DE19856343A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Früherkennung von Schlackendurchfluss im Schattenrohr einer Gießpfanne - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Früherkennung von Schlackendurchfluss im Schattenrohr einer Gießpfanne (1), das von einem Manipulator (5) bewegt wird, und durch das der Inhalt der Gießpfanne (1) über das Schattenrohr (2) in einen Zwischenbehälter (3) und von dort in eine Kokille (4) fließt. Das Einströmen von Schlacken in den Zwischenbehälter (3) und die Kokille (4) wird dadurch vermieden, dass die beim Durchströmen des Schattenrohres (2) auftretenden unterschiedlichen Bewegungen desselben zur Unterscheidung von Metallschmelzendurchfluss und Schlackendurchfluss benutzt werden und dass mindestens ein Beschleunigungsgeber (6) vorgesehen ist, der zur Aufnahme der beim Durchströmen des Schattenrohres (2) auftretenden Bewegungen dient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Früherkennung von Schlackendurchfluss im Schattenrohr einer Gießpfanne, das von einem Manipulator bewegt wird, und durch das der Inhalt der Gießpfanne in einen Zwischenbehälter und von dort in eine Kokille fließt.

Es besteht zunehmend die Tendenz, Stahl mit hohem Reinheitsgrad, sogenannten "Clean Steel" herzustellen, um den steigenden Forderungen nach besseren Stahleigenschaften gerecht zu werden. Dabei spielt die Trennung von Stahl und Schlacke eine wesentliche Rolle.

Für den Abstich aus Gießpfannen ist das sogenannte AMEPA-System bekannt. Es wird hauptsächlich bei Stranggießanlagen eingesetzt. Hierbei dient ein elektronischer Sensor am Pfannenausguss zur Anzeige von Schlackenfluss und zum Auslösen eines Schiebersystems, das die Austrittsöffnung der Gießpfanne verschließt.

Ein schlackenfreies Abstechen ist mit diesem System nicht zu erreichen, weil der Sensor erst reagiert, wenn bereits ein Teil der Schlacke durch die Austrittsöffnung geflossen ist.

Aus der deutschen Patentschrift DE 33 27 671 C2 ist eine Einrichtung zum weitgehend schlackenfreien Abstechen von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, aus metallurgischen Gefäßen bekannt. Es geht hier primär um die Aufgabe, über einen Eintauchvorgang eines Absperrkörpers Wirbelbildungen und damit Vermischungen von Schlacke und Schmelze zu verhindern.

Hierzu wird ein Absperrkörper vorgeschlagen, der mittels einer heb- und senkbaren Stange über ein Hubsystem in das metallurgische Gefäß eingefahren werden kann. Durch das Absenken des Strömungskörpers und Halten kurz über dem Gefäßboden oberhalb der Abstichöffnung wird der negative Potentialwirbel besser gebunden.

Es wird beschrieben, dass die Art von Strömungskörper zur Verminderung einer Verwirbelung aber auch vollends auf die Abstichöffnung auf dem Gefäßgrund abgesenkt werden kann, um somit den Abstich zu beenden. Dabei wird aber der Strömungskörper nicht vollständig von der Abstichöffnung aufgenommen, sondern sitzt auf der Öffnung auf.

Bei der genannten Abstichmethode aus dem Stand der Technik ist nur ein schlackenarmer, kein schlackenfreier Abstich möglich. Wenn Schlacke nicht rechtzeitig erkannt wird, besteht die Gefahr, dass diese über den Zwischenbehälter in die Kokille gelangt, sich in der Stranghaut einbettet und zu Oberflächenfehlern führt oder bei größeren Partikeln einen Schlackendurchbruch verursachen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen ein möglichst schlackenfreier Abstich aus einer Gießpfanne zu verwirklichen ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruch 1 und des Vorrichtungsanspruchs 2. Aufgrund der unterschiedlichen Reibung beim Durchströmen des Schattenrohres durch Metallschmelze und Schlacke gehen von dem Schattenrohr unterschiedliche Bewegungen bzw. Schwingungen aus, die zur Unterscheidung von Metallschmelze und Schlacke ausgenutzt werden.

Zur Registrierung der beim Durchströmen des Schattenrohres auftretenden Bewegungen dienen vorzugsweise mehrere Beschleunigungsgeber. Diese sind vorteilhafterweise am Manipulator angeordnet, da die Vibrationen des Schattenrohres durch Körperschall dorthin übertragen werden. Dort sind sie keinen wesentlichen Temperaturbelastungen ausgesetzt und verursachen keinen Wartungsaufwand.

Die Signale des Beschleunigungsgebers werden von einer Auswerteelektronik mittels Gradientenverfahrens und neuronalen Netzen oder Fuzzy-Technologie ausgewertet bzw. durch ein Hochpassfilter geschickt oder nach Art der Fourier-Analyse in einzelne Frequenzen zerlegt. Dadurch wird eine Änderung der Signale beim Übergang von Metallschmelze zu Schlacke schnellstmöglich und präzise erkannt und zum schnellen Schließen des Auslaufs der Gießpfanne ausgenutzt. Auf diese Weise wird verhindert, dass nennenswerte Schlackenmengen in den Zwischenbehälter gelangen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Teils einer Stranggießanlage mit einem Beschleunigungsgeber,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Schwingungen des Schattenrohres.

In Fig. 1 ist eine Gießpfanne 1 dargestellt, aus der die Metallschmelze durch ein Schattenrohr 2 in einen Zwischenbehälter 3 und von diesem in eine Kokille 4 strömt. Das Schattenrohr 2 wird durch einen Manipulator 5 bewegt, an dem mindestens ein Beschleunigungsgeber 6 befestigt ist.

Auf dem Diagramm der Fig. 2 sind die Vibrationsamplituden des Schattenrohres 2 über der Zeit schematisch dargestellt. Im Bereich 7 handelt es sich um Vibrationen, die beim Ausströmen der Metallschmelze entstehen, im Bereich 8 sind Vibrationen dargestellt, die durch Ausströmen der Schlacke ausgelöst werden. Die Linie 9 markiert die Grenze zwischen beiden Bereichen. Der Pfeil 10 zeigt die Richtung der Abnahme des Gewichts der Gießpfanne 1 an.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:
Beim Ausströmen der Metallschmelze und der Schlacke aus der Gießpfanne 1 wird das Schattenrohr 2 in Schwingungen versetzt.

Die Schwingungen des Schattenrohrs 2 werden durch Körperschall auf den bzw. die am Manipulator 5 befestigten Beschleunigungsgeber 6 übertragen. Diese registrieren, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, unterschiedliche Schwingungsbilder für den Bereich der Metallschmelze 7 und den Bereich der Schlacke 8. Aufgrund der gewählten Verfahren der Frequenzanalyse (Gradientenverfahren, neuronale Netze, Fuzzy-Technologie) können die Bereiche 7 und 8 schnell und genau unterschieden werden. Die Linie 9 markiert den Zeitpunkt des empfohlenen Schließens der Gießpfanne. Dieser fällt in den Beginn des Ausströmens der Schlacke. Durch das frühzeitige und schnelle Schließen der Gießpfanne gelangen keine nennenswerten Schlackenmengen in den Zwischenbehälter 3 und somit in die Kokille 4. Auf diese Weise kann die gewünschte hohe Gussqualität erreicht werden. Der dazu erforderliche Kostenaufwand liegt bei der erfindungsgemäßen Lösung um mindestens einen Faktor 50 niedriger als bei dem bekannten AMEPA-System.

Claims (6)

1. Verfahren zur Früherkennung von Schlackendurchfluss im Schattenrohr (2) einer Gießpfanne (1), das von einem Manipulator (5) bewegt wird, und durch das der Inhalt der Gießpfanne (1) über das Schattenrohr (2) in einen Zwischenbehälter (3) und von dort in eine Kokille (4) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Durchströmen des Schattenrohres (2) auftretende unterschiedlichen Bewegungen desselben zur Unterscheidung von Metallschmelzendurchfluss und Schlackendurchfluss benutzt werden.

2. Vorrichtung zur Früherkennung von Schlackendurchfluss im Schattenrohr (2) einer Gießpfanne (1), das von einem Manipulator (5) bewegbar ist und durch das der Inhalt der Gießpfanne (1) in einen Zwischenbehälter (3) und weiter in eine Kokille (4) füllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise mehrere Beschleunigungsgeber (6) vorgesehen sind, die zur Aufnahme der beim Durchströmen des Schattenrohres (2) auftretenden Bewegungen dienen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Beschleunigungsgeber (6) am Manipulator (5) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteelektronik vorgesehen ist, die die Signale der Beschleunigungsgeber (6) mittels Gradientenverfahrens oder neuronalen Netzen oder Fuzzy-Technologie oder ähnlichen Auswerteverfahren auswertet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Signale der Beschleunigungsgeber (6) bei unterschiedlichen Frequenzen erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießpfanne (1) eine Schließvorrichtung für deren Auslauf aufweist, die beim Übergang (9) von Metallschmelzendurchfluss (7) zum Schlackendurchfluss (8) durch ein entsprechendes Signal der Auswerteelektronik schnellstmöglich geschlossen wird.