Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für das Strang- gießen von Stahl, insbesondere für das Stranggießen breiter Bänder zur Weiterverarbeitung als Kaltband, mittels, einer ge¬ kühlten Stranggießform, in die flüssiger Stahl geregelt einge- gegebeπ wird, dort zumindest außen zu einem Strang erstarrt und in Strangform wieder austritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Regelungsverfahren für das Stranggießen von Stahl anzugeben, insbesondere für das Strang¬ gießen breiter Bänder zur Weiterverarbeitung als Kaltband, das bei höherer Geschwindigkeit mittels einer relativ kurzen Strang- gußform einen beliebigen, gegossenen Strang mit guter Oberfläche und hoher Maßkoπstanz hervorbringt. Die Gießgeschwindigkeit soll insbesondere für stranggegossene, relativ dünne Bänder soweit gesteigert werden können, daß die Ausbringung einer Brammen- Stranggußanlage erreicht wird. Ein entsprechendes Verfahren ist bisher noch nicht bekannt.

Aus der JP 157017359 A ist für die Herstellung rißfreier und wenig geseigerter dicker Stränge eine Regelung bekannt, bei der über eine Kurve der Erstarrungsdicke im Strang eine vorherbe- stimmte Erstarrungsposition des Stahls im Strang abgeschätzt wird. Die Gießgeschwindigkeit und die Kühlrate werden dabei über eine Ist-Soll-Wert-Regeluπg eingestellt. Eine derartige Rege¬ lung, die von einer fest vorgegebenen Position und Ausbildung der Erstarrungsfront ausgeht, ist wenig -wirklichkeitsnah, tech- ^* nisch schwierig zu beherrschen und erlaubt keine optimale Aus¬ nutzung der Länge der Straπggießform für die Formung des Stranges.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Regelungsverfahren für das Stranggießen von Stahl anzugeben, das die vorstehenden Nachteile vermeidet und mit dem, gegenüber den heute üblichen Stranggießge¬ schwindigkeiten erhöhten Geschwindigkeiten, toleranzgerechte Stränge, die insbesondere für die Weiterverarbeitung im Kalt¬ walzwerk ohne oder nur mit der für eine günstige Gefügeausbil¬ dung notwendigen Nachverformung, herstellbar sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Hauptführungsgröße für den Stranggießvorgang die Lage und Länge der Erstarrungsfront in der Stranggießform benutzt wird. Durch die Benutzung der Lage und Länge der Erstarrungsfront und zwar sowohl in Richtung des Durchlaufes des Stranges als auch in Querrichtung des Stranges, die meßtechnisch wesentlich einfacher zu ermitteln sind als die Dickenzunahme des erstarrten Materials an den Formwänden, werden die im Rahmen der Erfindung für das Stranggießen mit hoher Gie߬ geschwindigkeit als wesentlich erkannten Faktoren in vorteil¬ hafter Weise für die Regelung benutzt. Durch Variation der Ein¬ trittstemperatur des flüssigen Stahls in die Stranggießform und seines Einlaufdruckes, der Kühlung, der Auszugskraft des ferti¬ gen Stranges und auch der wirksamen Formlänge kann so der Stranggießvorgang auch für hohe Gießgeschwindigkeiten zufrie¬ denstellend geregelt werden. Gleichzeitig können Durchbrüche vermieden werden. Dabei ist eine Veränderung der Gestalt der Stranggießform durch eine geregelte Einstellung vorteilhaft, da so die Wärmeabfuhr in der Erstarrungsfront und die Reibung ge¬ steuert werden kann.

Es ist dabei von besonderem Vorteil, wenn der Stahl vor dem Eintritt in die Stranggießform einer Temperaturvergleichmäßigung durch Rühren und/oder durch abschnittsweises Vorerhitzen oder Kühlen unterzogen wird. So wird vorteilhaft erreicht, daß über die Zähigkeit die Eintrittsgeschwindigkeit des Stahls in die Stranggießform der höchsten Erstarrungsgeschwindigkeit gleich- mäßig angepaßt werden kann und über die Breite des Stranges gleich ist. Gegebenenfalls kann die Eintrittsgeschwindigkeit

auch noch durch einen Vordruck auf der Schmelzenoberseite erhöht und geregelt werden.

Um die Oberflächenausbildung des Stranges so gut wie möglich zu erhalten, wird die Erstarruπgsfront vorteilhaft in den Austritts¬ bereich der Stranggießform gelegt. Dabei kann vorteilhaft der in die Form eingetretene Stahl oberhalb der Erstarrungsfront etwas unterkühlt werden, so daß die Erstarrung schlagartig erfolgt. Dies hat neben regelrechnischen Vorzügen auch eine Verbesserung der Oberfläche und der inneren Gefügeausbilduπg zur Folge. Des¬ weiteren wird die Reibung in der Stranggießform herabgesetzt. Dies ist insbesondere bei breiten, dünnen Bändern wichtig.

Die Regelung des Stranggießvorganges erfolgt vorteilhaft in ein- zelne Stranglängsstreifen unterteilt, wobei streifenweise die Lage und Länge der Erstarrungsfront durch vorzugsweise in Reihen angeordnete und laufend abgefragte elektrische oder mit Ultra¬ schall arbeitende Sensoren ermittelt wird. Die Sensoren machen Gebrauch von den unterschiedlichen Absorbtionsverhältnissen in einer Schmelze, in einer Schmelze mit Mischkristallen und in einem kristallisierten Strang. Mit der Lage und der Länge der Erstarrungsfront erhält man die für die Stranggeschwindigkeit, die Kristallisation und die Oberflächenausbildung des Stahls wichtigsten Parameter. Die Abtastung braucht nicht kontinuier- lieh erfolgen, sondern die einzelnen Meßpunkte können vorteil¬ haft nacheinander von einer Automatisierungseinrichtung, insbe¬ sondere auf Mikroprozessorbasis, abgefragt werden. Durch die Einzelabfrage der Meßstellen wird die auszuwertende Datenmenge vorteilhaft verringert, außerdem können eine statistische Aus- wertung und eine Trendberechnung einfacher vorgenommen werden.

Es ist dabei vorteilhaft vorgesehen, daß die Kühlung des Stahles, insbesondere streifenweise geregelt, vor dem Eintritt in die Stranggießform, in einer ersten Zone und vorzugsweise durch die Größe der Wärmeabfuhr überwacht, in der Stranggießform als zwei¬ ten Zone und gegebenenfalls bei Austritt aus der Stranggießform

in einer dritten Zone erfolgt, die zusammen die Primärkühlung bilden. Durch die zonenweise Aufteilung der Primärkühlung ist es vorteilhaft möglich, die Abkühlung des Stahls in besonderer An¬ passung an die Lage der Erstarrungsfront in der Stranggießform durchzuführen. Neben der Durchlaufgeschwindigkeit des Stahles steht so ein weiterer Parameter zur Beeinflussung der Lage und Länge der Erstarrungsfront in der Form zur Verfügung.

Am Austritt des Stranges wird durch pyrometrische Messungen in Scanlinien der Temperaturverlauf über die Strangbreite ermit¬ telt, wobei die Temperaturverteilung über die Strangbreite in eine Automatisierungseinrichtung, insbesondere auf Mikropro¬ zessorbasis, als übergeordnete Regelgröße für die Vorerhitzung und Kühlung der Kontrollstreifen benutzt werden kann. Die Si- cherheit der Messungen und der Regelung wird vorteilhaft dadurch erhöht, daß die Temperaturen beidseitig gemessen werden. Je nach Bandgeschwindigkeit erfolgt das Scannen über die gesamte Breite des Bandes oder streifenweise.

Durch die in den Kühlzonen abgeführte Wärmemenge sowie durch den Temperaturverlauf an der Innenseite der Stranggießform und ihre Trends werden weitere Kontrollmöglichkeit für die Lage und Länge der Erstarrungsfront gewonnen, die insbesondere für hohe Gie߬ geschwindigkeiten vorteilhaft sind.

Zur Ermittlung der Längs- und Querlage und der Länge der Er¬ starrungsfront sowie der übrigen Prozeßparameter wird eine Auto¬ matisierungseinrichtung, insbesondere auf Mikroprozessorbasis, benutzt, in der auch die einzelnen Regelkreise für die Streifen, für das gesamte Band und für die Auszugsrollen miteinander ver¬ knüpft sind. Die Ausbildung und die Anordnung der Regelkreise und ihre Verknüpfung in einer Automatisierungseinrichtung, ins¬ besondere auf Mikroprozessorbasis, ergibt sich in analoger An¬ wendung der bei Walzwerken bereits bekannten Regelungen, wie sie z.B. bereits aus der Siemens-Zeitschrift "Antriebstechnik und Prozeßautomatisierung in Hütten- und Walzwerken", Beiheft des

47. Jahrganges (1973 und anderen einschlägigen Schriften der Siemens AG bekannt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung wird, insbesondere wenn sie mit der Regelung einer Nachverformung verknüpft ist, von der Regellogik, wie sie bei Warm- und Kaltwalzwerken angewendet wird, Gebrauch gemacht. Dies gilt besonders vorteilhaft für ein Bandgießen mit hohen Geschwindigkeiten, wie es für ein befrie¬ digendes Mengenausbringeπ notwendig ist. Ein Band von 5 mm Dicke und 2000 mm Breite entspricht ja nur einem Knüppelstrang von 50 mm Dicke und 200 mm Breite. Auch ein Band von 20 mm Dicke und 2000 mm Breite entspricht nur einem Knüppelstraπg von 100 mm Dicke und 400 mm Breite. Für hohe Gießgeschwindigkeiten muß bei dem Gießen breiter Bänder also gesorgt werden. Hierfür ist eine Regellogik wie im Walzwerk vorteilhaft.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführuπgsbeispielεs anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen:

FIG 1 das Prinzip einer verstellbaren Form in Aufsicht, FIG 2 das Prinzip einer verstellbaren Form in Seitenansicht, FIG 3 das Prinzip der verstellbaren Form im Querschnitt und FIG 4 eine prinzipielle Darstellung der Meßstelleπanordnung.

In den Figuren 1 bis 4 wird eine besonders bevorzugte Ausfüh¬ rungsform der Erfindung beschrieben, bei der eine mit regelba¬ ren Seitenwandverläufen versehene Stranggießform verwendet wird, die besondere Vorteile bei der Erstarrungsfrontbeeinflussung und bei den erreichbaren Toleranzen und Oberflächengüten bietet.

In FIG 1 bezeichnet 1 einen außen um die Stranggießform herum verlaufenden, vorzugsweise zur Verzugsreduzierung gekühlten Rahmen, der die Wandungen 2, 3, 4 und 5 der Form seitlich um¬ gibt. Die Wände 2 und 3 der Form, die quer zur Strang- oder

Bandrichtung verlaufen, weisen an einer Seite vorteilhaft ein Längszugelement 7 auf, das eine Längszugkraft auf die Wände 2 und 3 aufbringt. Die Längszugkraft wird dabei vorteilhaft so gere¬ gelt, daß die Wände 2 und 3 durch sie nur vollständig gestreckt, nicht jedoch stark gedehnt werden. Dieses Element kann wegunab¬ hängig mit einer relativ geringen konstanten Kraft arbeiten. So wird eine Welligkeit des Gießspaltes 6 vermieden, die Verwindung verringert und gleichzeitig ein besseres Arbeiten der Stellglie¬ der 8 erreicht, die zwischen dem Rahmen 1 und den quer zum Strang- oder Band verlaufenden Wänden 2 und 3 angeordnet sind.

Die Stellglieder 8 dienen sowohl zum Ausgleich der Verwindung, des Verzugs und der Beulung der Wandteile, als auch zur Einstel¬ lung einer vorgewählten Bandkontur durch Beeinflussung des Gieß- spaltes 6 zum Erreichen der günstigsten Nachverformungsverhält¬ nisse. Durch die Sensoren 9, etwa Ultraschallsensoren, elektri¬ sche Sensoren oder Positionstaster, wird sowohl die genaue Lage der einzelnen Wandabschnitte im Rahmen 1, die jeweilige Dicke des Spaltes 6 und die Lage und Länge der Erstar-rungsfront ermit- telt und durch eine Automatisierungseinrichtung 33 in analoger Weise zu einer Walzensteuerung im Walzwerk ausgewertet und zur Regelung des Gießvorganges sowie der Kontur des Bandes verwen¬ det.

Wie sich aus FIG 2 ergibt, wird die Längszugkraft bei einer plattenförmigeπ Ausbildung der Wände 2 und 3, wobei diese abge¬ winkelte Ränder aufweisen, vorteilhaft durch vier Hydraulikzylin¬ der 10 oder elektrisch betätigte Spindeln aufgebracht, die vor¬ zugsweise etwa in Richtung der Plattendiagonalen wirken. So er- gibt sich eine vollständige Streckung der Wandteile 2, 3, die sowohl der Welligkeit als auch vorteilhaft der Verwindung der Wand entgegenwirkt, die Verformbarkeit in Querrichtung jedoch nicht verhindert. Die Längszugelemente 10 greifen an den Stirn¬ seiten 11 des Rahmens 1 an. Über die Breite der plattenartig mit ausgestellten Rändern 12 ausgebildeten Wand 2 sind vorzugs¬ weise in Reihen, deren Dichte und Besetzung in Gießrichtung zu-

nimmt, Sensoren 13 und Stellglieder 14 verteilt, die die Rela¬ tivlage und die Länge der Erstarrungsfront sowie die Spaltdicke und Spaltform messen bzw. einstellen. Die Sensoren 13 und die Stellglieder 14 sind ebenso wie die Längszugelemente 10 mit dem Auto atsierungseinrichtung 33, insbesondere auf Mikroprozessor¬ basis, verbunden, der ständig die Gestalt und auch die Küh¬ lung der Stranggießform ebenso wie gegebenenfalls die _^ Geschwin¬ digkeit der Auszugsrollen oder -walzen 32 kontrolliert und ein¬ stellt. Die Auszugsrollen oder -walzen 32 arbeiten wahlweise mit oder ohne Nachverformung. Bei genügend hohen Gießgeschwindigkei¬ ten kann bereits hier eine für die Weiterverarbeitung erforder¬ liche Nachverformung stattfinden.

In FIG 3 ist die prinzipielle Ausbildung der Kühlkassetten für die Stranggießform, die vorzugsweise einfach von außen gegen die Wandteile 2, 3 gesetzt werden, ersichtlich. Die Kühlkassetten, die vorzugsweise in Modulbauweise ausgeführt sind, weisen Leit¬ bleche 16 auf, die an der Kühlkassetten-Rückwand 15 befestigt sind. Die Leitbleche 16 bilden zwischen sich Kühlkanäle 17 aus. Die Kühlkanäle 17 bilden eine wabenf rmige Struktur, so daß eine gezielte, abschnittsweise Heranführung der Kühlmittelströme 18 an die Wand 2 und ihre Ränder 12 möglich ist. Zur Regelung der Kühlmittelströme 18 dienen Stellventile 19, über die die Kühl¬ mittelmenge geregelt wird. Die abgeführte Wärmemenge wird in ge- sonderten, nicht dargestellten Zählern ermittelt. Ebenfalls nicht dargestellt ist der Kühlmittelkreislauf mit dem Rückküh¬ ler, der in bekannter Weise ausgeführt werden kann.

Abhängig von der vergossenen Stahlsorte läuft der flüssige Stahl mit einer vorherbestimmten Temperatur in die Straπggießform ein, die höher als die Kristallbildungstemperatur des Stahls ist. In der Form wird der Stahl zunächst geregelt bis auf die Kristall¬ bildungstemperatur herabgekühlt, die sich unterhalb der Oberkan¬ te der plattenförrnigen Wandteile 2, 3 einstellt. Der Kristall- bildungsanfang ist durch die eingezeichnete Linie 20 angedeutet. In der Linie 21 bildet sich die Erstarrungsfront aus, an die

sich das Band 22 anschließt. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Erstarrungsfront vollständig im auslaufseitigen Teil der Form liegt, es ist aber auch möglich, daß, insbesondere bei dickeren Bändern , d.h. mit einer Dicke zwischen 10 und 50 mm, der sich bildende Erstarrungskeil in den Bereich der Ränder 12 hineinreicht. Die Ränder 12 sind vorteilhaft gewellt ausgeführt, wie in FIG 3 neben der Außenkante 23 angedeutet.

Wie sich aus der FIG 4 ergibt, wird vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, oberhalb der Form, die hier als Schalenform 24 mit im wesentlichen parallelverlaufenden Mittelabschnitten 25 darge¬ stellt ist, eine Temperatureinstellzone 26 angeordnet. In der Temperatureinstellzone 26, in der auch eine Temperaturhomogeni¬ sierung des flüssigen Stahles erfolgt, wird eine Temperaturfeiπ- anpassung des flüssigen Stahles auf die wechselnden Anforde¬ rungen des Gießvorganges vorgenommen. Die Zone 26 weist Heiz- und Kühlelemente 27 und 28 ebenso wie eine nicht gezeigte An¬ ordnung von Spulen für das Rühren der Schmelze auf. Die Tempe¬ raturverteilung in dieser Zone wird fortlaufend gemessen, z.B. pyro etrisch oder durch Thermoelemente. Zur Vergleichmäßigung dient eine abschnittsweise Aufteilung der Heizung und/oder Küh¬ lung. Der Einlaufteil der Form ist für eine weitere geregelte Kühlung vorteilhaft ebenso mit einer abschnittsweise regelbaren Kühlung wie der eigentliche Erstarrungsteil der Form versehen.

Im Auslaufteil 29 der Form findet gegebenenfalls noch eine Sprühkühlung statt, die ein eventuelles Durchbrechen der Er¬ starrungsfront bei dickeren Bändern verhindert und für eine Nachkühlung sorgt, die die Zunderbildung vermindert. Unterhalb der Spühkühlung schließt sich ein Dickenmeßgerät 30 an, das ebenso wie ein Temperaturmeßgerät 31 Werte für einen überlager¬ ten Regelkreis für die Formeinstellung und die Kühlung bildet. Das Dickenmeßgerät 30 kann z.B. als Ultraschallmeßgerät, als radiometrisches Meßgerät oder auch als Tastgerät mit Keramik- rollen ausgebildet sein. Es kann wahlweise streifenweise messend oder als querverlaufendes Scanniπggerät ausgebildet werden.

Für den Gießvorgang noch wesentlich sind die Auszugsrollen 32, deren Auszugskraft die Lage der Erstarrungsfront in der Form mitbestimmt. Vorteilhaft sind alle vorstehend beschriebenen Meß-, Steuer- und Regelgeräte über eine Auto atisierungsein- richtung 33 miteinander verbunden, die die einzelnen Funktionen des Gießvorganges von der Temperatureinstellung des flüssigen Stahls bis zu der Auszugsrollenkraft miteinander verknüpft. Vorzugsweise weist die Automatisierungseinrichtung 33 sowohl eine Darstellung des Gießspaltverlaufes im Bereich der Erstar- rungsfront als auch eine Darstellung des Kühlverlaufs auf. So ist eine indirekte visuelle Kontrolle des Gießvorganges möglich.

Die Automatisierungseinrichtuπg 33 ist insbesondere dafür be¬ stimmt, die Gießgeschwiπdigkeit so zu führen, daß je nach Vor- gäbe ein maximales Ausbringen oder eine vorherbestimmte Menge je Zeiteinheit erreicht wird. Dies ist durch eine Optimierung im Zusammenhang zwischen der Auszugsgeschwindigkeit, der Wärmeab¬ fuhr in der Stranggießform und der Vorheizung, die die Einström¬ geschwindigkeit des flüssigen Stahls bestimmt, möglich. Vorteil- haft wird die Einlaufseite des Stahls auch mit einem regelbaren Vordruck beaufschlagt. So steht eine weitere Regelmöglichkeit für die Einlaufgeschwindigkeit des flüssigen Stahls in die Stranggießform zur Verfügung. Bei dieser Ausgestaltung weist die Vorkühlzone einen abgeschlossenen Druckraum auf, in den der flüssige Stahl turbulenzarm über eine Vorkammer, insbesondere von einer Breitseite her, eintritt. Die Vorkammer ist vorteil¬ haft mit berührungslos messenden Te peraturmeßeinrichtuπgen be¬ stückt. Das Gas für die Erzeugung des Überdruckes ist vorzugs¬ weise ein Schutzgas, um die Schlackenbildung zu verhindern oder zumindest zu verringern.

Die vorstehende Beschreibung hat die Erfindung in prinzipiellen Einzelheiten beschrieben. Es versteht sich von selbst, daß ihre Anpassung an die jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten, etwa an die Chargiermöglichkeiten, durch eingangsseitige bauliche Ausgestaltung erfolgt. Die mittlere Wanddicke der Form richtet

sich nach der Dicke des vergossenen Stranges oder Bandes. Ein erster Näherungswert wird durch das Verhältnis 1 : 1 im Form¬ gebungsspalt erhalten, das etwa für ein 10 mm dickes Band gilt. Bei dickeren Bändern wird das Verhältnis kleiner, bei dünneren Bänder größer gewählt. Die Wanddicke kann vorteilhaft in Durch¬ laufrichtung des Stranges oder Bandes abnehmen.