DE3300327C2

DE3300327C2 - Verfahren zur Durchbruchwarnung bei einer Stranggießanlage und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE3300327C2
Application number: DE3300327A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 2800 Bremen Kreynhop
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1985-01-10
Also published as: GB2133331A; IT8324385A0; FR2539063A1; DE3300327A1; US4542781A; GB8400008D0; GB2133331B; JPS59133959A; BR8400062A; IT1175312B; ZA84110B

Abstract

Bei dem Verfahren zur Durchbruchwarnung bei einer Stranggießanlage wird im Bereich der Stranggußkokille anfallender Körperschall ständig mittels eines Schallaufnehmers erfaßt und dahingehend überprüft, ob die typischen Reibgeräusche zwischen Kokille und Strang vorliegen oder nicht. Sobald festgestellt wird, daß die typischen Reibgeräusche nicht vorliegen, wird ein Durchbruchwarnsignal abgegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchbruchwarnung bei einer Stranggießkokille nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. sowie eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung.

In bekannter Weise wird bei Stranggießanlagen flüssiger Stahl aus einem Verteiler in eine wassergekühlte Stranggießkokille, zumeist Kupferkokille, gegossen. Die Kokille wird mit einer Frequenz von etwa 3 Hz in Stranggießrichtung, zumeist also auf- und abbewegt. Zwischen Stahl und Stranggießkokille wird im Normalfall ein Schmierfilm, der durch eine hierfür speziell vorgesehene Schmiersubstanz erreicht wird, aufrechterhalten. In der Kokille erstarrt bekanntlich der äußere Mantel der eingegossenen Stahlmenge, so daß diese eine gewisse Festigkeit erhält, der gegossene Stahlstrang sich unterhalb der Kokille selbst tragen und kontinuierlich herausgezogen werden kann.

Beim praktischen Betrieb einer derartigen Stranggießanlage treten von Zeit zu Zeit unvorhergesehen Betriebsstörungen auf, bei denen der Strang unerwünscht reißt. Man führt dies auf Anbackungen zwischen dem angegossenen Stahl und der Kokille zurück. Dabei reißt der bereits erstarrte, den Strang tragende Stahlmantel innerhalb der Stranggießkokille auf. Wenn dann diese Stelle nicht vor Verlassen der Kokille wieder durch Kühlung genügend Festigkeit erhält, »bricht« der flüssige Stahl durch und fließt in die Anlage. Der Produktionsablauf wird hierdurch erheblich gestört.

Das Verfahren zur Durchbruchwarnung der tingangs genannten Art ist bekannt durch Versuche der

ίο Fa. CRM, Belgien. Dabei wird die Hubgeschwindigkeit der Stranggießkokille gemessen und auf Änderungen der Hubgeschwindigkeit geachtet. Dieses Verfahren hat die Fa. Vöest in Österreich weiterentwickelt, sie verwendet Kraftmeßdosen unterhalb der Stranggießkokil-Ie. Beide Verfahren arbeiten jedoch nicht immer zufriedenstellend.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, die bekannten Verfahren und die nach diesen bekannten Verfahren arbeitenden Vorrichtungen zum Früherkenneri eines Durchbruchs weiierzuentwickeln und unter Vermeidung ihrer Nachteile so zu verbessern, daß ein bevorstehender Durchbruch mit höherer Sicherheit erkannt wird, wobei ein. Durchbruchwarnsignai ausreichend frühzeitig abgegeben wird, um die Gefahrensituation noch beseitigen und die bereits erfolgten Veränderungen, insbesondre Anbackungen, abbauen zu können.

Diese Aufgabe wird verfahrengemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ge-

jo löst, vorrichtungsmäßig wird sie gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.

Die Erfindung geht davon aus, daß bei einem Durchbruch zunächst der Schmierfilm zwischen der Stranggießkokille und dem darin befindlichen, eingegossenen

J5 Stahl unterbrochen wird und anschließend das Stahlbad mit der Kokille eine feste Verbindung (Anbackung) eingeht. Dieses physikalische Phänomen läßt sich nun. wie überraschend festgestellt wurde, a|f.-Ktisch nachweisen. Dabei wurde herausgefunden, daß die Stranggießanlage typische Schleifgeräusche abgibt, die durch die Bewegung zwischen der Kokille und dem gerade erstarrten Stahl erzeugt werden. Dabei kann die Stranggießkokille, wie heute häufig üblich, hin und her bewegt werden, sie kann aber auch ruhen.

Bei Anbackungen fallen die Schleifgeräu*che oder Reibungsgeräusche im Bereich der Anbackungen weg, weil an den Anbackungsstellen nicht mehr festes Material aus festem Merall reibt, sondern der noch flüssige Stahl an der Innenseite der Anbackungen weiterfließt.

so Bei der praktischen Durchführung ergeben sich jedoch große Schwierigkeiten dadurch, daß in Nähe der Stranggießkokille weitere, relativ viel Lärm verursachende Aggregate stehen. Die Schleifgeräusche müssen somit aus einem Grundpegel anderer Geräusche, beispielsweise Wasserdurchflußgeräusche, Krangeräusche, Geräusche des Rollgangs der Stranggießanlage usw. herausgefiltert werden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Schleifgeräusche örtlich an einer Stelle mittels eines Schallaufnehmers erfaßt werden, wo sie

bO relativ stark sind. Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen Beschleunigungsaufnehmer einzusetzen. Die Reibungsgeräusche zeigten sich besonders deutlich an der Abflußleitung des Kühlwassers der Stranggießkokille. Dabei ist es zweckmäßig, an mehreren Seiten der

b5 Kokille, vorzugsweise an allen vier Seiten, Schallaufnehmer anzuordnen, da die Anbackungen zumeist lokal beginnen. Das Herauslesen des gewünschten Signals der Schleifengeräusche geschieht erfindungsgemäß in

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einer Vergleicherstufe (Frequenzanalysator + Rechner), in der geprüft wird, ob das aktuell erfaßte Schallsignal sich von einem früher erfaßten Signal unterscheidet. Dabei wird davon ausgegangen, daß die sonstigen Schallsignale im wesentlichen konstant bleiben und sich vorzugsweise nur das den gewünschten Informationsinhalt besitzende Schleifgeräusch ändert. Da gewisse Schwankungen zwischen dem aktuell gemessenen Schallsignal und dem Normalschallsignal stets vorliegen werden, führen nur solche Abweichungen zu einem Durchbruchwamsignal, die einen gewissen Schwellwert unterschreiten.

Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, die nachfolgende Verstärker- und Auswerteschaltung auf den Frequenzbereich selektiv auszulegen, der bei den Reibungsgprä'ischen zwischen Kokille und erstarrter Stahlhaut besonders dominant ist. Hier hat sich bei Versuchen gezeigt, daß die Reibungsgeräusche im Bereich von 3 KHz deutlich erkennbar gegenüber den weiteren Störgeräuschen aufgenommen werden können.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß man zwischen Abgabe des Durchbruchwarnsignals und dem tatsächlichen Durchbruch etwa 30 Sek. Zeit hat Aufgrund dieser kurzen Zeitspanne empfiehlt es sich, mittels des Durchbruchsignals automatisch im Steuerstand der Stranggießanlage Maßnahmen auszulösen, die den bereits beginnenden Durchbruch rückgängig machen. Dies kann durch kurzzeitiges Anhalten des Stranges erfolgen. Andererseits wird man nicht darauf verzichten, auch oder nur ein akustisches Durchbruchwarnsignal jo abzugeben. Dabei muß jedoch berücksichtigt werden, daß die Zeit, um den Druchbruch noch zu verhindern, relativ kurz ist.

Zur Erläuterung des Verfahrens und der nach diesem Verfahren arbeitenden Vorrichtung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 Hne Prinzipdarstellung einer Stranggießkokille mit darüber befindlicher Verteilerrinne, Kühlwasserleitung und Vorrichtung zur Durchbruchwarnung, aus Übersichtsgründen wurde nur eine der vier Kühlwasserleitungen gezeichnet, und

F i g. 2 ein Schema des Versuchsaufbaus.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist. fließt-?us einer Verteilerrinne 10 ein Strahl 12 flüssigen Stahls in eine Kokille 14. die mittels einer Bewegungseinrichtung 16 mit einer Frequenz von 3 Hz im Sinne des Pfeiles 18 aul und ab bewegt wird. In der Kokille 14 erstarrt der AuBenmantel des eingegossenen Stahls, so daß dieser sich im wesentlichen selbst tragen kann und als Strang 20 die Kokille 14 unten verläßt.

Die Kokille 14 ist in bekannter Weise als Kupferkokille ausgebildet und, wie dargestellt, innen hohl, so daß sie von Kühlwasser durchströmt werden kann. Diese;, gelangt über eine Zuleitung 22 in den abgeschlossenen Innenraum der Kokille 14 und verläßt die Kokille 14 über eine Ableitung 24.

An der Außenwand der Ableitung 24 und in bestimmter, optimierter Entfernung von der Kokille 14 ist ein bo Beschleimigungsaufnehmer 26 (s. auch F i g. 2) befestigt, der mit tfinem Ladungsverstärker 28 verbunden ist. Das aktuell ^vom Schallaufnehmer 26 erfaßte Signal wird ständig Ihittels einer Aufzeichnungsvorrichtung 40. insbesondere einem Tonband oder einem Schreiber 44, festgehalten. Die Ver/r'eicherstufe 32 u. 36 ist frequenzmäßig so ausgelegt, daö sie insbesondere die Reibungsfrequenzen zwischen dem Strang 20 und der Kokille 14 bewertet. Gegebenenfalls kann dem Ladungsverstärker 28 ein Filter 42 nachgeschaltet werden, das unerwünichte Frequenzen unterdrückt, Störspannungen beseitigt und Funkenstörungen usw. eliminiert.

Das aktuell vom Schallaufnehmer 26 aufgenommene und vom Ladungsverstärker 28 verstärkte Signa! wird der Vergleicherstufe 32 u. 36 zugeführt und dort mit einem Normalschallsignal verglichen.

Dieses Normalschallsignal wird während des störungsfreien Betriebes aufgenommen und in der Vergleicherstufe 32 u. 36 gespeichert. Wenn das momentan aufgenommene und gefilterte Nutzsignal schlagartig und langer als ca. 2 sek. kleiner wird, ist dieses ein Zeichen für eine »Anbackung«. In diesem Fall soll sofort ein Warnsignal über eine Alarmeinrichtung 46 zur Anlage 48 durchgeschaltet werden: die Anlage 48 wird automatisch kurz angehalten, wodurch sich die aufgerissene Schale schließen kann. Danach wird langsam wieder angefahren. Die Stranggießanlage wird nicht beschädigt, wenn sie — aufgrund eines eventuellen Fehlalarms — unnötig einmal angehalten werden soll:«:.

Die Aufbereitung und Beurteilung des Nutzsignals soll per Rechner erfolgen, da — abhängig von '-erschiedenen Parametern (wie Stahlsorte. Gießgeschwindigkeit ^c) — die Mittenfrequenz und die Amplitude der Reibungsgeräusche sich gering verschieben können. Die Treffsicherheit der Beurteilung wird mit einem Rechner gegenüber einem fest eingestellten Filter erhöht.

Bei praktischen Versuchen hat sich gezeigt, daß die Reibungsgeräusche sich im Frequenzbereich von 2.7 bis 33 KHz befinden. Dieser Frequenzbereich wird jedoch von Anlage zu Anlage variieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

33 OO 327 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Durchbruchwarnung bei einer Stranggießanlage, bei dem im Bereich einer Stranggießkokille Messungen durchgeführt und auf Änderungen der Meßergebnisse geachtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich einer Stranggießkokille auftretende Schalt insbesondere Körperschall, ständig mittels eines Schallaufnehmers erfaßt, in einer Vergleicherstufe mit einem Normalschallsignal eines Schallaufnehmers verglichen und ein Durchbruchwarnsignai abgegeben wird, wenn das aktuelle Schallsignal um mehr als einen Schwellwert unter das Normalschallsignal abfällt.

2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzbereich mit einem Maximum an ScHeifgeräusch zwischen Stranggießkokille und Strang önd einem Minimum an sonstigen Störgeräuschen erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperschall an der Abwasserleitung der Stranggießkokille abgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchbruchwarnsignai an den Steuerstand der Stranggießanlage weitergeleitet wird und bei Vorliegen eines Durchbruchwarnsignals Maßnahmen zur Verhinderung des sich anbahnenden Durchbruchs, wie Ändern der Gießgeschwindigkeit bzw. kurzzeitiges Anhalten des Strangs usw, ausgelöst wt.den.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen z.,r Verhinderung des sich anbahnenden Durchbruchs automatisch bei Vorliegen eines Durchbruchwarnsignals ausgelöst werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 —4, gekennzeichnet durch einen im Bereich der Stranggießkokille (14) angeordneten Schallaufnehmer (26), einen an diesen angeschlossenen Verstärker (28), eine Vergleicherstufe (32,36) sowie eine Alarmeinrichtung (46).