DE102012224132A1

DE102012224132A1 - Überwachungsverfahren für eine Stranggießkokille mit Aufbau einer Datenbank

Info

Publication number: DE102012224132A1
Application number: DE102012224132.9A
Authority: DE
Inventors: Oliver Lang; Christian Ortner; Martin Schuster
Original assignee: Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: DE102012224132B4; AT525791A5; CN104936725A; WO2014095137A1; CN104936725B; US10052684B2; AT525791B1; US20150314368A1

Abstract

Eine Überwachungseinrichtung (6) erfasst Größen, die für Betriebsparameter einer Stranggießkokille (1) zum Gießen eines Metallstranges (2) charakteristisch sind. Zumindest einen Teil der charakteristischen Größen erfasst die Überwachungseinrichtung (6) messtechnisch selbsttätig während des Gießens des Metallstranges (2). Die Überwachungseinrichtung (6) bildet Gruppen (G1, G2) von Betriebsparametern, die jeweils mindestens einen Basisbetriebsparameter und mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameter umfassen. Im Rahmen einer ersten Prüfung prüft die Überwachungseinrichtung (6) für die vorbestimmten Gruppen (G1, G2 selbsttätig, ob die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe (G1, G2) während eines jeweiligen Auswertungszeitraums ein jeweiliges vorbestimmtes Stabilitätskriterium erfüllen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Prüfung übernimmt die Überwachungseinrichtung (6) die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe (G1, G2) als Datensatz (11) in eine Datenbank (12). Die Überwachungseinrichtung (6) ordnet dem Datensatz (11) die Basisbetriebsparameter als Eingangsgrößen und die Ergänzungsbetriebsparameter als Ausgangsgrößen zu. Die Überwachungseinrichtung (6) ermittelt diejenigen der in der Datenbank (12) enthaltenen Datensätze (11), deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen. Anhand dieser Datensätze (11) ermittelt die Überwachungseinrichtung (6) zulässige Betriebsparameterbereiche für die Ergänzungsbetriebsparameter. Die Überwachungseinrichtung (6) prüft im Rahmen einer zweiten Prüfung selbsttätig, ob die Ergänzungsbetriebsparameter innerhalb der zulässigen Betriebsparameterbereiche liegen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der zweiten Prüfung ergreift die Überwachungseinrichtung (6) weitere Maßnahmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren für eine Stranggießkokille zum Gießen eines Metallstranges,

– wobei eine Überwachungseinrichtung für Betriebsparameter der Stranggießkokille charakteristische Größen erfasst,
– wobei die Überwachungseinrichtung zumindest einen Teil der charakteristischen Größen selbsttätig während des Gießens des Metallstranges messtechnisch erfasst.

Ein derartiges Überwachungsverfahren ist beispielsweise in Form des SIMETALL MOLD EXPERT der Siemens VAI Metals Technologies GmbH, Linz, Österreich, bekannt. Bei derartigen Überwachungsverfahren werden alle relevanten Signale rund um die Stranggießkokille aufgezeichnet und visualisiert. Weiterhin werden anhand der aufgezeichneten Signale aussagekräftige Größen für den Gießprozess ermittelt und an einen Bediener der Stranggießanlage ausgegeben. Beispielsweise werden anhand von Eintrittstemperatur und Austrittstemperatur eines flüssigen Kühlmittels (meist Wasser) und korrespondierender Kühlmittelmengenströme für die Seitenwände der Stranggießkokille die zugehörigen Wärmeströme ermittelt. Auch wird anhand von Betriebsparametern einer Oszillationseinrichtung, mittels derer die Stranggießkokille oszilliert wird, ein Reibungsparameter für eine zwischen dem Metallstrang und der Stranggießkokille auftretende Reibung ermittelt. Eine Einstufung der ermittelten Werte als zulässig oder unzulässig bzw. als gut oder schlecht und dergleichen erfolgt nicht.
Die Einschätzung der gemessenen und abgeleiteten Größen ist von erheblicher Bedeutung für den Gießprozess. Insbesondere kann (und muss) anhand der gemessenen und abgeleiteten Größen entschieden werden, ob der Gießprozess ordnungsgemäß abläuft oder ob Steuereingriffe erforderlich sind.
Erfahrene Bediener merken sich im Lauf der Zeit insbesondere die aufgetretenen Werte für Wärmeströme und Reibung. Sie wissen im Laufe der Zeit, bei welchen Werten der Gießprozess ordnungsgemäß erfolgte und bei welchen Werten der Gießprozess problembehaftet war. Diese Vorgehensweise ist jedoch nur in beschränktem Umfang anwendbar, wenn ein Metallstrang mit einer neuen chemischen Zusammensetzung – beispielsweise eine neue Stahlsorte – gegossen wird, wenn ein anderes Gießpulver verwendet wird oder wenn im Laufe der Zeit eine große Anzahl von Metallsträngen gegossen wird, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
Im Stand der Technik ist bekannt, mittels metallurgischer Verfahren den gegossenen Metallstrang zu analysieren und daraus zulässige Werte für bestimmte chemische Zusammensetzungen des Metallstranges abzuleiten. Diese Vorgehensweise ist jedoch äußerst zeitaufwändig und darüber hinaus fehlerträchtig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dem Bediener ein Werkzeug an die Hand zu geben, mittels dessen auf einfache Weise eine Einstufung der ermittelten Werte als zulässig oder unzulässig bzw. als gut oder schlecht und dergleichen möglich ist.
Die Aufgabe wird durch ein Überwachungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Überwachungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.
Erfindungsgemäß wird ein Überwachungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

– dass die Überwachungseinrichtung Gruppen von Betriebsparametern bildet, die jeweils mindestens einen Basisbetriebsparameter und mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameter umfassen,
– dass die Überwachungseinrichtung im Rahmen einer ersten Prüfung für die vorbestimmten Gruppen selbsttätig prüft, ob die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe während eines jeweiligen Auswertungszeitraums ein jeweiliges vorbestimmtes erstes Stabilitätskriterium erfüllen,
– dass die Überwachungseinrichtung die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe in Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Prüfung als Datensatz in eine Datenbank übernimmt oder nicht in die Datenbank übernimmt,
– dass die Überwachungseinrichtung dem Datensatz die Basisbetriebsparameter als Eingangsgrößen und die Ergänzungsbetriebsparameter als Ausgangsgrößen zuordnet,
– dass die Überwachungseinrichtung diejenigen der in der Datenbank enthaltenen Datensätze ermittelt, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, und anhand dieser Datensätze zulässige Betriebsparameterbereiche für die Ergänzungsbetriebsparameter ermittelt,
– dass die Überwachungseinrichtung im Rahmen einer zweiten Prüfung selbsttätig prüft, ob die Betriebsparameter innerhalb der zulässigen Betriebsparameterbereiche liegen, und
– dass die Überwachungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis der zweiten Prüfung weitere Maßnahmen ergreift.

Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die Überwachungseinrichtung nach und nach vollautomatisch die Datenbank mit ordnungsgemäßen Datensätzen füllt und weiterhin die bereits vorhandenen Datensätze der Datenbank zur Beurteilung der aktuellen Betriebsparameter heranzieht.
Die Gruppen von Betriebsparametern können nach Bedarf bestimmt sein. Sie können alternativ nur einige der Betriebsparameter oder alle Betriebsparameter umfassen. Der Auswertungszeitraum ist innerhalb der jeweiligen Gruppe spezifisch für den jeweiligen Betriebsparameter. Er kann für alle Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe derselbe sein. Alternativ kann er individuell für den jeweiligen Betriebsparameter bestimmt sein. Das erste Stabilitätskriterium kann ebenfalls für alle Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe derselbe sein oder individuell für den jeweiligen Betriebsparameter bestimmt sein.
Die Stranggießkokille wird mittels eines Volumenstroms eines flüssigen Kühlmediums – in der Regel Wasser – gekühlt. Das flüssige Kühlmedium weist beim Eintreten in die Stranggießkokille eine Eintrittstemperatur und beim Austreten aus der Stranggießkokille eine Austrittstemperatur auf. Vorzugsweise umfassen die während des Gießens des Metallstranges messtechnisch erfassten Größen den Volumenstrom, die Eintrittstemperatur und die Austrittstemperatur und umfassen die Betriebsparameter einen aus dem Volumenstrom, der Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur ermittelten Wärmestrom.
Die Stranggießkokille weist eine Anzahl von Seitenwänden auf. Es ist möglich, dass die Stranggießkokille eine einzige Seitenwand aufweist. Dies ist beispielsweise bei einer Rohrkokille der Fall. Alternativ kann die Stranggießkokille mehrere Seitenwände aufweisen. Dies ist beispielsweise bei einer Brammenkokille der Fall. Unabhängig von der Anzahl an Seitenwänden

– werden der Volumenstrom, die Eintrittstemperatur und die Austrittstemperatur separat für jede der Seitenwände erfasst und
– ermittelt die Überwachungseinrichtung den Wärmestrom separat für jede der Seitenwände.

Der Wärmestrom folgt in der Regel einer Änderung von Betriebsparametern relativ schnell. Vorzugsweise umfasst eine der vorbestimmten Gruppen von Betriebsparametern als Ergänzungsbetriebsparameter den Wärmestrom und als Basisbetriebsparameter die für den Wärmestrom relevanten Betriebsparameter.
Beim Stranggießen von Metall wird üblicherweise die Stranggießkokille während des Stranggießens mittels einer Oszillationseinrichtung mit einer Oszillationsfrequenz und einem Oszillationshub oszilliert. Vorzugsweise

– umfassen die während des Gießens des Metallstranges messtechnisch erfassten Größen die Oszillationsfrequenz, den Oszillationshub und zum Oszillieren der Stranggießkokille benötigte Oszillationskräfte und
– umfassen die Betriebsparameter einen aus der Oszillationsfrequenz, dem Oszillationshub und den Oszillationskräften ermittelten Reibungsparameter für eine zwischen dem Metallstrang und der Stranggießkokille auftretende Reibung.

Vorzugsweise umfasst eine der vorbestimmten Gruppen von Betriebsparametern als Ergänzungsbetriebsparameter den Reibungsparameter und als Basisbetriebsparameter die für den Reibungsparameter relevanten Betriebsparameter.
Die Basisbetriebsparameter können nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise können die Basisbetriebsparameter das Material des Metallstranges (beispielsweise Stahl oder Aluminium zuzüglich der Definition der Legierungselemente und deren Konzentration), das Format (beispielsweise Breite und Dicke) des Metallstranges, ein beim Gießen des Metallstranges verwendetes Gießpulver, eine Gießgeschwindigkeit und/oder einen Pegel eines Gießspiegels umfassen.
Auch die weiteren Maßnahmen können nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise können die weiteren Maßnahmen das Ausgeben einer Warnmeldung an einen Bediener der Stranggießkokille und/ oder oder das Durchführen eines Stelleingriffs zum Verändern eines Betriebsparameters der Stranggießkokille umfassen.
Es ist möglich, dass in die Datenbank ausschließlich Datensätze übernommen werden, die auf von der Überwachungseinrichtung selbst beim Betrieb der Stranggießkokille erfassten charakteristischen Größen beruhen. Alternativ ist es möglich,

– dass die Überwachungseinrichtung über einen Dateneingang zusätzlich zu den von ihr erfassten charakteristischen Größen zeitliche Sequenzen von für Betriebsparameter der Stranggießkokille charakteristischen Größen entgegennimmt,
– dass die Überwachungseinrichtung auch anhand der von ihr über den Dateneingang entgegengenommenen charakteristischen Größen Gruppen von Betriebsparametern bildet, die jeweils mindestens einen Basisbetriebsparameter und mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameter umfassen,
– dass die Überwachungseinrichtung die erste Prüfung, nicht aber die zweite Prüfung auch für die von ihr anhand der über den Dateneingang entgegengenommenen charakteristischen Größen ermittelten Betriebsparameter durchführt,
– dass die Überwachungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Prüfung die von ihr anhand der über den Dateneingang entgegengenommenen charakteristischen Größen ermittelten Betriebsparameter als Datensätze in die Datenbank übernimmt oder nicht übernimmt und
– dass die Überwachungseinrichtung dem Datensatz die Basisbetriebsparameter als Eingangsgrößen und die Ergänzungsbetriebsparameter als Ausgangsgrößen zuordnet.

Diese Vorgehensweise ist insbesondere zu Beginn der Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens von Vorteil, wenn beispielsweise die Datenbank zu Beginn der Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens (noch) keine Datensätze aufweist. Sie ist jedoch auch während des laufenden Betriebs oder danach realisierbar.
Es ist möglich, dass Überwachungseinrichtung die zulässigen Betriebsparameterbereiche auch dann ermittelt, wenn in der Datenbank nur wenige Datensätze gespeichert sind. Vorzugsweise jedoch prüft die Überwachungseinrichtung im Rahmen einer dritten Prüfung, ob die in der Datenbank enthaltenen Datensätze, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, ein Vollständigkeitskriterium erfüllen. In diesem Fall ermittelt die Überwachungseinrichtung die zulässigen Betriebsparameterbereiche für die Ergänzungsbetriebsparameter dann und nur dann, wenn die Datensätze, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, das Vollständigkeitskriterium erfüllen. Es hängt also von dem Ergebnis der dritten Prüfung ab, ob die Überwachungseinrichtung die zulässigen Betriebsparameterbereiche für die Ergänzungsbetriebsparameter ermittelt oder nicht ermittelt. Das Vollständigkeitskriterium kann insbesondere dann erfüllt sein, wenn in der Datenbank hinreichend viele Datensätze enthalten sind, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen. Alternativ oder zusätzlich kann das Vollständigkeitskriterium erfüllt sein, wenn die Ergänzungsbetriebsparameter der Datensätze, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, ein jeweiliges vorbestimmtes statistisches zweites Stabilitätskriterium erfüllen.
Wenn die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe während des jeweiligen Auswertungszeitraums das jeweilige vorbestimmte erste Stabilitätskriterium erfüllen, ist der Betrieb der Stranggießkokille als solches unkritisch. Es kann jedoch geschehen, dass trotz des unkritischen Betriebs als solchem der gegossene Metallstrang Qualitätsanforderungen nicht erfüllt, beispielsweise Risse oder zu starke Oszillationsmarken aufweist. Vorzugsweise unterdrückt die Überwachungseinrichtung daher das Übernehmen von Datensätzen in die Datenbank, wenn ihr von einem Bediener der Stranggießkokille ein Sperrbefehl vorgegeben wird. Alternativ entfernt die Überwachungseinrichtung bereits in die Datenbank übernommene Datensätze wieder aus der Datenbank, wenn ihr vom Bediener eine Negativbewertung des Datensatzes vorgegeben wird.
Wenn die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe während des jeweiligen Auswertungszeitraums das jeweilige vorbestimmte erste Stabilitätskriterium erfüllen, können die Betriebsparameter – insbesondere beispielsweise deren gewichteter oder ungewichteter Mittelwert – als Datensatz in die Datenbank übernommen werden. Die erste Prüfung und das darauf aufbauende Übernehmen eines Datensatzes in die Datenbank erfolgen in diesem Fall zyklisch mit einer Taktzeit. Es ist möglich, dass die Taktzeit mit dem Auswertungszeitraum des mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameters der jeweiligen Gruppe identisch ist. Vorzugsweise jedoch ist die Taktzeit erheblich kleiner. Beispielsweise kann die Taktzeit (irgendwo) zwischen 0,1 s und mehreren Minuten liegen.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm gelöst, das Maschinencode umfasst, der von einer Überwachungseinrichtung für eine Stranggießkokille unmittelbar abarbeitbar ist und dessen Abarbeitung durch die Überwachungseinrichtung bewirkt, dass die Überwachungseinrichtung ein Überwachungsverfahren mit allen Schritten eines erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Überwachungseinrichtung für eine Stranggießkokille gelöst, wobei die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Überwachungsverfahren mit allen Schritten eines erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Stranggießkokille zum Gießen eines Metallstranges gelöst, wobei der Stranggießkokille eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung zugeordnet ist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine Stranggießkokille von der Seite,
2 die Stranggießkokille von oben,
3 ein Ablaufdiagramm,
4 ein Zeitdiagramm und
5 bis 7 Ablaufdiagramme.
Gemäß den 1 und 2 wird mittels einer Stranggießkokille 1 ein Metallstrang 2 gegossen. Der Metallstrang 2 kann insbesondere aus Stahl bestehen. Der Metallstrang 2 kann entsprechend der Darstellung in den 1 und 2 bandförmig ausgebildet sein. In diesem Fall weist die Stranggießkokille 1 mehrere Seitenwände 3a bis 3d auf. Im Falle eines bandförmigen Metallstranges 2 sind weiterhin je zwei der Seitenwände 3a bis 3d als Breitseiten 3a, 3b und als Schmalseiten 3c, 3d ausgebildet. Die Abstände der einander gegenüber liegenden Seitenwände 3a bis 3d voneinander definieren das Format des gegossenen Metallstranges 2, insbesondere dessen Dicke d und dessen Breite b. Es können alternativ jedoch auch andere Formate gegossen werden, insbesondere Knüppelquerschnitte. In diesem Fall weist die Stranggießkokille 1 nur eine einzige Seitenwand auf.
Die Stranggießkokille 1 wird mittels eines flüssigen Kühlmediums 4 – in der Regel Wasser – gekühlt. Pro Zeiteinheit (beispielsweise pro Sekunde) wird die Stranggießkokille 1 von einem Volumenstrom V des flüssigen Kühlmediums 4 durchströmt. Das flüssige Kühlmedium 4 weist beim Eintreten in die Stranggießkokille 1 eine Eintrittstemperatur T1 und beim Austreten aus der Stranggießkokille 1 eine Austrittstemperatur T2 auf. Gemäß 2 wird jede Seitenwand 3a bis 3d jeweils von einem eigenen Volumenstrom Va bis Vb des Kühlmediums 4 durchströmt, wobei jeder der Volumenströme Va bis Vb beim Eintreten in die jeweilige Seitenwand Stranggießkokille 1 eine jeweilige Eintrittstemperatur T1a bis T1d und beim Austreten aus der Stranggießkokille 1 eine jeweilige Austrittstemperatur T2a bis T2d aufweist.
Gemäß 1 ist der Stranggießkokille 1 eine Oszillationseinrichtung 5 zugeordnet, beispielsweise eine Hydraulikzylindereinheit. Mittels der Oszillationseinrichtung 5 wird die Stranggießkokille 1 während des Stranggießens oszilliert, und zwar mit einer Oszillationsfrequenz f und einem Oszillationshub h. Zum Oszillieren der Stranggießkokille 1 sind Hubkräfte F erforderlich.
Gemäß den 1 und 2 ist der Stranggießkokille 1 eine Überwachungseinrichtung 6 zugeordnet. Die Überwachungseinrichtung 6 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet. Die Wirkungsweise der Überwachungseinrichtung 6 ist daher durch ein Computerprogramm 7 festgelegt, mit dem die Überwachungseinrichtung 6 programmiert ist. Durch die Programmierung mit dem Computerprogramm 7 ist die Überwachungseinrichtung 6 entsprechend ausgebildet.
Das Computerprogramm 7 umfasst Maschinencode 8. Der Maschinencode 8 ist von der Überwachungseinrichtung 6 unmittelbar abarbeitbar. Die Abarbeitung des Maschinencodes 8 durch die Überwachungseinrichtung 6 bewirkt, dass die Überwachungseinrichtung 6 ein Überwachungsverfahren ausführt, das nachstehend in Verbindung mit 3 näher erläutert wird.
Gemäß 3 erfasst die Überwachungseinrichtung 6 in einem Schritt S1 Größen, die für Betriebsparameter der Stranggießkokille 1 charakteristisch sind.
Die erfassten Größen werden von der Überwachungseinrichtung 6 zumindest teilweise während des Gießens des Metallstranges 2 selbsttätig messtechnisch erfasst. Beispielsweise werden die obenstehend erwähnten Volumenströme V oder Va bis Vb, die obenstehend erwähnten Eintrittstemperaturen T1 oder T1a bis T1d und die obenstehend erwähnten Austrittstemperaturen T2 oder T2a bis T2d messtechnisch erfasst. Hierbei werden – unabhängig von der Anzahl an Seitenwänden 3a bis 3d – in der Regel der Volumenstrom Va bis Vd, die Eintrittstemperatur T1a bis T1d und die Austrittstemperatur T2a bis T2d separat für jede der Seitenwände 3a bis 3d messtechnisch erfasst. Weiterhin werden in der Regel auch die Betriebsgrößen der Oszillationseinrichtung 5, also die Oszillationsfrequenz f, der Oszillationshub h und die zum Oszillieren der Stranggießkokille 1 benötigten Oszillationskräfte F messtechnisch erfasst.
Andere Größen können alternativ messtechnisch erfasst werden oder der Überwachungseinrichtung 6 auf andere Weise bekannt gegeben werden. Beispiele derartiger Größen sind das Material des Metallstranges 2, das Format des Metallstranges 2, also beispielsweise dessen Breite b und dessen Dicke d, ein beim Gießen des Metallstranges 2 verwendetes Gießpulver 9, eine Gießgeschwindigkeit v und ein Gießspiegel 10, genauer gesagt dessen Pegel P.
In einem Schritt S2 ermittelt die Überwachungseinrichtung 6 anhand der erfassten Größen Betriebsparameter der Stranggießkokille 1. Teilweise ist die Ausführung des Schrittes S2 trivial, nämlich wenn die erfassten Größen direkt Betriebsparameter der Stranggießkokille 1 darstellen. Teilweise ist es jedoch erforderlich, anhand der erfassten Größen auf nicht triviale Weise Betriebsparameter der Stranggießkokille 1 zu ermitteln. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 6 im Rahmen des Schrittes S2 anhand des (gesamten) Volumenstroms V, der zugehörigen Eintrittstemperatur T1 und der zugehörigen Austrittstemperatur T2 einen Wärmestrom W ermitteln. Falls die Volumenströme Va bis Vd, die Eintrittstemperaturen T1a bis T1d und die Austrittstemperaturen T2a bis T2d separat für jede der Seitenwände 3a bis 3d erfasst werden, wird im Rahmen des Schrittes S2 selbstverständlich für jede der Seitenwände 3a bis 3d anhand der entsprechenden Werte Va bis Vd, T1a bis T1d, T2a bis T2d ein jeweiliger Wärmestrom Wa bis Wd ermittelt.
Ein weiterer wichtiger Betriebsparameter der Stranggießkokille 1, der auf nicht triviale Weise ermittelt werden muss, ist ein Reibungsparameter R, der eine zwischen dem Metallstrang 2 und der Stranggießkokille 1 auftretende Reibung charakterisiert. Der Reibungsparameter R wird, sofern er ermittelt wird, im Rahmen des Schrittes S2 von der Überwachungseinrichtung 6 anhand der Oszillationsfrequenz f, dem Oszillationshub h und den Oszillationskräften F ermittelt.
In einem Schritt S3 versieht die Überwachungseinrichtung 6 die Betriebsparameter mit einem zugehörigen Zeitstempel und speichert sie zusammen mit dem Zeitstempel intern temporär ab. Gegebenenfalls können zusammen mit den Betriebsparametern auch die den Betriebsparametern zu Grunde liegenden charakteristischen Größen mit abgespeichert werden.
In einem Schritt S4 bildet die Überwachungseinrichtung 6 Gruppen von Betriebsparametern. Die Gruppen G1, G2 umfassen jeweils mehrere Betriebsparameter. Insbesondere umfassen sie jeweils mindestens einen Basisbetriebsparameter und mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameter. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 6 im Rahmen des Schrittes S4 eine erste Gruppe von Betriebsparametern bilden. Die erste Gruppe G1 von Betriebsparametern umfasst als Ergänzungsbetriebsparameter den Wärmestrom W, Wa bis Wd und als Basisbetriebsparameter die für den Wärmestrom W, Wa bis Wd relevanten Betriebsparameter. Diese Betriebsparameter – d.h. die im Rahmen der ersten Gruppe G1 relevanten Betriebsparameter – umfassen insbesondere das Format b, d des Metallstranges 2 und die Gießgeschwindigkeit v, im Ergebnis also die pro Zeiteinheit gegossene Menge an Metallstrang 2. Weiterhin umfassen sie die Anfangstemperatur, mit der das flüssige Metall der Stranggießkokille 1 zugeführt wird, die physikalischen Parameter des Materials des Metallstranges 2, beispielsweise dessen spezifische Erstarrungsenthalpie und den Pegel P des Gießspiegels 10. Auch andere Größen kommen infrage, wie beispielsweise das verwendete Gießpulver 9. Die Oszillationsdaten f, h, F hingegen sind im Rahmen der ersten Gruppe G1 in der Regel von untergeordneter Bedeutung. Sie können, nicht aber müssen in der ersten Gruppe G1 enthalten sein.
Alternativ oder zusätzlich zur ersten Gruppe G1 kann die Überwachungseinrichtung 6 im Rahmen des Schrittes S4 eine zweite Gruppe G2 von Betriebsparametern bilden. Die zweite Gruppe G2 von Betriebsparametern umfasst als Ergänzungsbetriebsparameter den Reibungsparameter R und als Basisbetriebsparameter die für den Reibungsparameter R relevanten Betriebsparameter. Diese Betriebsparameter – d.h. die im Rahmen der zweiten Gruppe G2 relevanten Betriebsparameter – umfassen insbesondere die Anfangstemperatur, mit der das flüssige Metall der Stranggießkokille 1 zugeführt wird, die physikalischen Parameter des Materials des Metallstranges 2, das Format b, d des Metallstranges 2 und das verwendete Gießpulver 9 und den Gießspiegel 10 bzw. dessen Pegel P. Weitere Betriebsparameter können ebenfalls in der zweiten Gruppe G2 enthalten sein.
Es ist möglich, dass die obenstehend erläuterten Betriebsparameter die einzigen verwerteten Betriebsparameter sind. Es ist jedoch alternativ möglich, weitere Betriebsparameter zu berücksichtigen. Beispiele derartige Betriebsparameter sind eine Eintauchtiefe eines Tauchrohrs in die Stranggießkokille 1 und/oder Parameter, welche eine von einer Sinuskurve abweichende Form der Oszillation der Stranggießkokille 1 charakterisieren. Weitere Parameter sind beispielsweise die Messwerte von Temperatursensoren, welche in die Seitenwände 3a bis 3d der Stranggießkokille 1 eingebaut sind. Auch andere Betriebsparameter sind möglich. Diese Betriebsparameter sind in der Regel Basisbetriebsparameter.
Ferner können nach Bedarf weitere Gruppen von Betriebsparametern gebildet werden.
In einem Schritt S5 selektiert die Überwachungseinrichtung 6 eine der gebildeten Gruppen G1, G2. In einem Schritt S6 ermittelt die Überwachungseinrichtung 6 selbsttätig den Wert einer logischen Variablen OK. Die logische Variable OK nimmt den Wert WAHR dann und nur dann an, wenn die Betriebsparameter der selektierten Gruppe G1, G2 während eines jeweiligen Auswertungszeitraums ein jeweiliges erstes Stabilitätskriterium erfüllen. Der Auswertungszeitraum kann für alle Betriebsparameter der selektierten Gruppe G1, G2 derselbe sein. In der Regel ist er jedoch innerhalb der selektierten Gruppe G1, G2 spezifisch für den jeweiligen Betriebsparameter bestimmt. Er kann beispielsweise im Falle des Wärmestroms W, Wa bis Wd im einstelligen Minutenbereich liegen. Meist liegt er für diesen Betriebsparameter zwischen 1 min und 5 min. Für andere Gruppen und/oder andere Betriebsparameter kann der jeweilige Auswertungszeitraum einen anderen Wert aufweisen. Beispielsweise kann er im Rahmen der zweiten Gruppe G2 für den Betriebsparameter Reibungswert R im zweistelligen Minutenbereich liegen. Insbesondere kann er zwischen 20 min und 30 min liegen. Die Stabilitätskriterien für die Betriebsparameter der Gruppen G1, G2 hingegen können – je nach Lage des Einzelfalls – innerhalb der selektierten Gruppe G1, G2 einheitlich sein oder variieren. Beispiele geeigneter Stabilitätskriterien sind,

– dass die Differenz zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert des jeweiligen Betriebsparameters innerhalb des jeweiligen Auswertungszeitraumes unterhalb einer vorgegebenen absoluten Schranke liegt,
– dass die Differenz zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert des jeweiligen Betriebsparameters innerhalb des jeweiligen Auswertungszeitraumes, bezogen auf den Minimalwert, auf den Maximalwert oder auf die Summe von Minimalwert und Maximalwert, unterhalb einer vorgegebenen relativen Schranke liegt oder
– dass der jeweilige Betriebsparameter innerhalb des jeweiligen Auswertungszeitraums nur innerhalb einer vorbestimmten absoluten oder relativen Schranke um einen statistischen Mittelwert des jeweiligen Betriebsparameters schwankt.

Auch andere Stabilitätskriterien sind denkbar. Insbesondere kann vor der Anwendung des eigentlichen Stabilitätskriteriums eine Filterung des jeweiligen Betriebsparameters – beispielsweise eine gleitende Mittelwertbildung über einen relativ kurzen Zeitraum von wenigen Sekunden – erfolgen.
In einem Schritt S7 prüft die Überwachungseinrichtung 6 den Wert der logischen Variablen OK. Je nach Ergebnis der Überprüfung führt die Überwachungseinrichtung 6 einen Schritt S8 aus oder führt ihn nicht aus. Wenn die Überwachungseinrichtung 6 den Schritt S8 ausführt, übernimmt sie die Betriebsparameter der im Schritt S5 selektierten Gruppe als Datensatz 11 in eine Datenbank 12. Die Überwachungseinrichtung 6 ordnet dem entsprechenden Datensatz 11 die Basisbetriebsparameter als Eingangsgrößen und die Ergänzungsbetriebsparameter als Ausgangsgrößen zu.
In einem Schritt S9 prüft die Überwachungseinrichtung 6, ob sie die Schritte S5 bis S8 bereits für alle im Schritt S4 gebildeten Gruppen G1, G2 durchgeführt hat. Wenn nicht, geht die Überwachungseinrichtung 6 zum Schritt S5 zurück. Bei der erneuten Ausführung des Schrittes S5 selektiert sie jedoch eine andere, bisher noch nicht behandelte Gruppe G1, G2 von Betriebsparametern. Andernfalls geht die Überwachungseinrichtung 6 zu einem Schritt S10 über.
Im Schritt S10 selektiert die Überwachungseinrichtung 6 einige der von ihr im Schritt S3 ermittelten Betriebsparameter. Insbesondere selektiert die Überwachungseinrichtung 6 im Schritt S10 die Basisbetriebsparameter. Hingegen selektiert sie insbesondere nicht den Wärmestrom W, Wa bis Wd und den Reibungsparameter R.
In einem Schritt S11 ermittelt die Überwachungseinrichtung 6 diejenigen Datensätze, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen. In einem Schritt S12 ermittelt die Steuereinrichtung 6 anhand dieser Datensätze 11 für die Ergänzungsbetriebsparameter, also für die im Schritt S10 nicht selektierten Betriebsparameter, zulässige Betriebsparameterbereiche. Beispielsweise kann der jeweilige zulässige Betriebsparameterbereich anhand eines Mittelwerts der jeweiligen Ausgangsgrößen der entsprechenden Datensätze 11 und einer statistischen Standardabweichung der im Schritt S11 ausgewerteten Datensätze 11 ermittelt werden.
In einem Schritt S13 ermittelt die Überwachungseinrichtung 6 erneut selbsttätig den Wert der logischen Variablen OK. Im Rahmen des Schrittes S13 nimmt die logische Variable OK den Wert WAHR dann und nur dann an, wenn die Ergänzungsbetriebsparameter innerhalb der im Schritt S11 ermittelten zulässigen Betriebsparameterbereiche liegen.
In einem Schritt S14 prüft die Überwachungseinrichtung 6 den Wert der logischen Variablen OK. Je nach Ergebnis der Überprüfung führt die Überwachungseinrichtung 6 einen Schritt S15 oder einen Schritt S16 aus. Im Schritt S15 werden keine speziellen Maßnahmen ergriffen. Im Schritt S16 hingegen ergreift die Überwachungseinrichtung 6 weitere Maßnahmen. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 6 im Schritt S16 das Ausgeben einer Warnmeldung an einen Bediener 13 (siehe 1) der Stranggießkokille 1 auslösen. Die Warnmeldung kann insbesondere ein akustisches und/oder ein optisches Warnsignal sein, beispielsweise ein Hupton oder ein Blinklicht. So kann beispielsweise ein dynamisches optisches Warnsignal ausgelöst werden, beispielsweise ein Blinklicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Überwachungseinrichtung 6 einen Hinweis mit ausgeben, welcher der Ergänzungsbetriebsparameter außerhalb seines zulässigen Bereichs liegt und auf welche Weise ein Rückführen in den entsprechenden zulässigen Bereich bewirkt werden kann. Beispielsweise kann, wenn der Wärmestrom W, Wa bis Wd zu groß wird, eine Meldung mit ausgegeben werden, die Gießgeschwindigkeit v zu reduzieren. Auch kann, wenn der Reibungsparameter R zu klein oder zu groß ist, ein Hinweis ausgegeben werden, das Gießpulver 9 zu wechseln und/oder Schlacke, die sich auf dem Gießspiegel 10 gebildet hat, zu entfernen.
Es ist sogar möglich, dass die Überwachungseinrichtung 6 selbst unmittelbar einen Stelleingriff durchführt, mittels dessen (mindestens) ein Basisbetriebsparameter der Stranggießkokille 1 verändert wird. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 6 mit einer Steuereinrichtung für die Stranggießkokille 1 identisch sein und die Gießgeschwindigkeit v entsprechend einstellen. Auch kann die Überwachungseinrichtung 6 zwar eine von der Steuereinrichtung der Stranggießkokille 1 verschiedene Einrichtung sein, die jedoch im Notfall in die Steuerung der Stranggießkokille 1 direkt eingreifen kann oder eine entsprechende Meldung an die Steuereinrichtung der Stranggießkokille 1 übermitteln kann.
Weiterhin kann die Überwachungseinrichtung 6 in einem Schritt S17 beispielsweise als Zeitkurve für die Vergangenheit bis zum aktuellen Zeitpunkt den Verlauf (mindestens) eines Betriebsparameters – insbesondere eines der Ergänzungsbetriebsparameter, beispielsweise des Wärmestroms W – über eine Anzeige an den Bediener 13 ausgeben und zusätzlich zu dem ausgegebenen Betriebsparameter dessen zulässigen Bereich mit einblenden. Ein Beispiel einer derartigen Anzeige ist in 4 dargestellt.
Die Ausführung der Schritte S4 bis S9 einerseits und S10 bis S16 andererseits ist unabhängig voneinander. Es ist also möglich, alternativ zur Darstellung in 3 die Schritte S10 bis S16 vor den Schritten S4 bis S9 auszuführen oder die Schritte S4 bis S9 und die Schritte S10 bis S16 parallel auszuführen.
Die Schritte S1 bis S17 werden von der Überwachungseinrichtung 6 mit einer relativ niedrigen Zykluszeit von beispielsweise 0,1 s wiederholt ausgeführt. Es ist möglich, bei jedem Zyklus die Prüfung der Schritte S6 und S7 durchzuführen und im Falle der Ausführung des Schrittes S8 die entsprechenden Betriebsparameter als Datensatz 11 in die Datenbank 12 einzuschreiben. In diesem Fall ist eine Taktzeit, mit der die erste Prüfung und das darauf aufbauende Übernehmen eines Datensatzes 11 in die Datenbank 12 erfolgen, mit der Zykluszeit identisch. Alternativ ist es möglich, nach jedem Einschreiben eines neuen Datensatzes 11 in die Datenbank 12 eine Zwangspause einzulegen, innerhalb derer keine weiteren Datensätze 11 in die Datenbank 12 übernommen werden. Zur Realisierung der Zwangspause kann beispielsweise ein Timer verwendet werden. Es können zum Realisieren der Zwangspause alternativ die Schritte S5 bis S8 oder nur der Schritt S8 übersprungen werden. In diesem Fall entspricht die Taktzeit, mit der die erste Prüfung und das darauf aufbauende Übernehmen eines Datensatzes 11 in die Datenbank 12 erfolgen, der Zwangspause.
Vorzugsweise ist die Taktzeit erheblich kleiner als der Auswertungszeitraum des mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameters der jeweiligen Gruppe G1, G2. Beispielsweise kann die Taktzeit bei 0,1 s, bei 1 s, bei 10 s oder bei 30 s liegen.
Im Falle eines entsprechenden Auswertungszeitraumes im oberen einstelligen Minutenbereich kann die Taktzeit auch im unteren einstelligen Minutenbereich liegen. Im Falle eines entsprechenden Auswertungszeitraumes im zweistelligen Minutenbereich kann die Taktzeit auch im unteren oder im oberen einstelligen Minutenbereich bzw. beliebig im einstelligen Minutenbereich liegen. Allgemein gilt, dass die Taktzeit höchstens das 0,2-fache, besser höchstens das 0,1-fache oder 0,05-fache des entsprechenden Auswertungszeitraumes betragen sollte. Prinzipiell ist es jedoch ebenso möglich, dass die Taktzeit mit dem entsprechenden Auswertungszeitraum identisch ist.
Durch die obenstehend erläuterte Vorgehensweise ist gewährleistet, dass nur Datensätze 11 in die Datenbank 12 übernommen werden, bei denen der Gießprozess als solcher stabil abläuft. Es ist jedoch möglich, dass der Metallstrang 2 trotz eines stabilen Gießprozesses nicht die gewünschten Produkteigenschaften aufweist. In diesem Fall ist es nicht sinnvoll, den Gießprozess mit den durch den jeweiligen Datensatz 11 definierten Betriebsparametern zu betreiben. Vorzugsweise ist daher – siehe 5 – dem Schritt S8 ein Schritt S21 vorgeordnet. Im Schritt S21 prüft die Überwachungseinrichtung 6, ob ihr vom Bediener 13 ein Sperrbefehl B (siehe 1) vorgegeben wird. Wenn der Bediener 13 den Sperrbefehl B vorgibt, überspringt die Überwachungseinrichtung 6 den Schritt S8, in dem das Übernehmen des jeweiligen Datensatzes 11 in die Datenbank 12 erfolgt. Die Überwachungseinrichtung 6 unterdrückt also in diesem Fall das Übernehmen des jeweiligen Datensatzes 11 in die Datenbank 12.
Alternativ oder zusätzlich zur Vorgehensweise von 5 ist es möglich, dass die Überwachungseinrichtung 6 zusätzlich zu der in Verbindung mit 3 erläuterten Vorgehensweise eine Bearbeitung der in der Datenbank 12 enthaltenen Datensätze 11 durch den Bediener 13 realisiert. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 6 näher erläutert.
Gemäß 6 nimmt die Überwachungseinrichtung 6 vom Bediener 13 in einem Schritt S31 einen Auswahlbefehl für (mindestens) einen der in der Datenbank 12 enthaltenen Datensätze 11 entgegen. In einem Schritt S32 gibt die Überwachungseinrichtung 6 den selektierten Datensatz 11 an den Bediener 13 aus. In einem Schritt S33 nimmt die Überwachungseinrichtung 6 vom Bediener 13 eine Bewertung des angezeigten Datensatzes 11 entgegen. Bei der Bewertung kann es sich alternativ um eine Positiv- oder eine Negativbewertung handeln. Die Überwachungseinrichtung 6 prüft in einem Schritt S34 die Bewertung. Im Falle einer Positivbewertung werden keine weiteren Maßnahmen ergriffen. Im Fall einer Negativbewertung entfernt die Überwachungseinrichtung 6 in einem Schritt S35 den im Schritt S31 ausgewählten Datensatz 11 aus der Datenbank 12. Die Vorgehensweise gemäß 6 kann so oft ausgeführt werden, wie es erforderlich ist.
Das Übernehmen der Datensätze 11 in die Datenbank 12 kann – sofern die entsprechenden Stabilitätskriterien erfüllt sind – stets erfolgen. Das Ermitteln der zulässigen Betriebsparameterbereiche erfolgt vorzugsweise nur dann, wenn die in der Datenbank 12 enthaltenen Datensätze 11 ein Vollständigkeitskriterium erfüllen. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 7 näher erläutert.
Gemäß 7 sind dem Schritt S11 Schritte S41 und S42 vorgeordnet. Im Schritt S41 ermittelt die Überwachungseinrichtung 6 selbsttätig den Wert einer weiteren logischen Variablen OK’. Die logische Variable OK’ nimmt den Wert WAHR dann und nur dann an, wenn die in der Datenbank 12 enthaltenen Datensätze 11 ein Vollständigkeitskriterium erfüllen. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 6 im Rahmen des Schrittes S41 prüfen, ob in der Datenbank 12 für die im Rahmen des Schrittes S10 selektierten Eingangsgrößen hinreichend viele Datensätze 11 enthalten sind, die Anzahl an entsprechenden in der Datenbank 12 hinterlegten Datensätzen 11 also einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Überwachungseinrichtung 6 im Rahmen des Schrittes S41 prüfen, ob die Ausgangsgrößen der Datensätze 11, also die Ergänzungsbetriebsparameter, ein zweites Stabilitätskriterium erfüllen. Für das zweite Stabilitätskriterium gelten die Ausführungen zum ersten Stabilitätskriterium analog. Es ist auch möglich, dass die Überwachungseinrichtung 6 im Rahmen des Schrittes S41 prüft, ob

– die Anzahl an entsprechenden in der Datenbank 12 hinterlegten Datensätzen 11 einen vorbestimmten ersten Schwellenwert übersteigt und/oder
– die Anzahl an entsprechenden in der Datenbank 12 hinterlegten Datensätzen 11 einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert übersteigt und zusätzlich die Ergänzungsbetriebsparameter der entsprechenden Datensätze 11 das zweite Stabilitätskriterium erfüllen.

Der erste Schwellenwert ist in diesem Fall größer als der zweite Schwellenwert.
Im Schritt S42 prüft die Überwachungseinrichtung 6 den Wert der logischen Variablen OK. Je nach Ergebnis der Prüfung führt die Überwachungseinrichtung 6 den Schritt S11 und die auf dem Schritt S11 aufbauenden Schritte S12 bis S15 aus oder führt sie nicht aus.
Soweit bisher erläutert, wird die Datenbank 12 von der Überwachungseinrichtung 6 ausschließlich anhand der Betriebsdaten der überwachten Stranggießkokille 1 als solcher aufgebaut. Dies ist selbstverständlich möglich, führt jedoch dazu, dass zu Beginn des Betriebs der Stranggießkokille 1 noch keine oder nur wenige Datensätze 11 in der Datenbank 12 enthalten sind. Vorzugsweise verfügt die Überwachungseinrichtung 6 daher – siehe 1 – über einen Dateneingang 14. Über den Dateneingang 14 kann die Überwachungseinrichtung 6 gemäß 8 in einem Schritt S51 zeitliche Sequenzen von charakteristischen Größen entgegennehmen. Bei den entgegengenommenen Sequenzen handelt es sich nicht um charakteristische Größen, die direkt für Betriebsparameter der Stranggießkokille 1 charakteristisch sind. Es handelt sich also nicht um Größen, die im laufenden Betrieb der Stranggießkokille 1 angefallen sind, sondern um andere Größen. Bei den über den Dateneingang 14 entgegengenommenen charakteristischen Größen kann es sich beispielsweise um ältere, anderweitig gespeicherte Betriebsdaten der Stranggießkokille 1, um Betriebsdaten einer anderen Stranggießkokille oder um anderweitig ermittelte Betriebsdaten handeln. Unabhängig davon, um welche Daten es sich handelt, ist den Daten jeweils ein Zeitstempel zugeordnet.
Bezüglich der im Schritt S51 entgegengenommenen charakteristischen Größen führt die Überwachungseinrichtung 6 Schritte S52 bis S59 aus. Die Schritte S52 bis S59 korrespondieren inhaltlich mit den Schritten S2 bis S9 von 3. Die Überwachungseinrichtung 6 führt bezüglich dieser Daten hingegen nicht Schritte aus, die mit den Schritten S10 bis S15 von 3 korrespondieren.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So ist beispielsweise gewährleistet, dass die Datenbank 12 vollautomatisch mit Datensätzen 11 gefüllt wird, welche stabile und damit zulässige Gießbedingungen beschreiben. Dadurch ist es auch bei neuen Materialien – beispielsweise bei neuen Stahlsorten – sehr schnell möglich, dem Bediener 13 auf zuverlässige Weise zulässige Betriebsparameterbereiche anzugeben. Die Möglichkeit zur anderweitigen Vorgabe von Datensätzen 11 – d.h. losgelöst vom aktuellen Betrieb der Stranggießkokille 1 – beschleunigt den Aufbau der Datenbank 12. Die Möglichkeit, das Aufnehmen von Datensätzen 11 in die Datenbank 12 zu unterdrücken bzw. bereits aufgenommene Datensätze 11 wieder zu löschen, verbessert die Zuverlässigkeit der Datenbank 12. Weiterhin wird dem Bediener 13 ein zuverlässiger Wertebereich angezeigt, in dem er problemlos arbeiten kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Stranggießkokille
2: Metallstrang
3a bis 3d: Seitenwände
4: Kühlmedium
5: Oszillationseinrichtung
6: Überwachungseinrichtung
7: Computerprogramm
8: Maschinencode
9: Gießpulver
10: Gießspiegel
11: Datensätze
12: Datenbank
13: Bediener
14: Dateneingang
b: Breite
B: Sperrbefehl
d: Dicke
f: Oszillationsfrequenz
F: Hubkräfte
G1, G2: Gruppen
h: Oszillationshub
OK, OK’: logische Variable
P: Pegel
R: Reibungsparameter
S1 bis S59: Schritte
T1, T1a bis T1d: Eintrittstemperaturen
T2, T2a bis T2d: Austrittstemperaturen
v: Gießgeschwindigkeit
V, Va bis Vd: Volumenströme
W, Wa bis Wd: Wärmeströme

Claims

Überwachungsverfahren für eine Stranggießkokille (1) zum Gießen eines Metallstranges (2), – wobei eine Überwachungseinrichtung (6) für Betriebsparameter der Stranggießkokille (1) charakteristische Größen erfasst, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) zumindest einen Teil der charakteristischen Größen selbsttätig während des Gießens des Metallstranges (2) messtechnisch erfasst, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) Gruppen (G1, G2) von Betriebsparametern bildet, die jeweils mindestens einen Basisbetriebsparameter und mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameter umfassen, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) im Rahmen einer ersten Prüfung für die vorbestimmten Gruppen (G1, G2) selbsttätig prüft, ob die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe (G1, G2) während eines jeweiligen Auswertungszeitraums ein jeweiliges vorbestimmtes erstes Stabilitätskriterium erfüllen, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) die Betriebsparameter der jeweiligen Gruppe (G1, G2) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Prüfung als Datensatz (11) in eine Datenbank (12) übernimmt oder nicht in die Datenbank (12) übernimmt, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) dem Datensatz (11) die Basisbetriebsparameter als Eingangsgrößen und die Ergänzungsbetriebsparameter als Ausgangsgrößen zuordnet, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) diejenigen der in der Datenbank (12) enthaltenen Datensätze (11) ermittelt, deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, und anhand dieser Datensätze (11) zulässige Betriebsparameterbereiche für die Ergänzungsbetriebsparameter ermittelt, – wobei die Überwachungseinrichtung (6) im Rahmen einer zweiten Prüfung selbsttätig prüft, ob die Betriebsparameter innerhalb der zulässigen Betriebsparameterbereiche liegen, und – wobei die Überwachungseinrichtung (6) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der zweiten Prüfung weitere Maßnahmen ergreift.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Stranggießkokille (1) mittels eines Volumenstroms (V, Va bis Vd) eines flüssigen Kühlmediums (4) gekühlt wird, – dass das flüssige Kühlmedium (4) beim Eintreten in die Stranggießkokille (1) eine Eintrittstemperatur (T1, T1a bis T1d) und beim Austreten aus der Stranggießkokille (1) eine Austrittstemperatur (T2, T2a bis T2d) aufweist, – dass die während des Gießens des Metallstranges (2) messtechnisch erfassten Größen den Volumenstrom (V, Va bis Vd), die Eintrittstemperatur (T1, T1a bis T1d) und die Austrittstemperatur (T2, T2a bis T2d) umfassen und – dass die Betriebsparameter einen aus dem Volumenstrom (V, Va bis Vd), der Eintrittstemperatur (T1, T1a bis T1d) und der Austrittstemperatur (T2, T2a bis T2d) ermittelten Wärmestrom (W, Wa bis Wd) umfassen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Stranggießkokille (1) eine Anzahl von Seitenwänden (3a bis 3d) aufweist, – dass der Volumenstrom (Va bis Vd), die Eintrittstemperatur (T1a bis T1d) und die Austrittstemperatur (T2a bis T2d) separat für jede der Seitenwände (3a bis 3d) erfasst werden und – dass die Überwachungseinrichtung (6) den Wärmestrom (Wa bis Wd) separat für jede der Seitenwände (3a bis 3d) ermittelt.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine (G1) der vorbestimmten Gruppen (G1, G2) von Betriebsparametern als Ergänzungsbetriebsparameter den Wärmestrom (W, Wa bis Wd) und als Basisbetriebsparameter die für den Wärmestrom (W, Wa bis Wd) relevanten Betriebsparameter umfasst.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Stranggießkokille (1) während des Stranggießens mittels einer Oszillationseinrichtung (5) mit einer Oszillationsfrequenz (f) und einem Oszillationshub (h) oszilliert wird, – dass die während des Gießens des Metallstranges (2) messtechnisch erfassten Größen die Oszillationsfrequenz (f), den Oszillationshub (h) und zum Oszillieren der Stranggießkokille (1) benötigte Oszillationskräfte (F) umfassen und – dass die Betriebsparameter einen aus der Oszillationsfrequenz (f), dem Oszillationshub (h) und den Oszillationskräften (F) ermittelten Reibungsparameter (R) für eine zwischen dem Metallstrang (2) und der Stranggießkokille (1) auftretende Reibung umfassen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine (G2) der vorbestimmten Gruppen (G1, G2) von Betriebsparametern als Ergänzungsbetriebsparameter den Reibungsparameter (R) und als Basisbetriebsparameter die für den Reibungsparameter (R) relevanten Betriebsparameter umfasst.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisbetriebsparameter das Material des Metallstranges (2), das Format (b, d) des Metallstranges (2), ein beim Gießen des Metallstranges (2) verwendetes Gießpulver (9), eine Gießgeschwindigkeit (v) und/oder einen Pegel (P) eines Gießspiegels umfassen.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Maßnahmen das Ausgeben einer Warnmeldung an einen Bediener (13) der Stranggießkokille (1) und/oder oder das Durchführen eines Stelleingriffs zum Verändern eines Betriebsparameters der Stranggießkokille (1) umfassen.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Überwachungseinrichtung (6) über einen Dateneingang (14) zusätzlich zu den von ihr erfassten charakteristischen Größen zeitliche Sequenzen von für Betriebsparameter der Stranggießkokille (1) charakteristischen Größen entgegennimmt, – dass die Überwachungseinrichtung (6) auch anhand der von ihr über den Dateneingang (14) entgegengenommenen charakteristischen Größen Gruppen (G1, G2) von Betriebsparametern bildet, die jeweils mindestens einen Basisbetriebsparameter und mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameter umfassen, – dass die Überwachungseinrichtung (6) die erste Prüfung, nicht aber die zweite Prüfung auch für die von ihr anhand der über den Dateneingang (14) entgegengenommenen charakteristischen Größen ermittelten Betriebsparameter durchführt, – dass die Überwachungseinrichtung (6) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Prüfung die von ihr anhand der über den Dateneingang (14) entgegengenommenen charakteristischen Größen ermittelten Betriebsparameter als Datensätze (11) in die Datenbank (12) übernimmt oder nicht übernimmt und – dass die Überwachungseinrichtung (6) dem Datensatz (11) die Basisbetriebsparameter als Eingangsgrößen und die Ergänzungsbetriebsparameter als Ausgangsgrößen zuordnet.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (6) im Rahmen einer dritten Prüfung prüft, ob die in der Datenbank (12) enthaltenen Datensätze (11), deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, ein Vollständigkeitskriterium erfüllen, und dass die Überwachungseinrichtung (6) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der dritten Prüfung die zulässigen Betriebsparameterbereiche für die Ergänzungsbetriebsparameter ermittelt oder nicht ermittelt.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vollständigkeitskriterium erfüllt ist, wenn in der Datenbank (12) hinreichend viele Datensätze (11), deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparametern übereinstimmen, enthalten sind und/oder wenn die Ergänzungsbetriebsparameter der Datensätze (11), deren Eingangsgrößen mit den Basisbetriebsparameter übereinstimmen, ein jeweiliges vorbestimmtes statistisches zweites Stabilitätskriterium erfüllen.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (6) das Übernehmen von Datensätzen (11) in die Datenbank (12) unterdrückt, wenn ihr von einem Bediener (13) der Stranggießkokille (1) ein Sperrbefehl (B) vorgegeben wird, oder bereits in die Datenbank (12) übernommene Datensätze (11) wieder aus der Datenbank (12) entfernt, wenn ihr vom Bediener eine Negativbewertung des Datensatzes (11) vorgegeben wird.
Überwachungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prüfung und das darauf aufbauende Übernehmen eines Datensatzes (11) in die Datenbank (12) zyklisch mit einer Taktzeit erfolgen und dass die Taktzeit erheblich kleiner als der Auswertungszeitraum des mindestens einen Ergänzungsbetriebsparameters ist.
Computerprogramm, das Maschinencode (8) umfasst, der von einer Überwachungseinrichtung (6) für eine Stranggießkokille (1) unmittelbar abarbeitbar ist und dessen Abarbeitung durch die Überwachungseinrichtung (6) bewirkt, dass die Überwachungseinrichtung (6) ein Überwachungsverfahren mit allen Schritten eines Überwachungsverfahrens nach einem der obigen Ansprüche ausführt.
Überwachungseinrichtung für eine Stranggießkokille (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Überwachungsverfahren mit allen Schritten eines Überwachungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausführt.
Stranggießkokille zum Gießen eines Metallstranges (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Stranggießkokille eine Überwachungseinrichtung (6) nach Anspruch 15 zugeordnet ist.