EP3135402A1 - Kokille und verfahren zum überwachen einer kokille - Google Patents

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EP3135402A1
EP3135402A1 EP15182676.5A EP15182676A EP3135402A1 EP 3135402 A1 EP3135402 A1 EP 3135402A1 EP 15182676 A EP15182676 A EP 15182676A EP 3135402 A1 EP3135402 A1 EP 3135402A1
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EP
European Patent Office
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distance
side plate
sensor
narrow side
mold
Prior art date
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Application number
EP15182676.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3135402B1 (de
Inventor
Oliver Lang
Guenter Leitner
Nicole OBERSCHMIDLEITNER
Christian ORTNER
Martin Schuster
Martin Winder
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
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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
    • B22D11/168—Controlling or regulating processes or operations for adjusting the mould size or mould taper
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/05—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds into moulds having adjustable walls

Definitions

  • the invention relates to a mold, comprising a first and a second narrow side plate whose distance from one another is adjustable, and a first and a second broad side plate. Furthermore, the invention relates to a method for monitoring such a mold.
  • Molds of the aforementioned type are used, for example, in continuous casting plants for casting metallic strands, in particular for casting slabs.
  • one of its two wide side plates is immovably arranged, whereas their other broadside plate is movably arranged to the first wide side plate.
  • the wide side plates are pressed most of the time over with a predetermined contact pressure against the narrow side plates. This is intended to prevent the mold from leaking at the contact surfaces between the narrow and wide side plates and liquid metal and / or liquid casting powder between the plates emerging from the mold.
  • the casting width of the mold which is predetermined by the distance between the narrow side plates to each other, can be adjusted for example between individual continuous casting processes (casting operations) by lateral movement of the narrow side plates. If no metal strand is present in the casting volume of the mold during adjustment, this is referred to as cold adjustment. In the cold adjustment foreign bodies, such as remnants of casting powder, between the narrow and wide side plates are clamped, so that a gap between the each adjacent narrow and wide side plates remains.
  • the adjustment of the casting width can also be done during the continuous casting process itself.
  • the contact pressure of the broad side plates is reduced and set the distance of the narrow side plates to a desired value.
  • liquid metal can penetrate between the (water-cooled) narrow and wide side plates and solidify there.
  • thermocouples on the narrow side plates, in particular near the edges, in order to be able to determine the formation of fins on the basis of a temperature change in the continuous casting process.
  • An object of the invention is to provide a mold of the type mentioned above or a method for monitoring such a mold, by means of which or which a metallurgical process, in particular a continuous casting process, can be carried out efficiently.
  • the mold according to the invention comprises a first and a second narrow side plate whose distance from each other is adjustable, and a first and a second broad side plate.
  • the mold according to the invention has at least one distance sensor which is set up to generate a distance-dependent sensor signal and which is arranged such that the sensor signal is dependent on a distance between the first narrow side plate and the first broadside plate.
  • the invention is based on the consideration that a fin formation in a metallurgical process, such as a continuous casting process, leads to a reduced efficiency of the process can lead, in particular if due to the formation of fins the metallurgical process must be interrupted and / or other time / cost consuming measures must be taken. However, if the generation of fins can be detected early or even avoided by monitoring a measured quantity, a downtime of the respective metallurgical plant can be shortened or completely avoided. Accordingly, the metallurgical process can be cost and / or time efficient.
  • the invention proceeds from the recognition that at or before the formation of a fin between the first narrow side plate and the first wide side plate, the distance between these two plates increases because liquid metal penetrates between the plates, from which the fin forms.
  • the distance sensor which generates a sensor signal which depends on said distance, the distance between these plates or a variable dependent on this distance can be determined.
  • the formation of a fin or the condition for the formation of a fin such as. a gap existing between the narrow side plates and the wide side plates.
  • Methods of detecting fin formation based on temperature measurements are susceptible to failure because changes in temperature in the mold can also be due to processes other than finning.
  • the invention enables a reliable early recognition of a fin formation from the sensor signal, since a change in the distance between the plates is either directly due to an incipient fin formation or a change in the spacing (eg due to a gap between the plates, in the liquid metal can penetrate) with high probability leads to a Finn formation.
  • a temperature change in the mold which is due to a Finn Struktur, occurs only with a certain time delay after the onset of Finn Struktur.
  • fin formation in processes based on temperature measurements can only be detected with a certain time delay.
  • the invention makes it possible, in particular, to detect a formation of fins at an early stage or even to predict the formation of fins, since the change in distance preferably occurs immediately after the formation of the fins or even before the formation of the fins.
  • the mold is preferably provided for a continuous casting plant, in particular for a continuous casting plant for casting slabs. That is, the mold may be an element or a structural unit of a continuous casting plant.
  • the broad side plates are arranged opposite one another and / or the narrow side plates are arranged opposite one another. Furthermore, it is expedient if the broad side plates are arranged at least substantially parallel to one another and / or the narrow side plates are arranged at least substantially parallel to one another. Furthermore, it is expedient if the narrow side plates are arranged at least substantially perpendicular to the wide side plates.
  • an element can be considered to be substantially perpendicular to another element, if the two elements are arranged at an angle of at least 80 ° and at most 90 ° to each other.
  • one element may be considered to be substantially parallel to another element if the two elements are arranged at an angle of at most 10 ° to each other.
  • the two narrow side plates are at least substantially the same width.
  • the two broad side plates are at least substantially the same width. It makes sense to be understood as wide side plates those plates of the mold, which have a greater width than the narrow side plates.
  • width of the respective plate its greater extent in a sectional plane perpendicular to a longitudinal / casting direction of the mold can be understood.
  • thickness of the respective plate its smaller extent in a sectional plane perpendicular to the longitudinal / casting direction of the mold can be understood.
  • a cross sectional area in a normal plane to the casting direction of the volume enclosed by the wide side plates and narrow side plates may decrease (evenly) from the inflow end to the exit side end of the mold.
  • This rejuvenation of the volume enclosed by the mold is also referred to as "taper".
  • the cross-sectional area can be reduced by a few percent, for example by 1 to 5%, in the casting width direction and / or in the direction of the thickness of the casting.
  • the taper causes the inner surfaces of the mold plates as large as possible rest against the shrinking strand.
  • this taper can be realized by correspondingly reducing the width of the narrow side plates from the inflow-side end to the outlet-side end of the chill, which corresponds to a corresponding reduction of the casting thickness along the height of the chill.
  • the lower ends of the two Narrow side plates are tilted accordingly during the casting operation inward, which corresponds to a reduction of the casting width above the height of the mold.
  • the narrow and / or wide side plates are at least partially made of one or more metals. It is particularly preferred if the narrow and / or wide side plates are at least partially made of copper. Because copper has a high thermal conductivity and therefore is well suited to dissipate heat from a metal located in the mold. Furthermore, the narrow and / or wide side plates may each have one or more coolant guide channels. The narrow and / or wide side plates can therefore be flowed through by a coolant, for example water. In this way, the heat which the narrow and / or wide side plates receive from the metal in the mold, can be effectively removed from the plates.
  • a coolant for example water
  • narrow and / or wide side plates may be coated, in particular with a metallic coating, e.g. of nickel and optionally of other metals, and / or with a ceramic coating.
  • a metallic coating e.g. of nickel and optionally of other metals
  • a ceramic coating can serve inter alia as wear protection.
  • the distance between the narrow side plates is adjustable, it is possible, for example, to set a casting width of the mold. Conveniently, this distance by means of a threaded spindle unit, which one or more Threaded spindles may have, adjustable. Alternatively or additionally, this distance can be adjustable by means of a hydraulic unit, which may have one or more hydraulic cylinders.
  • a contact pressure with which at least one of the wide side plates is printed on the narrow side plates is reduced.
  • the contact pressure is expediently increased again, in particular to its original value.
  • a distance between the wide side plates is adjustable, in particular by replacing the narrow side plates with other narrow side plates with other dimensions. In this way it is e.g. possible to set a casting thickness of the mold.
  • the distance sensor is arranged on the first narrow side plate.
  • the distance sensor can be arranged, inter alia, in the region of a known of the first narrow side plate.
  • the distance sensor is arranged on an outer side of the first narrow side plate.
  • a narrow side plate As an outer side of a narrow side plate that side of the narrow side plate can be understood, which faces away from a casting volume of the mold or an inner side of the narrow side plate, which limits the casting volume on one side, facing away.
  • the outside and the inside are two sides of the mold, which are not adjacent to each other.
  • Under a casting volume in turn can be limited by the narrow and wide side plates volume of the mold be understood, which in particular can be flowed through by a liquid metal or is flowed through during operation of the mold by a liquid metal.
  • the distance sensor can be adjusted by means of a holding device, e.g. by means of a bracket, be attached to the first narrow side plate.
  • the holding device may e.g. be welded to the first narrow side plate and / or screwed.
  • the distance sensor in turn is preferably screwed to the holding device.
  • the distance sensor can also be connected in a different way with the holding device.
  • Such an arrangement of the distance sensor allows, among other things, a low-cost attachment of the distance sensor to the first narrow side plate.
  • a hitherto known mold without a distance sensor
  • the distance sensor is placed in a recess, in particular in a cutout, the first narrow side plate.
  • the distance sensor is a non-contact distance sensor, for example an (electro) magnetic distance sensor.
  • the distance sensor is an inductive sensor, in particular an eddy current sensor.
  • an eddy current sensor it is possible to determine a distance with a high accuracy.
  • eddy current sensors provide signals with high reproducibility.
  • eddy current sensors can be used even under harsh production conditions, such as those found in metallurgical processes, in particular in continuous casting processes, ie, for example, in the case of high humidity, high temperatures and / or heavy contamination.
  • the distance sensor is spaced from the first broadside plate. It is also expedient if the distance sensor is arranged at a distance of at most 6 mm, preferably at most 3 mm, to the first broadside plate.
  • the distance sensor has a measuring range of at most a few millimeters, preferably of at most 3 mm.
  • the distance sensor has a small measuring range.
  • the distance sensor has a resolution in the micrometer range, in particular a resolution of 1 micron.
  • the distance sensor is arranged such that its measuring direction is aligned at least substantially perpendicular to the first broadside plate.
  • the measuring direction can be the direction along which magnetic field lines emerge from or enter the distance sensor.
  • magnetic field lines emerging from the distance sensor are generated by the distance sensor itself.
  • a measuring surface of the distance sensor is aligned at least substantially parallel to the first broadside plate.
  • the measuring surface of the distance sensor can be an end-side, in particular circular surface of the distance sensor, which determines the sensor side, a distance of the distance sensor to a measured object, can be understood.
  • the distance sensor is an inductive sensor, in particular an eddy current sensor
  • the measuring surface may be that surface of the distance sensor through which magnetic field lines exit from or enter the distance sensor. Expediently, the measuring direction of the distance sensor is perpendicular to its measuring surface.
  • the distance sensor is communicatively connected to an evaluation unit, either wired or via a wireless connection.
  • the evaluation unit can be set up to determine the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate using the sensor signal.
  • the evaluation unit may be configured, using the sensor signal, another size dependent on the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate, such as e.g. to determine a distance between the distance sensor and the first broadside plate.
  • the mold has at least one further distance sensor.
  • This further distance sensor is expediently adapted to generate a distance-dependent sensor signal.
  • the further distance sensor is expediently arranged such that its sensor signal is from a distance between the first narrow side plate and the second wide side plate is dependent. With the aid of the additional distance sensor, it is therefore possible to determine the last-mentioned distance.
  • the further distance sensor can be arranged in particular on the first narrow side plate. It makes sense that the measuring direction of the first-mentioned distance sensor and the measuring direction of the further distance sensor are opposite to each other.
  • a plurality of distance sensors are arranged on both narrow side plates.
  • the distance sensors can be arranged on the respective narrow side plate, inter alia, in at least two sensor rows, in particular rows of sensors parallel to one another. Furthermore, the rows of sensors can be placed on opposite edges and / or opposite sides of the respective narrow side plate. In addition, the sensor rows can be aligned in particular vertically. Using the distance sensors, it is possible to determine their respective distances to the two wide side plates for both narrow side plates.
  • each of the distance sensors is adapted to generate a distance-dependent sensor signal, and is arranged such that its sensor signal is dependent on a distance between one of the narrow side plates and one of the wide side plate.
  • at least eight distance sensors per narrow side plate are provided.
  • four distance sensors per sensor row can be provided.
  • the mold which is monitored in the process according to the invention, may inter alia be the mold according to the invention, in particular one of the above-described developments of the mold according to the invention.
  • the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate can be monitored.
  • another size depending on the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate such as e.g. a distance between the distance sensor and the first broadside plate to be monitored.
  • the method can thus be carried out in particular in a continuous casting plant, while a metallic strand, for example a steel strand, is cast.
  • the sensor signal is transmitted to an evaluation unit.
  • the evaluation unit can determine the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate using the sensor signal.
  • the evaluation unit can determine another variable using the sensor signal, which is dependent on the distance between the first narrow side plate and the first broadside plate.
  • a state of the mold such as the distance between the first narrow side plate and the first broadside plate
  • the monitoring may include logging such a state variable and / or comparing the state variable with a setpoint.
  • the setpoint may be, for example, a distance setpoint.
  • a reference value for a distance variable such as for example the distance between the first narrow-side plate and the first broad-side plate, may be the reference distance value.
  • the fact that foreign material has penetrated between the first narrow side plate and the first wide side plate can be detected, for example, by the fact that the determined distance exceeds a predetermined distance value. In other words, If the determined distance exceeds a predetermined distance value, the evaluation unit can interpret this to mean that foreign material has penetrated between the first narrow side plate and the first wide side plate.
  • the foreign material may be, for example, a material which is liquid before / at the penetration and optionally solidifies after penetration.
  • a plurality of such sensor signals are generated successively by the distance sensor at least during an adjustment process in which the distance between the two narrow side plates is adjusted.
  • the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate can be monitored at different times during the adjustment process. Consequently, formation of fins can be detected early.
  • a plurality of such sensor signals are successively generated by the distance sensor during a predetermined time period after the adjustment process and / or during a predetermined time period before the adjustment process.
  • the distance sensor it is possible for the distance sensor to generate a plurality of such sensor signals in continuous succession.
  • the sensor signal may be dependent on a material state, in particular on a local material composition, of the first broadside plate. In such a case, it is possible to determine, based on the sensor signal, which thickness has a coating of the first broadside plate at the point with respect to which the distance of the first broadside plate to the first narrow side plate is determined. In this way it can be determined, for example, how strongly the coating is worn, or how much material has been removed from the coating.
  • the sensor signal is independent of the material state, in particular of the local material composition, of the first broadside plate. It can thereby be achieved that the distance between the first narrow side plate and the first wide side plate, but not the material state of the first wide side plate influences the sensor signal. In such a case, (costly) measures to account for a material dependence of the sensor signal in its evaluation can be dispensed with.
  • a distance-dependent sensor signal is generated by a plurality of distance sensors of the mold. It is preferably determined using these sensor signals which distances the first narrow side plate has to the two wide side plates. Further, it is preferred if it is determined using these sensor signals, which distances the second narrow side plate has to the two wide side plates.
  • the distances is determined whether between at least one of the broad side plates and at least one of the narrow side plates foreign material has penetrated and / or between at least one of the narrow side plates and one of the wide side plates a gap has trained. If necessary, it is determined on the basis of the sensor signals or on the basis of the distances determined from the sensor signals, between which of the narrow side plates and which of the wide side plates foreign material has penetrated and / or between which Narrow side plates and which of the wide side plates has formed a gap.
  • the narrow side plates can be determined using the sensor signals or based on the distances determined from the sensor signals, if at least one of the narrow side plates is tilted relative to at least one of the wide side plates.
  • One of the narrow side plates can then be considered as tilted relative to one of the wide side plates if at least one of the edges of this narrow side plate is aligned neither parallel nor perpendicular to one of the edges of the wide side plate.
  • a sensor signal is generated by a plurality of distance sensors of the mold, on the basis of which a distance value is determined. Furthermore, it is advantageous if the determined distance values are subjected to a plausibility check.
  • the plausibility check may e.g. comprise checking that some or all of the determined distance values satisfy a predetermined condition, for example a mathematical relation.
  • a profile of a coating thickness of the respective broad side plate can be determined on the basis of the determined distance values.
  • FIG. 1 shows a Strangg cordanlange 2 in a schematic representation.
  • the continuous casting plant 2 can be, for example, a plant for casting steel slabs.
  • the continuous casting machine 2 could alternatively be a so-called endless casting plant, also cast-rolled composite plant.
  • the continuous casting plant 2 comprises inter alia a pan 4 with an outlet pipe 6. Furthermore, the continuous casting plant 2 comprises a distribution basin 8 arranged below the pan 4 with a pouring pipe 10 and a stopper 12 arranged in the distribution basin 8.
  • the continuous casting plant 2 comprises a mold 14 with two broad side plates 16 arranged at least substantially parallel to one another. Furthermore, the mold 14 has two at least substantially mutually parallel Narrow side plates, to each of which a plurality of distance sensors are attached (see. FIG. 2 ).
  • the narrow side plates and the distance sensors are shown in the illustration FIG. 1 but not visible. Both the wide side plates 16 and the narrow side plates are made of copper and are also coated with a nickel layer. Further, the wide side plates 16 and the narrow side plates are water cooled.
  • the continuous casting plant 2 comprises a plurality of driven transport rollers 18, a plurality of cooling nozzles 20 for cooling a strand and a follower assembly, not shown in the figures, such as, for example, a flame cutting machine.
  • the continuous casting plant 2 comprises an evaluation unit 22, which is communicatively connected to the aforementioned distance sensors.
  • liquid steel 24 which is introduced via an outlet pipe 6 in the distribution basin 8. From the distribution basin 8, in turn, the liquid steel 24 is introduced via the pouring tube 10 into the mold 14, whereby a mass flow of the steel 24 flowing into the mold 14 is controlled by means of the plug 12.
  • the steel 24 cools at its contact surfaces with the wide side plates 16 and the narrow side plates and solidifies in this case, so that the steel emerges from the mold 14 in the form of a strand 26 with a rectangular cross section.
  • the strand 26 has a solidified shell a few centimeters thick, while much of its cross-section is still liquid.
  • the strand 26 is removed and guided to the aforementioned (not shown figuratively) follower unit, by means of which the strand 26 is cut, for example in the form of slabs and then removed.
  • the strand 26 could be from a (different) follower unit, such as a Roll stand of a cast-rolled composite plant, can be processed directly without first being cut into slabs.
  • the steel 24 is covered with slag, which is to prevent reoxidation of the steel 24 and serves as a lubricant between the solidified shell and the plates of the mold 14.
  • slag is to prevent reoxidation of the steel 24 and serves as a lubricant between the solidified shell and the plates of the mold 14.
  • casting powder is introduced into the mold 14 from above.
  • FIG. 1 In addition, a horizontal sectional plane II-II is shown, which passes through the mold 14.
  • FIG. 2 shows a schematic section through the mold 14 from FIG. 1 along the cutting plane II-II.
  • FIG. 2 shows a schematic section through the mold 14 from FIG. 1 along the cutting plane II-II.
  • the narrow side plates 28 in addition to the aforementioned wide side plates 16 of the mold 14, also their narrow side plates 28 as well as the distance sensors 30 fixed to the narrow side plates 28 are shown.
  • the narrow side plates 28 are arranged at least substantially perpendicular to the wide side plates 16. Together with the broad side plates 16 define the narrow side plates 16 a casting volume 32 of the mold 14, which perpendicular to the plane of the FIG. 2 flows through the steel 24.
  • the distance 36, the narrow side plates 28 to each other, is adjustable by means of threaded spindle units 38.
  • Each of the two narrow side plates 28 is connected to a threaded spindle unit 38, which comprises a plurality of threaded spindles 40 arranged one above the other, wherein by means of the threaded spindles 40 a position and (for setting the so-called tapers) a vertical inclination of the respective narrow side plate 28 can be changed.
  • the latter Tilt is in FIG. 2 not shown.
  • FIG. 2 not shown.
  • each of the two narrow side plates 28 eight distance sensors 30 are fixed, which in two mutually parallel sensor rows of four distance sensors 30 (see. FIG. 4 ) are arranged on the respective narrow side plate 28, wherein the two sensor rows of the distance sensors 30 are placed on opposite edges of the respective narrow side plate 28.
  • a smaller or a larger number of distance sensors 30 can be arranged on the narrow side plates 28.
  • the distance sensors 30 may in particular be arranged equidistant from each other.
  • the distance sensors 30, according to the respective structural requirements be arranged in a different way. In perspective FIG. 2 only one distance sensor 30 can be seen from each sensor row. The remaining distance sensors 30 are perpendicular to the plane of the FIG. 2 arranged in front of or behind.
  • each of the distance sensors 30 on an outer side 42, i. on a side facing away from the casting volume 32, the respective narrow side plate 28 is arranged.
  • each of the distance sensors 30 is attached via an L-shaped bracket 44 to the respective narrow side plate 28 and connected via a cable 46 with the aforementioned evaluation unit 22.
  • the distance sensors 30 are designed as eddy-current sensors and have a measuring range of 3 mm and a resolution of 1 ⁇ m. Furthermore, the distance sensors 30 are spaced from the wide side plates 16, wherein their respective Distance 48 to the nearest broadside plate 16 is approximately 3 mm.
  • Each of the distance sensors 30 generates time-sequential, distance-dependent sensor signals during the continuous casting process described above.
  • the sensor signals of the above-mentioned upper distance sensors 30 are each dependent on a distance between the narrow side plate 28, to which the respective distance sensor 30 is attached, and the upper wide side plate 16 according to the drawing.
  • the sensor signals of the lower distance sensors 30 according to the drawings are each dependent on a distance between the narrow side plate 28, to which the respective distance sensor 30 is fastened, and the lower wide side plate 16, which is shown in the drawing.
  • the sensor signals are transmitted to the evaluation unit 22, which determines, using the sensor signals, which distances each of the two narrow side plates 28 has to the two wide side plates 16. Thus, using the sensor signals, the distances between the narrow side plates 28 and the width side plates 16 are monitored.
  • the distances which are determined on the basis of the sensor signals generated at the same time, are subjected to a plausibility check by the evaluation unit 22.
  • the distance values are compared with each other.
  • a regression line as a function of the sensor positions is formed from the distance values. If one of the distance values deviates from the regression line by a predetermined amount or relative value-which is an indication of a defect of the associated distance sensor 30-an error message is output by the evaluation unit 22.
  • a contact pressure with which the wide side plates 16 are pressed against the narrow side plates 16, reduced. Due to the reduced contact pressure, the liquid steel between the narrow side plates 28 and the wide side plates 16 penetrate and then solidify. Here, 16 fins can form between the narrow side plates 28 and the wide side plates. Likewise, due to the reduced contact pressure, casting powder can penetrate between the narrow side plates 28 and the wide side plates 16, so that one or more gaps can form between the plates 16, 28, which can lead to finning.
  • the evaluation unit 22 determines whether foreign material, in particular steel and / or casting powder, has penetrated between at least one of the narrow side plates 28 and at least one of the broad side plates 16. For this purpose, the evaluation unit 22 compares the regression line formed from the determined distances as a function of the sensor positions with a reference regression line as a function of the sensor positions, wherein the reference regression line is formed from distances previously determined during a calibration measurement using the distance sensors 30. If the regression line shows a significantly different course compared to the reference regression line, in particular a significantly higher average distance of the distance sensors 30 by, e.g. more than 0.5 mm and / or a significantly different slope of e.g. plus or minus 0.5 mm per meter, interpreted the evaluation unit 22 this, as penetration of foreign material.
  • the evaluation unit 22 can also determine whether a gap that has formed between one of the narrow side plates 28 and one of the wide side plates (due to intrusion of foreign material), a gap with (substantially) the same thickness or a wedge-shaped gap. In the case of a (substantially) equally thick gap, the regression line is shifted (essentially) parallel to the reference regression line, while in the case of a wedge-shaped gap, the regression line has a significantly different slope than the reference regression line.
  • predetermined measures can be initiated.
  • a mass flow of the steel can be reduced during a casting process.
  • a renewed spreading of the plates 16, 28 take place in order to inspect the spaces between the plates 16, 28 or to clean them of foreign material.
  • all distance sensors 30 are communicatively connected to a common evaluation unit, namely the aforementioned evaluation unit 22.
  • the distance sensors 30 can be combined into a plurality of groups of a plurality of distance sensors 30.
  • Each of these groups of distance sensors 30 can be communicatively connected to its own evaluation unit, which evaluates its sensor signals.
  • FIG. 2 a portion 50 of the mold 14, the in FIG. 3 shown enlarged, identified in the form of a dashed rectangle. Furthermore is FIG. 2 a sectional plane IV-IV shown, which extends perpendicularly through one of the narrow side plates 28.
  • FIG. 3 shows the in FIG. 2 indicated portion of the mold 14 (see section 50 in FIG. 2 ) in an enlarged view.
  • FIG. 3 It can be seen that a measuring direction 52 of the illustrated distance sensor 30 is aligned at least substantially perpendicular or a measuring surface 54 of the illustrated distance sensor 30 is aligned at least substantially parallel to the (partially) depicted broadside plate 16.
  • the measuring directions of the remaining distance sensors 30 are aligned at least substantially perpendicular to the respective closest wide side plate 16.
  • FIG. 4 shows a section through one of the narrow side plates 28 of the mold 14 along the cutting plane IV-IV FIG. 2 ,
  • FIG. 4 is one of the aforementioned sensor rows 56 recognizable.
  • the illustrated sensor row 56 comprises - as well as the remaining, not shown rows of sensors - four equidistant juxtaposed distance sensors 30th
  • FIG. 5 shows a schematic section through another mold 58 from the same perspective, from which the former mold 14 in FIG. 2 is shown.
  • This other mold 58 differs from the previously described mold 14 in that the two narrow side plates 28 of the other mold 58 for each of the distance sensors 30 have a recess 60, wherein in the recesses 60 each one of the distance sensors 30 is arranged.
  • the recesses 60 are located on the outer sides 42 of the narrow side plates 28 and are formed in the present embodiment as cutouts.
  • this mold 58 can be used, for example, instead of the previously described mold 14 in the continuous casting plant 2.
  • the evaluation unit 22 checks whether at least one of the narrow side plates 28 is tilted relative to at least one of the wide side plates 16 using the sensor signals or the distances determined from the sensor signals. In particular, if the distance sensors 30 each generate a plurality of sensor signals in succession, such a tilt can also be detected during the adjustment process of the narrow side plates 28.
  • FIG. 6 shows - from the same perspective as in FIG. 5 - A portion of the mold 58 from FIG. 5 in a state in which the left narrow side plate 28 of the mold 58 as shown in the drawing is tilted with respect to the wide side plates 16.
  • the present tilting comes about by a rotation of the said narrow side plate 28 about a perpendicular to the plane FIG. 5 aligned axis.
  • FIG. 7 shows - from a lateral perspective - as in FIG. 6 and the two wide side plates 16 of the mold 58.
  • the narrow side plate 28 is also tilted with respect to the wide side plates 16.
  • the present tilting is achieved by a rotation of said narrow side plate 28 about an axis, which parallel to the plane of the FIG. 5 and is aligned parallel to the wide side plates 16.
  • a tilt as in 6 or FIG. 7 can be found in the mold 14 of Figures 1 to 4 in an analogous manner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kokille (14, 58), aufweisend eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte (28), deren Abstand (36) zueinander verstellbar ist, sowie eine erste und eine zweite Breitseitenplatte (16). Damit ein metallurgischer Prozess, insbesondere ein Stranggussprozess, effizient durchgeführt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Kokille (14, 58) mindestens einen Abstandssensor (30) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein abstandsabhängiges Sensorsignal zu erzeugen, und welcher derart angeordnet ist, dass das Sensorsignal von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte (28) und der ersten Breitseitenplatte (16) abhängig ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kokille, aufweisend eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte, deren Abstand zueinander verstellbar ist, sowie eine erste und eine zweite Breitseitenplatte. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer solchen Kokille.
  • Kokillen der zuvor genannten Art werden beispielsweise in Stranggießanlagen zum Gießen von metallischen Strängen, insbesondere zum Gießen von Brammen, eingesetzt.
  • Bei einer solchen Kokille ist eine ihrer beiden Breitseitenplatten unbeweglich angeordnet, wohingegen ihre andere Breitseitenplatte zur ersten Breitseitenplatte beweglich angeordnet ist. Während eines Stranggussprozesses (Gießvorgangs) werden die Breitseitenplatten die meiste Zeit über mit einem vorgegebenen Anpressdruck gegen die Schmalseitenplatten gepresst. Dadurch soll verhindert werden, dass die Kokille an den Kontaktflächen zwischen den Schmal- und Breitseitenplatten undicht wird und flüssiges Metall und/oder flüssiges Gießpulver zwischen den Platten aus der Kokille austritt.
  • Die Gießbreite der Kokille, die durch den Abstand der Schmalseitenplatten zueinander vorgegeben wird, kann beispielsweise zwischen einzelnen Stranggussprozessen (Gießvorgängen) durch seitliches Verfahren der Schmalseitenplatten eingestellt werden. Befindet während des Verstellens kein Metallstrang im Gießvolumen der Kokille, wird dies als Kaltverstellung bezeichnet. Bei der Kaltverstellung können Fremdkörper, wie z.B. Reste von Gießpulver, zwischen den Schmal- und Breitseitenplatten eingeklemmt werden, sodass ein Spalt zwischen den jeweils aneinandergrenzenden Schmal- und Breitseitenplatten verbleibt.
  • Bei modernen Stranggießanlagen kann die Verstellung der Gießbreite jedoch auch während des Stranggussprozesses selbst geschehen. Dabei wird der Anpressdruck der Breitseitenplatten verringert und der Abstand der Schmalseitenplatten auf einen gewünschten Wert eingestellt.
  • Wegen des verringerten Anpressdrucks beim Verstellen des Abstands kann flüssiges Metall zwischen die (wassergekühlten) Schmal- und Breitseitenplatten eindringen und dort erstarren.
  • In beiden Fällen, also sowohl bei der Kaltverstellung als auch bei der Verstellung während des Stranggussprozesses, können zwischen den Schmal- und Breitseitenplatten scharfkantiger Grate, sogenannte Finnen, entstehen.
  • Beim Ausfördern eines Strangs aus der Kokille unterliegen Finnen einer höheren Haftreibung als eine restliche Oberfläche des Stangs. Dadurch entstehen mechanische Spannungen, die zum Reißen einer sich bildenden Strangschale führen können. Nur wenn ein Riss in der Strangschale rechtzeitig detektiert wird, kann ein Durchbrechen der Strangschale außerhalb der Kokille noch verhindert werden. In jedem Fall muss bei der Detektion eines solchen Risses die Gießgeschwindigkeit reduziert werden, um ein Ausheilen des Risses zu ermöglichen, was einen Durchsatz der Gießanlage entsprechend reduziert und auch die Qualität des Strangs beeinträchtigt. In ungünstigen Fällen kann ein Reißen der Strangschale auch zu einem Durchbrechen des Strangs außerhalb der Kokille führen. Es ist daher wünschenswert, die Entstehung von Finnen frühzeitig zu erkennen, damit es nicht zum Reißen und/oder zum Durchbrechen des Strangs kommt.
  • In der Patentanmeldung WO 2009/152940 A1 wird vorgeschlagen, Thermoelemente an den Schmalseitenplatten, insbesondere in Kantennähe, anzubringen, um anhand einer Temperaturveränderung beim Stranggussprozess eine Entstehung von Finnen feststellen zu können.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kokille der eingangsgenannten Art bzw. ein Verfahren zum Überwachen einer solchen Kokille anzugeben, mittels welcher bzw. welchem ein metallurgischer Prozess, insbesondere ein Stranggussprozess, effizient durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kokille bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Außerdem können sich die nachfolgend beschriebenen Merkmale sowohl auf die erfindungsgemäße Kokille als auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen.
  • Die erfindungsgemäße Kokille umfasst eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte, deren Abstand zueinander verstellbar ist, sowie eine erste und eine zweite Breitseitenplatte. Zudem weist die erfindungsgemäße Kokille mindestens einen Abstandssensor auf, der dazu eingerichtet ist, ein abstandsabhängiges Sensorsignal zu erzeugen, und welcher derart angeordnet ist, dass das Sensorsignal von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte abhängig ist.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Finnenbildung bei einem metallurgischen Prozess, wie z.B. einem Stranggussprozess, zu einer verringerten Effizienz des Prozesses führen kann, insbesondere wenn aufgrund der Finnenbildung der metallurgische Prozess unterbrochen werden muss und/oder andere zeit-/kostenaufwendige Maßnahmen getroffen werden müssen. Wenn jedoch durch eine Überwachung einer Messgröße die Entstehung von Finnen frühzeitig erkannt oder sogar vermieden werden kann, lässt sich eine Stillstandzeit der jeweiligen metallurgischen Anlage verkürzen oder ganz vermeiden. Entsprechend lässt sich der metallurgische Prozess kosten- und/oder zeiteffizienter durchführen.
  • Weiter geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass bei bzw. vor der Entstehung einer Finne zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte sich der Abstand zwischen diesen beiden Platten vergrößert, weil flüssiges Metall zwischen die Platten eindringt, aus welchem sich die Finne ausbildet. Mithilfe des Abstandssensors, der ein Sensorsignal erzeugt, welches von besagtem Abstand abhängig ist, lässt sich der Abstand zwischen diesen Platten bzw. eine von diesem Abstand abhängige Größe ermitteln. Anhand einer Änderung des Abstands bzw. einer Änderung der abstandsabhängigen Größe lässt sich wiederum die Entstehung einer Finne bzw. die Voraussetzung für die Entstehung einer Finne, wie z.B. ein zwischen den Schmalseitenplatten und der Breitseitenplatten vorhandener Spalt, erkennen.
  • Verfahren zur Erkennung einer Finnenbildung, die auf Temperaturmessungen basieren, sind fehleranfällig, da Temperaturveränderungen in der Kokille auch auf anderen Vorgängen als auf einer Finnenbildung basieren können. Die Erfindung hingegen ermöglicht anhand des Sensorsignals eine zuverlässige Früherkennung einer Finnenbildung bzw. eine zuverlässige Vorhersage einer Finnenbildung, da eine Änderung des Abstands zwischen den Platten entweder direkt auf eine einsetzende Finnenbildung zurückgeht bzw. eine Änderung des Abstands (z.B. aufgrund eines Spalts zwischen den Platten, in den flüssiges Metall eindringen kann) mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Finnenbildung führt.
  • Eine Temperaturveränderung in der Kokille, die auf eine Finnenbildung zurückgeht, tritt erst mit einer gewissen Zeitverzögerung nach Beginn der Finnenbildung ein. Somit kann die Finnenbildung bei Verfahren, die auf Temperaturmessungen basieren, erst mit einer gewissen Zeitverzögerung erkannt werden. Die Erfindung hingegen ermöglicht insbesondere eine frühzeitige Erkennung einer Finnenbildung oder sogar ein Voraussagen einer Finnenbildung, da die Abstandsänderung vorzugsweise unmittelbar mit Beginn der Finnenbildung oder bereits vor Beginn der Finnenbildung eintritt.
  • Vorzugsweise ist die Kokille für eine Stranggießanlage, insbesondere für eine Stranggießanlage zum Gießen von Brammen, vorgesehen. Das heißt, die Kokille kann ein Element bzw. eine Baueinheit einer Stranggießanlage sein.
  • Zweckmäßigerweise sind die Breitseitenplatten einander gegenüberliegend angeordnet und/oder die Schmalseitenplatten einander gegenüberliegend angeordnet. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Breitseitenplatten zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und/oder die Schmalseitenplatten zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Schmalseitenplatten zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Breitseitenplatten angeordnet sind.
  • Vorliegend kann ein Element als im Wesentlichen senkrecht zu einem anderen Element aufgefasst werden, wenn die beiden Elemente in einem Winkel von mindestens 80° und höchstens 90° zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind zwei Elemente, die im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Vorliegend kann ein Element als im Wesentlichen parallel zu einem anderen Element aufgefasst werden, wenn die beiden Elemente in einem Winkel von höchstens 10° zueinander angeordnet sind.
  • In bevorzugte Weise sind die beiden Schmalseitenplatten zumindest im Wesentlichen gleich breit. Weiter ist es bevorzugt, wenn die beiden Breitseitenplatten zumindest im Wesentlichen gleich breit sind. Sinnvollerweise können als Breitseitenplatten diejenigen Platten der Kokille aufgefasst werden, die eine größere Breite aufweisen als die Schmalseitenplatten. Als Breite der jeweiligen Platte kann ihre größere Ausdehnung in einer Schnittebene senkrecht zu einer Längs-/ Gießrichtung der Kokille aufgefasst werden. Entsprechend kann als Dicke der jeweiligen Platte ihre kleinere Ausdehnung in einer Schnittebene senkrecht zur Längs-/Gießrichtung der Kokille aufgefasst werden.
  • Um eine Schrumpfung des Strangs, die aufgrund seiner Erstarrung beim Durchtritt der Kokille auftritt, auszugleichen, kann sich eine Querschnittsfläche in einer Normalebene zur Gießrichtung des von den Breitseitenplatten und Schmalseitenplatten umschlossenen Volumens (gleichmäßig) vom eingießseitigen Ende zum austrittseitigen Ende der Kokille verringern. Diese Verjüngung des von der Kokille umschlossenen Volumens wird auch als "Taper" bezeichnet. Die Querschnittsfläche kann sich in Gießbreitenrichtung und/oder in Gießdickenrichtung jeweils um einige wenige Prozent, beispielsweise um 1 bis 5%, verringern. Vorzugsweise bewirkt der Taper, dass die Innenflächen der Kokillenplatten möglichst großflächig am schrumpfenden Strang anliegen. Dieser Taper kann unter anderem dadurch realisiert werden, dass sich die Breite der Schmalseitenplatten vom eingießseitigen Ende zum austrittseitigen Ende der Kokille entsprechend verringert, was einer entsprechenden Reduktion der Gießdicke entlang der Höhe der Kokille entspricht. Zusätzlich können die unteren Enden der beiden Schmalseitenplatten während des Gießbetriebs entsprechend nach innen geneigt werden, was einer Reduktion der Gießbreite über der Höhe der Kokille entspricht.
  • Die zuvor beschriebene Anordnung bzw. Ausgestaltung der Schmal- und Breitseitenplatten ermöglicht es, bei einem Stranggussprozess einen Strang mit einem zumindest im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt zu erzeugen.
  • Vorteilhafterweise sind die Schmal- und/oder Breitseitenplatten zumindest teilweise aus einem oder mehreren Metallen gefertigt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schmal- und/oder Breitseitenplatten zumindest teilweise aus Kupfer gefertigt sind. Denn Kupfer weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und eignet sich daher gut, um Wärme von einem in der Kokille befindlichen Metall abzuführen. Ferner können die Schmal- und/oder Breitseitenplatten jeweils einen oder mehrere Kühlmittelführungskanäle aufweisen. Die Schmal- und/oder Breitseitenplatten können also von einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchströmbar sein. Auf diese Weise kann die Wärme, welche die Schmal- und/oder Breitseitenplatten von dem in der Kokille befindlichen Metall aufnehmen, effektiv aus den Platten abgeführt werden.
  • Des Weiteren können die Schmal- und/oder Breitseitenplatten beschichtet sein, insbesondere mit einer metallischen Beschichtung, z.B. aus Nickel und gegebenenfalls aus anderen Metallen, und/oder mit einer keramischen Beschichtung. Eine solche Beschichtung kann unter anderem als Verschleißschutz dienen.
  • Dadurch, dass der Abstand zwischen den Schmalseitenplatten verstellbar ist, ist es z.B. möglich, eine Gießbreite der Kokille einzustellen. Zweckmäßigerweise ist dieser Abstand mithilfe einer Gewindespindeleinheit, welche eine oder mehrere Gewindespindeln aufweisen kann, verstellbar. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Abstand mittels einer Hydraulikeinheit, welche eine oder mehrere Hydraulikzylinder aufweisen kann, verstellbar sein.
  • Vorzugsweise wird zum Verstellen des Abstands zwischen den Schmalseitenplatten ein Anpressdruck, mit dem mindestens eine der Breitseitenplatten an die Schmalseitenplatten gedruckt wird, verringert. Nachdem der gewünschte Abstand eingestellt wurde, wird der Anpressdruck zweckmäßigerweise wieder erhöht, insbesondere auf seinen ursprünglichen Wert.
  • Vorteilhafterweise ist ein Abstand zwischen den Breitseitenplatten verstellbar, insbesondere durch Austauschen der Schmalseitenplatten durch andere Schmalseitenplatten mit anderen Abmessungen. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, eine Gießdicke der Kokille einzustellen.
  • Bevorzugterweise ist der Abstandssensor an der ersten Schmalseitenplatte angeordnet. Der Abstandssensor kann unter anderem im Bereich einer Kannte der ersten Schmalseitenplatte angeordnet sein.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstandssensor an einer Außenseite der ersten Schmalseitenplatte angeordnet.
  • Als Außenseite einer Schmalseitenplatte kann diejenige Seite der Schmalseitenplatte aufgefasst werden, die einem Gießvolumen der Kokille abgewandt ist bzw. einer Innenseite der Schmalseitenplatte, die das Gießvolumen einseitig begrenzt, abgewandt ist. Vorzugweise sind die Außenseite und die Innenseite zwei Seiten der Kokille, die nicht aneinander angrenzen. Unter einem Gießvolumen wiederum kann ein durch die Schmal- und Breitseitenplatten begrenztes Volumen der Kokille aufgefasst werden, welches insbesondere von einem flüssigen Metall durchströmbar ist bzw. im Betrieb der Kokille von einem flüssigen Metall durchströmt wird.
  • Ferner kann der Abstandssensor mithilfe einer Haltevorrichtung, z.B. mittels eines Haltewinkels, an der ersten Schmalseitenplatte befestigt sein. Die Haltevorrichtung kann z.B. an die erste Schmalseitenplatte geschweißt und/oder geschraubt sein. Der Abstandssensor wiederum ist vorzugweise an die Haltevorrichtung geschraubt. Der Abstandssensor kann aber auch auf eine andere Weise mit der Haltevorrichtung verbunden sein. Eine solche Anordnung des Abstandssensors ermöglicht unter anderem ein aufwandsgünstiges Anbringen des Abstandssensors an die erste Schmalseitenplatte. Außerdem kann durch eine solche Anordnung eine bisher bekannte Kokille (ohne Abstandssensor) aufwandsgünstig mit einem solchen Abstandssensor nachgerüstet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Abstandssensor in einer Ausnehmung, insbesondere in einer Ausfräsung, der ersten Schmalseitenplatte platziert. Durch eine solche Anordnung des Abstandssensors kann unter anderem verhindert werden, dass der Abstandssensor im Falle einer Verkippung der ersten Schmalseitenplatte gegen eine der Breitseitenplatten stößt und gegebenenfalls beschädigt wird. Weiterhin kann der Abstandssensor durch eine solche Anordnung vor flüssigem Metall und/oder Gießpulver, das aus der Kokille überschwappt, geschützt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstandssensor ein berührungsloser Abstandssensor, beispielsweise ein (elektro-)magnetischer Abstandssensor.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Abstandssensor ein induktiver Sensor, insbesondere ein Wirbelstromsensor, ist. Mithilfe eines Wirbelstromsensors ist es möglich, einen Abstand mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen. Ferner liefern Wirbelstromsensoren Signale mit hoher Reproduzierbarkeit. Zudem sind Wirbelstromsensoren selbst bei rauen Produktionsbedingungen, wie sie bei metallurgischen Prozessen, insbesondere bei Stranggussprozessen, vorzufinden sind, also z.B. bei hoher Feuchtigkeit, hohen Temperaturen und/oder starker Verschmutzung, einsetzbar.
  • Zweckmäßigerweise ist der Abstandssensor von der ersten Breitseitenplatte beabstandet. Weiter ist es zweckmäßig, wenn der Abstandssensor in einem Abstand von höchstens 6 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm, zu der ersten Breitseitenplatte angeordnet ist.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Abstandssensor einen Messbereich von höchstens einigen Millimetern, vorzugsweise von höchstens 3 mm, hat. Den für eine hohe Auflösung bzw. Genauigkeit eines Abstandssensors ist es üblicherweise erforderlich, dass der Abstandssensor einen geringen Messbereich hat. Vorzugsweise hat der Abstandssensor eine Auflösung im Mikrometer-Bereich, insbesondere eine Auflösung von 1 µm.
  • Zweckmäßigerweise ist der Abstandssensor derart angeordnet, dass seine Messrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur ersten Breitseitenplatte ausgerichtet ist.
  • In dem Fall, dass der Abstandssensor ein induktiver Sensor, insbesondere ein Wirbelstromsensor, ist, kann die Messrichtung diejenige Richtung sein, entlang welcher Magnetfeldlinien aus dem Abstandssensor austreten bzw. in diesen eintreten. Vorzugsweise werden aus dem Abstandssensor austretende Magnetfeldlinien vom Abstandssensor selbst erzeugt.
  • In bevorzugter Weise ist eine Messfläche des Abstandssensors zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Breitseitenplatte ausgerichtet.
  • Als Messfläche des Abstandssensors kann eine stirnseitige, insbesondere kreisförmige Fläche des Abstandssensors, welche sensorseitig einen Abstand des Abstandssensors zu einem Messobjekt bestimmt, aufgefasst werden. In dem Fall, dass der Abstandssensor ein induktiver Sensor, insbesondere ein Wirbelstromsensor, ist, kann die Messfläche diejenige Fläche des Abstandssensors sein, durch welche Magnetfeldlinien aus dem Abstandssensor austreten bzw. in diesen eintreten. Zweckmäßigerweise ist die Messrichtung des Abstandssensors senkrecht zu seiner Messfläche.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Abstandssensor kommunikativ mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, entweder kabelgebunden oder über eine drahtlose Verbindung. Die Auswerteeinheit kann unter anderem dazu eingerichtet sein, unter Verwendung des Sensorsignals den Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit kann dazu eingerichtet sein, unter Verwendung des Sensorsignals eine andere vom Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte abhängige Größe, wie z.B. einen Abstand zwischen dem Abstandssensor und der ersten Breitseitenplatte, zu ermitteln.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Kokille mindestens einen weiteren Abstandssensor auf. Dieser weitere Abstandssensor ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, ein abstandsabhängiges Sensorsignal zu erzeugen. Zudem ist der weitere Abstandssensor zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass sein Sensorsignal von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der zweiten Breitseitenplatte abhängig ist. Mithilfe des weiteren Abstandssensors ist es daher möglich, den letztgenannten Abstand zu ermitteln. Der weitere Abstandssensor kann insbesondere an der ersten Schmalseitenplatte angeordnet sein. Sinnvollerweise sind die Messrichtung des erstgenannten Abstandssensors und die Messrichtung des weiteren Abstandssensors einander entgegengerichtet.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn an beiden Schmalseitenplatten mehrere Abstandssensoren angeordnet sind. Die Abstandssensoren können an der jeweiligen Schmalseitenplatte unter anderem in mindestens zwei Sensorreihen, insbesondere zueinander parallelen Sensorreihen, angeordnet sein. Weiterhin können die Sensorreihen aneinander gegenüberliegenden Kanten und/oder einander gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Schmalseitenplatte platziert sein. Zudem können die Sensorreihen insbesondere vertikal ausgerichtet sein. Mithilfe der Abstandssensoren ist es möglich, für beide Schmalseitenplatten ihre jeweiligen Abstände zu den beiden Breitseitenplatten zu ermitteln.
  • Zweckmäßigerweise ist jeder der Abstandssensoren dazu eingerichtet, ein abstandsabhängiges Sensorsignal zu erzeugen, und ist derart angeordnet, dass sein Sensorsignal von einem Abstand zwischen einer der Schmalseitenplatten und einer der Breitseitenplatte abhängig ist. Vorzugsweise sind mindestens acht Abstandssensoren pro Schmalseitenplatte vorgesehen. Weiterhin können insbesondere vier Abstandssensoren pro Sensorreihe vorgesehen sein.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Überwachen einer Kokille, aufweisend eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte, deren Abstand zueinander verstellbar ist, sowie eine erste und eine zweite Breitseitenplatte, ist vorgesehen, dass von mindestens einem Abstandssensor der Kokille ein Sensorsignal erzeugt wird, welches von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte abhängig ist.
  • Die Kokille, die beim erfindungsgemäßen Verfahren überwacht wird, kann unter anderem die erfindungsgemäße Kokille, insbesondere eine der oben beschriebenen Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kokille, sein.
  • Unter Verwendung des Sensorsignals kann der Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte überwacht werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine andere vom Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte abhängige Größe, wie z.B. ein Abstand zwischen dem Abstandssensor und der ersten Breitseitenplatte, überwacht werden.
  • Sinnvollerweise wird das Verfahren bei einem metallurgischen Prozess, insbesondere bei einem Stranggussprozess, eingesetzt. Das Verfahren kann also insbesondere in einer Stranggießanlage durchgeführt werden, während ein metallischer Strang, beispielsweise ein Stahlstrang gegossen wird.
  • Vorteilhafterweise wird das Sensorsignal an eine Auswerteeinheit übermittelt. Die Auswerteeinheit kann unter Verwendung des Sensorsignals den Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit unter Verwendung des Sensorsignals eine andere Größe ermitteln, welche vom Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte abhängig ist.
  • Unter dem Überwachen der Kokille kann insbesondere das Überwachen eines Zustands bzw. einer Zustandsgröße der Kokille, wie z.B. des Abstands zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte, verstanden werden. Weiter kann das Überwachen ein Protokollieren einer solchen Zustandsgröße und/oder ein Vergleichen der Zustandsgröße mit einem Sollwert umfassen. Der Sollwert kann z.B. ein Abstands-Sollwert sein. Als Abstands-Sollwert kann hierbei insbesondere ein zuvor bei einer Kalibrierungsmessung ermittelter Referenzwert für eine Abstandsgröße, wie z.B. für den Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte, sein.
  • Vorteilhafterweise wird unter Verwendung des Sensorsignals ermittelt, ob zwischen die erste Schmalseitenplatte und die erste Breitseitenplatte Fremdmaterial, insbesondere Metall und/oder Gießpulver, eingedrungen ist und/oder ob sich zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte ein Spalt ausgebildet hat. Auf diese Weise kann eine Entstehung einer Finne bzw. die Voraussetzung für die Entstehung einer Finne zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte erkannt werden. Insbesondere kann anhand des unter Verwendung des Sensorsignals ermittelten Abstands zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte oder anhand eines anderen von diesem Abstand abhängigen Abstands ermittelt werden, ob zwischen die erste Schmalseitenplatte und die erste Breitseitenplatte Fremdmaterial eingedrungen ist und/oder ob sich zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte ein Spalt ausgebildet hat. Vorzugsweise wird hierzu ein anhand des Sensorsignals ermittelter Abstand mit einem (zuvor bei einer Kalibrierungsmessung ermittelten) Sollwert für diesen Abstand verglichen.
  • Dass zwischen die erste Schmalseitenplatte und die erste Breitseitenplatte Fremdmaterial eingedrungen ist, ist z.B. dadurch feststellbar, dass der ermittelte Abstand einen vorgegebenen Abstandswert überschreitet. Anders ausgedrückt, wenn der ermittelte Abstand einen vorgegebenen Abstandswert überschreitet, kann die Auswerteeinheit dies dahingehend interpretieren, dass zwischen die erste Schmalseitenplatte und die erste Breitseitenplatte Fremdmaterial eingedrungen ist.
  • Das Fremdmaterial kann beispielsweise ein Material sein, welches vor/bei dem Eindringen flüssig ist und gegebenenfalls nach dem Eindringen erstarrt.
  • Zweckmäßigerweise werden vom Abstandssensor zumindest während eines Verstellvorgangs, bei dem der Abstand zwischen den beiden Schmalseitenplatten verstellt wird, nacheinander mehrere solche Sensorsignale erzeugt. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Verstellvorgangs überwacht werden. Folglich kann eine Entstehung von Finnen frühzeitig erkannt werden.
  • Ferner ist es möglich, dass vom Abstandssensor zusätzlich während eines vorgegebenen Zeitraums nach dem Verstellvorgang und/oder während eines vorgegebenen Zeitraums vor dem Verstellvorgang nacheinander mehrere solche Sensorsignale erzeugt werden. Grundsätzlich ist es möglich, dass vom Abstandssensor permanent nacheinander mehrere solche Sensorsignale erzeugt werden.
  • Das Sensorsignal kann von einem Materialzustand, insbesondere von einer lokalen Materialzusammensetzung, der ersten Breitseitenplatte abhängig sein. In solch einem Fall ist es möglich, anhand des Sensorsignals zu ermitteln, welche Dicke eine Beschichtung der ersten Breitseitenplatte an derjenigen Stelle aufweist, bezüglich welcher der Abstand der ersten Breitseitenplatte zu ersten Schmalseitenplatte ermittelt wird. Auf diese Weise kann z.B. festgestellt werden, wie stark die Beschichtung abgenutzt ist, bzw. wie viel Material von der Beschichtung abgetragen wurde.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Sensorsignal vom Materialzustand, insbesondere von der lokalen Materialzusammensetzung, der ersten Breitseitenplatte unabhängig ist. Dadurch kann erreicht werden, dass der Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte und der ersten Breitseitenplatte, nicht jedoch der Materialzustand der ersten Breitseitenplatte das Sensorsignal beeinflusst. In solch einem Fall, kann auf (aufwendige) Maßnahmen zur Berücksichtigung einer Materialabhängigkeit des Sensorsignals bei dessen Auswertung verzichtet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird von mehreren Abstandssensoren der Kokille jeweils ein abstandsabhängiges Sensorsignal erzeugt. Vorzugsweise wird unter Verwendung dieser Sensorsignale ermittelt, welche Abstände die erste Schmalseitenplatte zu den beiden Breitseitenplatten aufweist. Weiter ist es bevorzugt, wenn unter Verwendung dieser Sensorsignale ermittelt wird, welche Abstände die zweite Schmalseitenplatte zu den beiden Breitseitenplatten aufweist.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn anhand der Sensorsignale bzw. anhand der aus den Sensorsignalen ermittelten Abstände festgestellt wird, ob zwischen mindestens eine der Breitseitenplatten und mindestens eine der Schmalseitenplatten Fremdmaterial eingedrungen ist und/oder sich zwischen mindestens einer der Schmalseitenplatten und einer der Breitseitenplatten ein Spalt ausgebildet hat. Vorzugsweise wird, bei Bedarf, anhand der Sensorsignale bzw. anhand der aus den Sensorsignalen ermittelten Abstände festgestellt, zwischen welche der Schmalseitenplatten und welche der Breitseitenplatten Fremdmaterial eingedrungen ist und/oder zwischen welcher der Schmalseitenplatten und welcher der Breitseitenplatten sich ein Spalt ausgebildet hat.
  • Außerdem kann unter Verwendung der Sensorsignale bzw. anhand der aus den Sensorsignalen ermittelten Abstände ermittelt werden, ob mindestens eine der Schmalseitenplatten gegenüber mindestens einer der Breitseitenplatten gekippt ist. Eine der Schmalseitenplatten kann dann als gekippt gegenüber einer der Breitseitenplatten aufgefasst werden, wenn mindestens eine der Kanten dieser Schmalseitenplatte weder parallel noch senkrecht zu einer der Kanten der Breitseitenplatte ausgerichtet ist.
  • Vorzugsweise wird von mehreren Abstandssensoren der Kokille jeweils ein Sensorsignal erzeugt, anhand dessen ein Abstandswert ermittelt wird. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die ermittelten Abstandswerte einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden.
  • Die Plausibilitätsprüfung kann z.B. umfassen, dass geprüft wird, ob einige oder alle der ermittelten Abstandswerte eine vorgegebene Bedingung, beispielsweise eine mathematische Relation, erfüllen.
  • Insbesondere in dem Fall, dass die Sensorsignale von einem Materialzustand mindestens einer der Breitseitenplatten abhängig sind, kann anhand der ermittelten Abstandswerte ein Profil einer Beschichtungsdicke der jeweiligen Breitseitenplatte ermittelt werden.
  • Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zur sinnvollen weiteren Kombination zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Kokille und den erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale, gegenständlich formuliert, auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit zu sehen und umgekehrt.
  • Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein. Ferner sind die Wörter "ein" bzw. "eine" nicht als Zahlwörter, sondern als unbestimmte Artikel zu verstehen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen mehr erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf daran angegebenen Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explicit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einer beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
  • Es zeigen:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung einer Stranggießanlage mit einer Kokille;
    FIG 2
    einen Schnitt durch die Kokille entlang einer Schnittebene II-II aus FIG 1;
    FIG 3
    einen Teilbereich aus FIG 2 in einer vergrößerten Darstellung;
    FIG 4
    einen Schnitt durch eine Schmalseitenplatte der Kokille entlang eine Schnittebene IV-IV aus FIG 2;
    FIG 5
    einen Schnitt durch eine andere Kokille;
    FIG 6
    einen Teilbereich der Kokille aus FIG 5 in einem Zustand, in welchem eine ihrer Schmalseitenplatten gegenüber ihrer Breitseitenplatten gekippt ist; und
    FIG 7
    eine andere Ansicht der Kokille aus FIG 5 in einem Zustand, in welchem eine ihrer Schmalseitenplatten in eine andere Richtung gegenüber ihrer Breitseitenplatten gekippt ist.
  • FIG 1 zeigt eine Stranggießanlange 2 in einer schematischen Darstellung. Die Stranggießanlange 2 kann z.B. eine Anlage zum Gießen von Stahlbrammen sein. Weiterhin könnte die Stranggießanlange 2 alternativ eine sogenannte Endlos-Gießanlage, auch Gieß-Walz-Verbundanlage, sein.
  • Die Stranggießanlage 2 umfasst unter anderem eine Pfanne 4 mit einem Auslassrohr 6. Weiter umfasst die Stranggießanlage 2 ein unterhalb der Pfanne 4 angeordnetes Verteilerbecken 8 mit einem Gießrohr 10 sowie einen im Verteilerbecken 8 angeordneten Stopfen 12.
  • Darüber hinaus umfasst die Stranggießanlage 2 eine Kokille 14 mit zwei zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Breitseitenplatten 16. Ferner weist die Kokille 14 zwei zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Schmalseitenplatten auf, an welchen jeweils mehrere Abstandssensoren befestigt sind (vgl. FIG 2). Die Schmalseitenplatten und die Abstandssensoren sind in der Darstellung aus FIG 1 jedoch nicht sichtbar. Sowohl die Breitseitenplatten 16 als auch die Schmalseitenplatten sind aus Kupfer gefertigt und sind zudem mit einer Nickelschicht beschichtet. Ferner sind die Breitseitenplatten 16 und die Schmalseitenplatten wassergekühlt.
  • Außerdem umfasst die Stranggießanlage 2 mehrere angetriebene Transportrollen 18, mehrere Kühldüsen 20 zum Kühlen eines Strangs und ein figürlich nicht dargestelltes Folgeaggregat, wie z.B. eine Brennschneidmaschine. Weiterhin umfasst die Stranggießanlage 2 eine Auswerteeinheit 22, welche kommunikativ mit den zuvor erwähnten Abstandssensoren verbunden ist.
  • In der Pfanne 4 befindet sich flüssiger Stahl 24, der über ein Auslassrohr 6 in das Verteilerbecken 8 eingeleitet wird. Aus dem Verteilerbecken 8 wiederum wird der flüssige Stahl 24 über das Gießrohr 10 in die Kokille 14 eingeleitet, wobei ein Massenstrom des in die Kokille 14 fließenden Stahls 24 mithilfe des Stopfens 12 gesteuert wird.
  • In der Kokille 14 kühlt der Stahl 24 an seinen Kontaktflächen mit den Breitseitenplatten 16 und den Schmalseitenplatten ab und erstarrt hierbei, sodass der Stahl in Form eines Strangs 26 mit einem rechteckigen Querschnitt aus der Kokille 14 austritt. Beim Austreten hat der Strang 26 eine erstarrte Schale von einigen Zentimetern Dicke, während ein Großteil seines Querschnitts noch flüssig ist.
  • Mithilfe der Transportrollen 18 wird der Strang 26 abtransportiert und zum zuvor erwähnten (figürlich nicht dargestellten) Folgeaggregat geführt, mittels welchem der Strang 26 beispielsweise in Form von Brammen zugeschnitten und anschließend abtransportiert wird. Alternativ könnte der Strang 26 von einem (anderen) Folgeaggregat, beispielsweise einem Walzgerüst einer Gieß-Walz-Verbundanlage, direkt weiterverarbeitet werden, ohne vorher in Brammen zerteilt zu werden.
  • In der Kokille 14 wird der Stahl 24 mit Schlacke abgedeckt, welche eine Reoxidation des Stahls 24 verhindern soll und als Schmiermittel zwischen der erstarrten Schale und den Platten der Kokille 14 dient. Zum Ausbilden der Schlacke wird von oben Gießpulver in die Kokille 14 eingebracht.
  • In FIG 1 ist außerdem eine horizontale Schnittebene II-II dargestellt, welche durch die Kokille 14 verläuft.
  • FIG 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die Kokille 14 aus FIG 1 entlang der Schnittebene II-II. In dieser Figur sind neben den zuvor erwähnten Breitseitenplatten 16 der Kokille 14 auch ihre Schmalseitenplatten 28 sowie die an den Schmalseitenplatten 28 befestigten Abstandssensoren 30 abgebildet.
  • Die Schmalseitenplatten 28 sind zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Breitseitenplatten 16 angeordnet. Gemeinsam mit den Breitenseitenplatten 16 begrenzen die Schmalseitenplatten 16 ein Gießvolumen 32 der Kokille 14, welches senkrecht zur Zeichenebene der FIG 2 vom Stahl 24 durchströmt wird. Ein Abstand 34, den die Breitseitenplatten 16 zueinander aufweisen, entspricht einer Gießdicke der Kokille 14, während ein Abstand 36, den die Schmalseitenplatten 28 zueinander aufweisen, einer Gießbreite der Kokille 14 entspricht.
  • Der Abstand 36, den die Schmalseitenplatten 28 zueinander aufweisen, ist mithilfe von Gewindespindeleinheiten 38 verstellbar. Jede der beiden Schmalseitenplatten 28 ist mit einer Gewindespindeleinheit 38 verbunden, die mehrere übereinander angeordnete Gewindespindeln 40 umfasst, wobei mittels der Gewindespindeln 40 eine Position sowie (zur Einstellung des sogenannten Tapers) eine vertikale Neigung der jeweiligen Schmalseitenplatte 28 verändert werden kann. Letztgenannte Neigung ist in FIG 2 nicht dargestellt. Außerdem ist in der Darstellung aus FIG 2 von den Gewindespindeleinheiten 38 jeweils nur eine ihrer Gewindespindeln 40 sichtbar, da die Gewindespindeln 40 übereinander angeordnet sind und die oberste Gewindespindel 40 die übrigen Gewindespindeln 40 derselben Gewindespindeleinheit 38 verdeckt.
  • An jeder der beiden Schmalseitenplatten 28 sind acht Abstandssensoren 30 befestigt, die in zwei zueinander parallelen Sensorreihen von je vier Abstandssensoren 30 (vgl. FIG 4) an der jeweiligen Schmalseitenplatte 28 angeordnet sind, wobei die beiden Sensorreihen der Abstandssensoren 30 an einander gegenüberliegenden Kanten der jeweiligen Schmalseitenplatte 28 platziert sind. Grundsätzlich kann an den Schmalseitenplatten 28 eine geringere oder eine höhere Anzahl von Abstandssensoren 30 angeordnet sein. Die Abstandssensoren 30 können insbesondere äquidistant zueinander angeordnet sein. Alternativ können die Abstandssensoren 30, den jeweiligen baulichen Erfordernissen entsprechend, auf eine andere Weise angeordnet sein. In der Perspektive aus FIG 2 ist von jeder Sensorreihe jeweils nur ein Abstandsensor 30 erkennbar. Die übrigen Abstandssensoren 30 sind senkrecht zur Zeichenebene der FIG 2 davor oder dahinter angeordnet.
  • Außerdem ist jeder der Abstandssensoren 30 an einer Außenseite 42, d.h. an einer dem Gießvolumen 32 abgewandten Seite, der jeweiligen Schmalseitenplatte 28 angeordnet. Zudem ist jeder der Abstandssensoren 30 über einen L-förmigen Haltewinkel 44 an der jeweiligen Schmalseitenplatte 28 befestigt und über ein Kabel 46 mit der zuvor erwähnten Auswerteeinheit 22 verbunden.
  • Die Abstandssensoren 30 sind als Wirbelstromsensoren ausgestaltet und weisen einen Messbereich von 3 mm sowie eine Auflösung von 1 µm auf. Weiterhin sind die Abstandssensoren 30 von den Breitseitenplatten 16 beabstandet, wobei ihr jeweiliger Abstand 48 zur nächstliegenden Breitseitenplatte 16 circa 3 mm beträgt.
  • Jeder der Abstandssensoren 30 erzeugt während des oben beschriebenen Stranggussprozesses zeitlich aufeinander folgende, abstandsabhängige Sensorsignale. Die Sensorsignale der zeichnungsgemäß oberen Abstandssensoren 30 sind jeweils von einem Abstand zwischen der Schmalseitenplatte 28, an welcher der jeweilige Abstandssensor 30 befestigt ist, und der zeichnungsgemäß oberen Breitseitenplatte 16 abhängig. In analoger Weise sind die Sensorsignale der zeichnungsgemäß unteren Abstandssensoren 30 jeweils von einem Abstand zwischen der Schmalseitenplatte 28, an welcher der jeweilige Abstandssensor 30 befestigt ist, und der zeichnungsgemäß unteren Breitseitenplatte 16 abhängig.
  • Die Sensorsignale werden an die Auswerteeinheit 22 übermittelt, die unter Verwendung der Sensorsignale ermittelt, welche Abstände jede der beiden Schmalseitenplatten 28 zu den beiden Breitseitenplatten 16 aufweist. Somit werden unter Verwendung der Sensorsignale die Abstände zwischen der den Schmalseitenplatten 28 und den Breitenseitenplatten 16 überwacht.
  • Ferner werden die Abstände, die anhand der jeweils zum selben Zeitpunkt erzeugten Sensorsignale ermittelt werden, von der Auswerteeinheit 22 einer Plausibilitätsprüfung unterzogen. Hierbei werden die Abstandswerte miteinander verglichen. Insbesondere wird aus den Abstandswerten eine Regressionsgerade als Funktion der Sensorpositionen gebildet. Wenn einer der Abstandswerte um einen vorgegebenen Betrag bzw. Relativwert von der Regressionsgerade abweicht - was ein Indiz auf einen Defekt des zugehörigen Abstandssensors 30 ist - wird von der Auswerteeinheit 22 eine Fehlermeldung ausgegeben.
  • Um während des Stranggussprozesses den Abstand 36 zwischen den Schmalseitenplatten 28 zu verstellen, wird ein Anpressdruck, mit welchem die Breitseitenplatten 16 gegen die Schmalseitenplatten 16 gedrückt werden, verringert. Aufgrund des verringerten Anpressdrucks kann der flüssige Stahl zwischen die Schmalseitenplatten 28 und die Breitseitenplatten 16 eindringen und dort anschließend erstarren. Hierbei können sich zwischen den Schmalseitenplatten 28 und den Breitseitenplatten 16 Finnen ausbilden. Ebenso kann aufgrund des verringerten Anpressdrucks Gießpulver zwischen die Schmalseitenplatten 28 und die Breitseitenplatten 16 eindringen, sodass sich zwischen den Platten 16, 28 ein oder mehrere Spalte ausbilden können, die zu einer Finnenbildung führen können.
  • Unter Verwendung der Sensorsignale bzw. der aus den Sensorsignalen ermittelten Abstände wird von der Auswerteinheit 22 ermittelt, ob zwischen mindestens eine der Schmalseitenplatten 28 und eine mindestens eine der Breitenseitenplatten 16 Fremdmaterial, insbesondere Stahl und/oder Gießpulver, eingedrungen ist. Zu diesem Zweck vergleicht die Auswerteeinheit 22 die aus den ermittelten Abständen gebildete Regressionsgerade als Funktion der Sensorpositionen mit einer Referenz-Regressionsgeraden als Funktion der Sensorpositionen, wobei die Referenz-Regressionsgerade aus zuvor bei einer Kalibrierungsmessung mithilfe der Abstandssensoren 30 ermittelten Abständen gebildet wird. Zeigt die Regressionsgerade im Vergleich zur Referenz-Regressionsgeraden einen signifikant anderen Verlauf, insbesondere einen deutlich höheren mittleren Abstand der Abstandsensoren 30 um z.B. mehr als 0,5 mm und/oder eine deutlich andere Steigung von z.B. plus oder minus 0,5 mm pro Meter, interpretiert die Auswerteeinheit 22 dies, als Eindringen von Fremdmaterial.
  • Anhand des Verlaufs der Regressionsgeraden im Vergleich zur Referenz-Regressionsgeraden kann die Auswerteeinheit 22 zudem ermitteln, ob ein Spalt, der sich zwischen einer der Schmalseitenplatten 28 und einer der Breitseitenplatten (aufgrund von eingedrungenem Fremdmaterial) ausgebildet hat, ein Spalt mit (im Wesentlichen) gleicher Dicke oder ein keilförmiger Spalt ist. Im Fall eines (im Wesentlichen) gleich dicken Spalts ist die Regressionsgerade (im Wesentlichen) parallel zur Referenz-Regressionsgeraden verschoben, während im Fall eines keilförmigen Spalts die Regressionsgerade eine signifikant andere Steigung als die Referenz-Regressionsgerade aufweist.
  • Wird von der Auswerteeinheit 22 festgestellt, dass zwischen mindestens eine der Schmalseitenplatten 28 und eine mindestens eine der Breitenseitenplatten 16 Fremdmaterial eingedrungen ist, können vorgegebene Maßnahmen eingeleitet werden. So kann z.B. ein Massenstrom des Stahls während eines Gießvorganges reduziert werden. Im Falle einer Kaltverstellung kann ein erneutes Aufspreizen der Platten 16, 28 erfolgen, um die Zwischenräume zwischen den Platten 16, 28 zu inspizieren bzw. von Fremdmaterial zu säubern.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind alle Abstandssensoren 30 mit einer gemeinsamen Auswerteinheit, nämlich der zuvor erwähnten Auswerteeinheit 22, kommunikativ verbunden. Prinzipiell können die Abstandssensoren 30 zu mehreren Gruppen von jeweils mehreren Abstandssensoren 30 zusammengefasst sein. Jede dieser Gruppen von Abstandssensoren 30 kann mit einer eigenen Auswerteeinheit kommunikativ verbunden sein, welche ihre Sensorsignale auswertet.
  • Ferner ist in FIG 2 ein Teilbereich 50 der Kokille 14, der in FIG 3 vergrößert dargestellt ist, in Form eines gestrichelten Rechtecks kenntlich gemacht. Weiterhin ist FIG 2 eine Schnittebene IV-IV dargestellt, welche senkrecht durch eine der Schmalseitenplatten 28 verläuft.
  • FIG 3 zeigt den in FIG 2 kenntlich gemachten Teilbereich der Kokille 14 (siehe Teilbereich 50 in FIG 2) in einer vergrößerten Darstellung.
  • Aus FIG 3 ist ersichtlich, dass eine Messrichtung 52 des abgebildeten Abstandssensors 30 zumindest im Wesentlichen senkrecht bzw. eine Messfläche 54 des abgebildeten Abstandssensors 30 zumindest im Wesentlichen parallel zu der (teilweise) abgebildeten Breitseitenplatte 16 ausgerichtet ist.
  • Entsprechend sind die Messrichtungen der übrigen Abstandssensoren 30 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur jeweils nächstliegenden Breitseitenplatte 16 ausgerichtet.
  • FIG 4 zeigt einen Schnitt durch eine der Schmalseitenplatten 28 der Kokille 14 entlang der Schnittebene IV-IV aus FIG 2.
  • In FIG 4 ist eine der zuvor erwähnten Sensorreihen 56 erkennbar. Die abgebildete Sensorreihe 56 umfasst - genauso wie die übrigen, nicht dargestellten Sensorreihen - vier äquidistant nebeneinander angeordnete Abstandssensoren 30.
  • FIG 5 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine andere Kokille 58 aus derselben Perspektive, aus der die erstgenannte Kokille 14 in FIG 2 dargestellt ist.
  • Die Beschreibungen des nachfolgenden Ausführungsbeispiels beschränken sich primär auf die Unterschiede zum vorhergehenden, im Zusammenhang mit den FIGen 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleiche bzw. einander entsprechende Elemente sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind im nachfolgenden Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.
  • Diese andere Kokille 58 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Kokille 14 dadurch, dass die beiden Schmalseitenplatten 28 der anderen Kokille 58 für jeden der Abstandssensoren 30 eine Ausnehmung 60 aufweisen, wobei in den Ausnehmungen 60 jeweils einer der Abstandssensoren 30 angeordnet ist.
  • Die Ausnehmungen 60 befinden sich an den Außenseiten 42 der Schmalseitenplatten 28 und sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Ausfräsungen ausgebildet.
  • Ferner kann diese Kokille 58 beispielweise anstellte der zuvor beschriebenen Kokille 14 in der Stranggießanlage 2 eingesetzt werden.
  • Von der Auswerteeinheit 22 wird unter Verwendung der Sensorsignale bzw. der aus den Sensorsignalen ermittelten Abstände geprüft, ob mindestens eine der Schmalseitenplatten 28 gegenüber mindestens einer der Breitseitenplatten 16 gekippt ist. Insbesondere wenn die Abstandsensoren 30 jeweils hintereinander mehrere Sensorsignale erzeugen, kann eine derartige Verkippung auch während des Verstellvorgangs der Schmalseitenplatten 28 detektiert werden.
  • FIG 6 zeigt - aus derselben Perspektive wie in FIG 5 - einen Teilbereich der Kokille 58 aus FIG 5 in einem Zustand, in welchem die zeichnungsgemäß linke Schmalseitenplatte 28 der Kokille 58 gegenüber den Breitseitenplatten 16 gekippt ist. Die vorliegende Verkippung kommt durch eine Drehung der besagten Schmalseitenplatte 28 um eine senkrecht zur Zeichenebene aus FIG 5 ausgerichtete Achse zustande.
  • Im Falle der vorliegenden Verkippung wird aus jedem der Sensorsignale ein größerer Abstand zwischen der besagten Schmalseitenplatte 28 und den Breitseitenplatten 16 ermittelt als in dem Zustand, in welchem die Schmalseitenplatte 28 nicht gegenüber den Breitseitenplatten 16 gekippt ist. Hieraus lässt sich feststellen, dass die beschriebene Verkippung der Schmalseitenplatte 28 vorliegt.
  • FIG 7 zeigt - aus einer seitlichen Perspektive - wie in FIG 6 sowie die beiden Breitseitenplatten 16 der Kokille 58. In dieser Figur ist die Schmalseitenplatte 28 ebenfalls gegenüber den Breitseitenplatten 16 gekippt. Die vorliegende Verkippung kommt durch eine Drehung der besagten Schmalseitenplatte 28 um eine Achse zustande, welche parallel zur Zeichenebene der FIG 5 und parallel zu den Breitseitenplatten 16 ausgerichtet ist.
  • Im Falle der vorliegenden Verkippung wird aus den Sensorsignalen der jeweiligen Sensorreihe 56 ermittelt, dass der Abstand zwischen der Schmalseitenplatte 28 und den Breitseitenplatten 16 linear in Anreihrichtung der Abstandssensoren 30 zu- bzw. abnimmt. Hieraus lässt sich feststellen, dass die zuletzt beschriebene Verkippung der Schmalseitenplatte 28 vorliegt.
  • Eine Verkippung wie in FIG 6 oder FIG 7 lässt sich bei der Kokille 14 aus den FIGen 1 bis 4 in analoger Weise feststellen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Stranggießanlange
    4
    Pfanne
    6
    Auslassrohr
    8
    Verteilerbecken
    10
    Gießrohr
    12
    Stopfen
    14
    Kokille
    16
    Breitseitenplatte
    18
    Transportrolle
    20
    Kühldüse
    22
    Auswerteeinheit
    24
    Stahl
    26
    Strang
    28
    Schmalseitenplatte
    30
    Abstandssensor
    32
    Gießvolumen
    34
    Abstand
    36
    Abstand
    38
    Gewindespindeleinheit
    40
    Gewindespindel
    42
    Außenseite
    44
    Haltewinkel
    46
    Kabel
    48
    Abstand
    50
    Teilbereich
    52
    Messrichtung
    54
    Messfläche
    56
    Sensorreihe
    58
    Kokille
    60
    Ausnehmung

Claims (15)

  1. Kokille (14, 58), aufweisend eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte (28), deren Abstand (36) zueinander verstellbar ist, sowie eine erste und eine zweite Breitseitenplatte (16),
    gekennzeichnet durch mindestens einen Abstandssensor (30), der dazu eingerichtet ist, ein abstandsabhängiges Sensorsignal zu erzeugen, und welcher derart angeordnet ist, dass das Sensorsignal von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte (28) und der ersten Breitseitenplatte (16) abhängig ist.
  2. Kokille (14, 58) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (30) an einer Außenseite (42) der ersten Schmalseitenplatte (28) angeordnet ist und mithilfe einer Haltevorrichtung (44) an der ersten Schmalseitenplatte (28) befestigt ist.
  3. Kokille (14, 58) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (30) in einer Ausnehmung (60), insbesondere in einer Ausfräsung, der ersten Schmalseitenplatte (28) platziert ist.
  4. Kokille (14, 58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (30) ein induktiver Sensor, insbesondere ein Wirbelstromsensor, ist.
  5. Kokille (14, 58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (30) von der ersten Breitseitenplatte (16) beabstandet ist, wobei der Abstandssensor (30) in einem Abstand (48) von höchstens 6 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm, zu der ersten Breitseitenplatte (16) angeordnet ist.
  6. Kokille (14, 58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (30) derart angeordnet ist, dass seine Messrichtung (52) zumindest im Wesentlichen senkrecht zur ersten Breitseitenplatte (16) ausgerichtet ist.
  7. Kokille (14, 58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (30) kommunikativ mit einer Auswerteeinheit (22) verbunden ist, welche dazu eingerichtet ist, unter Verwendung des Sensorsignals den Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte (28) und der ersten Breitseitenplatte (16) zu ermitteln.
  8. Kokille (14, 58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen weiteren Abstandssensor (30), der dazu eingerichtet ist, ein abstandsabhängiges Sensorsignal zu erzeugen, und welcher derart an der ersten Schmalseitenplatte (28) angeordnet ist, dass sein Sensorsignal von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte (28) und der zweiten Breitseitenplatte (16) abhängig ist.
  9. Kokille (14, 58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Schmalseitenplatten (28) mehrere Abstandssensoren (30) angebracht sind, wobei die Abstandssensoren (30) an der jeweiligen Schmalseitenplatte (28) in zwei zueinander parallelen Sensorreihen (56) angeordnet sind, welche insbesondere an einander gegenüberliegenden Kanten oder an einander gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Schmalseitenplatte (28) platziert sind.
  10. Verfahren zum Überwachen einer Kokille (14, 58), aufweisend eine erste und eine zweite Schmalseitenplatte (28), deren Abstand (36) zueinander verstellbar ist, sowie eine erste und eine zweite Breitseitenplatte (16), bei dem von mindestens einem Abstandssensor (30) der Kokille (14, 58) ein Sensorsignal erzeugt wird, welches von einem Abstand zwischen der ersten Schmalseitenplatte (28) und der ersten Breitseitenplatte (16) abhängig ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Sensorsignals ermittelt wird, ob zwischen die erste Schmalseitenplatte (28) und die erste Breitseitenplatte (16) Fremdmaterial, insbesondere Metall und/oder Gießpulver, eingedrungen ist und/oder ob sich zwischen der ersten Schmalseitenplatte (28) und der ersten Breitseitenplatte (16) ein Spalt ausgebildet hat.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass vom Abstandssensor (30) zumindest während eines Verstellvorgangs, bei dem der Abstand (36) zwischen den beiden Schmalseitenplatten (28) verstellt wird, nacheinander mehrere solche Sensorsignale erzeugt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren Abstandssensoren (30) der Kokille (14, 58) jeweils ein abstandsabhängiges Sensorsignal erzeugt wird und unter Verwendung dieser Sensorsignale ermittelt wird, welche Abstände die erste Schmalseitenplatte (28) zu den beiden Breitseitenplatten (16) aufweist und welche Abstände die zweite Schmalseitenplatte (28) zu den beiden Breitseitenplatten (16) aufweist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren Abstandssensoren (30) der Kokille (14, 58) jeweils ein abstandsabhängiges Sensorsignal erzeugt wird und unter Verwendung dieser Sensorsignale ermittelt wird, ob mindestens eine der Schmalseitenplatten (28) gegenüber mindestens einer der Breitseitenplatten (16) gekippt ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren Abstandssensoren (30) der Kokille (14, 58) jeweils ein abstandsabhängiges Sensorsignal erzeugt wird, anhand dessen ein Abstandswert ermittelt wird, wobei die ermittelten Abstandswerte einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden.
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