DE19960594A1 - Verfahren zur Überwachung des individuellen Prozessverlaufs von Transportbehältern für metallische Schmelze sowie System hierzu - Google Patents
Verfahren zur Überwachung des individuellen Prozessverlaufs von Transportbehältern für metallische Schmelze sowie System hierzuInfo
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Abstract
Um ein Verfahren zur Überwachung des individuellen Prozeßverlaufs von Transportbehältern für metallische Schmelze, insbesondere des Prozeßverlaufs zwischen dem Schmelzaggregat und der Gießstation, zu automatisieren, wird ein Verfahren mit dem Ablauf folgender Schritte vorgeschlagen: automatische Identifizierung jedes einzelnen Transportbehälters (2a, 2b, 12) durch Ermittlung der Daten mindestens eines an jedem Transportbehälter angebrachten individuellen Informationsträgers (8, 14, 114, 214) bei der Vorbeibewegung oder zeitweisen Wartens des Transportbehälters an mindestens einer ortsfest angeordneten Station (9, 11) entlang der Prozeßroute sowie selbständige Weiterleitung dieser kombinierten Ort-Behälter-Informationen an ein Auswertesystem (16) zur rechnergestützten Ermittlung der Transportbehälterlogistik und der Parameter für nachfolgende Prozesse in Abhängigkeit des individuellen Prozeßverlaufs eines jeden Transportbehälters. Es wird ein entsprechendes Überwachungssystem vorgeschlagen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des individuellen Prozeß
verlaufs von Transportbehältern für metallische Schmelze, insbesondere des Pro
zeßverlaufs zwischen dem Schmelzaggregat und der Gießstation, sowie ein Sy
stem hierzu.
Transportbehälter für metallische Schmelze dienen als Überbrückungsmittel der
Wege zwischen Schmelzaggregat, beispielsweise einem Elektrolichtbogenofen
oder Konverter, und der Gießstation, beispielsweise einer Stranggießanlage. Die
metallurgische Nachbehandlung von Stahl wird in der heutigen Zeit weniger im
Schmelzaggregat, sondern weitgehend in der Gießpfanne in nachgeschalteten
sekundärmetallurgischen Behandlungsstationen vorgenommen. Nach Entleeren
der Schmelze in den Verteiler der Stranggießanlage gelangt die Gießpfanne -
evtl. nach einer kurzen Heißreparatur - zurück zu ihrem Ausgangspunkt, und ein
neuer Arbeitszyklus beginnt.
Derartige Pfannen sind mit Feuerfestmaterial ausgemauert, um die Schmelze
beim Transport zu isolieren und somit einen geringen Wärmeverlust insbesondere
während der relativ langen Gieß- und Hängezeiten an der Gießstation zu gewähr
leisten. In Abhängigkeit des Verschleißgrades des Feuerfestmaterials kommt es
zu einer Erhöhung des Wärmeverlustes der Pfanne, wobei dieser Wärmeverlust
beim Gießprozeß ermittelt und durch Einbringen von Überhitzungsenergie in die
Schmelze ausgeglichen werden muß.
Derartige Verschleißprozesse sind individuell abhängig von der Anzahl der Ar
beitszyklen, aber auch von der jeweiligen Prozeßroute jeder Pfanne, die bestimmt
wird von den Verweilzeiten des Stahls in der Pfanne als Folge von Transportzeit,
Wartezeiten zwischen den Prozeßstufen oder den Behandlungszeiten innerhalb
der Prozeßstufen. Auch die Behandlungstemperaturen nehmen Einfluß auf den
Verschleißgrad.
Ausgehend von diesen Daten können Rückschlüsse gezogen werden auf den Zu
stand der Feuerfestausmauerung und somit auf den spezifischen Wärmeverlust
der Pfanne. In Abhängigkeit davon wird die notwendige Temperatureinbringung in
die Schmelze vor dem Gießen berechnet. Zudem ist in Abhängigkeit der Anzahl
der Arbeitszyklen sowie der Überwachung des individuellen Prozeßverlaufs der
Zeitpunkt für die Neuzustellung der Pfanne mit Feuerfestmaterial bestimmbar.
Bisher ist es üblich, die individuellen Daten, die die Route einer bestimmten Pfan
ne ausmachen, durch Bedienungspersonal an den jeweiligen Prozeßstufen manu
ell aufzunehmen und dann Rückschlüsse auf die oben genannten Faktoren zu
ziehen. Diese Vorgehensweise ist personalaufwendig und fehlerträchtig.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung demnach die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren und ein System gattungsgemäßer Art zu schaffen, mit dem eine Überwa
chung des individuellen Prozeßverlaufs eines jeden Transportbehälters automa
tisch erfolgt.
Hierzu wird verfahrensgemäß vorgeschlagen, daß jeder einzelne Transportbehäl
ter automatisch identifiziert wird durch Ermittlung der Daten mindestens eines an
jedem Transportbehälter angebrachten individuellen Informationsträgers bei der
Vorbeibewegung des Transportbehälters an mindestens einer, bevorzugt mehre
ren, ortsfest angeordneten Stationen entlang der Prozeßroute, sowie dem selb
ständigen Weiterleiten dieser kombinierten Ort-Behälter-Informationen an ein
Auswertesystem zur rechnergestützten Ermittlung der Transportbehälterlogistik
und der Parameter für nachfolgende Prozesse.
Die aufgenommenen Daten von einen Behälter an einem bestimmten Ort dienen
als Datenbasis für ein Rechnermodell. Hier wird über den individuellen Prozeß
verlauf und Abfolge von Zeiten rechnerisch beispielsweise der Zustand der Feu
erfestausmauerung des Transportbehälters bzw. der spezifische Wärmeverlust
der Pfanne bestimmt und in Abhängigkeit hiervon die Parameter für nachfolgende
Prozesse, insbesondere die Einstellung der Überhitzungstemperaturen beim Gie
ßen jeder Schmelze und der Zeitpunkt der Neuzustellung des Transportbehälters
mit Feuerfestmaterial, ermittelt.
Das vorgeschlagene System umfaßt hierzu individuelle Informationsträger, mit
denen die jeweiligen Transportbehälter zu ihrer Identifizierung versehen sind, min
destens eine Station, die entlang der Prozeßroute der Transportbehälter angeord
net ist - vorzugsweise an den jeweiligen Behandlungsstationen der Schmelze -,
wobei diese Stationen mit Mitteln versehen sind zur Ermittlung der Daten, die sich
auf den Informationsträgern der Transportbehälter befinden, wobei sich die Trans
portbehälter mit einem vorgegebenen Abstand an den Stationen vorbeibewegen
oder beabstandet hierzu für einen bestimmten Zeitraum warten, sowie mit Mitteln
zur selbständigen Weiterleitung dieser Informationen an rechnergestützte Aus
wertesysteme.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Systems weisen die Trans
portbehälter selbst die Mittel zur Übertragung von - kodierten - Daten an die jewei
ligen Stationen auf, vorzugsweise in Form von Transpondern nach Anspruch 5.
Insbesondere wird ein Transponder auf Basis von Mikrowellen vorgeschlagen. Die
Identifikationsdaten werden im Transponder, der am Transportbehälter angeord
net ist, gespeichert und bei Annäherung an die jeweilige Station zu dieser übertra
gen. Der Abstand zwischen Transportbehälter und Station kann zwischen 3 und
10 m betragen. Sowohl der Transponder als auch die Station sind mit einem den
rauhen Umgebungsbedingungen angepaßten thermischen und mechanischen
Schutz versehen.
Nach einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Systems sind die
Stationen mit Auslesemitteln für kodierte Daten auf den Informationsträgern ver
sehen. Denkbar sind hier beispielsweise auch Strichcodierungen, die von Kame
ras an den Stationen gelesen werden. Eine bevorzugte Ausführungsform als
thermische Musterauswertung wird in den Ansprüchen 5 bis 7 vorgeschlagen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung. Hierbei zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Systems mit einem Transponder am
Transportbehälter;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Systems auf Grundlage einer
thermischen Musterauswertung.
Fig. 1 zeigt eine Gießstation 1 mit zwei Gießpfannen 2a, 2b, die an einem ge
meinsamen Pfannendrehturm 3 für einen Sequenzgießprozeß aufgehängt sind.
Der Pfannendrehturm ermöglicht die genaue und schnelle Positionierung der je
weiligen Pfanne über dem Verteiler 4. Über den Verteiler 4 bzw. über ein Tauch
rohr 5 fließt Schmelze 6 in die unterhalb des Verteilers angeordnete Kokille 7 zur
Formgebung der Schmelze als Bramme, Knüppel etc.
An ihrer Außenfläche bzw. Mantel ist jede Gießpfanne 2a, 2b mit einem Mikro
wellen-Transponder 8 versehen. Es handelt sich um eine Sende- und Empfangs
einrichtung, die nach einer empfangenen und ausgewerteten Anfrage von einer
Station, hier mit 9 bezeichnet, eine Antwort im Umfang der jeweiligen gespeicher
ten Behälterdaten an diese erteilt. Die Kommunikation zwischen Transponder 8
und Station 9 mit entsprechendem Anfragesystem ist hier über ein Strahlenbündel
10 sichtbar gemacht. Durch die Identifizierung der jeweiligen Pfanne werden auf
Basis der im Prozeßverlauf gesammelten Daten Rückschlüsse beispielsweise auf
den Verschleißgrad der Feuerfestmaterialzustellung der Pfanne gezogen und
mittels eines Rechnermodells die notwendigen Schmelzetemperaturen für eine
sichere Gießtemperatur berechnet und beim Abstich im Schmelzaggregat einge
stellt.
Bei einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2) liest eine Thermokamera 11 ein indi
viduelles thermisches Muster aus. Hierzu wird an den Pfannenmantel 12 in einem
Abstand von etwa 100 mm mit Hilfe von Befestigungselementen 13a, 13b eine
Platte 14 - beispielsweise mit Abmessungen von 1200 mm Höhe und 500 mm
Breite - angebracht. Die Platte selbst ist aus Feuerfestmaterial gefertigt. Um durch
natürliche Konvektion der vorbeistreichenden Luft eine Verminderung der Plat
tenoberflächentemperatur zu erhalten, ist die Platte an ihrer vom Pfannenmantel
abgewandten Seite mit gerippten metallischen Elementen 15 versehen. Hierdurch
werden Oberflächentemperaturen der Platte zwischen 80 und 100°C erreicht,
während der Pfannenmantel Oberflächentemperaturen von etwa 200°C aufweist.
Eine solche Platte 14 ist mit einem für jeden Behälter individuellen Muster vorgese
hen (Fig. 3 und 4). Mittels der Thermokamera wird das jeweilige thermische
Muster ausgelesen, wenn sich eine Pfanne in der Nähe einer Thermokamera be
findet, die an den jeweiligen Prozeßstationen angeordnet sind, beispielsweise der
Schmelzstation, der Station zur Sekundärbehandlung der Schmelze sowie der
Gießstation entsprechend Fig. 1. Das aufgenommene thermische Muster wird
von dieser Kamera 11 an ein Auswertesystem 16 weitergeleitet, in das die Ergeb
nisse der anderen Muster der verschiedenen Stationen ebenfalls eingehen, hier
mit 17 bezeichnet. Mittels eines Rechermodells werden diese Muster verarbeitet,
und aus den gewonnenen Daten Rückschlüsse auf beispielsweise den Zeitpunkt
der nächsten Feuerfestzustellung der Pfanne gezogen oder die Einstellungen für
weitere Prozesse ausgerechnet und als Stellgröße (18) an die entsprechenden
Vorrichtungen gegeben, beispielsweise an das Schmelzaggregat zur Einstellung
der entsprechenden Überhitzungstemperaturen. Diese Datenbasis ist nicht nur zur
Verwendung der Berechnungen für Neuzustellungen der Pfannen und Berech
nungen der Überhitzungstemperaturen beschränkt. Denkbar ist die Berechnung
aller Größen, die in die Pfannenlogistik eingehen. Wird beispielsweise ein Ausfall
einer der Pfannen beobachtet, kann der Prozeßverlauf der anderen Pfannen koor
diniert und an die neue Situation angepaßt werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine Platte 114, 214, die als Informationsträger
bei der thermischen Musterauswertung dient. Die Platte 114 nach Fig. 3 weist ein
vorgerastertes Muster 115 auf, wobei durch die unterschiedliche Wahl von Durch
brüchen - hier wird beispielhaft nur ein Durchbruch mit 116 bezeichnet - ein indivi
duelles Muster entsteht, das jeweils für eine Pfanne charakteristisch ist. Die Platte
nach Fig. 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß ihr Muster in der ersten und vierten
Zeile von oben jeweils in der rechten Spalte keinen Durchbruch aufweist. Die linke
Spalte jeder Platte weist in jedem perforierten Fenster Durchbrüche auf und dient
als Referenzspalte 117, 217. Die Platte nach Fig. 4 ist in dieser Gegenüberstel
lung nicht individualisiert. Derart an dem Pfannenmantel befestigt, erlauben diese
Platten die Sicht auf den Pfannenmantel durch die jeweiligen Durchbrüche. Eine
an den Stationen angebrachte Thermokamera erkennt bei Annäherung einer
Pfanne ein thermisches Muster, welches sich aus heißen Bereichen und kühleren
Bereichen zusammensetzt, je nachdem, ob der jeweilige Durchbruch den Blick auf
den Pfannenmantel zuläßt.
Das aktuell aufgenommene Videobild wird - wie in Fig. 2 beschrieben - einem
Auswertesystem zugeführt. Zum einen wird anhand der Anzahl und Anordnung
der Durchbrüche in der Platte bestimmt, um welche Pfanne es sich handelt, zum
anderen können selbst über die Ausbildung des Thermobildes schon Rückschlüs
se über die Beschaffenheit der Feuerfestausmauerung gezogen werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Überwachung des individuellen Prozeßverlaufs von Transport
behältern für metallische Schmelze, insbesondere des Prozeßverlaufs zwi
schen dem Schmelzaggregat und der Gießstation,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
automatische Identifizierung jedes einzelnen Transportbehälters (2a, 2b, 12) durch Ermittlung der Daten mindestens eines an jedem Transportbehälter angebrachten individuellen Informationsträgers (8, 14, 114, 214) bei der Vor beibewegung oder zeitweisen Wartens des Transportbehälters an minde stens einer ortsfest angeordneten Station (9, 11) entlang der Prozeßroute,
selbständige Weiterleitung dieser kombinierten Ort-Behälter-Informationen an ein Auswertesystem (16) zur rechnergestützten Ermittlung der Transport behälterlogistik und der Parameter für nachfolgende Prozesse in Abhängig keit des individuellen Prozeßverlaufs eines jeden Transportbehälters.
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
automatische Identifizierung jedes einzelnen Transportbehälters (2a, 2b, 12) durch Ermittlung der Daten mindestens eines an jedem Transportbehälter angebrachten individuellen Informationsträgers (8, 14, 114, 214) bei der Vor beibewegung oder zeitweisen Wartens des Transportbehälters an minde stens einer ortsfest angeordneten Station (9, 11) entlang der Prozeßroute,
selbständige Weiterleitung dieser kombinierten Ort-Behälter-Informationen an ein Auswertesystem (16) zur rechnergestützten Ermittlung der Transport behälterlogistik und der Parameter für nachfolgende Prozesse in Abhängig keit des individuellen Prozeßverlaufs eines jeden Transportbehälters.
2. System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
umfassend
individuelle Informationsträger (8, 14, 114, 214), mit denen die jeweiligen Transportbehälter (2a, 2b, 12) zu ihrer Identifizierung versehen sind,
mindestens eine Station (9, 11), die entlang der Prozeßroute der Transport behälter angeordnet ist, mit Mitteln (9a, 11a) zur Ermittlung der auf den In formationsträgern gegebenen Daten der sich an den Stationen vorbeibewe genden oder an diesen für einen bestimmten Zeitraum wartenden Transport behälter sowie
Mittel zur selbständigen Weiterleitung dieser Informationen an rechnerge stützte Auswertesysteme (16) zur Bestimmung der Transportbehälterlogistik und der Parameter für nachfolgende Prozesse in Abhängigkeit der aufge nommenen und verarbeiteten Daten über den jeweils, auf seiner individuel len Prozeßroute verfolgten Transportbehälter.
individuelle Informationsträger (8, 14, 114, 214), mit denen die jeweiligen Transportbehälter (2a, 2b, 12) zu ihrer Identifizierung versehen sind,
mindestens eine Station (9, 11), die entlang der Prozeßroute der Transport behälter angeordnet ist, mit Mitteln (9a, 11a) zur Ermittlung der auf den In formationsträgern gegebenen Daten der sich an den Stationen vorbeibewe genden oder an diesen für einen bestimmten Zeitraum wartenden Transport behälter sowie
Mittel zur selbständigen Weiterleitung dieser Informationen an rechnerge stützte Auswertesysteme (16) zur Bestimmung der Transportbehälterlogistik und der Parameter für nachfolgende Prozesse in Abhängigkeit der aufge nommenen und verarbeiteten Daten über den jeweils, auf seiner individuel len Prozeßroute verfolgten Transportbehälter.
3. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der jeweilige Transportbehälter Mittel (8) zur Übertragung von Daten an
die jeweilige Station (9) aufweist.
4. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Station (11) mit Auslesemitteln (11a) für die Daten auf den
Informationsträgern (14, 114, 214) versehen sind.
5. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Informationsträger eine Sende- und Empfangseinrichtung (8) um
faßt, die an dem Transportbehälter (2a, 2b) angebracht ist und die nach einer
empfangenen und ausgewerteten Anfrage von einer Station eine Antwort im
Umfang der Behälterdaten an diese erteilt.
6. System nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet,
daß der Informationsträger eine Platte (14, 114, 214) umfaßt, die mit einem
Abstand an dem Mantel des Transportbehälters angeordnet ist und die mit
einem Muster versehen ist, das den jeweiligen Behälter individualisiert, und
daß die Informationsaufnahmemittel an den Stationen (11) Kameras (11a)
zum Lesen der individuellen Muster umfassen.
7. System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Platte mit einem durch Durchbrüche eingebrachten und individuali
sierten Muster versehen ist, und Thermokameras das sich ergebende ther
mische Muster auslesen.
8. System nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Platte aus Feuerfestmaterial besteht und an ihrer vom Transportbe
hältermantel abgewandten Seite mit gerippten metallischen Elementen (15)
belegt ist zur Einstellung einer im Verhältnis zum Behältermantel niedrigeren
Temperatur.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Daten des Prozeßverlaufs von Stahlgießpfannen (2a, 2b, 12) nach
Route und Zeitintervallen von dem Schmelzaggregat bis zur Gießstation (1)
sowie zurück aufgenommen werden, daß diese als Datengrundlage in ein
Rechnermodell eingehen und in Abhängigkeit davon die notwendigen Über
hitzungstemperaturen beim Gießen jeder Schmelze sowie der Zeitpunkt der
Neuzustellung des Transportbehälters mit wärmedämmendem Material rech
nergestützt ermittelt werden.
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