichen 69132248
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.12.1991
EP-Aktenzeichen 951107564
EP-Offenlegungsdatum 11.10.1995
EP date of grant 07.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse B22D 11/128
IPC-Nebenklasse B22D 11/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abziehen eines Strangs in einer Horizontal-Stranggießanlage, in der ein Strang aus einer einem Tundish zugeordneten Kokille dadurch intermittierend abgezogen wird, daß wiederholt ein Zyklus durchgeführt wird, bei dem der Strang über einen vorbestimmten Hub abgezogen und der Strang über einen kleinen Hub zurückgefahren wird.

Die Strangabziehvorrichtung der Horizontal-Stranggießanlage ist derart aufgebaut, daß Zyklen des intermittierenden Abziehens des Strangs aus einer einem Tundish zugeordneten Kokille während einer vorbestimmten Anzahl von Hüben (zum Beispiel 10-20 mm) und des Zurückfahrens des Strangs über einen kleinen Hub (zum Beispiel 0,3-1,5 mm) ausgeführt werden.

Aus dem Tundish gelieferter und in die Kokille eingegossener schmelzflüssiger Stahl beginnt mit der Verfestigung an seiner Außenoberfläche. Wenn anschließend der verfestigte Strang über einen vorbestimmten Hub abgezogen wird, wird erneut schmelzflüssiger Stahl in die Kokille eingegossen, und der Gußstahl beginnt mit der Verfestigung. Der sich aus der Kokille heraus erstreckende Gußstrang kühlt allmählich ab und schrumpft. Aus diesem Grund wird nach dem Anhalten des Gußstrangs für eine kurze Wartezeit der Strang in Richtung der Kokille über eine Strecke oder einen Hub zurückgefahren, die zumindest dem Ausmaß der Schrumpfung entspricht. Der Zweck des Zurückfahrens besteht darin, eine sichere Verbindung zwischen einer neuerlich verfestigten Hülle in dem am weitesten stromaufwärts gelegenen Bereich der Kokille und einer daran angrenzenden verfestigten Hülle zu garantieren. Anschließend wird der Gußstrang für ein sehr kurzes Intervall angehalten, und daran anschließend wird das Abziehen des Gußstrangs für den nächsten Zyklus begonnen. Durch Wie derholen dieses intermittierenden Abziehens und Rückfahrens in Intervallen von 0,5 Sekunden beispielsweise wird der Strang kontinuierlich geformt.

Das Verhalten bei der Ausbildung der verfestigten Hülle in der Kokille ist in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Hei-1-39 860 aus dem Jahr 1989 offenbart. Der geringe Rückhub des Gußstrangs ist äußerst wichtig bei der Qualitätssteigerung des Strangs. Ist der Rückfahrhub unzulänglich, so besteht an der Grenzfläche zwischen verfestigten Hüllen die Neigung, Fließlinien-Risse zu bilden, wohingegen bei zu großem Rückfahrhub es während der Verfestigung in der Stahlstruktur zu einem entgegengesetzten Phänomen kommt, so daß es unmöglich wird, Gußstränge einer vorbestimmten Qualität zu erhalten. Somit hängt die Fähigkeit der Rückfahreinrichtung in starkem Maß von dem hohen Grad an Positionsgenauigkeit zur Zeit des Abziehens und des Rückfahrens des Gießstrangs ab.

Die Gießstrang-Abziehvorrichtung der Horizontal-Stranggießanlage nach der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Sho-58-202 954 aus dem Jahr 1983 enthält zwei Sätze von Abziehvorrichtungen mit jeweils einem Hydraulik-Klemmechanismus zum Einklemmen des Gießstrangs, und einem Abzieh-Hydraulikzylinder zum Zurückziehen des Klemmechanismus. Durch alternatives Betätigen dieser Abziehvorrichtung läßt sich der Gießstrang intermittierend abziehen.

Die Gießstrang-Abziehvorrichtung einer Horizontal-Stranggießanlage gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Sho-54-24 224 aus dem Jahr 1979 enthält ein kontinuierlich drehendes Umkehr-Wellensystem und ein intermittierend drehendes Umkehr-Wellensystem mit einer Kupplung, einen Hubmechanismus zum Umsetzen einer Drehbewegung in eine Hubbewegung, einen Mechanismus zum Vorwärtsdrehen von Andrückwalzen während eines Vorwärtsbetriebs des Hubmechanismus, und einen Mechanismus zum Rückwärtsdrehen der Förderwalzen während eines Rückwärtsbetriebs des Hubmechanismus.

In der Strangabziehvorrichtung nach der japanischen Patent- Offenlegungsschrift Sho-58-202 954, die oben bereits angesprochen wurde, wird der Strang von dem Hydraulikzylinder abgezogen, so daß es einen Einfluß durch die Kompressibilität des Hydraulikfluids gibt, demzufolge die Positionsgenauigkeit nur gering ist. Darüber hinaus wird der Strang abwechselnd mit zwei Sätzen von Abziehvorrichtungen abgezogen, wobei die Belastungen der Abziehvorrichtungen beim Wechsel der Abziehvorrichtungen unterschiedlich sind, was zu einer Erhöhung des Stellungsfehlers führt.

Bei der Strangabziehvorrichtung nach der japanischen Patent- Offenlegungsschrift Sho-54-24 224, die oben bereits angegeben wurde, besitzt das Getriebe des intermittierend umgekehrten Drehwellensystems einen großen Totgang, demzufolge die Stellungsgenauigkeit des Strangs beträchtlich sinkt und somit diese Vorrichtung in der Praxis nicht einsetzbar ist. Darüber hinaus stehen bei dieser Abziehvorrichtung das intermittierend umgekehrte Drehwellensystem und das kontinuierlich drehende Umkehr-Wellensystem über die Stirnseiten der Förderwalzen hinaus vor, wobei an dem Tundish eine Mehrzahl von Kokillen gelagert ist. Aus diesem Grund ist der Abstand zwischen den Strängen (der Abstand zwischen den Fertigungsstraßen) groß, so daß es ein Problem bezüglich des Montageraums gibt. Darüber hinaus enthalten das intermittierend umgekehrte Drehwellensystem und das kontinuierlich drehende Umkehr-Wellensystem zahlreiche Einzelteile (Zahnräder, Wellen, Kupplungen, Kettenräder, Ketten, etc.), wodurch der Aufbau kompliziert und sperrig sowie teuer wird.

Die EP-A-0 052 598 offenbart ein Strangabziehsystem, bei dem eine Greifwalze von einem Greifwalzenpaar direkt mit der Welle eines Schrittmotors gekoppelt ist, welcher nach Maßgabe eines voreingestellten Geschwindigkeitsprofils gesteuert wird, welches glatte Schwankungen der Abzieh- und Rückfahrgeschwindigkeit definiert. Eine Regelung dient zum präzisen Regeln des Schrittmotors.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung zum Abziehen eines Gußstrangs für eine Horizontal-Stranggießanlage anzugeben, die in der Lage ist, die Stellungsgenauigkeit mit Hilfe einer einfachen Konstruktion beim Abziehen oder Zurückfahren des Strangs maximal zu steigern, und die billig hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Gußstrang-Abziehvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.

Bei diesem Aufbau läßt sich die Stellungsgenauigkeit beim Abziehen und Rückfahren des Gußstrangs maximal steigern, die Gießanlage läßt sich klein und kostengünstig herstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Frontansicht einer Horizontal-Stranggießanlage, bei der die Erfindung einsetzbar ist;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Frontansicht einer Abziehvorrichtung der Horizontal-Stranggießanlage nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Abziehvorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht eines Teils einer Drehantriebseinrichtung der Abziehvorrichtung;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Schneckenantriebseinrichtung vom Typ mit zwei Steigungen;

Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Abziehvorrichtung;

Fig. 9 ist eine Seitenansicht eines Drehbeschränkungsmechanismus;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Abziehvorrichtung;

Fig. 11 ist ein Graph, der eine Hubkennlinie des Strangs für einen Zyklus darstellt;

Fig. 12 ist ein Graph, der eine Geschwindigkeitskennlinie des Strangs für einen Zyklus darstellt;

Fig. 13 ist ein Graph, der die Strangabziehhub-Kennlinie für einen Zyklus zeigt;

Fig. 14 ist ein Graph, der eine Strangrückfahrhub-Kennlinie für einen Zyklus zeigt;

Fig. 15 ist eine Frontansicht einer modifizierten Version der Abziehvorrichtung;

Fig. 16 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in Fig. 15 gezeigten Abziehvorrichtung;

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm eines modifizierten Steuersystems für die Abziehvorrichtung;

Fig. 18 ist ein Graph, der eine Abziehkennlinie des Strangs und eine Verzögerungskennlinie für einen Zyklus zeigt;

Fig. 19 ist ein Graph, der eine Strangrückfahrkennlinie und eine Verzögerungskennlinie für einen Zyklus zeigt;

Fig. 20 ist ein Graph, der eine Geschwindigkeitskennlinie des Strangs in einem Zyklus zeigt;

Fig. 21 ist ein Flußdiagramm der Hauptroutine für die Strangabziehsteuerung;

Fig. 22 ist ein Teil eines Steuerungs-Flußdiagramms zum Ändern der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie;

Fig. 23 ist ein verbleibender Teil des in Fig. 22 gezeigten Flußdiagramms;

Fig. 24 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Modifizierung des Steuersystems der Abziehvorrichtung;

Fig. 25 ist ein Kennliniendiagramm einer Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie, eines Detektierhubs eines Motors, eines Detektierhubs für Förderwalzen und eines Detektierhubs für eine Steuerwalze während eines Zyklus';

Fig. 26 ist ein Flußdiagramm einer Hauptroutine de Strangabziehsteuerung;

Fig. 27 zeigt einen Teil eines Abnormalitätsdiagnose- Steuerflußdiagramms in Verbindung mit der Strangabziehsteuerung;

Fig. 28 ist eine Fortsetzung des Flußdiagramms der Abnormalitätsdiagnose-Steuerung;

Fig. 29 ist eine weitere Fortsetzung des in Fig. 28 gezeigten Flußdiagramms;

Fig. 30 ist eine teilweise in Blöcken gehaltene seitliche Darstellung einer Horizontal-Stranggießanlage unter Verwendung einer verstellbaren Kokille und des dazugehörigen Abziehsteuersystems;

Fig. 31 ist eine Längsschnittansicht eines Kokillenrohr-Einlaßbereichs, die einen Zustand zur Zeit des Beginns des Strangabzugs veranschaulicht;

Fig. 32 ist eine Längsschnittansicht des Kokillenrohr-Einlaßbereichs zum Erläutern des normalen Abziehzustands;

Fig. 33 ist ein Graph, der die Kokillenwandtemperatur in dem in Fig. 32 gezeigten normalen Abziehzustand zeigt;

Fig. 34 ist eine Teil-Schnittansicht eines Kokillenrohr-Einlaßbereichs zum Erläutern der Art und Weise des Erzeugens eines Durchbruchs;

Fig. 35 ist ein Graph zum Darstellen der detektierten Kokillenwandtemperatur in dem Zustand gemäß Fig. 34;

Fig. 36 und 37 sind Graphen zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Einstellen der Steuertemperatur beim Wechseln der Abziehgeschwindigkeit;

Fig. 38 ist ein Graph zum Darstellen eines Wiederherstellungsvorgangs für die Abziehgeschwindigkeit;

Fig. 39 ist ein Graph der zeitlichen Änderung der Temperatur;

Fig. 40 ist ein Graph der zeitlichen Änderung der Geschwindigkeit beim Zurückkehren zu der vorhergehenden Abziehgeschwindigkeit;

Fig. 41 ist ein Graph der zeitlichen Änderung der Temperatur bei der Abziehsteuerung gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 42 ist ein Graph der zeitlichen Änderung der Abziehgeschwindigkeit zur Zeit von deren Wiederherstellung gemäß dem Stand der Technik.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Horizontal-Stranggießanlage 1. Wie bekannt, enthält diese Stranggießanlage 1 eine Gießkelle 2, eine Tundish 3, einen Tundishwagen 4 und eine Horizontalkokille 5, die an der Vorderseite des Tundish 3 angebracht ist. Ein Walzenförderer 6, eine Strangauszieh- oder -abziehvorrichtung 7, die an einer mittleren Stelle des Walzenförderers 6 angeordnet ist, eine Schneideinrichtung 6 an der stromabwärtigen Seite der Vorrichtung 7 befinden sich ein einer Linie bezüglich der Kokille 5.

Bei dieser Gießanlage wird schmelzflüssiger Stahl aus der Gießkelle 2 in den Tundish 3 gegossen, und der geschmolzene Stahl gelangt dann aus dem Tundish 3 in die Kokille 5. Ein Strang W, in der Kokille zu einem gewünschten Querschnitt gegossen, wird mit Hilfe des Walzenförderers 6 zu der stromabwärtigen Seite hin befördert. Der Strang W wird intermittierend aus- oder abgezogen durch Wiederholen eines Zyklus, welcher ein Abziehen mit einem vorbestimmten Hub und ein Zurückfahren über einen kleinen Hub beinhaltet, wodurch das kontinuierliche Gießen des Strangs W erfolgt.

Die Abziehvorrichtung 7 wird im folgenden erläutert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt die Abziehvorrichtung 7 eine Basis 11, an deren Mittelbereich sich einander zugewandte oder einander abgewandte Träger 12 in horizontaler Richtung erstrecken. Die Träger 12 sind in einer Richtung quer zur Transportrichtung des Strangs W beabstandet. Sowohl auf der stromaufwärtigen Seite (linke Seite in Fig. 2) als auch der stromabwärtigen Seite (rechte Seite) bezüglich der Transportrichtung des Strangs W befindet sich ein Paar vertikal beabstandeter Walzenwellen 13 sowie För derwalzen 14, die auf den Walzenwellen 13 einzeln gelagert sind. Die untere Walzenwelle 13 auf der stromaufwärtigen Seite wird von an der Basis 11 angebrachten Lagern abgestützt, und die untere Walzenwelle 13 auf der stromabwärtigen Seite wird ebenfalls durch an der Basis 11 angebrachte Lager getragen.

Damit die obere Walzenwelle 13 auf der stromaufwärtigen Seite in vertikaler Richtung schwenkbar gelagert ist, ist ein Paar Armglieder 15 auf der stromaufwärtigen Seite der beiden Träger 12 einander in Querrichtung gegenüberliegend angeordnet. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, werden die oberen Walzenwellen 13 auf der stromaufwärtigen Seite drehbar von einem Paar der Armglieder 15 über Lager 15a gelagert, während gemäß Fig. 2 die proximalen Enden des Paares stromaufwärtiger Armglieder 15 schwenkbar an dem oberen Ende der Träger 12 über eine gemeinsame Trägerwelle 16 gelagert sind.

Ein Paar Hydraulikzylinder 17 befindet sich beidseitig des Transportwegs des Strangs W, um die paarweisen Armglieder 15 zu kippen und die Transportwalzen 14 in Richtung des Strangs W, das heißt nach unten hin zu drängen.

Zur Lagerung der oberen Walzenwellen 13 auf der stromabwärtigen Seite schwenkbar in horizontaler Richtung, ist ein weiteres Paar untereinander gekoppelter Armglieder 15 auf der stromabwärtigen Seite der Träger 12 vorgesehen, und die oberen Walzenwellen 13 auf der stromabwärtigen Seite werden von einem weiteren Paar Armglieder 15 über Lager 16 drehbar gelagert. Die proximalen Enden der paarweisen stromabwärtigen Armglieder 15 werden von den oberen Teilen der Träger 15 über eine gemeinsame Trägerwelle 16 drehbar gelagert. Darüber hinaus ist ein Paar Hydraulikzylinder 17 vorgesehen, um das Paar Armglieder 15 zu verschwenken oder die Transportwalzen 14 in Richtung des Strangs W, das heißt nach unten, zu belasten.

Eine Antriebseinrichtung 20 zu Drehen der oberen Walzenwelle 13 auf der stromabwärtigen Seite sowie der dazugehörigen Transportwalze 14 wird im folgenden anhand der Fig. 5 erläutert. Wie dargestellt, umgibt die Transportwalze 14 die Walzenwelle 13 zwischen zwei Armgliedern 15, und wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Transportwalze 14 an der Walzenwelle 13 mit Hilfe von Tangentialfedern 13a derart fixiert, daß die beiden Teile nicht relativ zueinander drehbar sind.

Ein Schneckenrad 21 ist am linken Ende gemäß Fig. 5 der Walzenwelle 13 befestigt, und eine mit dem Schneckenrad 21 kämmende Schneckenantriebswelle 22 mit einer Schnecke vom Doppelsteigungstyp ist horizontal oberhalb des Schneckenrads gelagert und erstreckt sich in Vorschubrichtung des Strangs W. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, befindet sich auf der stromabwärtigen Seite der Schneckenantriebswelle 22 ein Eingangswellenbereich 22b. Auf diese Weise wird ein Schnecken- Untersetzungsmechanismus gebildet, der das Schneckenrad 21, die Schneckenantriebswelle 22a und einen Stellungseinstellmechanismus 23 enthält.

Ein bürstenloser Wechselstrom-Servomotor 24 ist mit jeder Schneckenantriebswelle 22 auf deren stromabwärtiger Seite gekoppelt. Die Ausgangswelle 24a des Servomotors 24 ist mit dem Eingangswellenbereich 22b der Schneckenantriebswelle 22 über eine totgangfreie Wellenkupplung 25 gekoppelt.

Wie in Fig. 7 zu sehen ist, ist die Schneckenantriebswelle 22a mit einer Doppelsteigungs-Verzahnung ausgestattet, die dem Zweck dient, einen Totgang zwischen dem Schneckenantriebsteil 22a und dem Schneckenrad 21 des Schnecken-Untersetzungsmechanismus zu vermeiden. Die Ganghöhe (Gewindesteigung) der stromabwärts gelegenen Flanken der Zähne beträgt t&sub1;, während die Ganghöhe (Gewindesteigung) der stromaufwärtigen Flanken t&sub2; beträgt, wobei t&sub2; um einen Meinen Betrag Δt größer als die Ganghöhe t&sub1; ist. In anderen Worten: die Breite der Verzahnung nimmt zur stromabwärtigen Seite hin zu. Auf diese Weise läßt sich durch Einstellen der axialen Lage der Schneckenantriebswelle 22 mit Hilfe des Stellungseinstellmechanismus 23 (Fig. 4) ein Schnecken-Untersetzungsmechanismus mit praktisch nicht vorhandenem Totgang realisieren.

Was den Stellungseinstellmechanismus 23 angeht, so wird ein Endbereich 22c der Schneckenantriebswelle 22 von einem Lager 27 in einem haubenförmigen Lagergehäuse 26 gehaltert, welches axial verschieblich in einem Loch 29 sitzt. Das Lagergehäuse 26 steht in Gewindeeingriff mit einer ortsfesten Mutter 30 und einer beweglichen Mutter 31, die mit einem Innengewinde versehen sind. Die ortsfeste Mutter 30 ist an dem Gehäuse 28 durch mehrere Bolzen befestigt. Ein Halteglied 32 zum Halten eines Endbereichs der Außenlauffläche des Lagers 27 wird von einem Verriegelungsglied 23 gesichert, welches in Gewindeeingriff mit dem Lagergehäuse 26 steht. Das Sperrglied 33 steht in Gewindeeingriff mit dem Lagergehäuse 26. Das Sperrglied 33 wird von einer Maschinenschraube 34 gesichert.

Nach dem Lösen des Sperrmechanismus 25a, der die Wellenkupplung 25 an dem Eingangswellenbereich 22b sichert, und nach dem Lösen der beweglichen Mutter 31 und Drehen des Lagergehäuses 26 kann man die axiale Stellung des Lagergehäuses 26, das heißt die axiale Stellung der Schneckenantriebswelle 22 in Bezug auf das Gehäuse 28 stromabwärts oder stromaufwärts einer Feineinstellung unterziehen, um einen totgangfreien Zustand zu erreichen. Anschließend, nachdem die Maschinenschraube 34 und die bewegliche Mutter 31 angezogen und der Sperrmechanismus 25a festgeklemmt ist, läßt sich der totgangfreie Zustand fixieren. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist zur Kühlung der Walzenwellen 13 und der Förderwalzen 14 im mittleren Bereich der Walzenwelle 13 eine Axialbohrung 35 ausgebildet, in die ein Rohr 36 eingeführt ist, über das ein Kühlmittel durch eine Drehkupplung 37 und das Rohr 36 in die Axialbohrung 35 eingeleitet wird.

Aufgrund der obigen Beschreibung der Antriebseinrichtung 20 zum Drehen der oberen Förderwalze 14 auf der stromabwärtigen Seite ist ersichtlich, daß ähnliche Teile für die Walzenwelle der oberen Förderwalze auf der stromaufwärtigen Seite symmetrisch bezüglich der Transportrichtung vorhanden sind. Außerdem sind für die Walzenwelle 13 der unteren Förderwalze 14 auf der stromabwärtigen Seite ähnliche Teile in etwa symmetrischer Lagebeziehung zu der Antriebseinrichtung 20 vorgesehen. In anderen Worten: die Walzenwelle 13 der unteren Transportwalze 14 auf der stromaufwärtigen Seite besitzt ähnliche Teile wie die Antriebseinrichtung der unteren Transportwalze auf der stromabwärtigen Seite, symmetrisch angeordnet bezüglich der Transportrichtung.

Um bei den vier Wechselstrom-Servomotoren zum Antreiben der vier Antriebseinrichtungen 20 die Drehung jedes Motorgehäuses zu beschränken, sind die Motorgehäuse der entsprechenden oberen und unteren zwei Wechselstrom-Servomotoren mit der Basis 11 über einen Drehsperrmechanismus 38 gekoppelt, wie er in Fig. 9 gezeigt ist.

Im folgenden wird das Steuersystem der Abzugvorrichtung 7 unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 erläutert.

Insbesondere ist gemäß Fig. 10 ein Regelsystem 40 für jeweils einen Wechselstrom-Servomotor 24 vorgesehen. Das Regelsystem 40 beinhaltet einen Tachogenerator 41 zum Erfassen der Drehzahl des Servomotors 24, einen Impulscodierer 42 zum Erfassen des Drehwinkels des Servomotors, einen D/A-Wandler 43 mit einem (nicht gezeigten) Abweichungszähler und einen Regelverstärker 44. Das Drehwinkel-Detektorsignal des Impulscodierers 42 des Regelsystems für den Servomotor 24 der unteren Förderwalze 14 auf der stromaufwärtigen Seite wird an den D/A-Wandler 43 gelegt, während ein Befehlsimpuls von einer Steuereinheit 46 an jeden D/A- Wandler gegeben wird. Die jeweiligen D/A-Wandler 43 geben Steuersignale an die betreffenden Regelverstärker 44, während von den einzelnen Tachogeneratoren 41 Drehzahl-Detektorsignale an die Regelverstärker 44 gegeben werden.

Außerdem ist an einem Ende der Walzenwelle 13 ein Strangcodierer 45 zum Detektieren des Drehwinkels der Walzenwelle 13 der unteren Transportwalze 14 auf der stromaufwärtigen Seite vorgesehen, um ein Signal von dem Strangcodierer 45 an die Steuereinheit 46 zu geben.

Die Steuereinheit 46 enthält einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, eine Anzeigesteuerung zum Steuern einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung 47, und eine Druckersteuerung zum Steuern eines Druckers 48. Ein Bedienfeld 49 ist mit der Steuereinheit 46 gekoppelt. Der ROM des Mikrocomputers enthält ein vorab gespeichertes Steuerprogramm für das Strang- Abziehen, welches vier Wechselstrom-Servomotoren 24 nach Maßgabe einer für den individuellen Typ des Strangs W voreingestellten Abzieh- und -rückfahrkennlinie steuert.

Wie oben beschrieben, wird der Strang W dadurch aus- oder abgezogen, daß ein Abziehen über einen vorbestimmten Hub und ein nachfolgender kleiner Rückfahrhub wiederholt werden. Dabei sind die Hubkennlinie und die Geschwindigkeitskennlinie für jeden Zyklus in der in Fig. 11 und 12 dargestellten Weise eingestellt. Insbesondere wird der Strang W für etwa 0,2 Sekunden zwischen den Zeitpunkten t&sub0; und t&sub1; herausgezogen oder abgezogen. Dann wird der Abzug für etwa 0,1 Sekunden zwischen den Zeitpunkten t&sub1; und t&sub2; angehalten. Im Anschluß daran wird der Strang W für etwa 0,2 Sekunden zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3; zurückgefahren. Schließlich wird das Zurückfahren während etwa 0,2 Sekunden zwischen den Zeitpunkten t&sub3; und t&sub4; angehalten. Der Abziehhub zwischen den Zeitpunkten t&sub0; und t&sub1; beträgt etwa 10 bis 20 mm, wohingegen der geringfügige Rückfahrhub zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3; etwa 0,3 bis 1,5 mm beträgt.

Die Abziehkennlinie gemäß Fig. 13 entspricht einem Teil der in Fig. 11 gezeigten Kennlinie. Die Rückfahrkennlinie gemäß Fig. 14 entspricht einem Teilbereich der Kennlinie nach Fig. 11. Die in den Fig. 13 und 14 dargestellten Strang-Abziehkennlinien sind in dem ROM nach Maßgabe von Steuerprogrammen zum Steuern des Strang-Abziehens vorgespeichert.

Im folgenden wird die Strangvorschubsteuerung beschrieben.

Im Fall des Abziehens werden eine als Geschwindigkeitsbefehl fungierende Impulsfrequenz und eine als Stellungsbefehl fungierende Anzahl von Impulsen werden von der Steuereinheit 46 für jedes kleine Zeitintervall berechnet und festgelegt. Als Ergebnis der Berechnung wird ein Befehls- Impulssignal entsprechend der Frequenz und der Anzahl von Impulsen an die jeweiligen D/A-Wandler 43 der vier Regelsysteme gegeben. In jedem D/A-Wandler 43 wird durch den Betrieb des darin enthaltenen Abweichungszählers die Abweichung zwischen der Impulsanzahl des Befehlsimpulssignals und der von dem Impulscodierer 42 ausgegebenen Anzahl von Impulsen bereitgestellt, und ein als Steuersignal mit einer der Abweichung entsprechenden Spannung wird als Geschwindigkeitsbefehl an den Regelverstärker 44 gesendet. Die Stellung des Strangs W wird auf diese Weise mit Hilfe dieser Regelung geregelt. Der Regelverstärker 44 bestimmt die Abweichungsspannung zwischen dem von dem D/A-Wandler 43 empfangenen Steuersignal und dem Ausgang des Tachogenerators 41, um an den Wechselstrom-Servomotor 24 einen Drehstrom zu liefern, dessen Spannung proportional zu der oben eingestellten Abweichungsspannung ist. Auf diese Weise wird der Abziehvorgang geregelt.

Beim Zurückfahren des Strangs ist der Geschwindigkeitsverlauf rechteckig bei niedriger Antriebsgeschwindigkeit, so daß die Genauigkeit der Hubsteuerung starken Einfluß auf die Qualität des Gußstrangs W hat. Aus diesem Grund wird der Drehwinkel der Walzenwelle 13 von dem Strangcodierer 45 direkt erfaßt, um einen Ist-Hub, der sich durch das Detektorsignal des Strangcodierers 45 ergibt, zu einem durch die in Fig. 14 gezeigte Rückfahrhub-Kennlinie bestimmten Hub zurückzuführen. Als Folge wird für jede kurze Zeitspanne ein Befehlsimpulssignal ähnlich dem oben be schriebenen Signal bestimmt. Dieses Befehlsimpulssignal wird an die D/A-Wandler 43 der vier Regelsysteme 40 gegeben. Wie oben beschrieben, werden die Regelung des Hubs und die Regelung der Geschwindigkeit in der gleichen Weise durchgeführt, wie dies oben beschrieben wurde.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann man, weil das Befehlsimpulssignal auf der Grundlage der in Fig. 14 gezeigten Hub-Kennlinie und des Detektorsignals vom Strangcodierer 45 ermittelt wird, den Einfluß von Fehlern wie zum Beispiel einer Verzögerung des elektrischen Ansprechverhaltens des Regelsystems 40 oder des Motors 24 oder einer Verzögerung des mechanischen Ansprechverhaltens beseitigen. Demzufolge läßt sich der Rückfahrhub mit hoher Genauigkeit steuern.

Zur Zeit des Abziehens ist der Hub groß, und es ist keine so hohe Genauigkeit wie im Fall des Zurückfahrens erforderlich. Deshalb wird beim Abziehen eine Standardabweichung der Hubsteuerung bei jeder vorbestimmten Anzahl von Abtastungen oder bei jeder vorbestimmten Anzahl von Intervallen gemäß dem Detektorsignal des Codierers 42 entsprechend der unteren Walzenwelle 13 auf der stromaufwärtigen Seite berechnet, und es wird die in Fig. 13 angegebene Abziehhub-Kennlinie sequentiell unter Verwendung der berechneten Standardabweichung korrigiert. Allerdings kann auch im Fall des Abziehens ein Befehlsimpulssignal anhand des Detektorsignals vom Strangcodierer 45 ermittelt werden, wie es der Fall beim Rückfahrhub ist.

Die Abziehvorrichtung 7 arbeitet folgendermaßen:

Da das Schneckenrad 21 an einem Ende der Walzenwelle 13 der Förderwalze 14 befestigt ist, gibt es keinen zu einem Fehler führenden Faktor außer der elastischen Torsionsverformung zwischen dem Schneckenrad 21 und der Förderwalze 14. Außerdem beinhaltet der Schnecken- Untersetzungsmechanismus das Schneckenrad 21 und das zwei Steigungen aufweisende Schneckenantriebsrad 22a, und der Mechanismus läßt sich totgangfrei einstellen, demzufolge der Schnecken-Untersetzungs mechanismus verwendbar ist, nachdem er so eingestellt wurde, daß er keinen Totgang besitzt. Da außerdem der Wechselstrom-Servomotor 24 koaxial bezüglich der Schneckenantriebswelle 22 angeordnet ist und die Ausgangswelle 29a des Motors 24 und der Eingangswellenbereich 22b der Schneckenantriebswelle 22 über die totgangfreie Kupplung 25 gekoppelt sind, gibt es keinen zu einem Fehler führenden Faktor zwischen der Ausgangswelle 24a des Motors 24 und dem Schnecken-Untersetzungsmechanismus.

Wie oben beschrieben, ist der Mechanismus so aufgebaut, daß er eine kleinstmögliche Anzahl von Drehbewegungs-Übertragungsteilen zwischen der Ausgangswelle 24a des Motors 24 und der Walzenwelle 13 hat, um im wesentlichen den Totgang und die elastische Torsionsverformung der Wellenteile auszuschließen, damit die Stellungsgenauigkeit zur Zeit des Abziehens und des Rückfahrens des Strangs W stark erhöht werden kann.

Da die Drehbewegungseinrichtung 20 mit einer geringen Anzahl von Teilen aufgebaut werden kann, so zum Beispiel dem Motor 24, der Wellenkupplung 25, dem Schnecken-Untersetzungsmechanismus etc. läßt sich der Aufbau stark vereinfachen und miniaturisieren.

Der Motor 24, der Schneckenantrieb 22 und die Wellenkupplung 25 liegen etwa in der gleichen Ebene wie das Schneckenrad 21 an dem Ende der Walzenwelle 13, so daß die Antriebseinrichtung 20 nicht über die Seitenfläche der Förderwalzen 14 vorsteht. Aus diesem Grund wird die Gesamtbreite nur gering, was den Installationsraum verkleinert. Wenn mehrere Kokillen für den Tundish 13 vorgesehen sind, besteht die Möglichkeit, den Abstand zwischen benachbarten Strängen klein zu halten.

Da außerdem zwei Paare oberer und unterer Förderwalzen 14 einander in Abziehrichtung des Strangs W benachbart sind, und weil die Antriebseinrichtungen für die einzelnen Förderwalzen vorgesehen sind, läßt sich die auf den Strang einwirkende Abziehkraft steigern.

Wie oben beschrieben, werden die vier Sätze von Motoren 24 von den Regelsystemen 40 derart geregelt, daß die Drehzahl und der Drehwinkel Werte haben, die durch das Befehlsimpulssignal vorgegeben werden. Um dabei Fehler zu korrigieren, die durch eine Verzögerung des elektrischen Ansprechverhaltens des Regelsystems 40, durch eine Verzögerung des mechanischen Ansprechverhaltens der Antriebseinrichtung 70 und durch thermische Kontraktion des Strangs 40 hervorgerufen werden, wird von dem Strangcodierer 45 der Drehwinkel einer der Kokille 5 am nächsten gelegenen Förderwalze von sämtlichen unteren Förderwalzen erfaßt. Im Fall des Zurückfahrens wird ein Befehlsimpulssignal basierend auf einer voreingestellten Strangtransportkennlinie und einem Detektorsignal vom Codierer 45 bestimmt. Als Folge davon wird ein bezüglich der oben angegebenen verschiedenen Fehler korrigiertes Befehlsimpulssignal bestimmt, mit dessen Hilfe die Stellungsgenauigkeit des Strangs W zur Zeit des Zurückfahrens deutlich gesteigert werden kann.

Beim Zurückfahren des Strangs W besitzt dessen Lagegenauigkeit einen starken Einfluß auf die Qualität der sich in der Kokille ausbildenden verfestigten Hülle. In dem oben beschriebenen Steuersystem dient der Strangcodierer 45 zum Erfassen des Drehwinkels der der Kokille 5 am nächsten gelegenen Förderwalze 14, bei der es sich um die untere Förderwalze mit dem kleinsten Fehlerfaktor handelt, wodurch es möglich wird, den Drehwinkel zu erfassen, der das Ausmaß der Bewegung des Strangs W an der der Kokille 5 am nächsten gelegenen Stelle repräsentiert, demzufolge sich die Stellungsgenauigkeit des Strangs W steigern läßt.

Man kann die Abziehvorrichtung teilweise in folgender Weise modifizieren: falls die Vorrichtung zum Gießen eines relativ kleinen Strangs W dient, kann man mit einem Paar oberer und unterer Förderwalzen auskommen. Darüber hinaus kann die Antriebseinrichtung 20 für die oberen beiden Förderwalzen 14 weggelassen werden, indem man die oberen beiden Förderwalzen 14 als Andrückwalzen arbeiten läßt, die der Bewegung des Strangs W folgen. Wenngleich die Antriebseinrichtung 20 für lediglich die einen Enden der jeweiligen Walzenwellen 13 vorgesehen ist, können die Antriebseinrichtungen 20 auch für die anderen Enden der einzelnen Walzenwellen 13 vorgesehen sein, wie dies in den Fig. 15 und 16 gezeigt ist. Anstatt den Wechselstrom-Servomotor 24 und das Regelsystem 40 zu verwenden, kann man auch von einem Gleichstrom-Servomotor mit zugehörigem Regelsystem oder von einem Hydraulikmotor mit einem Hydraulik-Regelsystem Gebrauch machen. Anstelle des oben beschriebenen Drehsperrmechanismus 38 können die einzelnen Motorgehäuse über Verbindungsglieder mit der Basis 11 verbunden sein. Außerdem kann man auf der stromabwärtigen Seite die untere Walze dazu benutzen, die Drehzahl der Förderwalze zu erfassen. Außerdem kann der Strangcodierer 45 am Ende einer anderen Förderwalze angeordnet sein.

Fig. 17 zeigt ein modifiziertes Steuersystem für die Abziehvorrichtung gemäß der Erfindung. Dieses Steuersystem unterscheidet sich von dem nach Fig. 10 darin, daß eine Walze 4% vorgesehen ist, die der Bewegung des Strangs W folgend gedreht wird, und zwar ohne Schlupf an einer Stelle nahe dem stromabwärtigen Ausgang der Kokille 5, wobei außerdem ein Impulscodierer 45 den Drehwinkel der Walze 45a erfaßt und ein Detektorsignal des Impulscodierers 45 an die Steuereinheit 46 gegeben wird. Die Auflösung des Impulscodierers 45 wird auf einen hohen Wert eingestellt, damit ein Detektorsignal auch dann erzeugt werden kann, wenn der Strang mit niedriger Geschwindigkeit zurückgefahren wird.

In dem ROM der Steuereinheit 46 ist zusammen mit einem Steuerprogramm zum Steuern des Abziehens des Strangs eine Tabelle oder Karte mit der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie abgespeichert, die in den Fig. 18 und 19 durch ausgezogene Linien in den graphischen Darstellungen veranschaulicht ist.

Die Steuerung des Strangabzugs mit Hilfe dieses Steuersystems geschieht folgendermaßen:

Ähnlich wie bei dem Steuersystem nach Fig. 10 werden während des Abziehvorgangs eine als Geschwindigkeitsbefehl fungierende Impulsfre quenz und eine als Stellungsbefehl fungierende Impulsanzahl in kleinen Intervallen von der Steuereinheit 46 basierend auf der in Fig. 18 gezeigten Abziehhub-Kennlinie berechnet, und ein Befehlsimpulssignal mit der Impulsfrequenz und der Impulszahl werden an die betreffenden D/A- Wandler 43 der vier Regelsysteme 40 gegeben. In jedem D/A-Wandler 43 bestimmt ein darin enthaltener Abweichungszähler die Abweichung zwischen der Anzahl von Impulsen des Befehlsimpulssignals und der von dem Impulscodierer 42 gelieferten Impulszahl, so daß ein als Geschwindigkeitsbefehl fungierendes Steuersignal mit einer Spannung entsprechend der Abweichung an den Regelverstärker 44 gegeben wird und die Lage des Strangs W geregelt wird. In dem Regelverstärker 44 wird eine Abweichung zwischen einem von dem D/A-Wandler 43 empfangenen Steuersignal und dem Ausgangssignal des Tachogenerators 41 bestimmt, so daß an den Wechselstrom-Servomotor 24 ein Dreh-Treiberstrom mit einer Spannung proportional zur Abweichungsspannung gegeben wird. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Strangs geregelt.

Zum Ausführen der Rückfahrbewegung wird ein Befehlsimpuls in kleinen Intervallen nach Maßgabe der Rückfahrhub-Kennlinie in der gleichen Weise, wie es oben erläutert wurde, festgestellt, und das Befehlsimpulssignal wird an die D/A-Wandler 43 der vier Regelsysteme 40 gegeben, um Hub und Geschwindigkeit in der oben beschriebenen Weise zu regeln.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Strangs W an den Stellen der Förderwalzen 14 neigt zu einer in Fig. 20 durch eine gestrichelte Linie angedeutete Verzögerung in Bezug auf die durch eine ausgezogene Linie dargestellte Soll-Geschwindigkeitskennlinie, bedingt durch mechanische Fehlerfaktoren (Totgang, Lagerspiel und elastische Torsionsverformung der Wellenelemente) der Antriebseinrichtung 20, bedingt durch Fehlerfaktoren, die durch Verzögerungen im elektrischen Ansprechverhalten des Motors 24 und des Regelsystems 40 veranlaßt sind, und bedingt durch einen Fehlerfaktor aufgrund der Wärmeschrumpfung des Strangs W. Das heißt: die Istgeschwindigkeit neigt zu einer Verzögerung gegenüber der Soll- Geschwindigkeitskennlinie, die basierend auf der Abzieh- und Rückfahr kennlinie des Strangs eingestellt ist. Aus diesem Grund wird eine durch die oben angesprochenen verschiedenen Faktoren hervorgerufene bleibende Abweichung bei jeder vorbestimmten Anzahl von Zyklen unter Verwendung eines Signals ermittelt, welches von dem Impulscodierer 45 erfaßt wird, um auf automatischem Wege die bleibende Abweichung durch lernende Steuerung der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie unter Berücksichtigung der ständigen Abweichung zu ändern.

Eine Strangabziehsteuerung, die die Abziehvorrichtung gemäß der in Fig. 18 gezeigten Abziehhub-Kennlinie und gemäß der in Fig. 19 gezeigten Rückfahrhub-Kennlinie steuert, soll im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Fig. 21 bis 23 dargestellten Flußdiagramme erläutert werden, in denen Si (i = 1, 2, ...) einzelne Schritte bedeutet. Fig. 21 zeigt eine Hauptroutine, die in Intervallen von einer Millisekunde wiederholt ausgeführt wird, während Fig. 22 und 23 Unterbrechungs-Verarbeitungsroutinen zeigen, die während der Ausführung der Hauptroutine in Intervallen von 20 Millisekunden ausgeführt werden.

In dem in Fig. 21 gezeigten Flußdiagramm wird nach dem Start der Steuerung ein Timer T (dessen Meßzeit wird mit T bezeichnet) im Schritt S1 zurückgesetzt. Der Timer T mißt die Zeit durch Zählen der Anzahl von Taktsignalen. Anschließend erfolgt im Schritt 2 die Abfrage, ob t&sub0; < T < t&sub1;. Lautet das Ergebnis dieser Abfrage JA, wird im Schritt S3 aus einer Tabelle der in Fig. 18 gezeigten Abziehhub-Kennlinie ein der Timer-Zeit T entsprechender Abziehhub Sf ausgelesen. Dann wird im Schritt S4 ein Befehlsimpulssignal berechnet. Zu dieser Zeit wird die Anzahl von Impulsen basierend auf dem laufenden Abziehhub Sf ermittelt. Unter Verwendung des vorhergehenden und des laufenden Abziehhubs Sfs wird dann die Geschwindigkeit, das heißt die Änderungsgeschwindigkeit von Sf ermittelt, und auf der Grundlage der so ermittelten Geschwindigkeit wird die Impulsfrequenz festgestellt. Ein Befehlsimpulssignal mit dieser Frequenzanzahl und dieser Impulsfrequenz wird im Schritt S5 an die vier D/A- Wandler 43 gesendet. Durch Wiederholen dieser Verarbeitung wird der Strang nach Maßgabe der Abziehhub-Kennlinie abgezogen. Ist dieser Vor gang abgeschlossen, wird die Beziehung t&sub1; ≤ T ≤ t&sub2; erhalten. Dann wird im Schritt S7 der Motor 24 angehalten, und der Motor 24 wird solange in diesem Anhaltezustand gehalten, bis die Beziehung T = t&sub2; gilt.

Dann während der Beziehung t&sub2; < T < t&sub3; (Fig. 11) wird diese Beziehung im Schritt S8 abgefragt, und im Schritt S9 wird aus einer die Rückfahrhub- Kennlinie beinhaltenden Tabelle ein Rückfahrhub εr entsprechend dem Wert T ausgelesen. Dann wird ähnlich wie im Schritt S4 ein Befehlsimpulssignal im Schritt S10 berechnet. Anschließend wird ähnlich dem Schritt S5 im Schritt S11 ein Befehlsimpulssignal ausgegeben. Durch Wiederholen dieses Ablaufs wird das Zurückfahren des Strangs basierend auf der Rückfahrhub-Kennlinie ausgeführt. Wenn die in Fig. 11 gezeigte Beziehung t&sub3; ≤ T ≤ t&sub4; gilt, wird der oben beschriebene Vorgang beendet, der Motor 24 wird im Schritt S13 angehalten, und der Motor wird solange in dem Anhaltezustand gehalten, bis die Beziehung T = t&sub4; gilt. Durch Ausführen der obigen Schritte S1 bis S14 wird ein Zyklus des Abziehens des Strangs beendet. Der Strang wird intermittierend abgezogen, indem die Schritte S1 bis S14 wiederholt werden.

Eine Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine, in der die Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie ausgetauscht wird gegen eine lernende Steuerung unter Verwendung eines Detektorsignals von dem Impulscodierer 45, soll im folgenden beschrieben werden.

Wie in Fig. 22 dargestellt ist, erfolgt nach dem Beginn der Unterbrechung im Schritt S20 eine Abfrage darüber, ob das Detektorsignal von dem Impulscodierer 45 sich bereits aufgebaut hat oder nicht (L → H). Nur wenn das Ergebnis der Abfrage JA lautet, wird im Schritt S21 die Anzahl der Zählschritte (I) eines Zählers I, der die Anzahl von Impulsen des Detektorsignals zählt, um 1 erhöht. Wenn dann T ~ t&sub0;, wird die Anzahl von Zählschritten I zu diesem Zeitpunkt in einem Speicher M0 (dessen Dateninhalt wird ebenfalls mit M0 bezeichnet, was auch für die Speicher M1-M2 gilt) im Schritt S23 abgespeichert. Anschließend geht die Verarbeitung zurück zur Hauptroutine. Bei jeder Unterbrechung wird die Anzahl von Impulsen des Detektorsignals durch den Zähler I gezählt. Nach dem Verstreichen einer gegebenen Zeitspanne bis zu der Zeit T ~ t&sub1; wird die Anzahl von Zählschritten I zu diesem Zeitpunkt abgespeichert, Schritte S24 und S25. In der gleichen Weise wird, wenn die Beziehung T ~ t&sub2; gilt, die Anzahl von Zählungen I zu diesem Zeitpunkt im Speicher M2 abgespeichert, Schritte S26, S27. In der gleichen Weise wird bei T ~ t&sub3; die Anzahl von Zählungen I zu diesem Zeitpunkt im Speicher M3 abgespeichert, Schritte S28 und S29. Ist ein Zyklus des Vorgangs zur Zeit T ~ t&sub4; abgeschlossen, so wird im Schritt S31 die Anzahl von Zählungen eines Zählers N, der die Anzahl von Zyklen zählt, um 1 erhöht. Der Zähler N wird auf N = 0 zu Beginn der Hauptroutine zurückgestellt. Anschließend werden der Ist-Hub Af des Strangs W während des Abziehens und der Ist-Hub Ar des Strangs W zur Zeit der Rückfahrt berechnet anhand der Gleichungen Af ← (M1 - M0) · k und Ar ← (M3 - M2) · k (k ist eine Konstante), wobei die Berechnung im Schritt S32 erfolgt, und diese Ist-Hübe werden in Speichereinrichtungen abgespeichert. Selbst wenn die Bewegung des Strangs W sich vom Abziehen bis zur Rückstellung ändert, wiederholt der Zähler I seine Inkrementierung nach dem Zurücksetzen des Zählers I im Schritt S33, und wenn der Zählerstand des Zählers N einen vorbestimmten Wert No erreicht (zum Beispiel No = 5 bis 10), geht die Ausführung vom Schritt S34 zum Schritt S35 über, um einen Mittelwert Afm von No·Af zu berechnen, die in den Speichereinrichtungen abgespeichert wurden, sowie eines Mittelwerts Arm von No·Ar, Schritt S35. Dann wird der Mittelwert Afm von einem voreingestellten Gesamthubwert Msf der laufenden Abziehhub-Kennlinie der Abziehbewegung subtrahiert, um die Abweichung εf des Abziehhubs zu berechnen. In der gleichen Weise wird der Mittelwert Arm von einem voreingestellten Gesamthub Msr der laufenden Rückfahr-Kennlinie subtrahiert, um die Abweichung εr des Rückfahrhubs im Schritt S36 zu berechnen. Dann wird durch Ändern von Msf auf (Msf + εf) und durch Ausführen einer Interpolationsberechnung zwischen den Zeit punkten t&sub0; und t&sub1; der Abziehhub gemäß Fig. 12 so geändert, daß er den gestrichelten Linien entspricht. Darüber hinaus wird durch Ändern von Msr auf (Msr + εr) und durch Ausführen einer Interpolation zwischen den Zeiten t&sub2; und t&sub3; im Schritt S37 die in Fig. 19 dargestellte Rückfahrhub- Kennlinie geändert auf die durch die gestrichelte Linie dargestellte Kennlinie. Während eines Intervalls von N = 1 ~ No, sind Msf und Msr konstant. Dann wird im Schritt S38 der Zähler N zurückgesetzt, anschließend geht die Verarbeitung zurück zur Hauptroutine. Da Msf und Msr während des Intervalls N = 1 - No konstant sind, werden die Berechnungen der Abweichung (Msf - Af) und (Msr - Ar) in den einzelnen Zyklen nicht beschrieben, es besteht aber auch die Möglichkeit, die Abweichungen zu den jeweiligen Zyklen zu berechnen und die berechneten Abweichungen in Speichern abzuspeichern, um εf und εr aus diesen Mittelwerten zu berechnen, wenn N = No.

Durch Vornahme einer lernenden Steuerung, bei der die Änderungsverarbeitung der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie des Strangs gemäß Fig. 22 und 23 für jeden No Zyklus wiederholt wird, besteht die Möglichkeit, die Strangabzieh- und -rückfahrkennlinien dazu zu bringen, gegen eine gewünschte Abzieh- und Rückfahrkennlinie zu konvergieren, indem normale Abweichungen berücksichtigt werden, die durch mechanische Fehlerfaktoren die Abziehvorrichtung, durch einen elektrischen Fehlerfaktor und einen Fehlerfaktor der Wärmeschrumpfung des Strangs W entstehen, wodurch die Abzugsgenauigkeit des Strangs wesentlich gesteigert werden kann. Unterscheiden sich die Strangabzieh- und -rückfahrkennlinien für die Arten des Strangs W, so besteht die Möglichkeit, mit Hilfe der oben beschriebenen lernenden Steuerung die derzeit verwendete Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie innerhalb relativ kurzer Zeit anzupassen.

Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Impulscodierer 45 zum Erfassen der Bewegung des Strangs W in der Nähe der Außenseite der Ausgangsöffnung der Kokille 5, so daß ein Detektorsignal generiert werden kann, welches korrekt das Ausmaß der Bewegung des Strangs in der Ko kille 5 wiederspiegelt. Durch Berechnen des Mittelwerts aus mehreren Zyklen dieser Detektorsignale läßt sich eine lernende Steuerung durchführen, bei der konstante Fehler εf und εr aufgrund mechanischer und elektrischer Fehlerfaktoren zum Ändern der Abzieh- und -rückfahrkennlinie derart bestimmt werden, daß der Strang W sich gemäß einer Kennlinie bewegen läßt, die der derzeitigen Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie extrem nahe kommt, wodurch die Qualität des Strangs stark gesteigert werden kann. Das Detektorsignal des Impulscodierers 45 kann an die D/A- Wandler 43 der einzelnen Regelsysteme 40 gegeben werden. In diesem Fall allerdings wird eine durch das Haftenbleiben des Strangs W in der Kokille 5 veranlaßte abnormale Abweichung zurückgekoppelt, so daß die Stabilität des Regelsystems 40 beeinträchtigt wird. Bei der Steuerung nach dieser Ausführungsform gibt es ein solches Problem nicht.

Fig. 24 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Regelsystems für die erfindungsgemäße Strangabziehvorrichtung. Bei diesem modifizierten Regelsystem enthält die Steuereinheit 46 D/A-Wandler 43, die den vier Regelsystemen 40 entsprechen. Die Drehwinkelsignale der Impulsgeneratoren 42 der einzelnen Regelsysteme 40 werden an die Steuereinheit 46 gegeben, so daß Stellsignale an die entsprechenden Regelverstärker 40 aus den betreffenden D/A-Wandlern 43 gegeben werden. Die Drehwinkel- Ausgangssignale der Impulsgeneratoren 42 der einzelnen Regelsysteme 40 werden an die Steuereinheit 46 gegeben, um Steuersignale an die betreffenden Regelverstärker aus den zugehörigen D/A-Wandlern 43 zu geben. Die Ausgangssignale des Impulsgenerators 42 zum Erfassen des Drehwinkels des Motors 24, um die untere Förderwalze 14 auf der stromabwärtigen Seite zu drehen, dient zum Steuern des Abziehens des Strangs in der Steuereinheit 46, wohingegen die Ausgangssignale der übrigen drei Impulsgeneratoren 42 dazu dienen, die Drehzahl der entsprechenden Wechselstrom- Servomotoren 24 über Anzeigevorrichtungen 47 zur Anzeige zu bringen. Außerdem gibt es eine von dem Strang W ohne Schlupf angetriebene Steuerwalze 45a am Ausgang der Kokille 5. Ferner gibt es einen Impulsgenerator 50 zum Erfassen des Drehwinkels der Steuerwalze 45a, wobei das Ausgangssignal des Impulsgenerators 50 der Steuereinheit 46 zugeleitet wird. Die Impulsgeneratoren 45 und 50 erzeugen Ausgangssignale hoher Auflösung, um Detektorimpulssignale in Intervallen von etwa 10 bis 20 um zu erzeugen, auch bei einer niedrigen Geschwindigkeit der Rückfahrbewegung.

Jeder Regelverstärker 44 beinhaltet einen eingebauten Stromdetektor in Form eines Stromtransformators, der den dem Motor 24 zugeleiteten Treiberstrom erfaßt und das detektierte Stromsignal an die Steuereinheit 46 liefert.

In dem ROM des Mikrocomputers der Steuereinheit 46 befindet sich vorab gespeicherte Steuerprogramme zum Steuern des Strangabzugs durch vier Servomotoren entsprechend der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie, die für die verschiedenen Typen von Strängen W eingestellt sind, ähnlich wie bei der vorhergehenden Ausführungsform. Darüber hinaus speichert der ROM ein Abnormalitätendiagnose-Steuerprogramm in Verbindung mit der Strangabziehsteuerung.

In dem ROM ist zusammen mit einem Programm zum Steuern des Abziehens des Strangs einer Tabelle oder Karte bezüglich des Abziehens und Zurückfahrens des Strangs gemäß Fig. 11 und 12 gespeichert.

Im folgenden wird die Steuerung des Strangabzugs beschrieben. In der Steuereinheit 46 werden ein Geschwindigkeitsbefehl und ein Stellungsbefehl nach Maßgabe der Abziehhub-Kennlinie in jedem kleinen Zeitintervall berechnet und bestimmt, wobei sich die Kennlinie in der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie befindet. Die Steuereinheit 46 berechnet einen Geschwindigkeitssteuerbefehl, etwa die Abweichung zwischen dem Stellungsbefehl und der im Ausgangssignal des Impulsgenerators 42 enthaltenen erfaßten Stellung. Dieser Geschwindigkeitssteuerbefehl wird an die betreffenden D/A-Wandler 43 gegeben, und jeder D/A-Wandler 43 liefert ein dem Geschwindigkeitssteuerbefehl entsprechendes Steuersignal an jeden Regelverstärker 43.

Jeder Regelverstärker 43 erzeugt einen Drehstrom, der versucht, die Abweichung zwischen dem Steuersignal und dem Detektorsignal, also dem Geschwindigkeitssignal von dem Tachogenerator 41, zu beseitigen, und dieser Drehstrom wird in die Servomotoren 24 eingespeist. Auf diese Weise erfolgt eine Rückkopplung von Stellung und Geschwindigkeit an die Wechselstrom-Servomotoren.

In der oben beschriebenen Weise wird beim Zurückfahren des Strangs auch ein Geschwindigkeitsbefehl und ein Stellungsbefehl in jedem kleinen Zeitabschnitt basierend auf der Rückfahrkennlinie ermittelt, die in der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie enthalten ist, demzufolge Stellungs- und Geschwindigkeitssignale zu den Wechselstrom-Servomotoren 24 zurückgekoppelt werden.

Es ist auch möglich, die vier Tachogeneratoren 41 wegzulassen und innerhalb der Steuereinheit 46 einen Befehl festzulegen, der Stellung und Geschwindigkeit der Wechselstrom-Servomotoren 24 basierend auf dem Ausgangssignal des Impulsgenerators und der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie steuert, um ein dem Befehl entsprechendes Steuersignal an die vier Regelverstärker zu geben.

Wegen mechanischer Fehlereinflüsse (Totgang, Lagerspiel, elastische Torsionsverformung der Wellenglieder), Fehlerfaktoren aufgrund der Verzögerung des elektrischen Ansprechverhaltens des Servomotors 24 und des Regelsystems und den Fehlerfaktor aufgrund der Wärmeschrumpfung des Strangs ergibt sich für einen Hub, der durch Umwandeln des Drehwinkels des Servomotors 24, detektiert durch den Impulsgenerator 42, den von dem Impulsgenerator 45 ermittelten Drehwinkel der Förderwalze 14 und den an der Steuerwalze 25a von dem Impulsgenerator 50 ermittelten Drehwinkel in ein Bewegungsmaß des Strangs W erhalten wird, eine Verzögerung oder Abnahme gegenüber der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie Ss, wie aus Fig. 25 hervorgeht.

In der Abziehvorrichtung 7 dieser Ausführungsform werden Abweichungsdaten zwischen der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie Ss und dem Hub Sm des Servomotors 24, zwischen der Kennlinie Ss und dem Hub Sp der Förderwalzen 14 und zwischen der Kennlinie Ss und dem Hub Sc der Steuerwalze 45a einerseits und den laufenden Daten des Antriebsmotors unmittelbar vor Ende der ersten und der zweiten Pausen t&sub1;-t&sub2; und t&sub3;-t&sub4; ermittelt. Durch statistisches Verarbeiten dieser Daten besteht die Möglichkeit, im Echtzeitbetrieb Abnormalitätszustände der Abziehvorrichtung 7 zu diagnostizieren.

Die Strangabziehsteuerung, bei der der Strang W gemäß der in Fig. 11 gezeigten Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie angetrieben wird, und eine Abnormalitätsdiagnosensteuerung werden im folgenden anhand der in den Fig. 26 bis 29 dargestellten Flußdiagramme erläutert.

Fig. 26 zeigt eine Routine der in beispielsweise einer Millisekunde ausgeführten Strangabziehsteuerung. Wenn die Steuerung gestartet wird, erfolgt im Schritt S1 eine Initialisierung, um die Speicherbereiche in dem RAM und den Zähler zu löschen. Anschließend wird im Schritt S2 ein Timer T (dessen Meßzeit T beträgt), der als Zähler ausgebildet ist und die Anzahl von Taktsignalen zählt, zurückgesetzt. Anschließend wird im Schritt S3 aus einer Tabelle der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie ein Hub FS ausgelesen. Im Schritt S4 werden ein Stellungsbefehl und ein Geschwindigkeitsbefehl berechnet. Basierend auf diesem Hub FS wird im Schritt S5 der Zählwert I1 eines Zählers I&sub1;, der unten noch erläutert wird, aus dem RAM ausgelesen. Im Schritt S6 wird basierend auf C&sub1; · I&sub1; ein Geschwindigkeitssteuerbefehl berechnet (dabei ist C&sub1; eine Proportionalitätskonstante), wobei der Zählerstand I&sub1; in einen Hub umgewandelt wird. Anschließend werden im Schritt S7 den Geschwindigkeitssteuerbefehlen entsprechende Steuersignale von den einzelnen A/D-Wandlern 44 an die Regelverstärker 43 gesendet. Im Schritt S8 wird ermittelt, ob T = t&sub4; oder nicht.

Ist das Ergebnis der Abfrage Nein, geht das Programm zurück zum Schritt S3, um die Schritte S3 bis S8 zu wiederholen. Nach Beendigung des Strangabzugs entsprechend einem Verarbeitungszyklus ist der Zustand T = t&sub4; erreicht. Im Schritt S9 wird der Zählerstand eines Zählers N, der die Anzahl von Strangabzugzyklen zählt, um 1 erhöht. Anschließend kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück. Danach werden die Schritte S2 bis S9 wiederholt, um den Stranggußvorgang auszuführen.

Fig. 27 bis 29 zeigen eine Abnormalitätsdiagnosen-Steuerroutine, die von einer Unterbrechung in Intervallen von beispielsweise einer Millisekunde ausgeführt wird. Nach Start der Unterbrechung werden nur dann, wenn T = 0 oder T = 2 (Schritte S20 und S21), Zähler I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; (ihre Zählerstände sind mit I1, I2 bzw. I3 bezeichnet), die die Anzahl der Impulse der Impulsgeneratoren 42, 45 bzw. 50 zählen, im Schritt S22 zurückgesetzt. Anschließend werden im Schritt S23 Detektorsignale P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; der Impulsgeneratoren 42, 45 und 55 geschrieben. Nur wenn die Detektorsignale P&sub1;-P&sub3; einen Pegelanstieg von L nach H machen, werden die Zählerstände in den betreffenden Zählern in den Schritten S24 bis S29 um 1 erhöht.

Wenn dann t = t&sub1;, das heißt, wenn der Strangabzug abgeschlossen ist, werden im Schritt S31 Abweichungen Df1, Df2 und Df3 berechnet. Insbesondere wenn gemäß Fig. 25 der eingestellte Hub bei T = t&sub1; mit Fs1 und die Proportionalitätskonstanten zum Umwandeln der Impulszahlen I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; der Detektorsignale P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; in Hübe mit C&sub1;, C&sub2; und C&sub3; bezeichnet werden, die Abweichung Df1 zwischen dem eingestellten Abziehhub Fs1 und dem Hub C&sub1; · I&sub1;, die Abweichung Df2 zwischen dem eingestellten Abziehhub Fs1 und dem Hub C&sub2; · I&sub2;, die durch den Impulsgenerator 45 bestimmt wird, und die Abweichung Df3 zwischen dem eingestellten Abziehhub Fs1 und dem Hub C&sub3; · I&sub3;, der durch den Impulsgenerator 50 be stimmt wird, gemäß den Gleichungen Fs1 - C&sub1; · I&sub1;, Fs1 - C&sub2; · I&sub2; und Fs1 - C&sub3; · I&sub3; gemäß Schritt S31, und die Resultate der Berechnungen werden in den Registern des RAM abgespeichert.

Im Zeitpunkt T = t&sub2; - Δ(Δ ist eine vorbestimmte kurze Zeitspanne), das heißt zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Abschluß der ersten Pausenzeit t&sub1;-t&sub2; wird abgefragt, ob T = t&sub2; - Δ, und ist das Ergebnis der Abfrage im Schritt S32 JA, so wird ein den Treiberstrom des Wechselstrom- Servomotors 24 kennzeichnendes Signal A1f ausgelesen und in einem Register des RAM gespeichert, Schritt S33. Zur Zeit T = t&sub2; - Δ wird der durch das Befehlsimpulssignal veranlaßte Treiberstrom 0, allerdings fließt ein kleiner Treiberstrom aufgrund der Steuerung in dem Regelsystem 40, um der Wärmeschrumpfung des Strangs zwischen der Kokille 5 und der Abziehvorrichtung 7 zu widerstehen.

Zum Zeitpunkt T = t&sub1; (S21, JA), das heißt zur Startzeit des Rückfahr-Hubs, werden die Zähler I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; im Schritt S22 zurückgesetzt, so daß in der Zeitspanne I&sub2; < T < t&sub3; die Zähler I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; die akkumulierten Werte der Impulszahlen zur Zeit der Strangrückfahrt wiederspiegeln. Im Zeitpunkt T = t&sub3; (S34, JA), das heißt bei Beendigung des Rückfahrvorgangs, werden im Schritt S35 die Abweichungen Dr1, Dr2 und Dr3 berechnet. Wie in Fig. 25 gezeigt ist, drückt sich, wenn ein zur Zeit T = t&sub3; eingestellter Hub mit FS3 bezeichnet wird, der eingestellte Rückfahr-Hub aus durch (Fs1 - Fs3). Als Folge wird die Abweichung Dr1 zwischen dem eingestellten Rückfahr- Hub (Fs1 - Fs3) und dem von dem Impulsgenerator 42 erzeugten Hub C&sub1; · I&sub1;, sowie die Abweichung zwischen einem eingestellten Rückfahr-Hub (Fs1 - Fs3) und dem von dem Impulsgenerator 45 erzeugten Hub C&sub2; · I&sub2; und die Abweichung zwischen einem eingestellten Rückfahr-Hub (Fs1 - Fs3) und dem von dem Impulsgenerator 50 veranlaßten Hub C&sub3; · I&sub3; durch Gleichungen berechnet, die beim Schritt S35 dargestellt sind, und diese Gleichungen werden in den jeweiligen Registern des RAM gespeichert.

Zur Zeit T = t&sub4; - Δ, das heißt zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Ende des zweiten Pausenintervalls (t&sub3; - t&sub4;) wird ein Stromdetektorsignal AIr ausgelesen und anschließend in einem Register des RAM gespeichert, Schritt S37. In der gleichen Weise, wie es oben erläutert wurde, wird der zu diesem Zeitpunkt nachgewiesene Treiberstrom aufgrund der Wärmeschrumpfung des Strangs W veranlaßt. Im Schritt S38 wird abgefragt, ob T = t&sub4;, das heißt, ob der Rückfahr-Hub des Strangs W innerhalb eines Zyklus abgeschlossen ist oder nicht. Lautet das Ergebnis der Abfrage Nein, so kehrt das Programm zur Hauptroutine zurück, wohingegen bei einem Ergebnis "Ja" der Abfrage im Schritt S39 ermittelt wird, ob der Zähler N einem gewünschten Einstellwert No (zum Beispiel No = 5 ~ 10) entspricht, in anderen Worten, ob die Anzahl der Zyklen, die für das Abziehen des Strangs erforderlich sind, den Wert No erreicht hat oder nicht. Lautet das Ergebnis der Abfrage Nein, so kehrt das Programm zur Hauptroutine zurück, während bei einem bejahenden Ergebnis der Schritt S40 und die daran anschließenden Schritte ausgeführt werden.

Im Schritt S40 werden die Mittelwerte Dfim und Drim der Abweichungen Dfi und Dri (mit i = 1, 2, 3) entsprechend No Zyklen, die in den Registern gespeichert worden waren, berechnet, und außerdem werden die Standardabweichungen σfi und σri berechnet, während die Mittelwerte AIfm und AIrm der Treiberströme AIf und AIr, die in dem Register gespeichert worden waren, im Schritt S41 berechnet werden. Der Relativ-Koeffizient Cfi zwischen Dfim und AIfm und der Relativkoeffizient Cri zwischen Drim und AIrm werden im Schritt S42 berechnet.

Dann wird im Schritt S43 abgefragt, ob die Mittelwerte Dfim und Drim der Abweichungen größer als vorbestimmte zulässige Werte Jfi und Jri sind. Wenn irgendeiner der Mittelwerte unter sechs Mittelwerten größer als der zulässige Wert ist, geht das Programm über zum Schritt S48, während dann, wenn sämtliche Mittelwerte kleiner als die zulässigen Werte sind, das Programm zum Schritt S44 geht. Im Schritt S44 wird dann abgefragt, ob die Standardabweichungen σfi und σri größer sind als ihre vorbestimmten zulässigen Werte Kfi bzw. Kri. Wenn irgendeine Standardabweichung von sechs Standardabweichungen größer als ihr zulässiger Wert ist, geht das Programm zum Schritt S48, wohingegen dann, wenn sämtliche Standardabweichungen kleiner als ihre zulässigen Werte sind, das Programm zum Schritt S45 geht. Dann wird im Schritt S45 abgefragt, ob die Relativ- Koeffizienz Cfi und Cri größer sind als die vorbestimmten zulässigen Werte Lfi bzw. Lri. Wenn die sechs Relativ-Koeffizienten größer sind als die zulässigen Werte, geht das Programm über zum Schritt S48, wohingegen dann, wenn sämtliche Relativ-Koeffizienten kleiner als ihre zulässigen Werte sind, der Strangabzug korrekt durchgeführt wird. Im Schritt S46 werden die verschiedenen, oben angegeben Daten, einschließlich die Abweichungen zwischen ihren Mittelwerten und der Standardwert, die Stromwerte und die Mittelwerte der Relativ-Koeffizienten etc. an die Druckersteuerung gegeben. Dann wird im Schritt S47 der Zähler N zurückgesetzt, und das Programm kehrt zur Hauptroutine zurück.

Wenn in irgendeinem der Schritte S43, S44 und S45 das Ergebnis der Abfrage Ja lautet, so bedeutet dies, daß der Abzug des Strangs nicht angemessen erfolgt. Im einzelnen bedeutet es, daß irgendeines der mechanischen Systeme oder das Steuersystem der Abzugvorrichtung 7 nicht normal arbeitet oder daß der Strang W an der Kokille 5 festklebt. Deshalb wird im Schritt S48 ein Abnormalitätsinformationssignal ausgegeben, das heißt es wird eine Alarmlampe auf dem Bedienfeld 49 erleuchtet, oder es wird ein Alarmsummer aktiviert. Darüber hinaus werden verschiedene Daten ähnlich jenen im Schritt S46 an die Druckersteuerung gegeben, Schritt S49, und das Programm kehrt zur Hauptroutine zurück. In diesem Fall wird der Wert des Zählers N festgehalten, so daß auch dann, wenn der Stranggießvorgang fortgesetzt wird, die Verarbeitung im Schritt S48 bei der nächsten Unterbrechung wiederholt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, in einem frühen Stadium solche abnormalen Zustände zu erkennen, in denen die Servomotoren 24 und die Förderwalzen 45a nicht ordnungsgemäß innerhalb ihrer zulässigen Fehlerbereiche arbeiten, wobei auf die Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie Bezug genommen wird. Werden abnormale Bedingungen erfaßt, kann die Bedienungsperson geeignete Maßnahmen treffen.

Darüber hinaus ist es möglich, eine große Menge Daten automatisch und schnell im Echtzeitbetrieb mit Hilfe der Steuereinheit 46 parallel zur Strangabziehsteuerung zu verarbeiten, man kann die Entstehung eines größeren Längenabschnitts des Strangs W minderer Qualität durch Gießen unter abnormalen Bedingungen verhindern. Damit besteht die Möglichkeit, die Kosten zum Analysieren von detektierten Daten in großem Umfang zu senken.

Bei Horizontal-Stranggießanlagen des oben beschriebenen Typs kommt es im Stadium der anfänglichen Verfestigung innerhalb der Kokille manchmal zu Brüchen der sich verfestigenden Hülle des schmelzflüssigen Metalls während des Verfestigungsvorgangs, was als Durchbruch bezeichnet wird. Dieses Phänomen ist Ursache für ein Lecken des schmelzflüssigen Metalls unter Beschädigung der Kokille. Eine Abziehvorrichtung, die im Stande ist, vorab einen solchen Durchbruch und eine solche Leckage des schmelzflüssigen Metalls zu unterbinden, soll im folgenden beschrieben werden.

Fig. 30 veranschaulicht eine Horizontal-Stranggießanlage unter Verwendung einer Strangabziehvorrichtung mit einer einstellbaren Kokille. Die Gießanlage enthält einen Tundish 3, der schmelzflüssiges Metall Y aufnimmt, und ein Gatter 52, dessen Gehäuse 52A an der Außenfläche der Flüssigmetall-Auslaßöffnung 51A des Tundish 3 montiert und mit einem Schiebegatter 52B und einer Zuspeisedüse 52C ausgestattet ist. Ein ortsfestes Kokillenrohr 53 fungiert als stark kühlender Bereich. Das Kokillenrohr 53 hat im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Strang. Das ortsfeste Kokillenrohr 53 ist aus einer Kupferlegierung gefertigt, ihre Au ßenfläche wird mit Wasser gekühlt. Wie in Fig. 31 zu sehen ist, ist an dem Einlaßende des ortsfesten Kokillenrohrs 53 ein aus Keramik gefertigter Trennring 54 angesetzt, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Kokillenrohrs 53 ist. Wie in Fig. 30 gezeigt ist, befindet sich auf der stromabwärtigen Seite des ortsfesten Kokillenrohrs 53 eine einstellbare Kokille 55. Die einstellbare Kokille 55 ist mit einem stark schmierfähigen Kohlenstoff ausgekleidet und in mehrere Abschnitte in Umfangsrichtung unterteilt, um als sanft kühlender Bereich zu wirken, der in radiale Richtungen bewegbar ist. Förderwalzen 14 werden von Antriebsmotoren 24 angetrieben, damit sie den Strang W in Pfeilrichtung intermittierend abziehen. Das ortsfeste Rohr 52 und die einstellbare Kokille 55 sind in einem Kokillengehäuse 64 aufgenommen.

Das Temperaturfühlende eines ersten Thermopaares 58 ist am Austrittsende des ortsfesten Kokillenrohrs 53 angeordnet. Mehrere beabstandete Thermopaare 58 sind entlang dem Umfang des Kokillenrohrs 53 angeordnet, um die Temperatur des ortsfesten Kokillenrohrs 53 zu überwachen und zu erfassen. Das Temperaturfühlende eines zweiten Thermopaares 59 ist an der Rückseite des Trennrings 54 am Einlaßende des ortsfesten Kokillenrohrs 53 angebracht. Der Zweck des zweiten Thermopaares 59 besteht in der Überwachung des anfänglichen Verfestigungszustands des schmelzflüssigen Metalls durch Erfassen der Temperatur am hinteren Teil des Trennrings 54 in dem ortsfesten Kokillenrohr 53. Mehrere Thermopaare 59 sind beabstandet voneinander in Umfangsrichtung angeordnet. Wie in Fig. 30 gezeigt ist, werden Temperatursignale von dem ersten und dem zweiten Thermopaar 58 und 59 an einen Temperatur/Spannungs-Wandler 60 gegeben und von diesem in Form eines Spannungssignals ausgegeben.

Eine Abziehsteuereinheit 63 enthält einen Rechner 61, der ansprechend auf die Ausgangssignale des Temperatur/Spannungs-Wandlers 60 eine Berechnung eines Werts als Funktion der Zeit vornimmt, der den anfänglichen Verfestigungsschritt und einen normalen Abziehschritt repräsentiert, um ein Steuersignal auszugeben, welches an eine Steuereinheit 62 gegeben wird, welche die Antriebsmotoren 24 der Förderwalzen steuert. Anspre chend auf das von dem Rechner 61 ausgegebene Steuersignal steuert die Steuereinheit 62 die Drehung der Antriebsmotoren 24 und der Förderwalzen 14.

Im folgenden werden das Abziehen mit Hilfe der Abziehvorrichtung der Horizontal-Stranggießanlage mit dem oben erläuterten Aufbau beschrieben.

Das in dem Tundish 3 enthaltene schmelzflüssige Metall Y fließt in das ortsfeste Kokillenrohr 53, und wenn das zweite Thermopaar 59 einen Temperaturanstieg feststellt, wird das Abziehen des Strangs W mit dem Abzug einer in dem ortsfesten Kokillenrohr 53 gemäß Fig. 31 enthaltenen Dummy-Stange 64 begonnen, basierend auf einem vorprogrammierten Abziehmuster. Da ein vorspringendes Führungsteil 64A vorgesehen ist, um den Fluß des schmelzflüssigen Materials in Richtung der Wände des Kokillenrohrs 53 abzulenken, wie durch Pfeile dargestellt ist, wird die Wärmeschrumpfung des Metalls zur Zeit der anfänglichen Verfestigung kompensiert, und die Dummy-Stange 64 verbindet sich fest mit dem Strang W. Das zweite Thermopaar 59 überwacht exakt den Verfestigungszustand zur Zeit der anfänglichen Verfestigung. Wenn das automatisch gestartete Abziehmuster fertig ist, geht der Vorgang automatisch zu dem oben beschriebenen normalen Abziehmuster über.

Wenn der Abziehvorgang mit Hilfe des normalen Abziehmusters gemäß Fig. 32 durchgeführt wird, beginnt die Verfestigung hinter dem Trennring 54, so daß die verfestigte Hülle C kontinuierlich mit einer Dicke ausgebildet wird, die ausreicht, um den Abziehwiderstand zu überwinden. Wie in Fig. 35 gezeigt ist, ist die Temperatur der Kokillenwand, wie sie von dem zweiten Thermopaar 59 erfaßt wird, im wesentlichen konstant. Gibt es aber ein Problem, beispielsweise in Form eines Klebens zwischen der Innenwand des Kokillenrohrs 53 und der Hülle C beim Start der Verfestigung und eine unzureichende Verschmelzung, so bricht die Hülle C in Form eines Durchbruchs (B. O. von Breakout) gemäß Fig. 34. In diesem Fall ändert sich die von dem zweiten Thermopaar 59 erfaßte Temperatur stark, wie in Fig. 35 gezeigt ist. Aufgrund dieser starken Temperaturänderung arbeitet die Abziehsteuereinheit 63 so, daß sie die Abziehgeschwindigkeit des Strangs W verringert. Das Ausmaß der Abnahme der Abziehgeschwindigkeit wird derart eingestellt, daß die verfestigte Hülle C eine ausreichende Dicke hat, die gegenüber dem Abziehwiderstand beständig ist, wodurch ein Bruch sowie eine Leckage des schmelzflüssigen Metalls zur Zeit des Durchbruchs verhindert werden kann. Durch die oben beschriebene Abziehsteuerung geht der Betrieb automatisch wieder in den Betrieb mit normalem Abziehmuster zurück, wenn wieder der normale Verfestigungszustand vorhanden ist.

Während des normalen Abziehvorgangs wird die Temperatur am Austrittsende des ortsfesten Kokillenrohrs 53 von dem ersten Thermopaar 58 dauernd überwacht. Wenn die verfestigte Hülle auf der stromabwärtigen Seite bezüglich des Trennrings 54 bricht, nimmt die von dem ersten Thermostat 58 erfaßte Temperatur in dem Kokillenrohr 53 rapide zu. Wenn die ermittelte Temperatur über einen vorbestimmten Wert steigt, werden die Drehgeschwindigkeiten der Antriebsmotoren 24 und der Förderwalzen 14 von der Abziehsteuereinheit 63, die den Rechner 61 und die Steuereinheit 52 enthält, gesteuert. Tatsächlich wird der Abziehvorgang für eine gewisse Zeit angehalten, oder die Abziehgeschwindigkeit wird verringert, damit das schmelzflüssige, teilweise in das Kokillenrohr ausgeflossene schmelzflüssige Metall in dem ortsfesten Kokillenrohr 53 abkühlt und sich verfestigt, wodurch eine Leckage des teilweise aus dem Kokillenrohr 53 ausgeströmten geschmolzenen Metalls verhindert und das Schmelzen des ortsfesten Kokillenrohrs 53 selbst unterbunden wird.

Wenn die von dem ersten Thermostat 58 ermittelte Temperatur unter einen vorbestimmten Wert sinkt, das heißt, auf die Temperatur während des normalen Abziehbetriebs, wird automatisch wieder der ursprüngliche Abziehzustand eingenommen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform befinden sich das zweite und das erste Thermopaar 59 bzw. 58 hinter dem Trennring 54 bzw. dem Auslaßende des Kokillenrohrs 53, und der Abziehvorgang erfolgt in Abhängigkeit der von den beiden Thermopaaren ermittelten Temperaturen zu dem Zweck, eine Leckage des schmelzflüssigen Metalls bei einem Durchbruch zu verhindern. Allerdings kann die Steuereinrichtung auch mit lediglich dem zweiten Thermopaar 58 arbeiten. Darüber hinaus können Thermopaare an den jeweiligen Austrittsenden der einstellbaren Kokillen 55 vorgesehen sein, und die von diesen mehreren Thermopaaren ermittelten Temperatursignale können insgesamt einer Berechnung unterzogen werden, um das Abziehen des Strangs bei noch exakterer Steuerung abzuwickeln.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine normale offene und einstellbare Kokille verwendet, man kann aber auch eine hermetisch verschlossene einstellbare Kokille verwenden, bei der ein vollständig geschlossenes Gehäuse (nicht dargestellt) vorhanden ist, welches die Kokille insgesamt hermetisch umschließt.

Der Umfang der von dem Rechner 41 in der Abziehsteuereinheit 53 ausgeführten Rechnung wird im folgenden erläutert, wobei die Steuerung lediglich mit Hilfe des zweiten Thermopaares 58 erfolgen soll. Zunächst wird der Fall beschrieben, daß es zu einem Durchbruch einer verfestigten Hülle in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Trennrings 54 während des intermittierenden Abziehens kommt, wobei eine erste Steuertemperatur eingestellt werden muß, um die Abziehgeschwindigkeit zu ändern. Wie in Fig. 36 gezeigt ist, wird in jedem der vier Thermopaare 59 an den vier Seiten des Strang-Querschnitts ein Mittelwert von in Abtastintervallen von beispielsweise 0,3 Sekunden erfaßten Temperaturen berechnet. Wie außerdem in Fig. 36 gezeigt ist, wird ein durch Subtrahieren einer einstellbaren Temperatur αºC von dem Mittelwert der Temperatur zur Zeit t&sub1; früher gewonnener Wert als Untergrenzen-Steuertemperatur TL zum Erhöhen der Abziehgeschwindigkeit an den jeweiligen Seiten des Kokillenrohrs 53 eingestellt. Wie zusätzlich in Fig. 36 zu sehen ist, wird ein durch Addieren eines Mittelwerts der Temperatur um eine Zeit t&sub1; früher und einer eingestellten Temperatur βºC als Obergrenzen-Steuertemperatur TH eingestellt, um die Abziehgeschwindigkeit an den jeweiligen Seiten des ortsfesten Kokillenrohrs 53 eingestellt. Im Gegensatz dazu sind in dem bekannten Steuergerät die Steuertemperaturen TL und TH in der in Fig. 41 dargestellten Weise eingerichtet.

Wie aus Fig. 37 ersichtlich ist, wird eine zweite Steuertemperatur, notwendig zum Zurückbringen der Abziehgeschwindigkeit auf die ursprüngliche Geschwindigkeit, auf einen Wert eingestellt, den man durch Subtrahieren einer Einstelltemperatur γºC von der Temperatur TL zur Zeit des Beginns der Änderung der Abziehgeschwindigkeit erhält. Wie in Fig. 38 zu sehen ist, wird die Rückstellung der Abziehgeschwindigkeit dann eingeleitet, wenn eine eingestellte Zeit t&sub2; nach dem Änderungs-Startzeitpunkt der Abziehgeschwindigkeit ta verstrichen ist, und wenn die derzeitige mittlere Temperatur die zweite Steuertemperatur überschritten hat. Das Zurückstellen der Abziehgeschwindigkeit erfolgt stufenweise in Intervallen einer eingestellten Zeit t&sub3;. Wenn die Temperatur rasch über die Steuertemperatur TH hinaus zunimmt, muß die Abziehgeschwindigkeit geändert werden, allerdings erfolgt das Zurückstellen der Abziehgeschwindigkeit ausschließlich durch die Bedienungsperson; dies deshalb, weil bei einer hohen ermittelten Temperatur es leicht zu einem durch mechanische Einflüsse hervorgerufenen Bruch oder Verschleiß des in Fig. 31 dargestellten Trennrings 54 kommt, so daß es nicht wünschenswert ist, die Abziehgeschwindigkeit automatisch zurückzustellen.

Im folgenden wird der Betrieb der Abziehsteuerung für diesen Fall erläutert.

Zunächst wird der Beginn des Abziehvorgangs eingeleitet durch Abziehen einer Dummy-Stange 64 gemäß einem vorprogrammierten Abziehmuster, wenn das schmelzflüssige Metall Y in dem Tundish 3 in das ortsfeste Kokillenrohr 53 einläuft und das Thermopaar 59 einen Temperaturanstieg erfaßt. Wenn das oben beschriebene, automatisch eingeleitete Abziehmuster abgearbeitet ist, erfolgt ein automatischer Übergang des Betriebs auf das normale Abziehmuster.

Wenn der Abziehvorgang gemäß dem normalen Abziehmuster in normaler Weise durchgeführt wird, ist der Betrieb identisch mit dem, der oben bereits beschrieben wurde. Insbesondere beginnt gemäß Fig. 32 die Verfestigung hinter dem Trennring 54, und die verfestigte Metallhülle wird kontinuierlich mit einer Dicke ausgebildet, die ausreicht, dem Abziehwiderstand zu widerstehen. Zu dieser Zeit ist die von dem Thermopaar 59 erfaßte Temperatur gemäß Fig. 33 im wesentlichen konstant. Wenn die Hülle C bricht und ein in Fig. 34 dargestellter Durchbruch B. O stattfindet, bedingt durch das Haftenbleiben der Hülle C an der Innenwand des Kokillenrohrs 53 oder durch unzureichendes Verschmelzen, ändert sich die von dem Thermopaar 59 erfaßte Temperatur stark, wie dies in Fig. 35 gezeigt ist. Aufgrund dieser beträchtlichen Temperaturschwankung arbeitet die Abziehsteuereinheit 63 so, daß sie das Abziehen in der im folgenden beschriebenen Weise automatisch variiert.

Insbesondere wird der Durchschnittswert der erfaßten Temperatur in einzelnen Abtastperioden von dem Thermopaar 59 ermittelt. Wenn die derzeitige Temperatur, wie sie von dem Thermopaar 59 erfaßt wird, die Steuertemperatur TL oder TH gemäß Fig. 39, die basierend auf dem Mittelwert eingestellt wurden, überschreitet, werden die Drehzahlen der Antriebsmotoren 24 und der Förderwalzen 14 von der Abziehsteuereinheit 63 gesteuert. Insbesondere wird, wie in Fig. 38 bei ST dargestellt ist, der Abziehvorgang einmal gestoppt oder es wird die Abziehgeschwindigkeit verringert, um das schmelzflüssige Metall, welches zum Teil in das ortsfeste Kokillenrohr 53 ausgeströmt ist, abzukühlen und zu verfestigen und so zu verhindern, daß das teilweise ausgeflossene Metall aus dem ortsfesten Kokillenrohr 53 leckt, so daß eine Beschädigung des Kokillenrohrs vermieden wird.

Wenn die Abziehgeschwindigkeit variiert wird, erreicht die von dem Thermopaar 59 erfaßte Temperatur den oben angesprochenen zweiten Steuertemperaturwert. Wie in Fig. 40 gezeigt ist, wird dann die Abziehgeschwindigkeit allmählich und schrittweise erhöht, damit sie die ursprüngliche Abziehgeschwindigkeit V&sub0; erreicht, so daß die Einwirkung einer starken Kraft auf die Hülle C verhindert wird. Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik die Abziehgeschwindigkeit gemäß Fig. 42 variiert.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden vier Thermopaare 59 verwendet, die Abziehsteuerung basiert auf den erfaßten Temperaturen. Dies ist effektiv für die Steuerung eines Strangs W mit großem Querschnitt, beispielsweise einem quadratischen Strang. Es versteht sich allerdings, daß man auch nur mit einem Thermopaar 59 für die gleiche Steuerung auskommen kann.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Abziehen eines Gußstrangs in einer Horizontal- Stranggießanlage, umfassend eine Abzieheinrichtung (7) mit oberen und unteren Förderwalzen (14), die einen Strang (W) intermittierend abziehen und zurückfahren durch Wiederholen eines Arbeitszyklus, in welchem der Strang über einen vorbestimmten Hub aus einer mit einem Tundish (3) der Horizontal-Stranggießanlage ausgestatteteten Kokille (5) abgezogen und der abgezogene Strang über einen kleinen Hub zurückgefahren wird, und eine Servomotoreinrichtung (24) zum Treiben der Förderwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:

eine Steuereinrichtung (46), die mit einer Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie für einen Zyklus voreingestellt ist;

eine Detektiereinrichtung (45) zum Erfassen von Strangabzieh- und -rückfahrwegen, um ein Detektorsignal zu erzeugen;

eine Einrichtung (43) zum Vergleichen des Detektorsignals mit der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie zum Erzeugen eines Befehlssignals;

eine Einrichtung zum Senden des Befehlssignals an die Servomotoreinrichtung (24), welche Servomotoren für die Förderwalzen (14) zum unabhängigen Antreiben der einzelnen Förderwalzen aufweist;

eine zwischen jeweils einem Servomotor und einer Andrückwalze angeordnete Untersetzungseinrichtung mit einem zwei Steigungen aufweisenden Schneckenantrieb (22a), der koaxial mit dem betreffenden Servomotor (24) angetrieben wird, einem Schneckenrad (21), welches mit dem Schneckenantrieb kämmt und koaxial zu der jeweiligen Förderwalze (14) angeordnet ist, und eine Einrichtung (23) zur Feineinstellung einer axialen Stellung des Schneckenantriebs (22a); und

eine Drehantriebseinrichtung mit einer totgangfreien Kupplung (25) zum Verbinden des Servomotors (24) mit dem Schneckenantrieb (22a).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Detektiereinrichtung eine Einrichtung (42) zum Erfassen eines Drehwinkels der Förderwalzen (14) der Abzieheinrichtung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Detektiereinrichtung eine Einrichtung (41) zum Erfassen der Drehzahl der Förderwalzen (14) der Abzieheinrichtung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Detekfiereinrichtung (45) die Abzieh- und Rückfahrhübe benachbart zu einem Austrittsende der Kokille (5) erfaßt, wobei die Vorrichtung außerdem aufweist:

eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Mittelwerts von Abweichungen zwischen einem eingestellten Strang-Abziehhub und einem detektierten Strang-Abziehhub während mehrerer Zyklen unter Verwendung eines Detektorsignals von der Detektiereinichtung (45), wobei die Berechnungseinrichtung weiterhin einen Mittelwert von Abweichungen zwischen einem eingestellten Strang-Rückfahrhub und einem detektierten Strang-Rückfahrhub während mehrerer Zyklen unter Verwendung des von der Detektiereinrichtung kommenden Detektorsignals berechnet; und eine Beurteilungseinrichtung zum Erkennen einer Abnormalität, wenn die Mittelwerte zugehörige eingestellte zulässige Werte übersteigen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine zusätzliche Detektiereinrichtung (45a) zum Detektieren eines Drehwinkels der Förderwalzen; weiterhin eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Mittelwerts von Abweichungen zwischen einem eingestellten Strang- Abziehhub und einem detektierten Strang-Abziehhub während mehrerer Zyklen unter Verwendung eines Detektiersignals von der weiteren Detektiereinrichtung, und zum Berechnen eines Mittelwerts von Abweichungen zwischen einem eingestellten Strang-Rückfahrhub und einem detektierten Strang-Rückfahrhub während mehrerer Zyklen unter Verwendung des Signals von der weiteren Detektiereinrichtung; und eine Beurteilungseinrichtung zum Erkennen einer Abnormalität, wenn die Mittelwerte eingestellte zulässige Werte übersteigen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin umfassend eine zusätzliche Detektiereinrichtung (45) zum Detektieren eines Drehwinkels des Servomotors, eine zusätzliche Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Mittelwerts von Abweichungen zwischen einem eingestellten Strang- Abziehhub und einem detektierten Strang-Abziehhub während mehrerer Zyklen unter Verwendung eines Detektiersignals von der zusätzlichen Detektiereinrichtung sowie zum Berechnen eines Mittelwerts von Abweichungen zwischen einem eingestellten Strang-Rückfahrhub und einem detektierten Strang-Rückfahrhub während mehrerer Zyklen unter Verwendung des Detektiersignals von der zusätzlichen Detektiereinrichtung;

und eine Beurteilungseinrichtung zum Erkennen einer Abnormalität, wenn die mittleren Werte eingestellte zulässige Werte übersteigen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin umfassend:

eine Einrichtung (59) zum Erfassen einer Temperatur αm Austrittsende der Kokille;

eine Einrichtung (63) zum Senken der Abziehgeschwindigkeit der Abzieheinrichtung (14, 24), wenn die erfaßte Temperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt; und

eine Einrichtung (62), die veranlaßt, daß der Abziehvorgang der Abzieheinrichtung zu einer Regelung gemäß der Strangabzieh- und -rückfahrkennlinie der Abzieheinrichtung zurückkehrt, wenn die erfaßte Temperatur auf einen Normalwert zurückkehrt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin umfassend eine Einrichtung (58) zum Detektieren einer Temperatur am Eintrittsende eines Kokillenrohrs (53) unmittelbar stromabwärts bezüglich der Kokille (5), und eine Einrichtung (61, 62) zum Senken der Abziehgeschwindigkeit der Abzieheinrichtung, wenn die an dem Eingang detektierte Temperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt.







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