MEANS FOR MEASURING THE FRICTIONAL FORCE BETWEEN THE MOULD AND THE STRAND AT CONTINUOUS CASTING

Abstract: 1. An arrangement at a continuous casting mold permanently reciprocating during operation, in particular a steel slab continuous casting plant, for determining the frictional forces prevailing between the side walls (2 to 5; 2', 3') of the mold and the strand surface, characterized in that the mold is connected with an acceleration sensor (31), a force-measuring means (26; 50, 51) is provided on the support (25; 43, 44) of the mold for measuring the forces transmitted from the mold to the support, and that the acceleration pick-up (31) and the force-measuring means (26; 50, 51) are connected by an electric subtraction mounting.

Description: Einrichtung an einer Stranggiesskokille zum Ermitteln der zwischen den Seitenwänden der Kokille und der Strangober fläche herrschenden Reibungskräfte Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einer oszillierenden Stranggiesskokille, insbesondere Stahibrammen- Stranggiesskokille, zum Ermitteln der zwischen den Seitenwänden der Kokille und der Strangoberfläche herrschenden Reibungskräfte. Beim Stranggiessen kann es durch Aufreissen der Strangschale zu einem Auslaufen der flüssigen Metallschmelze und damit zu einem Betriebsstillstand der Stranggiessanlage kommen. Etwa 70 % der Strangschalendurchbrüche haben ihre Ursache in einem Hängenbleiben der Strangschale an einer Kupferseitenwand der Kokille. Um solche "Schalenhänger" zu vermeiden, hat man bisher während des Giessens die Schmelze laufend visuell beobachtet. Kommt es zu einem Herauswachsen der Strangschale aus der Badoberfläche, ist die Schale in der Kokille gerissen und höchste Gefahr für ein Auslaufen der flüssigen Metallschmelze gegeben. Durch sofortiges Stoppen des Giessens gelingt es manchmal in solchen Situationen, ein Auslaufen der Metallschmelze zu vermeiden. Für das visuelle Beobachten der Strangschale benötigt man einen eigenen Mitarbeiter, der sich in unmittelbarer Nähe der Badoberfläche aufhalten muss, was mit nicht unbeträchtlichen Gefahren verbunden ist. Da oft über längere Zeiträume der Betrieb der Anlage ordnungsgemäss abläuft, kann die Konzentration dieses Beobachters nachlassen, sodass ein zeitgerechtes Einschreiten, d.h. Stoppen des Giessens, nicht möglich ist, da dieser Mitarbeiter das Herauswachsen der Strangschale nicht sogleich im Anfangsstadium bemerkt. Es ist aus der DE-OS 27 43 579 bekannt, mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers diejenigen Beschleunigungskomponenten zu erfassen und sichtbar zu machen, welche nicht auf die der Kokille beaufschlagte Pendelbewegung zurückzuführen sind. Tritt eine Abweichung dieser sichtbar gemachten Schwingungen der Kokille (mit einer Frequenz höher als ihre Oszillierfrequenz) gegenüber früheren, bei ordnungsgemässem Giessverlauf beobachteten Schwingungen auf, SO wird dies als Anzeichen für mangelnde Schmierung und für ein Hängenbleiben der Strangschale an der Kokille gewertet. Als Abhilfe wird in Abhängigkeit von der beobachteten Schwingungsfrequenz die Pulverzusammensetzung des Giesspulvers geändert. Bei diesem Verfahren ist eine Ausbruchwarnung nur durch genaues Beobachten und durch ständigen Vergleich mit dem durch Erfahrung für gut befundenen Schwingungsverlauf der Kokille gegeben. Abgesehen davon, dass ein solcher Vergleich stets mit subjektiven Fehlern behaftet isti werden bei diesem Verfahren Änderungen im Oszillierantrieb durch Abnützung und Verschmutzung sowie Änderungen der Oszillierfrequenz, die enorme Störfaktoren beim Beobachten der Schwingungen der Kokille darstellen, ungenügend berücksichtigt. Solche Störfaktoren können nur durch langwierige Vergleichsversuche eliminiert werden. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die es ermöglicht, Schalenhänger sofort anzuzeigen und eine verlässliche Warnung vor einem Auslaufen von Metallschmelze zu geben, u.zw. unabhängig von subjektiven Einflüssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Kokille mit einem Beschleunigungsaufnehmer verbunden ist und an der Abstützung der Kokille eine Kraftmesseinrichtung zur Messung der von der Kokille auf die Abstützung übertragenen Kräfte vorgesehen ist und dass der Beschleunigungsaufnehmer und die Kraftmesseinrichtungen durch eine elektrische Subtrahierschaltung verbunden sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die Seitenwände der Kokille ane#n##Wasse#Masten abgestützt sind, ist die Kraftmesseinrichtung als zwischen den Kokillensei tenwänden und dem Wasserkasten der Kokille vorgesehene Druck- messdosen ausgebildet. Zweckmässig sind dabei die Druckmessdosen unterhalb der Breitseitenwände an einer die Breitseitenwände untergrei fenden,amWasse#i#assen starr befestigten Stützplatte angeordnet. Um auch die Stelle orten zu können, an der ein Schalenhänger auftritt, sind zweckmässig die Druckmessdosen jeweils in den an die Schmalseitenwände grenzenden Bereichen unterhalb der Breitseitenwände angeordnet. Um einwandfreie Messergebnisse ohne Verfälschungen zu erhalten,- sind die Kokillenseitenwände, insbesondere die Breitseitenwände, vorteilhaft am Wasserkasten in vertikaler Richtung verschiebbar befestigt. Dabei ist zweckmässig eine Kokillenseitenwand, insbesondere eine Breitseitenwand, mit Wasserkastn mittels Gelenkstangen, die sowohl & Wäs#1###i#n als auch an der Kokillenseitenwand gelenkig befestigt sind, verbunden, wobei vorteilhaft zwei einander gegenüberliegende Kokillenseitenwände, insbesondere Breitseitenwände, miteinander mittels an den Kokillenseitenwänden gelenkig gelagerter Bolzen verbunden sind. Eine zweckmässige Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckmessdose mit einer die Werte der Druckmessdosen summierenden Addiereinrichtung verbunden ist, dass der Addiereinrichtung eine das Eigengewicht der Kokillenseitenwände subtrahierende Tariereinrichtung nachgeschaltet ist und dass im Anschluss an die die Werte des Beschleunigungsautnehmers subtrahierende Subtrahiereinrichtung ein Spitzenwertgleichrichter vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal einem Anzeigegerät zugeleitet ist. Zur Erfassung des Ortes, an dem eine erhöhte Reibung auftritt, ist vorteilhaft jede Druckmessdose mit einer eigenen abgleichbaren Subtrahiereinrichtung verbunden, ist jeder Subtrahiereinrichtung ein eigener Spitzenwertgleichrichter nachgeschaltet und sind die Ausgangssignale jedes Spitzenwertgleichrichters jeweils einem eigenen Anzeigegerät zugeleitet. Eine weitere Ausführungsform, bei der die Seitenwände der Kokille an eir#mWasserkasten abgestützt sind undcer##s#I:asten mittels Oszillierhebel an einen Oszillierantrieb gekoppelt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung als an den Oszillierhebeln befestigte Dehnmessstreifen ausgebildet ist. Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung an mehreren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kokille und Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig. 1 zeigen. Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen zwei verschiedene Schaltschemen für die erfindungsgemässe Einrichtung nach den Fig. 1 und 2. In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform in Seitenansicht gezeigt; Fig. 6 zeigt das zugehörige Schaltschema. Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die vier, einen rechteckigen Innenraum 1 begrenzenden Kokillenseitenwände 2 bis 5, u.zw. die Breitseitenwände 2, 3 und die Schmalseitenwände 4, 5, innerhalb -ei- nes diese Seitenwände rahmenartig umgebenden WaEess tens 6 eingesetzt. Der Wasserkasten 6 ist hohl ausgebildet. Eine (2) der Breitseitenwände, u.zw. die sogenannte Festseite, ist am ##serkasten 6 in horizontaler Richtung zwar einstellbar gelagert, jedoch nach einer einmalig erfolgten Einstellung in horizontaler Richtung fixiert. Sie ist lediglich in vertikaler Richtung gegenüber X lmsashten 6 verschiebbar. Dazu dienen obere und untere Gelenk#en 7; 8, die ar Wasserkast#n 6 und an der Kokillenseitenwand 2 mittels Gelenke 9, 10 beweglich gelagert sind. Die beiden Breitseitenwände 2, 3 sind mittels Bolzen 11, 12 miteinander verbunden. Jeder dieser Bolzen #1, 12 ist an der die Festseite bildenden Breitseitenwand 2 mittels eines Kugelgelenkes 13 gelenkig gelagert und mittels eines weiteren Kugelgelenkes 14 mit einem in einem Federtopf 15 verschiebbar geführten Kolben 16 verbunden. Die Bolzen 11, 12 könnten auch starr mit den Seitenwänden 2, 3 verbunden sein; es müsste aber in diesem Fall eine elastische Durchbiegung der Bolzen 11, 12 bei einer Vertikalbewegung der Seitenwände 2, 3 in Kauf genommen werden. Der Federtopf 15 hat die Aufgabe, die beiden Breitseitenwände 2, 3 zueinander zu pressen, um dem ferrostatischen Druck der in den Innenraum 1 gegossenen Schmelze standzuhalten. Die Schmalseitenwände 4, 5 stützen sich an den Breitseitenwänden 2, 3 mittels an ihren Oberseiten angeordneter Stützleisten 17 ab. Die Schmalseitenwände 4, 5 können über an ihnen mittels Gelenke 18 angelenkter Stellspindeln 19 auf die jeweils gewünschte Strangbreite eingestellt werden. Zum Verstellen der die Losseite bildenden Breitseitenwand 3 (zum Zweck des Einstellens unterschiedlicher Brammendicken) sind ebenfalls Stellmittel, beispielsweise Druckmittelzylinder 20, vorgesehen. Die Bolzen 11, 12 werden dabei gegenüber dem Kugelgelenk 13 in ihrer Längsrichtung verstellt Die Schmal- und Breitseitenwände 2 bis 5 sind hohl ausgebildet und über Kühlwasserzu- und Kühlwasserableitungsrohre 21 mit dem Hohlraum 22 des#isserkastens -6 leitungsmässig verbunden. Für die verstellbaren Seitenwände sind diese Rohre 21 als Teleskoprohre ausgebildet. die gegenüber der Wasse#asten erforderliche. vertikale Beweglichkeit der Kokillenseitenwände nicht zu behindern, sind die Rohre 21 so ausgebildet, dass sie eine Bewegung der Kokillenseitenwände 2 bis 5 in vertikaler Richtung zulassen. An der Unterseite der Breitseitenwände 2, 3 sind Fussrollen 23 mittels Konsolen 24 befestigt. Die Unterseite des #as#kasta¯s 6 weist eine bis unter die Breitseitenwände 2, 3 reichende Stützplatte 25 auf, an der sich die Breitseitenwände 2, 3 über Druckmessdosen 26 abstützen. Die Druckmessdosen 26 sind in an der Unterseite der Breitseitenwände vorgesehene Ausnehmungen 27 eingesetzt und an die Ausnehmungen 27 nach oben begrenzenden Deckplatten 28 angeschraubt. Die Druckmessdosen sind auch mit der Stützplatte 25 desWasse#castens 6 verschraubt, wobei die an der die Los seite bildenden Breitseitenwand 3 vorgesehenen Druckmessdosen 26 in Längsschlitzen 29 dieser Stützplatte 25 verschiebbar sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind insgesamt vier Druckmessdosen 26 vorgesehen, wobei die Druckmessdosen jeweils in den an die Schmalseitenwände 4, 5 grenzenden Bereichen unterhalb der Breitseitenwände 2, 3 angeordnet sind. An einer Seitenwand 30 desasserlestens 6 ist ein Beschleunigungsaufnehmer 31 befestigt. Fig. 3 zeigt ein zu dieser Einrichtung gehörendes Schema der Schaltung. Von den vier Druckmessdosen 26 führt jeweils eine Leitung 32 zu einer Addiereinrichtung 33, der eine Tariereinrichtung 34 nachgeschaltet ist. Die Tariereinrichtung 34 subtrahiert das statische Eigengewicht der Kokillenseitenwände von der Summe der Messwerte der vier Druckmessdosen 26. In der nachgeschalteten Subtrahiereinrichtung 35 wird die vom Beschleunigungsaufnehmer 31 ermittelte, in einem Verstärker 36 verstärkte dynamische Massenkraft der Kokille abgezogen. Der Subtrahiereinrichtung 35 nachgeschaltet ist ein Spitzenwertgleichrichter 37, dessen Ausgangssignal an ein Anzeigegerät 38 bzw. an ein Alarmgerät 39 weitergegeben wird. Weiters ist noch ein Anzeigegerät 40 für den Momentanwert an die zwischen Subtrahiereinrichtung 35 und Gleichrichter 37 vorgesehene Leitung 41 angeschlossen. Die Funktion der Einrichtung ist folgende: Bei Auftreten einer Reibungskraft zwischen Strangschale und den Kupferplatten 42 der Kokillenseitenwände 2 bis 5 werden die Seitenwände aehro2er weniger nach unten gepresst, je nachdem, ob. sich die Kokille während des Oszillierens gerade nach unten oder nach oben bewegt. Dadurch werden die Druckmessdosen 26 mehr oder weniger belastet und die Kokillenseitenwände 2 bis 5 entsprechend der Nachgibigkeit der Druckmessdosen 26 um ein - allerdings nur sehr geringes Mäss in vertikaler Richtung gegenüber dem#ass'er}-nst#### 6 verschoben. Die von den vier Druckmessdosen 26 erfassten Werte werden addiert, von diesem Summenwert wird in der Tariereinrichtung 34 das statische Eigengewicht abgezogen und von diesem Wert wiederum in der Subtrahiereinrichtung 35 die Beschleunigungskraft abgezogen. Dadurch wird erreicht, dass bei frei oszillierender (d.h. ohne Reibungskraft oszillierender) Kokille am Ausgang der Subtrahiereinrichtung 35 unabhängig von der Oszillierfrequenz kein Signal entsteht. Erst eine zusätzlich wirkende Reibungskraft gibt dort ein Signal.-Dieses Signal ist mit der Oszillierfrequenz moduliert, da die Kokille bei der Auf- und Abbewegung den Strang überholt. Da nur eine Zugkraft die Strangschale aufreissen kann, wird der Spitzenwert des. Signals bei Aufwärtsbewegung der Kokille mittels eines Spitzenwertgleichrichters 37 ermittelt. Die Alarmeinrichtung 39 zeigt an, falls ein vorher eingestellter, als zulässig erkannter Wert überschritten wird. Mit dieser Messeinrichtung kann ein drohender Ausbruch flüssigen Materials frühzeitig erkannt werden. Wird aufgrund einer zu grossen Reibungskraft die Giessgeschwindigkeit zurückgenommen - was ein stärkeres Schalenwachstum zur Folge hat ; bis sich wieder ein normaler Giesszuständ einpendelt, können die sonst wegen Ausbruchgefahr notwendigen Giessabbrüche vermieden werden. Des weiteren bringt die erfindungsgemässe Einrichtung wertvolle Aufschlüsse über den Zustand der Grenzflächen Strang-Kokille, da das Messsignal stets der wahren Reibungskraft entspricht. Fehlerhaft eingestellte Kokillen (d.h. Kokillen mit fehlerhaft eingestellter Konizität) bzw. ungeeignetes Giesspulver können mit dieser Einrichtung bereits während des Giessens erkannt werden und nicht erst durch Sichtprüfung an der fertig gegossenen, Oberflächenrisse aufweisenden Bramme. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Schaltschema sind die Signale der Druckmessdosen 26 einzeln zur Anzeige gebracht. Zur Kompensation der Beschleunigungskräfte werden abgleichbare Subtrahiereinrichtungen 35' verwendet, die ein unterschiedliches Tragverhalten der Druckmessdosen 26 ausgleichen. An jede Subtrahiereinrichtung 35' ist jeweils ein eigener Spitzenwertgleichrichter 37 angeschlossen. Die Alarmeinrichtung 39 ist in diesem Fall so ausgelegt, dass Signal gegeben wird, wenn bereits die Anzeige einer einzelnen Druckmessdose 26 einen vorgegebenen, als zulässig erkannten Wert überschreitet. An den Anzeigegeräten 38 lässt sich feststellen, von welcher Druckmessdose 26 ein über dem zulässigen Wert liegender Messwert kommt, sodass der Ort eines "Schalenhängers" annähernd bestimmt werden kann. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der er findungsgemässen Einrichtung ist der###een-6', 6', in den die Kokillenseitenwände 2#, 3' eingesetzt sind, mittels beidseitig des Hubtisches6"bdNndlicher Oszillierhebel 43, 44 (in Fig. 5 hintereinander befindlich) heb- und senkbar. Die Oszillierhebel 43, 44 sind über Koppelstangen 45, 46 und einen Hebel 47 an einem Oszillierantrieb 48 angeschlossen. Das ortsfeste Stützgerüst, an dem der Oszillierhebel gelagert ist, ist mit 49 bezeichnet. An jedem der Oszillierhebel 43, 44 sind jeweils Dehnmessstreifen 50, 51 aufgeklebt, die die Dehnung dieser Hebel infolge Durchbiegungermitteln. Da die Durchbiegung der Hebel 43, 44 durch die an den Grenzflächen Strang-Kokillenseitenwand wirkenden Reibungskräfte nur gering ist, sind zur Erhöhung der Empfindlichkeit an beiden Hebeln 43, 44 je ein Dehnmessstreifen 50 in Längs- und einer(51)in Querrichtung aufgeklebt. Die Registrierung des Messsignals erfolgt auf einem Schreiber 52, wobei das durch das Oszillieren pulsierende Signal vorher mittels eines Trägerfrequenz-Messverstärkers 53 verstärkt und mittels eines Gleichrichters 54 gleichgerichtet wird. Auch bei dieser Einrichtung werden die auf die Kokille wirkenden reinen Beschleunigungskräfte, die von. den Dehnmessstreifen 50, 51 miterfasst werden und die notwendig sind, um die Masse der Kokille mit Oszillierfrequenz auf und ab zu bewegen, abgezogen. Dies geschieht durch Erfassen der Massenkräfte der Kokille mittels des Beschleunigungsaufnehmers 31 und Subtrahieren der vom Beschleunigungsaufnehmer 31 ermittelten Signale von dem Signal der Dehnmessstreifen.

Claims: PatentansPrüche 1. Einrichtung an einer oszillierenden Stranggiesskokille, insbesondere Stahlbrammen-Stranggiesskokille, zum Er mitteln der zwischen den Seitenwänden (2 bis 5; 2', 3') der Kokille und der Strangoberfläche herrschenden Reibungskräfte, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille mit einem Beschleunigungsaufnehmer (31) verbunden ist und an der Abstützung (25; 43, 44) der Kokille eine Kraftmesseinrichtung (26; 50, 51) zur Messung der von der Kokille auf die Abstützung übertragenen Kräfte vor gesehen ist und dass der Beschleunigungsaufnehmer (31) und die Kraftmesseinrichtungen . (26 ¯ 50, 51) durch eine elektrische Subtrahierschaltung verbunden sind. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Seitenwände (2 bis 5) der Kokille an einem #¯ässerkassen (6) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrich tung als zwischen den Kokillenseitenwänden :(2, 3) und dem Wasserkasten (6) der Kokille vorgesehene Druckmessdosen (26) ausgebildet ist (Fig. 1 und 2). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessdosen (26) unterhalb der Breitseiten wände (2, 3) an einer die Breitseitenwände untergrei fenden, amWasXsten (6) starr befestigten Stützplatte (25) angeordnet sind. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessdosen (26) jeweils in den an die Schmalseitenwände (4, 5) grenzenden Bereichen unter halb der Breitseitenwände (2, 3) angeordnet sind. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kokillenseitenwände (2 bis 5), insbesondere die Breitseitenwände (2, 3), am#sse#st#n (6) in vertikaler Richtung verschiebbar befestigt sind. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kokillenseitenwand, insbesonieeme Breitseiten- wand (2), mit dem F¯Jass#ka#tEn (6) mittels Gelenkstangen (7, 8), die sowohl am#;asser#ssn (6) als auch an der Kokillenseitenwand (2) gelenkig befestigt sind, ver bunden ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Kokillenseitenwän de, insbesondere Breitseitenwände (2, 3), miteinander mittels an den Kokillenseitenwänden (2, 3) gelenkig gelagerter Bolzen (11, 12-) verbunden sind. 8. Einrichtung# nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass jede Druckmessdose (26) mit einer die Werte der Druckmessdosen summierenden Addiereinrichtung (33) verbunden ist, dass der Addiereinrichtung (33) eine das Eigengewicht der Kokillenseitenwände subtrahierende Tariereinrichtung (34) nachgeschaltet ist und dass im Anschluss an die die Werte des Beschleunigungsaufnehmers (31) subtrahierende Subtrahiereinrichtung (35) ein Spitzenwertgleichrichter (37) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal einem Anzeigegerät (38, 39) zugeleitet ist (Fig. 3). 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass jede Druckmessdose (26) mit einer eigenen abgleichbaren Subtrahiereinrichtung (35') ver bunden ist, jeder Subtrahiereinrichtung (35') ein eigener Spitzenwertgleichrichter (37) nachgeschaltet ist und die Ausgangssignale jedes Spitzenwertgleich richters jeweils einem eigenen Anzeigegerät (38) zugeleitet sind (Fig. 4). 10. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Seitenwände (2', 3') der Kokille an einem Wasserkasten (6') abge stützt sind und der Wasserkasten (6') mittels Oszil lierhebel (43, 44) an einen Oszillierantrieb (48) ge koppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft messeinrichtung als an den Oszillierhebeln (43, 44) befestigte Dehnmessstreifen (50, 51) ausgebildet ist (Fig. 5). 11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass der Beschleunigungsaufnehmer (31) am Wasserkasten (6, 6') befestigt ist.

Inventors: ANGERER, REINHOLD, DR., HARGASSNER, REINHARD, WEBERBERGER, HANS
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: B22D11
IPC codes: G01L5, B22D11