EP1504830A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Früherkennung eines Durchbruchs der Feuerfest-Auskleidung einer Schmelze enthaltenden Pfanne - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for optical and / or thermal scanning the surface of a ladle for molten metal, in particular molten steel, using a tester to determine the condition of the lining for the timely recognition of site-wise critical changes.
- the invention also relates to a testing device for carrying out the Process.
- the document JP 03169474 A describes means for judging the end of the Usability of the lining of a heat-resistant tank or boiler due to Erosion of the lining, according to an indirect measurement of the remaining ones Thickness of the layer by means of temperature distribution in an infrared thermography through an infrared sensor, a monitor and a camera.
- Infrared sensor is used to observe the outer surface of the pan in an appropriate Positioned to create an image. After filling in Melt in the pan is the outside temperature of the same through the infrared sensor determined. Then the temperature distribution on the outer circumference of Kessels imaged by infrared thermography on the monitor.
- the residual thickness of the refractory layer is determined indirectly, is determined by a reference index between the surface temperature of the outer surface of the pan and the remaining thickness of the lining, the erosion of the brick lining objectively detected.
- the document DE 101 52 201 A1 describes a method for controlling the Steel temperature from the pouring mirror of a continuous casting mold over the range of entire secondary metallurgy with a final temperature-determining process stage like a ladle furnace until the kiln tap of a steelmaking process.
- the steel temperature in the casting mirror is controlled in the manner observed, that a temperature jump between the mold level in the mold and a Distributor depending on the casting speed for a given String format and the history of the pans such as "pan full”, “pan empty”, and pan state, such as ladle lining, Pfannenalter, as well as a steel temperature jump between the Distributor and the last ladle temperature.
- the document G 90 04 945.4 describes a metallurgical vessel with refractory lining.
- To detect the wear is in the lining at a distance to the surface at least one wear detector in the form of an an electrical voltage source connectable electrical conductor or pair of conductors embedded. This is expedient an optical and / or acoustic Assigned to signal generator, the signal at a critical state of wear supplies.
- the invention has the object to provide a control procedure and a test facility with which Help the state of the lining of a pan can be determined and by timely manual or automatic intervention another handling a pan with damaged lining prevents and thus a hazard of persons or the continuous casting plant can be avoided.
- the preamble of claim 1 measures after the identification part proposed by claim 1 and a test device with the features of claim 6.
- the caster is asked to to start the testing device.
- the pan surface ie the surface of the shell and / or bottom is now optically scanned and the processed images displayed on a monitor.
- the digital black-and-white images created by an infrared camera are displayed in color according to the principle of the gray value levels, that is, they are displayed step by step in a different color on the screen. This makes it possible to make the finest differences between the gray levels visible, which are indistinguishable to the naked eye. Due to the type of treatment, the foundryman recognizes very clearly differences in the temperature of the outer skin of the pan and can thus directly recognize the poor condition of individual stones of the lining.
- the pan recognition can be separate or together with the optical and / or thermal scanning of the outer surface of the pan.
- For detection are the pans with robust, steelworking markings on Circumference provided.
- the tester is designed to receive these marks also recognize and thus can identify the pan.
- the pan recognition of the testing device registers the number of pouring operations (if necessary, batch-dependent) and compares them with a setpoint, which is derived from the Pfannen ocean was specified.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches und/oder thermisches Abtasten der Oberfläche einer Pfanne für flüssiges Metall, insbesondere für Stahlschmelze, unter Verwendung einer Prüfeinrichtung zur Feststellung des Zustandes der Ausmauerung zwecks rechtzeitiger Erkennung von stellenweisen kritischen Veränderungen. Zur sicheren Feststellung des Zustandes der Pfannenausmauerung wird ein thermographisches bzw. ein visuelles Bild der Abtaststelle erzeugt und dieses in jeweils eine Sequenz hellerer oder dunklerer Grautöne aufgelöst und mit einer Referenz-Sequenz von Grautönen mit vorgebbar abgestufter Helligkeit verglichen, und bei Koinzidenz zweier Grautöne innerhalb eines kritischen Bereichs das Handling der Pfanne unterbrochen und/oder ein Hilfsprogramm eingeschaltet. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Prüfeinrichtung.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen und/oder thermischen Abtasten
der Oberfläche einer Pfanne für flüssiges Metall, insbesondere für Stahlschmelze,
unter Verwendung einer Prüfeinrichtung zur Feststellung des Zustandes der Ausmauerung
zwecks rechtzeitiger Erkennung von stellenweisen kritischen Veränderungen.
Die Erfindung betrifft auch eine Prüfeinrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Es entspricht festen Regeln der Betriebswirtschaft, dass das System einer Stranggießanlage
vom Betreiber entsprechend den bei der Bedienung auftretenden Risiken
mit sicherer Steuerungstechnik ausgelegt und ausgerüstet wird.
Für die Bediener ergibt sich jedoch als größter Schwachpunkt die nicht miterfasste
Sicherheit der auswechselbaren Pfanne, die von einem Drehturm der Stranggießanlage
zugefördert wird und die den vorerwähnten Aufwand an Sicherheitstechnik
zu einem erheblichen Teil wieder zunichte macht.
Besonders kritisch ist ein Pfannendurchbruch für die Bediener der Anlage deswegen,
weil er nur im letzten Moment, Sekunden vor einem Durchbruch, erkannt
werden kann.
Ursachen für einen Durchbruch liegen:
- einerseits in häufig schlechter Qualität oder Zustand einzelner Feuerfest-Steine der Auskleidung,
- andererseits in einer unzureichend qualifizierten Organisation bzw. Mannschaft der Pfannenwirtschaft, und
- in deren zu geringer Konsequenz bei der Umsetzung im Gießbetrieb,
- an Fehlern oder Missgriffen bei der Einleitung von Gegenmaßnahmen.
Beim Stand der Technik sind technische Hilfsmittel zur Erkennung von kritischen
Veränderungen in den Auskleidungen bzw. der Feuerfest-Ausmauerung von Metall-Gießpfannen
zur Vermeidung von Durchbrüchen bekannt.
Das Dokument JP 03169474 A beschreibt Mittel zur Beurteilung des Endes der
Verwendbarkeit der Auskleidung einer hitzebeständigen Wanne bzw. Kessels infolge
Erosion der Ausmauerung, nach Maßgabe einer indirekten Messung der übrigbleibenden
Dicke der Schicht mittels Temperaturverteilung in einer Infrarot-Thermographie
durch einen Infrarot-Sensor, einen Monitor und eine Kamera. Der
Infrarot-Sensor wird zur Beobachtung der Außenfläche der Pfanne in eine entsprechende
Position gebracht, um ein Bild zu erzeugen. Nach Einfüllen von
Schmelze in die Pfanne wird die Aussentemperatur derselben durch den Infrarot-Sensor
ermittelt. Sodann wird die Temperaturverteilung am Aussenumfang des
Kessels mittels Infrarot-Thermographie auf dem Monitor abgebildet. Sobald die
restliche Dicke der Feuerfestschicht indirekt ermittelt ist, wird von einem Referenzindex
zwischen der Oberflächentemperatur der Aussenfläche der Pfanne und der
restlichen Dicke der Ausmauerung, die Erosion der Ausmauerung im Kessel objektiv
festgestellt.
Das Dokument DE 101 52 201 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kontrolle der
Stahltemperatur vom Gießspiegel einer Stranggießkokille über den Bereich der
gesamten Sekundärmetallurgie mit einer endtemperaturbestimmenden Prozessstufe
wie einen Pfannenofen bis zum Ofenabstich eines Stahlerzeugungsprozesses.
Die Stahltemperatur im Gießspiegel wird kontrolliert in der Weise eingehalten,
dass ein Temperatursprung zwischen dem Gießspiegel in der Kokille und einem
Verteiler in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit für ein vorgegebenes
Strangformat erfasst wird sowie die Pfannengeschichte bezüglich der Zeitabschnitte,
wie "Pfanne voll", "Pfanne leer", und Pfannenzustand, wie Pfannenausmauerung,
Pfannenalter, sowie auch ein Stahltemperatursprung zwischen dem
Verteiler und der letzten Pfannenofentemperatur.
Das Dokument G 90 04 945.4 beschreibt ein metallurgisches Gefäss mit Feuerfest-Auskleidung.
Zur Erfassung des Verschleißes ist in der Auskleidung mit Abstand
zu deren Oberfläche wenigstens ein Verschleißdetektor in Gestalt eines an
eine elektrische Spannungsquelle anschließbaren elektrischen Leiters oder Leiterpaares
eingebettet. Diesem wird zweckmäßig ein optischer und/oder akustischer
Singalgeber zugeordnet, der bei einem kritischen Verschleißzustand ein Signal
liefert.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Kontrollverfahren und eine Prüfeinrichtung anzugeben, mit deren
Hilfe der Zustand der Ausmauerung einer Pfanne festgestellt werden kann und
durch rechtzeitiges manuelles oder automatisches Eingreifen ein weiteres Handling
einer Pfanne mit beschädigter Ausmauerung verhindert und damit eine Gefährdung
von Personen oder der Stranggießanlage vermieden werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe werden mit der Erfindung bei einem Verfahren entsprechend
dem Oberbegriff von Anspruch 1 Maßnahmen nach dem Kennzeichnungsteil
von Anspruch 1 vorgeschlagen sowie eine Prüfeinrichtung mit den Merkmalen
von Anspruch 6.
Damit ist ein sicheres Erkennen selbst kleinster Unterschiede in der Ausmauerung
der Metallpfanne und damit eine Warnung vor dem zu erwartenden Durchbruch
möglich. Nach dem Prinzip der Graustufenauswertung besteht die vorteilhafte
Möglichkeit, Fehler oder Qualitätsunterschiede der Ausmauerung rechtzeitig festzustellen,
und damit Schäden sowie Produktionsausfälle und vor allem Verletzungen
der Betriebsmannschaft zu vermeiden. Kleinste geometrische, durchaus charakteristische
Abweichungen, die für Fehler in der Ausmauerung typisch sind,
werden sichtbar gemacht.
Weitere Ausgestaltungen von Verfahren und Vorrichtung sind in den jeweils zugehörigen
Unteransprüchen angegeben.
Sobald eine Pfanne in den Pfannendrehturm eingesetzt ist, wird der Gießer aufgefordert,
die Prüfeinrichtung zu starten.
Die Pfannenoberfläche, d.h. die Oberfläche von Mantel und/oder Boden wird nun
optisch abgetastet und die aufbereiteten Bilder auf einem Monitor dargestellt. Die
von einer Infrarotkamera erstellten digitalen Schwarz-Weiß-Bilder werden nach
dem Prinzip der Grauwertstufen farbig, also Stufe für Stufe in einer anderen Farbe
auf dem Bildschirm wiedergegeben.
Hierdurch wird es möglich, feinste Unterschiede zwischen den Graustufen sichtbar zu machen, die mit bloßem Auge nicht zu unterscheiden sind. Durch die Art der Aufbereitung erkennt der Gießer sehr deutlich Unterschiede in der Temperatur der Außenhaut der Pfanne und kann damit direkt den schlechten Zustand einzelner Steine der Ausmauerung erkennen.
Hierdurch wird es möglich, feinste Unterschiede zwischen den Graustufen sichtbar zu machen, die mit bloßem Auge nicht zu unterscheiden sind. Durch die Art der Aufbereitung erkennt der Gießer sehr deutlich Unterschiede in der Temperatur der Außenhaut der Pfanne und kann damit direkt den schlechten Zustand einzelner Steine der Ausmauerung erkennen.
Durch eine mitlaufende Aufzeichnung besteht die Möglichkeit, im Nachhinein Einzelbilder
von Schadensereignissen aus dem Digitalfilm als Referenzbilder abzuspeichern.
Mit Hilfe der Referenzbilder die ihm eingeblendet werden, hat der Gießer nun die
Möglichkeit, "Gutbefund" und "Gefahr" voneinander zu unterscheiden und somit
die Pfanne im Gefahrfall aus dem Produktionsprozess auszuschleusen und in Sicherheit
zu bringen.
Erst wenn die Prüfeinrichtung den Winkel von 360° "abgetastet" hat, die Ausmauerung
der Pfanne vom Gießer als "i. O." befunden wurde und ein hierfür vorgesehener
Zustimmungstaster vom Gießer gedrückt wurde, kann die Drehbewegung
des Pfannendrehturms eingeleitet werden. Lediglich eine Notfahrt des Pfannendrehturms
würde diesen Ablauf unterbrechen dürfen.
Sobald eine Pfanne in den Pfannendrehturm eingesetzt wurde, startet der Bediener
den Prüfvorgang und die Prüfeinrichtung startet mit dem Rundlauf. Der Mantel
der Pfanne wird nun optisch abgetastet und die Bilder ausgewertet.
Ein Computerprogramm vergleicht die Referenzbilder des Pfannenmantels mit den
soeben durchgeführten Aufnahmen und erkennt die Unterschiede:
- Im Falle eines unzulässigen Unterschiedes gibt die Steuerung der Anlage eine Warnung aus; ein Drehen des Pfannenturms und damit die Weiterverarbeitung werden zwangsweise verhindert.
- Die Pfanne muss aus dem Produktionsprozess ausgeschleust und in Sicherheit gebracht werden.
Erst wenn die Prüfeinrichtung den Winkel von 360° "abgetastet" hat, die Ausmauerung
der Pfanne vom Programm als "i. O." befunden wurde, kann die Drehbewegung
des Pfannendrehturms eingeleitet werden. Lediglich eine Notfahrt des
Drehturms würde die Prozedur unterbrechen dürfen.
Die Pfannenerkennung kann separat oder zusammen mit dem optischen und/oder
thermischen Abtasten der äußeren Oberfläche der Pfanne erfolgen. Zur Erkennung
werden die Pfannen mit robusten, stahlwerksgerechten Markierungen am
Umfang versehen. Die Prüfeinrichtung ist derart ausgelegt, dass sie diese Markierungen
ebenfalls erkennen und damit die Pfanne identifizieren kann.
Durch die Datenpflege des Personals wird festgehalten, wann eine Pfanne mit
einer neuen Ausmauerung versehen wurde.
Die Pfannenerkennung der Prüfeinrichtung registriert die Anzahl von Gießvorgängen
(ggf. chargenabhängig) und vergleicht diese mit einem Sollwert, der von der
Pfannenwirtschaft vorgegeben wurde.
Bei Erreichen der maximal zulässigen Anzahl von Gießvorgängen wird bei den
letzten 5 zulässigen Gießvorgängen ein Hinweis und bei den letzten 2 zulässigen
Gießvorgängen stattdessen eine Warnung ausgegeben.
Bei einer Überschreitung der zulässigen Anzahl von Gießvorgängen wird die
Pfanne nicht mehr zum Gießvorgang freigegeben.
Claims (10)
- Verfahren zum optischen und/oder thermischen Abtasten der Oberfläche einer Pfanne für flüssiges Metall, insbesondere für Stahlschmelze, unter Verwendung einer Prüfeinrichtung zur Feststellung des Zustandes der Ausmauerung zwecks rechtzeitiger Erkennung von stellenweisen kritischen Veränderungen,
dadurch gekennzeichnet, dass ein thermographisches bzw. ein visuelles Bild der Abtaststelle erzeugt wird und dieses in jeweils eine Sequenz hellerer oder dunklerer Grautöne aufgelöst und mit einer Referenz-Sequenz von Grautönen mit vorgebbar abgestufter Helligkeit verglichen, und bei Koinzidenz zweier Grautöne innerhalb eines kritischen Bereichs das Handling der Pfanne unterbrochen und/oder ein Hilfsprogramm eingeschaltet wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Wärmestrahlung an einer Abtaststelle auf elektronischem Wege in eine abgestufte Folge von visuellen Grautönen umgewandelt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung mit Hilfe einer Kamera und in Verbindung mit einer Software unter Erkennung relativ kleinster Abweichungen der Bildsequenz bzw. der Bildgrautöne, die für Fehler in der Ausmauerung typisch sind, eine Differenzierung zwischen Gutbefund und Schlechtbefund vornimmt. - Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung die Pfannenoberfläche im Winkel von 360° abtastet, ehe das Differenzierungs-Signal die Bewegung der Pfanne freigibt oder stoppt. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung Markierungen am Umfang jeder Pfanne zur Pfannenerkennung registriert und diese Daten mit Sollwerten von der Pfannenwirtschaft verglichen werden. - Prüfeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung von kritischen Veränderungen der Ausmauerung einer Schmelzmetallpfanne, zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Skannen der Pfannenoberfläche und zur Auflösung von damit erhaltenen thermographischen oder visuellen Bildern, insbesondere eine softwaregesteuerte Kamera besitzt. - Prüfeinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur abstufbaren Umwandlung der von der Kamera erzeugten Bilder in eine Sequenz von Grautönen besitzt. - Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Referenz-Skala von Grautönen zum Abgleich mit den von der Kamera erzeugten thermographischen oder visuellen Bildern sowie im Falle der Koinzidenz zweier Grautöne ein Hilfsprogramm zur Vermeidung von Maschinenschäden bzw. Verletzung an Personal besitzt. - Prüfeinrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Erfassung bzw. Erkennung von an der Pfannenoberfläche angeordneten Markierungen sowie Mittel zum Vergleich der von den Markierungen ausgehenden Werten mit Sollwerten umfasst. - Prüfeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Logikeinheit zur Feststellung des Gutbefunds oder Schlechtbefunds von Pfannen umfasst.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20040624 |
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| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
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| AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL HR LT LV MK |
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| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN |
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| AKX | Designation fees paid | ||
| 18W | Application withdrawn |
Effective date: 20050907 |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: 8566 |