EP1060046A1 - Verfahren und einrichtung zur durchbruchfrüherkennung in einer stranggussanlage - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur durchbruchfrüherkennung in einer stranggussanlage

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EP1060046A1
EP1060046A1 EP99916748A EP99916748A EP1060046A1 EP 1060046 A1 EP1060046 A1 EP 1060046A1 EP 99916748 A EP99916748 A EP 99916748A EP 99916748 A EP99916748 A EP 99916748A EP 1060046 A1 EP1060046 A1 EP 1060046A1
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EP
European Patent Office
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temperature
mold
early detection
measurement
breakthrough
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EP99916748A
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EP1060046B1 (de
Inventor
Jürgen ADAMY
Martin KÖNEMUND
Uwe STÜRMER
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Revoked legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for early breakthrough detection in a continuous casting installation, in which liquid metal is poured into a mold and pulled out of the mold in the form of a strand, the temperature of the mold being measured.
  • Early breakthrough detection is to be understood as early detection of breakthroughs in the initially liquid core of the strand through the solidified shell of the strand.
  • Early detection of breakthrough in the sense of the invention is, however, basically also to be understood as the detection of defects in the strand which can lead to breakthroughs.
  • the object of the invention is to improve the known breakthrough early detection.
  • FIG. 1 shows a continuous casting plant
  • FIG. 2 shows a mold
  • FIG. 3 shows the arrangement of temperature sensors, shown on the basis of a "developed" mold
  • FIG. 4 shows a known visualization of measured temperature values
  • FIG. 5 shows the temperature over time and place.
  • FIG. 1 shows a continuous continuous casting plant. Shown are a ladle 4, a tundish 3, a mold 2 with temperature sensors 8 for temperature detection, a strand 1, guide rollers 5, a cutting device 6 and a slab 7. The arrangement of the temperature sensors 8 on the mold 2 is illustrated in FIG Temperature sensors 8 are connected via a data line 11 to an evaluation device 10 and a display 9 for displaying the temperature over time and place.
  • thermocouples As temperature sensors come e.g. advantageously thermocouples in question.
  • a bar display according to FIG. 4 is known for visualizing the temperature Xi.
  • the temperature is displayed at the current time for each tempera ⁇ tursensor a bar graph, so the actual measured values.
  • the basic idea of the visualization method proposed according to the invention lies in the simultaneous representation of location NT, temperature ⁇ ⁇ and time t, as is shown in FIG. 5 in an exemplary representation.
  • a visualization according to FIG. 5 is provided for each of the two temperature sensor rows from FIG. 3:
  • the temperatures are represented in a particularly advantageous manner by different colors. It is particularly advantageous not to allow continuous color differences, but rather to assign certain temperature ranges to a specific color. For reasons of representation in black and white, the colors in FIG. 5 are represented by different hatching. Elements of the same color represent areas of the same temperature. ⁇ 5 is a higher temperature than ⁇ _, ⁇ _ is a higher temperature than ⁇ 3 , ⁇ 3 is a higher temperature than ⁇ 2 and ⁇ 2 is a higher temperature than ⁇ ⁇ .
  • the connecting lines 12, 13, 14, 15, 16 between the same color 4 gene, adjacent areas, so-called isochromes correspond to lines of the same temperature, ie so-called isotherms. Vertical lines, ie vertical Isochro ⁇ men are to be interpreted as undisturbed steady-state operation of the continuous casting plant.
  • characteristic isochromes are formed which can be easily recognized by the operator of a continuous casting plant in this form of visualization.
  • the pattern of isochromes 12 and 16 indicated in FIG. 5 (top left) shows an area in which a defect has formed at an elevated temperature, as is characteristic of adhesives. The temperature is highest inside the time / place distribution and drops towards the edges.
  • a reversed temperature gradient in FIG. 5 shows a pattern of the isochromes 13, 14, 15 with a lower temperature on the inside, as occurs in the case of cracks.
  • FIG. 5 is shown in an embodiment of the invention on the display 9.
  • the invention is also particularly advantageous for automatically recognizing expected defects in the strand which can lead to a breakdown.
  • the representation according to FIG. 6 is not shown on a display, but rather is fed to an automatic pattern recognition which emits an alarm when a significant fault is identified.
  • the pattern recognition is implemented particularly advantageously on an evaluation device 10. It is also particularly advantageous to simultaneously use a pattern recognition on an evaluation device 10 and a graphical representation. 5 position, as exemplified in FIG 5, to be shown on a display 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung in einer Stranggußanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung in einer Stranggußanlage, in der flüssiges Metall in eine Kokille gegossen und in Form eines Stranges aus der Kokille herausgezogen wird, wobei die Tempe- ratur der Kokille gemessen wird. Dabei ist unter Durchbruchfrüherkennung zu verstehen, daß frühzeitig erkannt wird, wenn es zu Durchbrüchen des zunächst flüssigen Kerns des Stranges durch die erstarrte Hülle des Stranges kommt. Unter Durchbruchfrüherkennung im Sinne der Erfindung ist jedoch auch grundsätzlich das Erkennen von Defekten im Strang, die zu Durchbrüchen führen können, zu verstehen.
Zur Durchbruchfrüherkennung ist es bekannt, die Temperatur der Kokille an verschiedenen Stellen an der Kokille zu messen und auf einem Display die Temperatur an den gemessenen Stellen auf einem Display darzustellen. Eine derartige Darstellung ist z.B. in FIG 4 gezeigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Druchbruchfrüh- erkennung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4 gelöst. Dabei wird zur Durchbruchfrüherkennung in einer Stranggußanlage, in der flüssiges Metall in eine Kokille gegossen und in Form eines Stranges aus der Kokille herausgezogen, die Temperatur der Kokille gemessen. Die gemessene Temperatur der Kokille wird dann gleichzeitig über den Ort der Messung der Temperatur und über die Zeit der Messung der Te - peratur dargestellt und/oder ausgewertet. Auf diese Weise können Durchbrüche oder Fehlstellen, die zu Durchbrüchen füh- 2 ren können, erheblich besser vorhergesagt werden als mit dem bekannten Verfahren.
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, des Stands der Technik sowie einem Ausführungs¬ beispiel der Erfindung. Im einzelnen zeigen:
FIG 1 eine Stranggußanlage, FIG 2 eine Kokille, FIG 3 die Anordnung von Temperatursensoren, dargestellt anhand einer "abgewickelten" Kokille, FIG 4 eine bekannte Visualisierung von Temperaturmeßwerten, FIG 5 eine Darstellung der Temperatur über Ort und Zeit.
FIG 1 zeigt eine kontinuierliche Stranggußanlage. Dargestellt sind eine Gießpfanne 4, eine Verteilerrinne 3, eine Kokille 2 mit Temperatursensorenn 8 zur Temperaturerfassung, ein Strang 1, Führungsrollen 5, ein Schneide- gerät 6 und eine Bramme 7. Die Anordnung der Temperatursensoren 8 an der Kokille 2 verdeutlicht FIG 2. Die Temperatursensoren 8 sind über eine Datenleitung 11 mit einer Auswerteeinrichtung 10 und einem Display 9 zur Darstellung der Temperatur über Zeit und Ort verbunden.
Als Temperatursensoren kommen z.B. vorteilhafterweise Thermoelemente in Frage.
Die Durchbruchfrüherkennung beim Stahl-Strangguß dient dazu, Fehlstellen in der Strangschale frühzeitig zu erkennen. Fehlstellen sind Kleber und Rißstellen und können zu einem Durchbruch der Strangschale führen, was mit hohem wirtschaftlichen Schaden und Produktionsausfall verbunden ist.
FIG 3 zeigt eine Kokille 2 in abgewickelter Darstellung. An der Kokille 2 sind in zwei Zeilen je ca. n = 20 Tempe- 3 ratursensoren angebracht. Die Erfindung wird auch ganz besonders vorteilhaft mit einer Zeile von Temperatursen¬ soren eingesetzt.
Zur Visualisierung der Temperatur Xi ist eine Balkenanzeige gemäß FIG 4 bekannt. Hierin wird für jeden Tempera¬ tursensor über eine Balkendarstellung die Temperatur zum aktuellen Zeitpunkt angezeigt, also die aktuellen Meßwerte.
Die grundlegende Idee des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Visualisierungsverfahrens liegt in der gleichzeitigen Darstellung von Ort NT, Temperatur τ± und Zeit t, wie sie in FIG 5 in beispielhafter Darstellung ausgeführt ist. Für die beiden Temperatursensorreihen aus FIG 3 ist jeweils eine Visualisierung nach FIG 5 vorgesehen:
(i) Ort: Zeilenweise wird die örtliche Verteilung der Temperatursensoren wie bislang dargestellt. (ii) Temperatur: In jeder Zeile wird durch farbliche Unterscheidung die Temperatur Ti angegeben, (iii) Zeit: Zeilenweise werden die zeitlich nacheinander eingehenden Daten dargestellt, so daß die Zeit t durch Abstieg in den Zeilen repräsentiert wird.
In besonders vorteilhafter Weise werden die Temperaturen durch unterschiedliche Farben dargestellt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, keine kontinuierlichen Farbunterschiede zuzulassen, sondern jeweils bestimmten Tempera- turbereichen eine bestimmte Farbe zuzuordnen. Aus Gründen der Darstellung in Schwarzweiß sind die Farben in FIG 5 durch unterschiedliche Schraffierungen dargestellt. Gleichfarbige Elemente stellen Bereiche gleicher Temperatur dar. τ5 ist eine höhere Temperatur als τ_, τ_ ist eine höhere Temperatur als τ3, τ3 ist eine höhere Temperatur als τ2 und τ2 ist eine höhere Temperatur als τα . Die Verbindungslinien 12, 13, 14, 15, 16 zwischen gleichfarbi- 4 gen, nebeneinanderliegenden Bereichen, sog. Isochromen, entsprechen Linien gleicher Temperatur, d.h. sogenannte Isothermen. Senkrechte Linien, d.h. senkrechte Isochro¬ men, sind als ungestörter stationärer Betrieb der Strang- guß-Anlage zu interpretieren.
Bei Auftreten der obengenannten Fehlstellen, bilden sich charakteristische Isochromen, die in dieser Form der Visualisierung für den Bediener einer Strangguß-Anlage ein- fach erkennbar sind. Das in FIG 5 (links oben) angedeutete Muster der Isochromen 12 und 16 zeigt einen Bereich, in dem sich um eine Fehlstelle mit erhöhter Temperatur ausgebildet hat, wie es bei Klebern charakteristisch ist. Die Temperatur ist im Inneren der Zeit-/ Ortsverteilung am höchsten und fällt zu den Rändern hin ab.
Nach dem gleichen Prinzip ist mit umgekehrtem Temperaturgradient in FIG 5 (Mitte) ein Muster der Isochromen 13, 14, 15 mit niedrigerer Temperatur im Inneren gezeigt, wie es bei Rißstellen auftritt.
Die Darstellung gemäß FIG 5 wird in Ausgestaltung der Erfindung auf dem Display 9 dargestellt. Die Erfindung eig- net sich jedoch auch besonders vorteilhaft zum automatischen Erkennen von zu erwartenden Fehlstellen im Strang, die zu einem Durchbruch führen können. Dabei wird die Darstellung gemäß FIG 6 nicht auf einem Display dargestellt, sondern einer automatischen Mustererkennung zuge- führt, die bei Erkennen einer signifikanten Fehlstelle einen Alarm ausgibt.
Die Mustererkennung ist besonders vorteilhaft auf einer Auswerteeinrichtung 10 implementiert. Es ist ferner be- sonders vorteilhaft, gleichzeitig eine Mustererkennung auf einer Auswerteeinrichtung 10 und eine graphische Dar- 5 Stellung, wie sie beispielhaft in FIG 5 ausgeführt ist, auf einem Display 9 darzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchbruchfrüherkennung in einer Stranggußanlage, in der flüssiges Metall in eine Kokille (2) gegossen und in Form eines Stranges (1) aus der Kokille (2) herausgezogen wird, wobei die Temperatur der Kokille (2) gemessen wird, und wobei die Temperatur der Kokille (2) gleichzeitig über den Ort der Messung der Temperatur und über die Zeit der Messung der Temperatur dargestellt wird.
2. Verfahren zur Durchbruchfrüherkennung in einer Stranggußanlage, in der flüssiges Metall in eine Kokille (2) gegossen und in Form eines Stranges (1) aus der Kokille (2) herausgezogen wird, wobei die Temperatur der Kokille (2) gemessen wird, und wobei die Temperatur der Kokille (2) gleichzeitig über den Ort der Messung der Temperatur und über die Zeit der Messung der Temperatur ausgewertet wird.
3. Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung in einer Strang- gußanlage, in der flüssiges Metall in eine Kokille (2) gegossen und in Form eines Stranges (1) aus der Kokille (2) herausgezogen wird, wobei die Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung einen Temperatursensor (8) zur Messung der Temperatur der Kokille (2) und ein Display (9), zur gleich- zeitigen Darstellung der Temperatur der Kokille (2) über den Ort der Messung der Temperatur und über die Zeit der Messung der Temperatur aufweist.
4. Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung in einer Strang- gußanlage, in der flüssiges Metall in eine Kokille (2) gegossen und in Form eines Stranges (1) aus der Kokille (2) herausgezogen wird, wobei die Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung einen Temperatursensor (8) zur Messung der Temperatur der Kokille (2) und eine Mustererkennung, zur Ausertung der Temperatur der Kokille (2) über den Ort der Messung der Temperatur und über die Zeit der Messung der Temperatur aufweist.
EP99916748A 1998-03-03 1999-02-18 Verfahren und einrichtung zur durchbruchfrüherkennung in einer stranggussanlage Revoked EP1060046B1 (de)

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