DE3703528C1 - Verfahren zur UEberwachung von Rollen in Stranggiessanlagen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Rollen in Stranggießanlagen, bestehend aus einem Meßumformer mit Fühler sowie einem Kabelanschluß zur Weiterleitung des Meßsignals an eine anzeigende oder schreibende Meßwertausgabe. Mit dieser bekannten Vorrichtung (DE 29 33 483 C2) können die Maulweite der Rollen, der Schlag, die Gängigkeit sowie der Abstand aufeinanderfolgender Rollenpaare geprüft werden. Diese Prüfung kann aber nur während des Stillstandes der Anlage vorgenommen werden, so daß keine Meßdaten während des Gießvorganges, insbesondere bei langen Gießzeiten (Sequenzguß) abgefragt werden können. Die Prüfung selbst kann je nach Umfang zu einer Verlängerung des produktionstechnisch bedingten Stillstandes führen. Weitere Nachteile liegen darin, daß die Prüfvorrichtung von der Kokille aus in Gießrichtung abgelassen werden muß, um bestimmte Rollen innerhalb des Stütz- bzw. Führungsgerüstes prüfen zu können und die Fühler der Meßumformer einem Verschleiß unterliegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen Rollen in Stranggießanlagen berührungslos auf ihre Funktionsfähigkeit hin überwacht und im Sinne einer vorbeugenden Instandhaltung fortlaufend geprüft werden können.

Diese Aufgabe wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteil dieser Verfahrensweise ist die berührungslose Abtastung der in der Meßebene liegenden Rollenoberfläche, die es ermöglicht, die Prüfung auch während des Gießvorganges und bei Einsatz mehrerer Vorrichtungen gleichzeitig an mehreren Rollen durchzuführen. Weiterhin ist man damit frei in der Wahl der zu prüfenden Stelle der gesamten Rollenoberfläche. Jede Änderung des Rollenquerschnittes, sei es im Hinblick auf die Größe des Durchmessers oder im Hinblick auf die Rundheit, wird durch dieses Verfahren erfaßt, ebenso die Lageveränderung bezogen auf die neu eingebaute und unbelastete Rolle. Damit ist es möglich, hinausgehend über die schon bekannte Vorrichtung, auch den Grad der Durchbiegung zu erfassen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Meßumformer mit Fühler sowie einem Kabelanschluß zur Weiterleitung des Meßsignals an eine anzeigende oder schreibende Meßwertausgabe. Diese Vorrichtung wird im Hinblick auf eine berührungslose Abtastung der in der Meßebene liegenden Rollenoberfläche auf einen bestimmten, vorgegebenen Abstand zu dieser Rollenoberfläche gehalten. Dabei ist der Abstand die Führungsgröße und die Änderung dieses Abstandes die Regelabweichung einer stetigen Regeleinrichtung unter Zuhilfenahme eines Gases als Hilfsenergie. Die Erfindung kann deshalb auch so beschrieben werden, daß im Unterschied zur bekannten, direkten Abtastung der Rollenoberfläche mittels des Fühlers eines Meßumformers ein festgelegter Abstand zur Wegänderung des Fühlers berührungslos addiert wird.

Für den Einsatz dieser Vorrichtung im laufenden Gießbetrieb sind der den Mantel des Gehäuses bildende mäanderförmig gewickelte Innen- bzw. Außenbelag aus Metallband gewickelt und der Zwischenraum von Kühlwasser durchströmt. Auf der Bodenplatte des Gehäuses kann auch ein zweiter Meßumformer angeordnet werden, um sicherzustellen, daß im Falle des Ausfalls eines Meßumformers während des Gießbetriebes die Meßstelle weiterhin abgefragt werden kann. Der bzw. die Meßumformer sind über Kabelanschlüsse mit einer anzeigenden oder schreibenden Meßwertausgabe verbunden, so daß mit Hilfe eines Rechners die anfallenden Meßsignale im Hinblick auf die verschiedensten Fragestellungen hin ausgewertet werden können. Anhand der dann vorliegenden Auswertungen können im Sinne einer vorbeugenden Instandhaltung die Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen. daß die Funktionsfähigkeit der Rollen während des Gießbetriebes immer gewährleistet ist. Damit werden die nicht vorgeplanten Stillstandszeiten z. B. infolge der Notwendigkeit eines Rollenwechsels reduziert und die Leistung der Gesamtanlage gesteigert.

Der gewünschte aufrechtzuerhaltende Abstand des Bezugskörpers von der Rollenoberfläche kann in einer gewissen Bandbreite vorgegeben werden. Maßgebend dafür ist der Zuführungsdruck des als Hilfsenergie benutzten Gases, der Grad der Abdrosselung des Gases in der mit einer Düse versehenen ersten Kammer des Bezugskörpers sowie der Durchmesser der Düsenbohrung. Gibt man den Zuführungsdruck mit einem Wert von 1 bar vor und drosselt diesen Druck auf 0,5 bar ab, dann entspricht der gewünschte Abstand des Bezugskörpers von der Rollenoberfläche einem Verhältnis von D/8, wobei D der Durchmesser der Düsenbohrung ist. Bei der Überlegung des Einsatzes dieser erfinderischen Meßvorrichtung bei sehr unterschiedlichen Rollendurchmessern je nach Strangformat spielt auch der maximal mögliche Verschiebeweg des Bezugskörpers eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Dieser Verschiebeweg ist abhängig von der Federkennlinie des Metallbalges, von der Längenzunahme des gestreckten Balges im Vergleich zur Ruhelage und vom Zuführungsdruck. Alle drei Einflußgrößen sind nun so aufeinander abgestimmt, daß sich ein Verschiebeweg des Bezugskörpers von mindestens 10 mm ergibt. Dies reicht aus, um eine Änderung des Durchmessers der Rollen bzw. der Brammendicke von mindestens 20 mm abzudecken.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Meßvorrichtung

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Meßvorrichtung und schematisch ihre Anordnung in bezug auf die Rolle einer Stranggießanlage. Der Bezugskörper 1 besteht aus zwei nebeneinanderliegenden Kammern 2, 3, die durch eine gasdichte Membrane 4 voneinander getrennt sind. Über eine Bohrung 5 und einem gasdichten flexiblen Schlauch 6 wird in Parallelschaltung beiden Kammern 2, 3 Gas als Hilfsenergie zugeführt, wobei in der Leitung zur mit einer Düse 7 versehenen ersten Kammer 2 eine Drossel 8 eingebaut ist. Diese Drossel 8 reduziert den Zuführungsdruck von etwa 1 bar auf 0,5 bar in der ersten Kammer 2. Das Gas in der ersten Kammer 2 strömt durch eine Bohrung 9 des Gehäusedeckels 10 und danach durch die Düsenbohrung 11 auf die Oberfläche 12 der Rolle 13. Durch den Rückstau des Gases auf der Rollenoberfläche 12 wird zwischen der Düse 7 und der Rollenoberfläche 12 ein bestimmter, vorgegebener Abstand 14 eingehalten. Das Gas in der benachbarten zweiten Kammer 3 strömt durch die verschließbare Bohrung 15 in den durch den Gehäusedeckel 10, dem mäanderförmig gewickelten Innenbalg 16 und der Bodenplatte 17 gebildeten Hohlraum 18. Der auf die Innenfläche 19 des Gehäusedeckels 10 wirkende Gasdruck steht im Gleichgewicht zu den entgegengesetzt gerichteten Federkräften des Innen- 16 und Außenbalges 20. Diese aus Metallband gewickelten Bälge 16, 20 sind mit dem einen Ende am Gehäusedeckel 10 und mit dem anderen Ende am Gehäusering 21 befestigt. In einer Ausnehmung des Gehäuseringes 21 ist die Bodenplatte 17 eingesetzt, die eine als Drossel wirkende Bohrung 22 aufweist. Durch diese Bohrung entweicht das über den Schlauch 6 in die zweite Kammer 3 zugeführte und durch die Bohrung 15 der zweiten Kammer 3 in den Hohlraum 18 strömende Gas. Auf der Bodenplatte 17 ist ein Meßumformer 23 angeordnet, dessen Fühler 24 mit der Außenfläche 25 zur zweiten Kammer 3, die Bestandteil des Bezugskörpers 1 ist, in Kontakt steht. Die Kopierbewegung des Bezugskörpers 1 entsprechend der Änderung des Durchmessers der Rolle 13 bzw. der Lage des in der Meßebene liegenden Kreisquerschnittes wird mittels des Fühlers 24 des Meßumformers 23 in ein Meßsignal umgewandelt. Diese Meßsignale werden über ein hier nicht dargestelltes Kabel, das durch die Bohrung 26 des Gehäuseringes 21 hindurchgeführt wird, einer anzeigenden bzw. schreibenden Meßwertausgabe zugeführt.

Der sich in der ersten Kammer 2 aufbauende Druck und der dazugehörige Abstand 14 zwischen Düse 7 und Rollenoberfläche 12 ist die Führungsgröße und die Änderung des Abstandes 14 die Regelabweichung einer stetigen Regeleinrichtung. Eine Verringerung des Abstandes 14 bewirkt infolge des Rückstaus eine Erhöhung des Gasdruckes in der ersten Kammer 2, die auf die Membrane 4 einwirkt. Diese Membrane 4 ist mit einem zylindrischen Schaft 27 verbunden, auf dem ein Ventilkörper 28 und eine Feder 29 angeordnet sind. Infolge der Durchbiegung der Membrane 4 verengt bzw. verbreitert der Ventilkörper 28 den Öffnungsquerschnitt der Bohrung 15, wobei die Feder 29 als Rückstellkraft wirkt. Durch die Verengung bzw. Verbreiterung des Öffnungsquerschnittes wird die durch die Bohrung 15 strömende Gasmenge reduziert bzw. erhöht, so daß der sich im Hohlraum 18 aufbauende Gasdruck sich erniedrigt bzw. erhöht. Die resultierende Kraft, die sich aus Gasdruck des Hohlraumes 18 und Innenfläche 19 des Gehäusedeckels 10 ergibt, versucht den Bezugskörper 1 in Richtung Rolle 13 zu verschieben, solange, bis die sich aufbauenden Federkräfte infolge der Dehnung der Bälge 16, 20 gleich groß sind und damit ein Gleichgewicht hergestellt ist.

Für den Einsatz im Heißbetrieb wird der Zwischenraum 30 zwischen Innen- 16 und Außenbalg 20 mit Wasser durchströmt, wofür im Gehäusering 21 eine Zu- 31 und Abflußbohrung 32 angebracht ist. Die Meßvorrichtung kann an einer beliebigen Stelle der Traverse 33 des Führungs- bzw. Stützgerüstes in einer Stranggießanlage befestigt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind, wie in Fig. 1. Der Bezugskörper 1 besteht aus einer Kammer 2, von der aus das von außen über den flexiblen Schlauch 6 durch die Drossel 8 zugeführte Gas durch die Bohrung 11 der Düse 7 auf die Rollenoberfläche 12 der Rolle 13 abströmt. Durch den Rückstau des Gases auf der Rollenoberfläche 12 wird zwischen der Düse 7 und der Rollenoberfläche 12 ein bestimmter, vorgegebener Abstand 14 eingehalten. Der sich aufbauende Druck in der Kammer 2 wird mittels einer Meßleitung 40 gemessen und in einer Meßeinrichtung 41 in ein Meßsignal umgewandelt. Dieser Ist-Wert wird zusammen mit dem Soll-Wert des Sollwertgebers 42 auf einen Rechner 43 gegeben, der je nach der Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert ein Signal in den Digital-Analog-Wandler 44 gibt. Dieses Signal wird im Verstärker 45 verstärkt und damit eine Tauchspule 46 angesteuert. Diese öffnet oder schließt das Drosselventil 47, so daß der Zustrom der Flüssigkeit verstärkt oder vermindert wird. Je nach dem hebt oder senkt sich der mit dem Bezugskörper 1 verbundene Kolben 48 so lange, bis der Rechner 43 ein Gleichgewicht zwischen Ist- und Soll-Wert in der Kammer 2 feststellt. Die Bewegung des Bezugskörpers 1 wird mittels des Fühlers 24 des Meßumformers 23 in ein Meßsignal umgewandelt und über ein hier nicht dargestelltes Kabel einer anzeigenden bzw. schreibenden Meßwertausgabe zugeführt.

Die Meßvorrichtung kann an einer beliebigen Stelle der Traverse 33 des Führungs- bzw. Stützgerüstes in einer Stranggießanlage befestigt werden.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Rollen in Stranggießanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bezugskörper durch den Rückstau eines aus einer Düse des Bezugskörpers austretenden und senkrecht auf die Oberfläche der Rollen gerichteten Gases auf einen bestimmten, vorgegebenen Abstand gehalten und Änderungen des Durchmessers der Rollen sowie der Lage des in der Meßebene liegenden Rollenquerschnittes berührungslos kopierend folgt, wobei der vorgegebene Abstand des Bezugskörpers von der Rollenoberfläche und der diesem Abstand entsprechende Druck des von außen in den Bezugskörper zugeführten Gases die Führungsgröße und die Änderung dieses Abstandes bzw. des Druckes die Regelabweichung einer stetigen Regeleinrichtung ist und die für den Abgleich erforderliche Kopierbewegung des Bezugskörpers durch den mit dem Bezugskörper in Kontakt stehenden Fühler mindestens eines ortsfest angebrachten Meßumformers erfaßt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Meßumformer mit Fühler sowie einem Kabelanschluß zur Weiterleitung des Meßsignales an eine anzeigende oder schreibende Meßwertausgabe, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (24) mindestens eines ortsfest angebrachten Meßumformers (23) in Kontakt steht zu einem Bezugskörper (1), der Bezugskörper (1) auf der der Rolle (13) zugewandten Seite eine Düse (7) aufweist, dessen Achse in der Meßrichtung des Fühlers (24) liegt und senkrecht auf die Oberfläche der Rolle gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Bezugskörper (1) mit
  • a1) zwei benachbarten und durch eine elastische Membrane (4) voneinander getrennte Kammern (2, 3), die
  • a2) in Parallelschaltung mit einer flexiblen Gaszuführung (6) verbunden sind, wovon
  • a3) die erste Kammer (2) die Düse (7) aufweist und
  • a4) die zweite Kammer (3) eine Öffnung (15) aufweist, die eine Verbindung von der zweiten Kammer (3) zu einem den Bezugskörper (1) und den Meßumformer (23) umschließendes Gehäuse herstellt, wobei
  • a5) der Öffnungsquerschnitt durch ein mit der Membrane (4) verbundenes Verschließmittel (27) veränderbar ist und das Schließen der Öffnung (15) entgegen einer Federkraft erfolgt,
• b) das Gehäuse
  • b1) ein Hohlkörper (18) ist, dessen
  • b2) die Ober- und Unterseite miteinander verbindender Mantel aus einem parallel zur Verschieberichtung des Bezugskörpers (1) dehnbaren Mittel (16, 20) besteht und
  • b3) das dehnbare Material (16, 20) zum einen an dem Bezugskörper (1) und zum anderen an einer das Gehäuse abschließenden Bodenplatte (17), an dessen dem Inneren des Gehäuses zugewandten Seite (19) der Meßumformer angeordnet ist, befestigt ist und
  • b4) das Gehäuse Bohrungen für die Gaszuführung (5) und den Kabelanschluß (26) aufweist sowie eine Öffnung (22) für den Austritt des Gases aus dem Gehäuse.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine zylindrische Form hat und das den Mantel bildende dehnbare Mittel (16, 20) ein mäanderförmig gewickelter Balg ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einsatz im Heißbetrieb der Mantel des Gehäuses aus zwei mäanderförmig gewickelten konzentrisch voneinander angeordneten Bälgen (16, 20) besteht und der Hohlraum (30) zwischen dem Innen- (16) und dem Außenbalg (20) durch im Gehäuse angebrachte Bohrungen (31, 32) für die Zu- und Abfuhr mit einem wärmeabführenden Medium gefüllt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- (16) und der Außenbalg (20) aus Metallband gewickelte Bälge sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabführende Medium Wasser ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßumformer (23) mit den mit dem Bezugskörper (1) in Kontakt stehenden Fühlern (24) auf der Bodenplatte (17) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung von der Gehäusebohrung (5) zu den beiden Kammern (2, 3) des Bezugskörpers (1) aus einem gasdichten Schlauch (6) besteht, der mindestens eine Schlaufe aufweist mit einer Schlaufenlänge, die dem maximalen Verschiebeweg des Bezugskörpers (1) entspricht.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg des Bezugskörpers bezogen auf die Ruhelage mindestens 10 mm beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck in der ersten Kammer (2) durch eine hinter der Abzweigung der Gaszuführung (6) und vor Eintritt in die erste Kammer (2) in der Leitung (6) angeordnete Drossel (8) auf 0,2 bar verminderbar ist, bei einem Zuführungsdruck von 1 bar.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gasdruck von 0,5 bar in der ersten Kammer (2) der sich einstellende Abstand (14) zwischen Bezugskörper (1) und Rollenoberfläche (12) einem Verhältnis von D/8 entspricht, wobei D der Durchmesser der Düsenbohrung (11) ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Membrane (4) verbundene Verschließmittel aus einem durch die Öffnung (15) der zweiten Kammer (3) hindurchgehenden zylindrischen Schaft (27) besteht, auf dem ein Ventilkörper (28) und eine Feder (29) angeordnet sind, der Ventilkörper (28) sich innerhalb der zweiten Kammer (3) im Bereich der Öffnung (15) befindet und die Feder (29) mit dem einem Ende an der Außenfläche (25) der zweiten Kammer (3) und mit dem anderen Ende an einem auf dem Schaft (27) angeordneten Begrenzungsmittel befestigt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskörper (1), der je einen Anschluß für eine Gaszuführung (6) und eine Meßleitung (40) aufweist, mit einem in gleicher Richtung wie die Düsenachse verschiebbaren Mittel (48), welches an der der Düse (7) gegenüberliegenden Seite des Bezugskörpers (1) ortsfest befestigt ist, verbunden ist, wobei die Verschiebung pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch erfolgen kann.