EP1060046B1 - Verfahren und einrichtung zur durchbruchfrüherkennung in einer stranggussanlage - Google Patents

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EP1060046B1
EP1060046B1 EP99916748A EP99916748A EP1060046B1 EP 1060046 B1 EP1060046 B1 EP 1060046B1 EP 99916748 A EP99916748 A EP 99916748A EP 99916748 A EP99916748 A EP 99916748A EP 1060046 B1 EP1060046 B1 EP 1060046B1
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temperature
chill
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temperature values
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Jürgen ADAMY
Martin KÖNEMUND
Uwe STÜRMER
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens Corp
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    • 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 detection of breakthroughs in a continuous casting plant in which poured liquid metal into a mold and in the form of a Strands is pulled out of the mold, the temperature the mold is measured.
  • breakthrough early detection understand that it is recognized early when it leads to breakthroughs of the initially liquid core of the strand comes through the solidified shell of the strand.
  • early breakthrough detection is also within the meaning of the invention basically the detection of defects in the strand leading to Breakthroughs can understand.
  • FIG 1 shows a continuous continuous casting plant.
  • a ladle 4 a tundish 3
  • a Mold 2 with temperature sensors 8 for temperature detection, a strand 1, guide rollers 5, a cutter 6 and a slab 7.
  • the arrangement of the temperature sensors 8 on the mold 2 is illustrated in FIG 2.
  • the temperature sensors 8 are connected to a via a data line 11 Evaluation device 10 and a display 9 for display the temperature linked over time and place.
  • the breakthrough early detection in continuous steel casting serves to identify defects in the strand shell at an early stage. Defects are glue and tears and can lead to a breakthrough of the strand shell, which with high economic damage and loss of production is.
  • N 20 temperature sensors in two rows appropriate.
  • the invention is also whole particularly advantageous with a row of temperature sensors used.
  • a bar display according to FIG. 4 is known for visualizing the temperature ⁇ i .
  • the temperature at the current point in time is displayed for each temperature sensor, i.e. the current measured values.
  • 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 ⁇ 4 , ⁇ 4 is a higher temperature than ⁇ 3 , ⁇ 3 is a higher temperature than ⁇ 2 and ⁇ 2 is a higher temperature than ⁇ 1 .
  • the connecting lines 12, 13, 14, 15, 16 between areas of the same color, lying next to one another, so-called isochromes correspond to lines of the same temperature, ie so-called isotherms. Vertical lines, ie vertical isochromes, are to be interpreted as undisturbed stationary operation of the continuous casting plant.
  • Pattern of isochromes 12 and 16 shows an area which is a flaw with elevated temperature trained, as is characteristic of adhesives is. The temperature is inside the time / place distribution highest and falls to the edges from.
  • reverse temperature gradient 5 shows a pattern of the isochromes 13, 14, 15 shown with lower temperature inside, like it occurs at cracks.
  • the invention is shown in an embodiment of the invention shown on the display 9.
  • the invention is suitable but also particularly advantageous for automatic Detection of expected defects in the strand, that can lead to a breakthrough.
  • the 6 not shown on a display, but fed to an automatic pattern recognition, when a significant defect is identified issues an alarm.
  • the pattern recognition is particularly advantageous on one Evaluation device 10 implemented. It is also special advantageous, at the same time a pattern recognition on an evaluation device 10 and a graphical representation, as exemplified in FIG. 5, to be shown on a display 9.

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

Description

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 Temperatur 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. Derartige Einrichtungen sind aus der EP 0 389 139 A2 der JP 04/172160 und der WO 96/31304 bekannt. Aus der EP 389 139 A2 ist ferner bekannt, die Temperaturverteilung über dem Ort für zwei verschiedene Zeiten gleichzeitig darzustellen.
Beim Stand der Technik ist es wesentlich, das Niveau der Schmelzoberfläche einerseits zu erfassen und an dieser Stelle die Temperatur als Funktion der Zeit zu messen. Die Temperaturkurven werden als Zeitfunktionen erfaßt und verarbeitet. Dabei ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit der Darstellung als Balkendiagramm gemäß Figur 4 der Beschreibung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Druchbruchfrüherkennung zu verbessern.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentananspruch 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei der Erfindung 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 Temperatur dargestellt und/oder ausgewertet. Auf diese Weise können Durchbrüche oder Fehlstellen, die zu Durchbrüchen führen 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 Ausführungsbeispiel 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 Schneidegerät 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 Temperatursensoren angebracht. Die Erfindung wird auch ganz besonders vorteilhaft mit einer Zeile von Temperatursensoren eingesetzt.
Zur Visualisierung der Temperatur τi ist eine Balkenanzeige gemäß FIG 4 bekannt. Hierin wird für jeden Temperatursensor 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 τi 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 τi 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 Temperaturbereichen 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 τ4, τ4 ist eine höhere Temperatur als τ3, τ3 ist eine höhere Temperatur als τ2 und τ2 ist eine höhere Temperatur als τ1. Die Verbindungslinien 12, 13, 14, 15, 16 zwischen gleichfarbigen, nebeneinanderliegenden Bereichen, sog. Isochromen, entsprechen Linien gleicher Temperatur, d.h. sogenannte Isothermen. Senkrechte Linien, d.h. senkrechte Isochromen, sind als ungestörter stationärer Betrieb der Strangguß-Anlage zu interpretieren.
    Bei Auftreten der obengenannten Fehlstellen, bilden sich charakteristische Isochromen, die in dieser Form der Visualisierung für den Bediener einer Strangguß-Anlage einfach 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 eignet 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 zugeführt, die bei Erkennen einer signifikanten Fehlstelle einen Alarm ausgibt.
    Die Mustererkennung ist besonders vorteilhaft auf einer Auswerteeinrichtung 10 implementiert. Es ist ferner besonders vorteilhaft, gleichzeitig eine Mustererkennung auf einer Auswerteeinrichtung 10 und eine graphische Darstellung, wie sie beispielhaft in FIG 5 ausgeführt ist, auf einem Display 9 darzustellen.

    Claims (9)

    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, während dessen die Temperatur der Kokille (2) gemessen wird, wobei Temperaturmeßwerte (τi) der Kokille (2) einerseits über den Ort der Messung und andererseits über die Zeit der Messung erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturwerte (τi) in Matrixform mit dem Ort (NT) als Spalte und der Zeit (t) als Zeile dargestellt werden, wobei in der Matrixdarstellung unterschiedliche Temperaturwerte (τi) durch unterscheidbare Elemente markiert sind.
    2. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Anzeigeeinheit (9) Orte gleicher Temperatur als Isothermen markiert werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isothermen durch Zuordnung eines bestimmten Temperaturbereiches zu einer bestimmten Farbe auf der Anzeigeeinheit (9) als Isochromen erscheinen.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturwerte der Kokille (2) über den Ort der Messung und über die Zeit der Messung zur Durchbruchfrüherkennung von einer Auswerteeinrichtung (10) ausgewertet und weiterverarbeitet werden.
    5. Einrichtung 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 Einrichtung zur Durchbruchfrüherkennung mehrere Temperatursensoren (8) zur Messung der Temperatur der Kokille (2) an mehreren Orten und eine Auswerteeinrichtung (10) zur Auswertung der Temperatur der Kokille (2) über den Ort der Messung der Temperatur einerseits und über die Zeit der Messung der Temperatur andererseits aufweist, wobei der Auswerteeinrichtung (10) eine Anzeigeeinheit (9) zugeordnet ist, wobei die an den Orten erfassten Temperaturwerte (τi) der Kokille (2) zu mehreren Zeiten (t) erfassbar sind und wobei die Temperaturwerte (τi) von der Auswerteeinrichtung (10) auf der Anzeigeeinheit (9) derart darstellbar sind, dass die Temperaturwerte (τi) in Matrixform mit dem Ort (NT) als Spalte und der Zeit. (t) als Zeile dargestellt werden, wobei in der Matrixdarstellung unterschiedliche Temperaturwerte (τi) durch unterscheidbare Elemente markiert sind.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Orte gleicher Temperatur auf der Anzeigeeinheit (9) als Isothermen markiert sind.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isothermen durch Zuordnung eines bestimmten Temperaturbereichs zu einer bestimmten Farbe als Isochromen darstellbar sind.
    8. Einrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturwerte (τi) zur Durchbruchfrüherkennung von der Auswerteeinrichtung (10) auswertbar und weiterverarbeitbar sind.
    9. Einrichtung nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (10) eine Mustererkennung beinhaltet.
    EP99916748A 1998-03-03 1999-02-18 Verfahren und einrichtung zur durchbruchfrüherkennung in einer stranggussanlage Revoked EP1060046B1 (de)

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