EP4117841A1 - Zustandsermittlung für strangführungsrollen durch schwingungsauswertung - Google Patents

Zustandsermittlung für strangführungsrollen durch schwingungsauswertung

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Publication number
EP4117841A1
EP4117841A1 EP21714102.7A EP21714102A EP4117841A1 EP 4117841 A1 EP4117841 A1 EP 4117841A1 EP 21714102 A EP21714102 A EP 21714102A EP 4117841 A1 EP4117841 A1 EP 4117841A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strand guide
evaluation device
determined
roller
strand
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP21714102.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Hartl
Eberhard KARNITSCH-EINBERGER
Franz Kolmbauer
Anna Mayrhofer
Andreas ROHRHOFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP4117841A1 publication Critical patent/EP4117841A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • 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
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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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0677—Accessories therefor for guiding, supporting or tensioning the casting belts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise

Definitions

  • the present invention is based on a strand guide section of a continuous caster
  • the strand guide section has at least one strand guide roller for supporting a metal strand cast with the continuous casting mold
  • the strand guide roller in the strand guide section is stored in roller bearings.
  • the present invention is also based on a determination system for the state of at least one roller bearing of a strand guide roller of a strand guide section of the continuous caster downstream of a continuous casting mold of a continuous caster.
  • liquid metal - often steel - is poured from a ladle via an intermediate distributor (English: tundish) into a continuous mold.
  • the continuous casting mold is intensively cooled with water.
  • the liquid metal solidifies on the side walls of the continuous casting mold and forms a strand shell.
  • the core is still fluid.
  • the partially solidified metal strand formed in this way is withdrawn from the strand casting mold and further intensively cooled so that it gradually solidifies completely.
  • the metal strand can, for example, by means of a Flame cutting machine are separated or - in the case of continuous operation of a casting and rolling plant - are rolled directly.
  • the metal strand After pulling out of the continuous casting mold, the metal strand is supported and guided by a large number of strand guide rollers.
  • the strand guide rollers themselves are stored in bearings.
  • the strand guide rollers are at least externally cooled by the strand cooling as such. Often the strand guide rollers are also cooled internally by cooling water. In this case, the strand guide rollers have rotary feedthroughs, via which the cooling water is supplied to the respective strand guide roller and is discharged from the respective strand guide roller.
  • a strand guide roller that is running along - that is, a strand guide roller that is not driven - can block so that it does not roll with its outer surface on the metal strand, but rather the metal strand is pulled over the strand guide roller that is no longer rotating.
  • This at least leads to increased frictional forces, which in turn require increased power consumption from driven strand guide rollers.
  • the result is at least higher energy costs, and often also higher wear of the roller bearings of the driven strand guide rollers.
  • To block several strand guide rollers running along it can even occur that there is a slip between the driven strand guide rollers and the metal strand. This can lead to errors in the tracking of the metal strand.
  • Another problem with a blocking strand guide roller is that in this case a certain area of the strand guide roller is permanently in direct contact with the hot metal strand. This results in local overheating of the strand guide roller in this area of the strand guide roller. Increased wear and ultimately failure of the strand guide roller itself are the result.
  • JPS57209761 A shows a method for detecting non-rotating support rollers in a continuous casting plant.
  • EP 0982579 A1 discloses a bearing inspection device which is used for inspecting a bearing of a main railway engine.
  • the object of the present invention is to create possibilites by means of which damage to a Rol lenlager a strand guide roller during operation of the Continuous caster and thus can be reliably detected during the rotation of the strand guide roller.
  • a strand guide section of a continuous caster of the type mentioned is thereby staltet
  • the strand guide section has at least one sensor device, which in turn has at least one vibration sensor acoustically coupled to the strand guide roller or its roller bearing, by means of which the vibrations occurring in the roller bearings when the strand guide roller rotates can be detected, and
  • the sensor device has an interface via which the vibration data derived from the detected vibrations can be transmitted to an evaluation device.
  • the strand guide sections are often designed as roller segments.
  • the strand guide section has at least two groups of strand guide rollers, which in turn each have a plurality of strand guide rollers.
  • the strand guide rollers of the respective group rest on the same side of the cast metal strand.
  • the groups are still opposite one another in pairs, so that the cast metal strand runs through between the two opposite groups.
  • the individual roller segments can have up to 20 pairs of rollers. Continuous casting plants can have 10 or more such roller segments.
  • the format of the cast metal strand can be as required. It can be a slab format, a billet format and another format.
  • the metal from which the is made of tall strand, it is often steel. It can also be another metal, for example aluminum.
  • the strand guide roller can be driven or not driven as required in the latter case, the strand guide roller is running. If the strand guide section has several strand guide rollers, at least one of the strand guide rollers of the strand guide section is usually driven and at least one other of the strand guide rollers of the strand guide section is not driven ben. But this is not mandatory.
  • roller bearings - that is, the bearings in which the strand guide roller is stored - are usually roller bearings, for example ball bearings or roller bearings. In theory, however, a design as a slide bearing is also conceivable.
  • the number of roller bearings per strand guide roller is at least two. Usually the number is three, but in some cases it is greater than three, for example four.
  • the vibration sensor can be a sound sensor, in particular an ultrasonic sensor. It is possible for the vibration sensor to detect acoustic vibrations that are in the audible range (approx. 20 Hz to approx. 20 kHz). However, it is also possible to detect acoustic vibrations that are not in the audible range but, for example, in the ultrasonic range above 20 kHz.
  • the term “acoustic” thus characterizes the type of vibration signal detected, but not its frequency.
  • the sensor device transmits the vibration data, preferably digitized, to the evaluation device. If necessary, the sensor device can continue to amplify the still analog sensor signals before digitization. Furthermore, the sensor device can perform a filtering before or after the digitization, for example a high-pass filtering, a low-pass filtering, a level limitation and others. In the information content However, if the vibration data match the recorded sensor signals.
  • the sensor device is usually a single Bauein unit. It thus has a housing in which all components of the sensor device - that is, the vibration sensor itself, the interface, possibly a filter unit and others - are arranged. In contrast, the sensor device generally has no components that are arranged to be movable relative to one another.
  • the strand guide roller is cooled internally by means of supplied cooling water.
  • the vibration sensor is acoustically coupled to the strand guide roller and / or to the roller bearings via the cooling water. This enables a very reliable detection of the vibrations that occur when the strand guide roller is rotated in the roller bearings.
  • the vibration sensor can in particular be designed as a hydrophone.
  • the vibration sensor can be, for example, an ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensor can, for example, be a piezoelectric or capacitive ultrasonic sensor. But it is also conceivable to use electrodynamic cal sensors.
  • the vibration sensors should have a frequency range from 500 Hz to at least 5 kHz, preferably up to at least 10 kHz, particularly preferably up to at least 20 kHz, very particularly preferably up to at least 50 kHz.
  • the vibration sensors should be suitable for delivering reliable measurement results in a temperature range of 25 ° C to at least 50 ° C, preferably up to 70 ° C.
  • the vibration sensors used should be able to be used at a pressure of up to 8 bar, preferably up to 10 bar, and be suitable for permanent use in cooling water.
  • the strand guide roller is also cooled from the outside by means of the strand cooling system. In the context of the present invention, however, this is of subordinate importance.
  • the strand guide roller for supplying and / or removing the cooling water generally has a rotary leadthrough at least at one end.
  • supply lines for feeding and / or discharging the cooling water are connected to the strand guide roller via the rotary feedthrough.
  • the vibration sensor is preferably arranged on the rotary leadthrough. As a result, the vibration sensor can be arranged at a comparatively easily accessible location. In the case of the design of the sensor device as a structural unit, not only the vibration sensor itself, but the entire sensor device ge is of course arranged on the rotary feedthrough.
  • a rotary leadthrough is arranged at both ends of the strand guide roller, whereby the cooling water of the strand guide roller is supplied via the one rotary leadthrough and thedewas water is discharged from the strand guide roller via the other rotary leadthrough.
  • the vibration sensor can be arranged on one or the other rotary feedthrough as required. It is also possible for two vibration sensors to be present, one of the two vibration sensors being arranged on the one rotary feedthrough and the other vibration sensor being arranged on the other rotary feedthrough. If the sensor devices are designed as structural units, it goes without saying that not only the respective vibration sensor itself, but rather the entire respective sensor device is arranged on the respective rotary feedthrough.
  • the interface to the evaluation device is preferably designed as a wireless interface, in particular as a radio interface, and also has the sensor device its own internal energy source.
  • the energy supply of the sensor device is therefore self-sufficient.
  • the energy source can be designed, for example, as a battery, an accumulator or as a device with so-called energy harvesting. Combinations of these measures are also possible. Due to the design of the interface to the Ausellessein direction as a wire-free interface and the own internal energy source of the sensor device, no lines have to be laid to the sensor device. Rather, only the sensor device has to be installed as it is.
  • the sensor device is designed in such a way that it changes from a passive state to an activated state due to an internally monitored time lapse or due to an activation command received via the interface and from the activated state due to an internally monitored time lapse or due to a passivation command received via the interface goes into the passive state, and
  • the vibration sensor detects the vibrations that occur when the strand guide roller is rotated.
  • the amount of data that accumulates is limited and, on the other hand, the energy consumption of the sensor device is minimized.
  • the latter is particularly important when the sensor device has an internal, self-sufficient energy source, that is, it is not supplied with energy via lines. This is because this significantly extends the life of the sensor device, which is required until the battery needs to be replaced or the battery needs to be recharged.
  • the duration of the respective activation can be determined by the sensor device itself be. This applies regardless of whether the activation takes place due to an internally monitored time lapse or due to an activation command. In the latter case, the receipt of the activation command can start an internal timer of the sensor device, the expiry of the timer triggering the transition to the passive state.
  • the duration of the respective activation is preferably above 1 minute and generally below 10 minutes. In particular, it can be between 2 and 6 minutes, for example 3 or 4 minutes. With a typical strand withdrawal speed and a typical diameter of the strand guide roller, such periods of time correspond to several revolutions of the strand guide roller. In contrast, the time interval between successive activations of the sensor device is generally significantly greater. It can be, for example, 1 hour or even larger values, for example 10 hours, 12 hours or a day. The periods mentioned are of course only exemplary.
  • the times at which the sensor device is activated are set externally. In this case, the evaluation device (or another unit which transmits the commands) should observe appropriate times.
  • the vibration sensor preferably detects the vibrations that occur when the strand guide roller is rotated at a sampling rate that is at least in the two-digit kHz range. This means that all relevant frequencies can be reliably recorded.
  • the sampling can take place, for example, at 20 kHz, 50 kHz or more, in particular at 100 kHz or more. On the other hand, acquisition at 100 kHz is usually completely sufficient. Higher sampling rates may therefore be possible, but are generally not required.
  • the object is also achieved by a determination system with the features of claim 6. Advantageous refinements of the determination system are the subject matter of the dependent claims 7 to 16.
  • a detection system of the type mentioned is designed in that
  • the detection system has at least one sensor device, which in turn has at least one vibration sensor that can be acoustically coupled to the strand guide roller or its roller bearing via the cooling water, the vibration sensor being designed in such a way that it propagates in the cooling water vibrations that occur when the strand guide roller rotates occur in the roller bearings, can detect through direct contact of the vibration sensor with the cooling water,
  • the sensor device has an interface via which the sensor device transmits vibration data derived from the detected vibrations to an evaluation device of the determination system
  • That the evaluation device determines the state of the at least one roller bearing by evaluating the vibration data transmitted to it.
  • the vibration sensor can be, for example, an ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensor can be, for example, a piezoelectric or a capacitive ultrasonic sensor. But it is also conceivable to use electrodynamic cal sensors.
  • the vibration sensors should have a frequency range from 500 Hz to at least 5 kHz, preferably up to at least 10 kHz, particularly preferably up to at least 20 kHz, very particularly preferably up to at least 50 kHz.
  • the vibration sensors should be suitable for delivering reliable measurement results in a temperature range from 25 ° C to at least 50 ° C, preferably up to 70 ° C.
  • vibration sensors should be used at a pressure of up to 8 bar, preferably up to 10 bar and be suitable for permanent use in cooling water.
  • the evaluation device preferably transmits a message to an operator and / or a monitoring system at least whenever it detects a critical condition of the roller bearing during the evaluation.
  • measures to remedy the critical state can be initiated as quickly as possible.
  • the evaluation device is preferably set up to store the vibration data and / or the state of the at least one roller bearing determined by it in a memory in the manner of a history. This means that the stored information is available at any time for later evaluations.
  • the vibration data and / or states to be stored - is added to the information that has already been stored.
  • the information that has already been saved is not suppressed, but is retained.
  • a relevant point in time is usually assigned to the data. In the present case, this point in time can in particular characterize the recording period during which the vibrations on which the vibration data is based were recorded.
  • the storage can take place locally or decentrally, if necessary also in a cloud.
  • the evaluation device is preferably set up to take into account operating data of the strand guide roller, the strand guide section and / or the continuous caster in addition to the vibration data.
  • the Ausenseinrich device thus has an input for operating data. This allows the evaluation to be optimized.
  • the operating data taken into account can be setpoints or actual values as required. Examples of suitable operating data are the rotational speed or the circumferential speed of the strand guide roller, the latter also coinciding with the withdrawal speed at which the metal strand is withdrawn from the continuous casting mold.
  • Other possible operating data of the strand guide roller are the pressure and temperature of the cooling water and the lubrication status of the roller bearings.
  • Possible operating data for the strand guide section can be, for example, in the case of training as a roller segment, the contact pressure that the roller segment exerts on the strand.
  • Possible operating data of the continuous caster as a whole are, for example, the withdrawal speed of the metal strand from the continuous casting mold or the casting format.
  • the evaluation device is preferably set up to determine a two-dimensional frequency breakdown of the vibration data transmitted to it, one of the dimensions of the frequency breakdown being time and frequency.
  • the evaluation device can evaluate the frequency breakdown to determine the state of the at least one roller bearing. This type of evaluation leads to particularly reliable results.
  • Such frequency breakdowns are generally known to those skilled in the art. It is the (mostly complex) frequency analysis of a signal, in this case the recorded vibrations or the vibration data derived from them. They can be determined, for example, by means of a short-term Fourier transform. Representations of such frequency decompositions are known to those skilled in the art under the term “spectogram”.
  • One possible way of utilizing the frequency breakdown is that the evaluation device determines the highest amplitude for points in time of the transmitted vibration data, compares the respective highest amplitudes with at least one barrier and determines the state of at least one roller bearing as a function of the comparisons.
  • the following can apply, based on a single point in time: If the maximum amplitude is below a lower limit, the strand guide roller runs quietly at this point in time. The individual result is rated as good. If the maximum amplitude is above the lower limit, but below an upper limit, the strand guide roller runs at a medium volume at this point in time. The individual result is rated as mediocre. If the maximum amplitude is above the upper limit, the strand guide roller runs loudly at this point in time. The individual result is rated as poor.
  • the state of the at least one roller bearing is then determined as a function of the comparisons based on the totality of the individual evaluations. For example, the evaluation device can determine the state as a function of the frequency of the classification as quiet or good, medium loud or medium or loud or bad. In this context, the "bad" individual evaluations are of particular importance.
  • the at least one limit is constant over time.
  • it can be time-variable, in particular determined by the evaluation device as a function of the operating state of the continuous caster. In this way, the determination of the state can be optimized under certain circumstances. For example, “pouring on”, “constant, stable operating state”, “casting end”, “change in width of the mold” and other more different barriers can be used for the operating states. It is also possible to determine the at least one barrier as a function of the operating temperature and / or the withdrawal speed of the metal strand (or an equivalent size).
  • the evaluation device is set up for a large number of times and in a number of predetermined frequency bands of the frequency decomposition in each case the energy content of the frequency decomposition and that the evaluation device determines the state of the minimum determined a roller bearing based on the determined energy content.
  • the evaluation device can determine the energy content, for example, by integrating the frequency breakdown for the respective point in time over the frequency.
  • the integration limits are the lower and the upper limit of the respective frequency band.
  • the evaluation device is set up for this purpose - with or without prior filtering of the energy content within the respective frequency band - for the respective frequency band a mean value of the energy content and a maximum value of the energy content is determined and the status of the at least one roller bearing based on the determined mean values and the determined maximum values of the frequency bands.
  • the evaluation device can be set up to form the difference between the maximum value and the mean value within a respective frequency band. If this difference is above a predetermined limit, this produces a negative individual assessment. As a minimum, it may be sufficient to carry out the evaluation for a single frequency band. As a rule, however, it is carried out for several frequency bands.
  • the evaluation device can determine the condition of the roller bearing based on the number of negative individual evaluations. If the number is negative Individual evaluations above an upper limit, the condition of the roller bearing is assessed as bad and an alarm is triggered. If the number of negative individual evaluations is below a lower limit, the condition of the roller bearing is assessed as good and no alarm is triggered. If the number of negative individual evaluations lies between the two limits, a warning is issued.
  • the evaluation device is set up for several frequency bands in each case - with or without prior filtering of the energy content within the respective frequency band - a) determines an average value of the energy content and a maximum value of the energy content, b) a starting time is determined at which the energy content first exceeds an intermediate value between the mean value and the maximum value, c) based on the determined starting time, an end time is determined at which the energy content falls below the mean value again for the first time, d) between the determined starting time and the determined end time determines a resulting time at which the energy content is maximum, e) starting from the last determined end time, steps b) to d) are repeated until all resulting times are determined within the respective frequency band d, f) then based on the determined resulting times, a respective period is determined with which the energy content varies within the respective frequency band, and g) the state of the at least one roller bearing is determined based on the periods determined for the frequency bands.
  • the intermediate value can be approximately (or exactly) in the middle between the mean value and the maximum value. Same pe- Periods in several frequency bands are an indication of damage to the roller bearing.
  • the evaluation device is set up within the frequency bands to compare the determined energy content with a frequency analysis of the strand guide roller and to determine the state of the at least one roller bearing on the basis of the comparison.
  • the frequency analysis can be determined, for example, by a Fourier transformation. The frequencies with which the energy contents vary from the frequency analysis can be determined. The greater the frequency analysis reveals that are periodic with the speed of the strand guide roller (basic oscillation) or integer multiples thereof (harmonics), the greater or more likely damage to the roller bearing is.
  • FIG 3 shows a strand guide roller, its storage and supply lines Ver,
  • FIG 4 shows a section of FIG 3 in an enlarged presen- tation
  • FIG. 5 shows a block diagram with a sensor device and an evaluation device
  • FIG. 8 shows a frequency-time component diagram
  • FIG. 9 shows a flowchart
  • FIG. 10 shows a flowchart
  • FIG. 11 shows a flowchart
  • FIG. 12 shows a flowchart
  • FIG. 13 shows a time profile of an energy content
  • FIG. 14 shows a flowchart
  • FIG. 15 shows a flowchart
  • FIG. 16 shows a flowchart
  • FIG. 17 shows a Fourier transform and FIG another Fourier transform.
  • a continuous caster 1 has a continuous casting kille 2.
  • the continuous casting mold 2 is - for example via a schematically indicated dip tube 3 - poured liquid Me tall 4, for example liquid steel.
  • the strand casting mold 2 determines the format of the metal strand 5.
  • the format can be a slab format, a billet format or another format.
  • the liquid metal 4 solidifies on the walls of the continuous casting mold 2 and is withdrawn from the continuous casting mold 2 as an initially partially solidified and later solidified metal strand 5.
  • the metal strand 5 is withdrawn at a withdrawal speed v.
  • the withdrawal speed v is generally in the range of a few meters per minute (m / min), for example between 3 m / min and 10 m / min.
  • the metal strand 5 is seen in the withdrawal direction behind the continuous casting mold 2 by means of a plurality of Strangure approximately rollers 6 supported. In Figure 1, only a few of the strand guide rollers 6 are shown. The strand guide rollers 6 in their entirety form a strand guide arranged downstream of the continuous casting mold 2. It is possible that the metal strand 5 is rolled out directly from the casting heat behind the strand guide. Alternatively, the Metal strand 5 take place, for example by means of a calibrated torch cutting machine 7.
  • FIG. 2 shows a conventional configuration of a strand guide section 8.
  • the strand guide section 8 is designed as a roller segment.
  • the roller segment has a first and a second group Gl, G2 of strand guide rollers 6.
  • the two groups Gl, G2 of strand guide rollers 6 each have a plurality of strand guide rollers 6.
  • the strand guide rollers 6 of the two groups Gl, G2 rest on opposite sides of the cast metal strand 5 and roll there in each case.
  • the adjusting devices 9 can for example be designed as hydraulic cylinder units.
  • roller bearings 10 are usually designed as roller bearings.
  • the strand guide roller 6 can have a rotary leadthrough 12 at at least one end.
  • a rotary feedthrough 12 can be arranged at both ends of the strand guide roller 6.
  • the rotary feedthroughs 12 are used to supply the cooling water 11 to the strand guide roller 6 and / or the discharge lead the cooling water 11 out of the strand guide roller 6.
  • Rigid or flexible supply lines 13 are connected to the rotating unions 12, via which the cooling water 11 is fed to the strand guide roller 6 or is discharged from the strand guide roller 6.
  • the strand guide section 8 has a sensor device 14.
  • the sensor device 14 for its part has a vibration sensor 15.
  • the vibration sensor 15 - for example a sound sensor, in particular an ultrasonic sensor - is acoustically coupled to the strand guide roller 6 or its roller bearing 10.
  • the vibration sensor 15 is able to detect the vibrations that occur when the strand guide roller 6 is rotated in the rollers 10.
  • the cause of the vibrations can be contamination on the roller bearings 10, for example.
  • the vibration sensor 15 emits a sensor signal SS corresponding to the detected vibrations.
  • the sensor signal SS is usually still analog.
  • the vibration sensor 15 detects the vibrations that occur when the strand guide roller 6 rotates with a sampling rate that is at least in the two-digit kHz range, that is to say at 10 kHz or more.
  • a sampling time T of a maximum of 100 ys between two immediately successive acquisitions of the respective signal level of the oscillations and the corresponding output of the sensor signal SS.
  • the sampling time T can be 10 ys (corresponds to a sampling rate of 100 kHz) or 20 ys (corresponds to a sampling rate of 50 kHz) or 50 ys (corresponds to a sampling rate of 20 kHz).
  • the vibration sensor 15 is acoustically coupled to the strand guide roller 6 and / or to the roller bearing 10 via the cooling water 11, as shown in FIG.
  • the vibration sensor 15 (more precisely: a vibration-sensitive surface of the vibration sensor 15) is in direct contact with the cooling water 11, as is also indicated schematically in FIG. 5.
  • the cooling water 11 thus serves as a transmission medium for the vibrations.
  • the vibration sensor 15 can be designed as a hydrophone for good signal detection.
  • the arrangement of the vibration sensor 15 can be selected as desired. If (at least) one rotary feedthrough 12 is present, the vibration sensor 15 is preferably arranged on the rotary feedthrough 12 (or one of the rotary feedthroughs 12). However, it can also be arranged at a different location. If the signal is not detected via the cooling water 11, the vibration sensor 15 can also be arranged at any other point at which signal detection is possible, in particular also in the immediate vicinity of the roller bearing 10 to be monitored.
  • the sensor device 14 has further components in accordance with the illustration in FIG.
  • the most important further component is an interface 16 via which the sensor device 14 transmits vibration data SD to an evaluation device 17.
  • the vibration data SD are generally digital data that are generated by digitizing the detected sensor signals SS, for example in an analog-to-digital converter 18. In any case, however, the vibration data SD are data derived from the detected vibrations or the sensor signals SS, the information content of which corresponds to the sensor signals SS.
  • the interface 16 is preferably designed as a wireless interface, in particular as a radio interface.
  • the sensor device 14 also preferably has at least one internal energy source 19 of its own as a further component. In this case, the sensor device 14 does not require any electrical lines for power supply. Furthermore, a control device 20 is present, which at least the Interface 16 and possibly also the other components of the sensor device 14 controls.
  • the sensor device 14 can transmit the sensor signal SS - possibly after digitization - as it is as vibration data SD to the evaluation device 17.
  • the sensor device 14 preferably has further components.
  • the sensor device 14 can have a filter 21, as shown in FIG. 5, in which filtering takes place.
  • the filter 21 can be arranged upstream or downstream of the analog-digital converter 18, as required, in the direction of the signal flow.
  • the filtering can be high-pass filtering, low-pass filtering, level limiting, and so on, as required.
  • the sensor device 14 can have an amplifier 22.
  • the amplifier 22 amplifies - preferably before any filtering, but in any case before the analog-to-digital conversion
  • the sensor device 14 is only temporarily active. For example, the sensor device 14 can always pass from a passive state OFF to an activated state ON when they
  • an activation command A is received via the interface 16.
  • the sensor device 14 - see also FIG. 5 - internally has a timer 23 and always changes to the activated ON state when the timer 23 reports the expiry of a certain period of time T '. In this case, the transition to the activated ON state takes place on the basis of an internally monitored time lapse, so that the sensor device 14 activates itself.
  • the sensor device 14 maintains the activated state for a certain period of time T ".
  • the period of time T" is generally in the single-digit minute range, for example between 3 minutes and 8 minutes.
  • the sensor device goes device 14 from the activated ON state back to the passive OFF state.
  • the expiration of the time period T ′′ can be monitored by means of the timer 23.
  • the transition to the passive OFF state takes place on the basis of an internally monitored time interval, so that the sensor device 14 deactivates itself the sensor device 14 always changes to the passive state OFF when it receives a passivation command P via the interface 16.
  • compliance with the time period T ′′ must be ensured by the device that sends the passivation command P to the sensor device 14 transmitted.
  • the corresponding device can be the evaluation device 17, for example.
  • the period of time T ′′ during which the sensor device 14 is activated is generally considerably shorter than the period of time T ′ between two immediately successive activations.
  • the period of time T ′ can be 1 hour or more, even several hours and even multiple days.
  • the vibration sensor 15 only detects the vibrations occurring when the strand guide roller 6 is rotating when the sensor device 14 is activated ON. If an immediate transmission to the evaluation device takes place, the same also applies to the transmission of the vibration data SD derived from the sensor signals SS to the evaluation device 17 via the interface 16.
  • the evaluation device 17 evaluates the vibration data SD which the sensor device 14 transmits to it. As part of this evaluation, the evaluation device 17 determines the state Z of the at least one roller bearing 10 of the strand guide roller 6. Possible procedures for determining the state Z will be explained in detail later. However, it should already be mentioned that the evaluation direction 17 when determining the state Z in addition to the vibration data SD operating data of the strand guide roller 6, the strand guide section 8 and / or the Strangg cordan location 1 can take into account as a whole. This will become apparent from the later explanations of the possible types of evaluation.
  • the evaluation device 17 at least always transmits a message M to an operator 24 and / or a monitoring system 25 when it detects a critical state of the roller bearing 10 in the course of the evaluation. It is therefore possible that the evaluation device 17 also outputs a message M to the operator 24 and / or the monitoring system 25 if the determined state Z of the roller bearing 10 is not critical. The transmission of the message M can, however, also be omitted in this case. If, on the other hand, the determined state Z is critical, the evaluation device 17 always outputs the message M.
  • the evaluation device 17 can store the vibration data SD in a storage device 26 in accordance with the illustration in FIG. This storage takes place in the form of a history. Newly stored vibration data SD are added to the vibration data SD that have already been stored, but do not replace them. Furthermore, time information is assigned to the stored data, in particular a time indication about the acquisition of the vibration data. Further data can be added, for example about the type of evaluation or about the time of the evaluation. As an alternative or in addition to the vibration data SD, the evaluation device 17 can also store the ascertained state Z and possibly also further data in the memory device 26 in the same way. An example of further, sensibly stored data is an acknowledgment from the operator 24, with which the operator 24 or the monitoring system 25 has acknowledged a reported critical state.
  • the evaluation device 17 first determines a two-dimensional frequency breakdown FZ of the vibration data SD. It thus determines a two-dimensional field in which, as shown in FIG 8, one of the two dimensions of the frequency decomposition FZ - that is, the input variables of the frequency decomposition FZ - are the time t and the frequency f and in which the output variable is the portion of the vibration data SD indicates which is present at the respective time t at the respective frequency f.
  • the frequency breakdown FZ extends from a start time t1 to an end time t2.
  • the start time t1 and the end time t2 are those times during which the sensor signals SS are detected by the vibration sensor 14 during a respective activation.
  • the extension on the frequency axis can be as required.
  • the portion determined as a function of time t and frequency f can be a complex value or - equivalent to this - a pair of real values - or a single real value.
  • the evaluation device 17 can perform a short-time Fourier transformation of the vibration data SD in accordance with the illustration in FIG. 9, for example in a step S1.
  • the short-term Fourier transformation first gives the complex components (or, what is equivalent to this, the division into sines and cosines for the same frequencies).
  • the evaluation device 17 can then, in a step S2, determine real components on the basis of the complex components. In particular, it can determine the amount or the square of the amount of the respective complex portion.
  • the frequency breakdown FZ directly indicates the energy content E for the respective point in time t and the respective frequency f.
  • the evaluation device 17 evaluates the frequency breakdown FZ. This evaluation is used to determine the State Z of the at least one roller bearing 10. Possibilities for implementing step S3 from FIG. 9 are explained below in connection with the other FIG.
  • Step S2 is only optional and is therefore only shown in dashed lines in FIG. As a rule, step S2 is, however, present. Also below it is always assumed that the frequency decomposition FZ is carried out according to steps S1 and S2, that the resulting frequency decomposition FZ al so already supplies the square of the amount of the short-term Fourier transformation.
  • the evaluation device 17 can, for example, determine the maximum MAX of the frequency decomposition FZ in a step Sil in accordance with the illustration in FIG. 10.
  • the evaluation device 17 compares in this case the determined maximum MAX with a lower limit LIM1. If the maximum MAX is below the lower limit LIM1, then in a step S13 the evaluation device 17 sets the state Z to the value “good”, symbolized in FIG. 10 by “+”.
  • the evaluation device 17 can output a corresponding message M in a subsequent step S14. If, on the other hand, the maximum MAX is above the lower limit LIM1, the evaluation device 17 goes to a step S15.
  • step S15 the evaluation device 17 compares the determined maximum MAX with an upper limit LIM2.
  • the upper limit LIM2 is - of course - greater than the lower limit LIM1. If the maximum MAX is below the upper limit LIM2, then in a step S16 the evaluation device 17 sets the state Z to the value “moderate” (symbolized by “0” in FIG. 10) and outputs a corresponding message M in a step S17 . If the maximum MAX is above the upper limit LIM2, then the evaluation device 17 sets the status Z to the value "bad" in a step S18 (symbolized by in FIG. 10) and outputs a corresponding message M in a step S19.
  • the lower limit LIM1 and the upper limit LIM2 are suitably selected.
  • the evaluation device 17 can receive an operating state BZ of the continuous casting plant 1 in a step S21 and the lower limit LIM1 and / or the upper limit LIM2 as a function of the lower limit LIM1 and / or the upper limit LIM2 in a step S22, as shown in FIG Determine from the operating state BZ of the continuous caster 1.
  • step S31 is of a trivial nature because the determination of the energy content E was already the subject of step S1. Otherwise it must be carried out explicitly. If, for example, the evaluation device 17 determines the (complex) component in step S1, the square of the amount of the component (or the product of the component with the conjugate complex of the component) is determined in each case in step S31. However, the determination of step S31 is always resolved in the dimensions (that is, both the time t and the frequency f).
  • the evaluation device 17 selects a predetermined frequency band FB.
  • the selected frequency band FB extends from a lower limit frequency fl to an upper limit frequency f2.
  • the term quenz "in the context of the present invention has nothing to do with signal filtering and the limit frequencies there.
  • limit frequency only refers to the lower or upper limit of the frequency band FB.
  • the evaluation device 17 determines the energy content of the selected frequency band FB as a function of time t. It thus forms the integral of the energy content E over the frequency f from the lower limit frequency fl to the upper limit frequency f2. Since, as already mentioned, it is assumed within the scope of the present invention that the frequency decomposition FZ directly indicates the energy content for the respective time t and the respective frequency f, the integral of the frequency decomposition FZ itself can be formed in step S33.
  • the evaluation device 17 can then filter the determined energy content E, in particular a time averaging. If the filtering is carried out, the filtering is related to a considerably shorter period than the period for which the vibration data SD were recorded and for which the frequency breakdown FZ is consequently also determined. If - for example - the difference between the end time t2 and the start time t1 is 5 minutes, filtering can take place for a time frame of, for example, 1 s.
  • the numerical values mentioned are purely exemplary, but show the principle.
  • step S35 the evaluation device 17 checks whether it has carried out step S33 and possibly also step S34 for all frequency bands FB. If this is not the case, the evaluation device 17 goes back to step S32. When step S32 is carried out again, the evaluation device 17 selects a different frequency band FB for which it has not yet carried out step S33 and possibly also step S34. Otherwise, the evaluation device 17 goes to a step S36, in which the further evaluation takes place. This evaluation is based on the previously determined energy content E. In particular, in step S36 the evaluation device 17 not only evaluates the energy content E determined in the last execution of step S33, but the determined energy content E of all frequency bands FB.
  • the procedure according to FIG. 12 provides the time profile of the energy content E for the frequency bands of the FB.
  • a possible time profile is shown in FIG. 13 for a single frequency band FB.
  • the number of frequency bands FB for which the energy content E is determined as a function of time t can be determined as required. Only a single frequency band FB is used as a minimum. As a rule, however, the energy content E is determined for several frequency bands FB. Usually the number of frequency bands FB is between three and eight.
  • the frequency bands FB are usually further separated from one another (disjoint). So they don't overlap. If - purely for example - one of the frequency bands FB extends from a lower limit frequency fl of 100 Hz to an upper limit frequency f2 of 200 Hz, this frequency range is, so to speak, a prohibited zone for all other frequency bands FB.
  • Another frequency band FB which has an upper limit frequency f2 above 200 Hz - purely by way of example 500 Hz - can thus indeed have a lower limit frequency f1 of, for example, 300 Hz.
  • the lower limit frequency fl of this other frequency band FB can also be less than 300 Hz.
  • step S36 Possible implementations of step S36 are explained below in connection with the other FIG.
  • the evaluation device 17 can select one of the frequency bands FB in a step S41 in accordance with the representation in FIG. 14. Within the selected frequency band FB, the evaluation device 17 determines in a step S42 an average value E1 of the energy contents E and a maximum value E2 of the energy contents E. In a step S43, the evaluation device 17 forms the difference 5E between the maximum value E2 and the average value E1 of the energy contents E. In a step S44, the evaluation device 17 then determines a Vorzu stand z for the selected frequency range FB. This determination is based on the difference 5E.
  • the evaluation device 17 determines the value “good” as the preliminary state z in step S44 if the difference 5E is below a predetermined limit, and otherwise determines the value “bad” as the preliminary state z.
  • the predetermined limit can be relatively small. In particular, it can be between 1% and 10% of the mean value E1, for example between 2% and 5%.
  • step S45 the evaluation device 17 checks whether it has carried out steps S42 to S44 for all frequency bands FB. If this is not the case, the evaluation device 17 goes back to step S41. At the renewal th execution of step S41, the evaluation device 17 selects another frequency band FB for which it has not yet carried out steps S42 to S44.
  • the evaluation device 17 goes to a step S46 in which the further evaluation takes place.
  • the evaluation device 17 determines in step S46 the state Z by evaluating the previous states z. For example, it is possible that the evaluation device 17 as state Z
  • state Z is determined exclusively on the basis of the number of bad previous states z. It is also possible to determine only the value “good” or the value “bad” as condition Z.
  • the evaluation device 17 can, as shown in FIG. 15, in a step S51 - analogously to step S41 of FIG. 14 - select one of the frequency bands FB. Within the selected frequency band FB, the evaluation device 17 determines in a step S52 - analogously to step S42 of FIG. 14 - an average value E1 of the energy content E and a maximum value E2 of the energy content E. Maximum value E2 and mean value El of the energy content E. For example, the evaluation device 17 can form the sum of maximum value E2 and mean value El and divide this sum by two.
  • the evaluation device 17 analyzes the temporal course of the determined energy contents E. Concretely sets the evaluation device 17 in a step S54, a start Z eit Vietnamese tO to the initial time tl. In a step S55, the evaluation device 17 then determines a start time ta. The initial time ta is the one time when - starting from the starting Z eit Vietnamese tO - the energy content E the intermediate value E3 for the first time exceeds. On the basis of the determined starting time ta, the evaluation device 17 then determines an end time te in a step S56. The end time te is the time at which - starting from the starting time ta - the energy content E falls below the mean value El again for the first time.
  • the evaluation device 17 determines a resulting point in time tr in a step S57.
  • the resulting point in time tr is the point in time which lies within the time interval from the start point in time ta to the end point in time te and has the maximum energy content E within this time interval.
  • a step S58 the evaluation device 17 checks whether, starting from the previous end time te as the new start time ta, it should execute steps S55 to S58 again. If this is the case, the evaluation device 17 goes to a step S59. In step S59, the evaluation device 17 sets the previous end time te as the new start time ta. Then it goes back to step S55. As a result, all of the resulting times tr are determined within the respective frequency band FB.
  • step S60 the evaluation device 17 determines the time intervals 5t between immediately successive resulting times tr. Using the time intervals 5t, the evaluation device 17 then determines a period TR for the resulting times tr in a step S62 - Form the value of the time intervals 5t and view this mean value as the period TR. The evaluation device 17 can therefore assume that the energy content E within the selected frequency band FB varies on average with the period TR.
  • step S62 the evaluation device 17 checks whether it has already carried out steps S52 to S61 for all frequency bands FB. If this is not the case, the evaluation device 17 goes back to step S51. When he next execution of step S51, the evaluation device 17 selects a different frequency band FB for which it has not yet carried out steps S52 to S61.
  • the evaluation device 17 goes to a step S63, in which the further evaluation takes place.
  • This evaluation is based on the previously determined periods TR. In particular, it is to be expected that the determined periods TR match the more the worse the condition Z of the roller bearing 10 is.
  • the evaluation device 17 can therefore check, for example, how close the periods TR determined for the various frequency bands FB are to one another. If the periods TR determined are close to one another, the value “bad” is assigned to the state Z. If the periods TR determined are far apart, the value “good” is assigned to the state Z. If there is neither one nor the other case, the value “mediocre” is assigned to state Z.
  • the evaluation device 17 can, as shown in FIG. 16, in a step S71 - analogously to step S41 of FIG. 14 - select one of the frequency bands FB. Within the selected frequency band FB, the evaluation device 17 carries out a frequency analysis of the determined energy content E in a step S72. For example, the evaluation device 17 can determine a Fourier transformation of the energy content E in step S72.
  • FIG. 17 and FIG. 18 show, purely by way of example, possible results of such a Fourier transformation, that is to say the Fourier transformed possible energy content E of a frequency band of the FB.
  • the numbers entered on the abscissa are normalized to the speed of the strand guide roller 6 under consideration and are thus related to the speed of the strand guide roller 6 under consideration.
  • step S74 the evaluation device 17 checks whether it has already carried out steps S72 and S73 for all frequency bands FB. If this is not the case, the evaluation device 17 goes back to step S71. When he next execution of step S71, the evaluation device 17 selects a different frequency band FB for which it has not yet carried out steps S72 and S73.
  • the evaluation device 17 goes to a step S75 in which the further evaluation takes place.
  • the evaluation device 17 determines in step S75 the state Z by evaluating the previous states z. For example, it is possible that the evaluation device 17, analogously to step S46 of FIG - the value "good” is determined if a sufficient number - in particular all - previous states z are "good",
  • the state Z can be determined exclusively on the basis of the number of bad previous states z.
  • the present invention was explained above in connection with a single sensor 15 and a single sensor device 14. However, the present invention can also be implemented if several sensors 15 and / or several sensor devices 14 are present for a single strand guide roller 6. As a rule, the present invention is also carried out for all strand guide rollers 6. Furthermore, the present invention was explained in connection with an embodiment in which the vibration data SD are transmitted to the evaluation device 17 immediately after the sensor signals SS have been detected. However, it is also conceivable to initially store the vibration data SD within the sensor device 14 and to transmit it to the evaluation device 17 only at a later point in time. For example, the sensor device 14 can detect and store a measurement sequence at specific time intervals - see the explanations relating to FIG. 7. In this case, for example, during a downtime of the continuous casting plant 1, the evaluation device 17 can be briefly connected to the interface 16 and the vibration data SD of several measurement sequences can be read out cumulatively.
  • the present invention has many advantages. First of all, a signal can be recorded in a simple and reliable manner even while the continuous caster 1 is in operation. Furthermore, the detected sensor signals SS or the vibration data SD derived therefrom can also be evaluated in a reliable manner. Furthermore, Both the signal acquisition and the signal evaluation can be carried out automatically. In the case of an immediate transmission of the vibration data SD to the evaluation device 17, problems of the strand guide rollers 6 or their roller bearings 10 can also be recognized immediately during operation of the continuous casting plant 1. Damaged and worn strand guide rollers 6 can be easily identifi ed and localized. Maintenance measures can already be planned during the operation of the continuous caster 1, which are to be carried out when the continuous caster is next shut down. The availability and reliability of the continuous caster 1 are increased. If several Schwingungssenso Ren 15 are used for a single strand guide roller 6, it may be possible to localize within a single strand guide roller 6 which roller bearing 10 is defective or worn.
  • Gl G2 groups of strand guide rollers LIM1, LIM2 barriers M message

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Abstract

Ein Strangführungsabschnitt (8) einer Stranggießanlage (1) ist einer Stranggießkokille (2) der Stranggießanlage (1) nachgeordnet. Der Strangführungsabschnitt (8) weist mindestens eine Strangführungsrolle (6) zum Stützen eines mit der StranggießkoklIle (2) gegossenen Metallstrangs (5) auf. Die Strangführungsrolle (6) ist in dem Strangführungsabschnitt in Rollenlagern (10) gelagert. Der Strangführungsabschnitt (8) weist mindestens eine Sensoreinrichtung (14) auf, die ihrerseits mindestens einen an die Strangführungsrolle (6) oder deren Rollenlager (10) akustisch angekoppelten Schwingungssensor (15) aufweist, mittels dessen die beim Drehen der Strangführungsrolle (6) in den Rollenlagern (10) auftretenden Schwingungen erfasst werden. Die Strangführungsrolle (6) ist mittels zugeführtem Kühlwasser (11) innen gekühlt. Der Schwingungssensor (15) ist über das Kühlwasser (11) an die Strangführungsrolle (6) und/oder an die Rollenlager (10) akustisch angekoppelt. Die Auswertungseinrichtung (17) ermittelt unter Auswertung der Schwingungsdaten (SD) den Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10).

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Zustandsermittlung für Strangführungsrollen durch Schwin gungsauswertung
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Strangführungs abschnitt einer Stranggießanlage,
- wobei der Strangführungsabschnitt einer Stranggießkokille der Stranggießanlage nachgeordnet ist,
- wobei der Strangführungsabschnitt mindestens eine Strang führungsrolle zum Stützen eines mit der Stranggießkokille gegossenen Metallstrangs aufweist,
- wobei die Strangführungsrolle in dem Strangführungsab schnitt in Rollenlagern gelagert ist.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Er mittlungssystem für den Zustand mindestens eines Rollenlagers einer Strangführungsrolle eines einer Stranggießkokille einer Stranggießanlage nachgeordneten Strangführungsabschnitts der Stranggießanlage .
Stand der Technik
In Stranggießanlagen wird flüssiges Metall - oftmals Stahl - aus einer Gießpfanne über einen Zwischenverteiler (englisch: tundish) in eine Durchlaufkokille gegossen. Die Stranggießko kille wird intensiv mit Wasser gekühlt. Das flüssige Metall erstarrt dadurch an den Seitenwänden der Stranggießkokille und bildet eine Strangschale. Der Kern ist noch flüssig. Der so gebildete teilerstarrte Metallstrang wird aus der Strang gießkokille abgezogen und weiter intensiv gekühlt, so dass er nach und nach vollständig erstarrt. Nach dem vollständigen Erstarren kann der Metallstrang beispielsweise mittels einer Brennschneidmaschine abgetrennt werden oder - im Falle eines Endlosbetriebs einer Gießwalzanlage - direkt gewalzt werden.
Der Metallstrang wird nach dem Ausziehen aus der Stranggieß kokille durch eine Vielzahl von Strangführungsrollen gestützt und geführt. Die Strangführungsrollen selbst sind in Rollen lagern gelagert.
Die Strangführungsrollen sind zumindest von außen durch die Strangkühlung als solche mit gekühlt. Oftmals sind die Strangführungsrollen auch innen durch Kühlwasser gekühlt. In diesem Fall weisen die Strangführungsrollen Drehdurchführun gen auf, über welche das Kühlwasser der jeweiligen Strangfüh rungsrolle zugeführt und aus der jeweiligen Strangführungs rolle abgeführt wird.
Die thermischen und mechanischen Belastungen, denen die Strangführungsrollen und damit auch die Rollenlager ausge setzt sind, sind sehr hoch. Bereits aus diesem Grund ver schleißen die Rollenlager relativ schnell. Weiterhin kann ei ne unzureichende Kühlung und/oder Schmierung der Rollenlager zu einem erhöhten Verschleiß der Rollenlager führen. Für ei nen einwandfreien Betrieb der Stranggießanlage muss jedoch sichergestellt sein, dass sich die Rollenlager aller Strang führungsrollen in einem funktionsfähigen Zustand befinden. Kommt es zu Beschädigungen auch an nur einem Rollenlager, hat dies negative Auswirkungen auf den Stranggießprozess.
Beispielsweise kann eine mitlaufende Strangführungsrolle - also eine Strangführungsrolle, die nicht angetrieben ist - blockieren, so dass sie nicht mit ihrer Mantelfläche auf dem Metallstrang abrollt, sondern der Metallstrang über die sich nicht mehr drehende Strangführungsrolle gezogen wird. Dadurch kommt es zumindest zu erhöhten Reibungskräften, welche ihrer seits wiederum eine erhöhte Stromaufnahme von angetriebenen Strangführungsrollen erfordern. Die Folge sind zumindest hö here Energiekosten, oftmals auch höherer Verschleiß der Rol lenlager der angetriebenen Strangführungsrollen. Blockieren mehrere mitlaufende Strangführungsrollen, kann sogar der Fall auftreten, dass es zu einem Schlupf zwischen den angetriebe nen Strangführungsrollen und dem Metallstrang kommt. Dies kann zu Fehlern in der Wegverfolgung des Metallstranges füh ren. Solange dieser Fehler nicht bemerkt wird, stimmt auch die tatsächliche Abzugsgeschwindigkeit des Metallstranges nicht mehr mit einer korrespondierenden Sollgeschwindigkeit überein. Fehlerhafte Berechnungen in allen Prozessmodellen, welche die Abzugsgeschwindigkeit des Metallstranges verwer ten, arbeiten daher fehlerhaft. Beispiele derartiger Prozess modelle sind die Strangkühlung und die Ermittlung der Tempe ratur des Metallstranges beim Verlassen der Stranggießanlage. Im Ergebnis ergibt sich ein Metallstrang minderer Qualität, im Extremfall sogar Schrott.
Kommt es zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen dem Metallstrang und den Strangführungsrollen, führt dies weiter hin zum einen zu einem erhöhten Verschleiß der Mantelflächen der Strangführungsrollen und zum anderen zu Oberflächendefek ten des Metallstranges. Es sind also wieder ein höherer Ver schleiß der Strangführungsrollen und eine geringere Qualität des Metallstranges die Folge. Die Oberflächendefekte des Me tallstranges müssen beispielsweise durch manuelle Nachbear beitung beseitigt werden. Im Extremfall kann der Metallstrang nicht verwendet werden und muss wieder eingeschmolzen werden.
Kommt es zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen dem Metallstrang und den Strangführungsrollen, können auch noch gravierendere Folgen eintreten. Beispielsweise ist es mög lich, dass es aufgrund der erhöhten mechanischen Kräfte zu einem Bruch eines Rollenlagers einer Strangführungsrolle kommt, so dass die entsprechende Strangführungsrolle durch die fehlende Unterstützung des gebrochenen Rollenlagers ab sackt. Dadurch fehlt in diesem Bereich der Strangführung die Stützung des Metallstrangs. Im Extremfall kann dies zu einem Gießabbruch führen. Noch schlimmer ist es, wenn die beim Blo ckieren einer Strangführungsrolle auf den Metallstrang ausge übten Kräfte so hoch sind, dass die Strangschale aufreißt. Dann tritt der noch flüssige Kern aus und hohe Anlagenschäden sind die Folge. Es kann auch zu Personenschäden kommen.
Ein weiteres Problem einer blockierenden Strangführungsrolle besteht darin, dass in diesem Fall ein bestimmter Bereich der Strangführungsrolle permanent in direktem Kontakt mit dem heißen Metallstrang steht. Dadurch kommt es in diesem Bereich der Strangführungsrolle zu einer lokalen Überhitzung der Strangführungsrolle. Ein erhöhter Verschleiß und letztendlich ein Ausfall der Strangführungsrolle selbst sind die Folge.
Ein frühzeitiges und rechtzeitiges Erkennen von Verschleiß der Rollenlager kann all diese Probleme vermeiden oder zumin dest minimieren. Schäden an einem Rollenlager können theore tisch durch eine Inspektion erkannt werden. Eine Inspektion ist in der Praxis jedoch nicht durchführbar, da sogar in Pro duktionspausen der Stranggießanlage die Rollenlager nicht zu gänglich sind.
Schäden an einem Rollenlager können weiterhin während einer Rotation der Strangführungsrolle an deren Verhalten erkannt werden. Im Stand der Technik sind jedoch keine Vorgehenswei sen hierfür bekannt.
In der JPS57209761 A zeigt ein Verfahren zum Erkennen von sich nicht drehenden Stützrollen in einer Stranggussanlage.
In der DE 102010056466 Al ist ein tragbares Schwingungsmess gerät offenbart.
In der EP 0982579 Al ist eine Lagerinspektionsvorrichtung, welche für die Inspektion eines Lagers eines Eisenbahnhaupt motors verwendet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten zu schaffen, mittels derer Schäden an einem Rol lenlager einer Strangführungsrolle während des Betriebs der Stranggießanlage und damit während der Rotation der Strang führungsrolle zuverlässig erkannt werden können.
Die Aufgabe wird zum einen durch einen Strangführungsab schnitt einer Stranggießanlage mit den Merkmalen des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Strangfüh rungsabschnitts sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Erfindungsgemäß wird ein Strangführungsabschnitt einer Stranggießanlage der eingangs genannten Art dadurch ausge staltet,
- dass der Strangführungsabschnitt mindestens eine Sensorein richtung aufweist, die ihrerseits mindestens einen an die Strangführungsrolle oder deren Rollenlager akustisch ange koppelten Schwingungssensor aufweist, mittels dessen die beim Drehen der Strangführungsrolle in den Rollenlagern auftretenden Schwingungen erfassbar sind, und
- dass die Sensoreinrichtung eine Schnittstelle aufweist, über die aus den erfassten Schwingungen abgeleitete Schwin gungsdaten an eine Auswertungseinrichtung übermittelbar sind.
Die Strangführungsabschnitte sind oftmals als Rollensegmente ausgebildet. In diesem Fall weist der Strangführungsabschnitt mindestens zwei Gruppen von Strangführungsrollen auf, die ih rerseits jeweils mehrere Strangführungsrollen aufweisen. Die Strangführungsrollen der jeweiligen Gruppe liegen an dersel ben Seite des gegossenen Metallstrangs an. Die Gruppen liegen sich weiterhin paarweise gegenüber, so dass der gegossene Me tallstrang zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Grup pen durchläuft. Die einzelnen Rollensegmente können bis zu 20 Rollenpaare aufweisen. Stranggießanlagen können 10 und mehr derartiger Rollensegmente aufweisen.
Das Format des gegossenen Metallstrangs kann nach Bedarf sein. Es kann sich um ein Brammenformat, ein Knüppelformat und ein anderes Format handeln. Das Metall, aus dem der Me- tallstrang besteht, ist oftmals Stahl. Es kann sich auch um ein anderes Metall handeln, beispielsweise Aluminium.
Die Strangführungsrolle kann nach Bedarf angetrieben oder nicht angetrieben sein im letztgenannten Fall ist die Strang führungsrolle mitlaufend. Wenn der Strangführungsabschnitt mehrere Strangführungsrollen aufweist, ist in der Regel min destens eine der Strangführungsrollen des Strangführungsab schnitts angetrieben und mindestens eine andere der Strang führungsrollen des Strangführungsabschnitts nicht angetrie ben. Dies ist aber nicht zwingend.
Die Rollenlager - also die Lager, in denen die Strangfüh rungsrolle gelagert ist - sind in der Regel Wälzlager, bei spielsweise Kugellager oder Walzenlager. Theoretisch ist aber auch eine Ausgestaltung als Gleitlager denkbar. Die Anzahl an Rollenlagern pro Strangführungsrolle beträgt mindestens zwei. In der Regel ist die Anzahl drei, in manchen Fällen ist sie aber auch größer als drei, beispielsweise vier.
Der Schwingungssensor kann ein Schallsensor sein, insbesonde re ein Ultraschallsensor. Es ist möglich, dass der Schwin gungssensor akustische Schwingungen erfasst, die im hörbaren Bereich (ca. 20 Hz bis ca. 20 kHz) erfassen. Es kann aber auch eine Erfassung akustischer Schwingungen möglich, die nicht im hörbaren Bereich liegen, sondern beispielsweise im Ultraschallbereich oberhalb von 20 kHz liegen. Der Begriff „akustisch" charakterisiert also die Art des erfassten Schwingungssignals, nicht aber dessen Frequenz.
Die Sensoreinrichtung übermittelt die Schwingungsdaten vor zugsweise digitalisiert an die Auswertungseinrichtung. Soweit erforderlich, kann die Sensoreinrichtung weiterhin vor der Digitalisierung eine Verstärkung der noch analogen Sensorsig nale vornehmen. Weiterhin kann die Sensoreinrichtung vor oder nach der Digitalisierung eine Filterung vornehmen, beispiels weise eine Hochpassfilterung, eine Tiefpassfilterung, eine Pegelbegrenzung und andere mehr. Im Informationsgehalt stim- men die Schwingungsdaten jedoch mit den erfassten Sensorsig nalen überein.
Die Sensoreinrichtung ist in aller Regel eine einzige Bauein heit. Sie weist also ein Gehäuse auf, in dem alle Komponenten der Sensoreinrichtung - also der Schwingungssensor selbst, die Schnittstelle, gegebenenfalls eine Filtereinheit und an dere mehr - angeordnet sind. Hingegen weist die Sensorein richtung in aller Regel keine Komponenten auf, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
Die Strangführungsrolle ist mittels zugeführten Kühlwassers innen gekühlt. Der Schwingungssensor ist über das Kühlwasser an die Strangführungsrolle und/oder an die Rollenlager akus tisch angekoppelt. Dadurch kann eine sehr zuverlässige Erfas sung der beim Drehen der Strangführungsrolle in den Rollenla gern auftretenden Schwingungen erfolgen. Im Falle der direk ten Ankopplung an das Kühlwasser - also in dem Fall, dass der Schwingungssensor eine sich im Kühlwasser ausbreitende Schwingung direkt durch Kontakt mit dem Kühlwasser erfasst - kann der Schwingungssensor insbesondere als Hydrophon ausge bildet sein. Der Schwingungssensor kann beispielsweise ein Ultraschallsensor sein. Der Ultraschallsensor kann beispiels weise ein Piezoelektrischer oder ein Kapazitiver Ultra schallsensor sein. Es ist aber auch denkbar, Elektrodynami sche Sensoren zu verwenden. Die Schwingungssensoren sollten einen Frequenzbereich von 500 Hz bis zumindest 5kHz, bevor zugt bis zumindest 10kHz, besonders bevorzugt bis zumindest 20kHz, ganz besonders bevorzugt bis zumindest 50kHz aufwei sen. Die Schwingungssensoren sollten dazu geeignet sein in einem Temperaturbereich von 25°C bis zumindest 50°C, bevor zugt bis zu 70°C zuverlässige Messergebnisse zu liefern. Des Weiteren sollten die verwendeten Schwingungssensoren bei ei nem Druck von bis zu 8 bar, bevorzugt bis zu 10 bar einge setzt werden können und für eine dauerhafte Anwendung in Kühlwasser geeignet sein. Die Kühlung der Strangführungsrolle erfolgt in der Regel zu sätzlich auch von außen durch die Strangkühlung. Dies ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber von untergeordneter Bedeutung.
Sofern die Strangführungsrolle mit Kühlwasser von innen ge kühlt wird, weist die Strangführungsrolle zum Zuführen und/oder Abführen des Kühlwassers in aller Regel an mindes tens einem Ende eine Drehdurchführung auf. Über die Dreh durchführung sind in diesem Fall Versorgungsleitungen zum Zu führen und/oder Abführen des Kühlwassers mit der Strangfüh rungsrolle verbunden. Vorzugsweise ist der Schwingungssensor in diesem Fall an der Drehdurchführung angeordnet. Dadurch kann der Schwingungssensor an einer vergleichsweise gut zu gänglichen Stelle angeordnet werden. Im Falle der Ausgestal tung der Sensoreinrichtung als Baueinheit ist selbstverständ lich nicht nur der Schwingungssensor selbst, sondern die ge samte Sensoreinrichtung an der Drehdurchführung angeordnet.
In der Regel ist an beiden Enden der Strangführungsrolle je weils eine Drehdurchführung angeordnet, wobei über die eine Drehdurchführung das Kühlwasser der Strangführungsrolle zuge führt wird und über die andere Drehdurchführung das Kühlwas ser aus der Strangführungsrolle abgeführt wird. In diesem Fall kann der Schwingungssensor nach Bedarf an der einen oder an der anderen Drehdurchführung angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass zwei Schwingungssensoren vorhanden sind, wobei einer der beiden Schwingungssensoren an der einen Drehdurch führung angeordnet ist und der andere Schwingungssensor an der anderen Drehdurchführung angeordnet ist. Im Falle der Ausgestaltung der Sensoreinrichtungen als Baueinheiten ist selbstverständlich nicht nur der jeweilige Schwingungssensor selbst, sondern die gesamte jeweilige Sensoreinrichtung an der jeweiligen Drehdurchführung angeordnet.
Vorzugsweise ist die Schnittstelle zur Auswertungseinrichtung als leitungslose Schnittstelle ausgebildet, insbesondere als Funkschnittstelle, und weist weiterhin die Sensoreinrichtung eine eigene, interne Energiequelle auf. Die Energieversorgung der Sensoreinrichtung erfolgt also autark. Die Energiequelle kann beispielsweise als Batterie, als Akkumulator oder als Einrichtung mit einem sogenannten Energy harvesting ausgebil det sein. Auch Kombinationen dieser Maßnahmen sind möglich. Aufgrund der Ausbildung der Schnittstelle zur Auswertungsein richtung als leitungslose Schnittstelle und der eigenen, in ternen Energiequelle der Sensoreinrichtung müssen keinerlei Leitungen zur Sensoreinrichtung gelegt werden. Vielmehr muss lediglich die Sensoreinrichtung so wie sie ist verbaut wer den.
Vorzugsweise ist vorgesehen,
- dass die Sensoreinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie aufgrund eines intern überwachten Zeitablaufs oder aufgrund eines über die Schnittstelle erhaltenen Aktivierungsbefehls von einem passiven Zustand in einen aktivierten Zustand übergeht und aufgrund eines intern überwachten Zeitablaufs oder aufgrund eines über die Schnittstelle erhaltenen Pas sivierungsbefehls vom aktivierten Zustand in den passiven Zustand übergeht, und
- dass ausschließlich im aktivierten Zustand der Sensorein richtung der Schwingungssensor die beim Drehen der Strang führungsrolle auftretenden Schwingungen erfasst.
Dadurch wird zum einen die anfallende Datenmenge begrenzt und wird zum anderen der Energieverbrauch der Sensoreinrichtung minimiert. Letzteres ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Sensoreinrichtung über eine interne, autarke Ener giequelle verfügt, also nicht über Leitungen mit Energie ver sorgt wird. Denn dadurch wird die Lebenszeit der Sensorein richtung, die bis zu einer erforderlichen Erneuerung der Bat terie oder einer erforderlichen Neuladung des Akkumulators benötigt wird, deutlich verlängert.
Insbesondere im Falle eines Übergangs in den passiven Zustand aufgrund eines Zeitablaufs kann die Zeitdauer der jeweiligen Aktivierung durch die Sensoreinrichtung selbst festgelegt sein. Dies gilt unabhängig davon, ob die Aktivierung aufgrund eines intern überwachten Zeitablaufs oder aufgrund eines Ak tivierungsbefehls erfolgt. Denn im letztgenannten Fall kann der Erhalt des Aktivierungsbefehls einen internen Zeitgeber der Sensoreinrichtung starten, wobei der Ablauf des Zeitge bers den Übergang in den passiven Zustand auslöst. Die Zeit dauer der jeweiligen Aktivierung liegt vorzugsweise oberhalb von 1 Minute und in der Regel unter 10 Minuten. Insbesondere kann sie zwischen 2 und 6 Minuten liegen, beispielsweise bei 3 oder 4 Minuten. Derartige Zeiträume entsprechen bei einer typischen Strangabzugsgeschwindigkeit und einem typischen Durchmesser der Strangführungsrolle mehreren Umdrehungen der Strangführungsrolle. Der zeitliche Abstand zwischen aufeinan derfolgenden Aktivierungen der Sensoreinrichtung ist hingegen in aller Regel deutlich größer. Er kann beispielsweise bei 1 Stunde oder bei noch größeren Werten liegen, beispielsweise 10 Stunden, 12 Stunden oder einem Tag. Die genannten Zeiträu me sind selbstverständlich nur beispielhaft.
Wenn sowohl das Überführen in den aktivierten Zustand als auch das Überführen in den passiven Zustand aufgrund eines über die Schnittstelle erhaltenen jeweiligen Befehls erfol gen, werden die Zeiten, zu denen die Sensoreinrichtung akti viert ist, von außen festgelegt. In diesem Fall sollte die Auswertungseinrichtung (oder eine andere Einheit, welche die Befehle übermittelt) entsprechende Zeiten einhalten.
Vorzugsweise erfasst der Schwingungssensor die beim Drehen der Strangführungsrolle auftretenden Schwingungen mit einer Abtastrate, die mindestens im zweistelligen kHz-Bereich liegt. Dadurch kann eine zuverlässige Erfassung aller rele vanten Frequenzen erfolgen. Die Abtastung kann beispielsweise mit 20 kHz, 50 kHz oder mehr erfolgen, insbesondere mit 100 kHz oder mehr. Eine Erfassung mit 100 kHz ist andererseits in der Regel völlig ausreichend. Höhere Abtastraten können daher zwar möglich sein, sind in der Regel nicht erforderlich. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Ermittlungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen des Ermittlungssystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 7 bis 16.
Erfindungsgemäß wird ein Ermittlungssystem der eingangs ge nannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass das Ermittlungssystem mindestens eine Sensoreinrich tung aufweist, die ihrerseits mindestens einen an die Strangführungsrolle oder deren Rollenlager über das Kühl wasser akustisch ankoppelbaren Schwingungssensor aufweist, wobei der Schwingungssensor derart ausgeführt ist, dass dieser im Kühlwasser sich ausbreitende Schwingungen, welche beim Drehen der Strangführungsrolle in den Rollenlagern auftreten, durch direkten Kontakt des Schwingungssensors mit dem Kühlwasser erfassen kann,
- dass die Sensoreinrichtung eine Schnittstelle aufweist, über welche die Sensoreinrichtung aus den erfassten Schwin gungen abgeleitete Schwingungsdaten an eine Auswertungsein richtung des Ermittlungssystems übermittelt, und
- dass die Auswertungseinrichtung unter Auswertung der an sie übermittelten Schwingungsdaten den Zustand des mindestens einen Rollenlagers ermittelt.
Der Schwingungssensor kann beispielsweise ein Ultra schallsensor sein. Der Ultraschallsensor kann beispielswei se ein Piezoelektrischer oder ein Kapazitiver Ultra schallsensor sein. Es ist aber auch denkbar Elektrodynami sche Sensoren zu verwenden. Die Schwingungssensoren sollten einen Frequenzbereich von 500 Hz bis zumindest 5kHz, bevor zugt bis zumindest 10kHz, besonders bevorzugt bis zumindest 20kHz, ganz besonders bevorzugt bis zumindest 50kHz aufwei sen. Die Schwingungssensoren sollten dazu geeignet sein in einem Temperaturbereich von 25°C bis zumindest 50°C, bevor zugt bis zu 70°C zuverlässige Messergebnisse zu liefern.
Des Weiteren sollten solchen Schwingungssensoren bei einem Druck von bis zu 8 bar, bevorzugt bis zu 10 bar eingesetzt werden können und für eine dauerhafte Anwendung in Kühlwas ser geeignet sein.
Vorzugsweise übermittelt die Auswertungseinrichtung dazu ein gerichtet ist, zumindest immer dann eine Meldung an eine Be dienperson und/oder ein Monitoringsystem, wenn sie im Rahmen der Auswertung einen kritischen Zustand des Rollenlagers er mittelt. Dadurch können im Falle eines kritischen Zustands möglichst schnell Maßnahmen zur Behebung des kritischen Zu stands eingeleitet werden. Die Ausgabe an den Bediener kann über ein dezidiertes HMI (= human machine interface = Mensch- Maschine-Schnittsteile) oder über ein anderes Bediengerät er folgen, beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet. Das Monitoringsystem kann beispielsweise ein CMS (= condition mo- nitoring System) oder ein MMS (= maintenance management Sys tem) sein, insbesondere ein cCMS oder ein cMMs (das „c" steht für „computerized").
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet die Schwingungsdaten und/oder den von ihr ermittelten Zustand des mindestens einen Rollenlagers nach Art einer Historie in einem Speicher zu speichern. Dadurch stehen die gespeicherten Informationen für spätere Auswertungen jederzeit zur Verfü gung.
Bei einer Speicherung nach Art einer Historie treten neu ge speicherte Informationen - im vorliegenden Fall also die zu speichernden Schwingungsdaten und/oder Zustände - zu den be reits gespeicherten Informationen hinzu. Die bereits gespei cherten Informationen werden aber nicht verdrängt, sondern bleiben erhalten. Weiterhin ist den Daten in der Regel ein relevanter Zeitpunkt zugeordnet. Dieser Zeitpunkt kann im vorliegenden Fall insbesondere den Erfassungszeitraum charak terisieren, während dessen die den Schwingungsdaten zu Grunde liegenden Schwingungen erfasst wurden. Die Speicherung kann nach Bedarf lokal oder dezentral erfolgen, gegebenenfalls auch in einer Cloud. Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet bei der Ermittlung des Zustands des mindestens einen Rollen lagers zusätzlich zu den Schwingungsdaten Betriebsdaten der Strangführungsrolle, des Strangführungsabschnitts und/oder der Stranggießanlage zu berücksichtigen. Die Auswerteinrich tung weist also einen Eingang für Betriebsdaten auf. Dadurch kann die Auswertung optimiert werden. Die berücksichtigten Betriebsdaten können nach Bedarf Soll- oder Istwerte sein. Beispiele geeigneter Betriebsdaten sind die Drehzahl oder die Umfangsgeschwindigkeit der Strangführungsrolle, wobei letzte re zugleich auch mit der Abzugsgeschwindigkeit übereinstimmt, mit welcher der Metallstrang aus der Stranggießkokille abge zogen wird. Weitere mögliche Betriebsdaten der Strangfüh rungsrolle sind der Druck und die Temperatur des Kühlwassers und der Schmierungszustand der Rollenlager. Mögliche Be triebsdaten des Strangführungsabschnitts können beispielswei se im Falle der Ausbildung als Rollensegment der Anpressdruck sein, den das Rollensegment auf den Strang ausübt. Mögliche Betriebsdaten der Stranggießanlage als Ganzes sind beispiels weise die Abzugsgeschwindigkeit des Metallstrangs aus der Stranggießkokille oder das Gießformat.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet eine zweidimensionale Frequenzzerlegung der an sie übermit telten Schwingungsdaten zu ermitteln, wobei je eine der bei den Dimensionen der Frequenzzerlegung die Zeit und die Fre quenz sind. In diesem Fall kann die Auswertungseinrichtung zur Ermittlung des Zustands des mindestens einen Rollenlagers die Frequenzzerlegung auswerten. Diese Art der Auswertung führt zu besonders zuverlässigen Ergebnissen.
Derartige Frequenzzerlegungen sind Fachleuten allgemein be kannt. Es handelt sich um die (meist komplexe) Frequenzanaly se eines Signals, hier der erfassten Schwingungen bzw. der daraus abgeleiteten Schwingungsdaten. Sie können beispiels weise mittels einer Kurzzeit-Fouriertransformation ermittelt werden. Darstellungen derartiger Frequenzzerlegungen sind Fachleuten unter dem Begriff „Spektogramm" bekannt. Eine mögliche Art der Verwertung der Frequenzzerlegung be steht darin, dass die Auswertungseinrichtung für Zeitpunkte der übermittelten Schwingungsdaten jeweils die höchste Amplitude ermittelt, die jeweiligen höchsten Amplituden mit mindestens einer Schranke vergleicht und den Zustand des min destens einen Rollenlagers in Abhängigkeit von den Verglei chen bestimmt.
Falls beispielsweise eine untere und eine obere Schranke vor gegeben sind, kann, bezogen auf einen einzelnen Zeitpunkt beispielsweise gelten: Liegt die maximale Amplitude unter ei ner unteren Schranke, läuft die Strangführungsrolle zu diesem Zeitpunkt leise. Das einzelne Ergebnis wird als gut bewertet. Liegt die maximale Amplitude über der unteren Schranke, aber unter einer oberen Schranke, läuft die Strangführungsrolle zu diesem Zeitpunkt mittellaut. Das einzelne Ergebnis wird als mittelmäßig bewertet. Liegt die maximale Amplitude über der oberen Schranke, läuft die Strangführungsrolle zu diesem Zeitpunkt laut. Das einzelne Ergebnis wird als schlecht be wertet. Die Bestimmung des Zustands des mindestens einen Rol lenlagers in Abhängigkeit von den Vergleichen erfolgt sodann anhand der Gesamtheit der Einzelbewertungen. Beispielsweise kann die Auswertungseinrichtung den Zustand in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Einstufung als leise bzw. gut, mittel laut bzw. mittelmäßig oder laut bzw. schlecht bestimmen. Be sondere Bedeutung kommt in diesem Zusammenhang insbesondere den „schlechten" Einzelbewertungen zu.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Schranke zeitlich konstant ist. Alternativ kann sie zeitvariabel sein, insbe sondere von der Auswertungseinrichtung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Stranggießanlage bestimmt werden. Dadurch kann unter Umständen die Ermittlung des Zustands optimiert werden. Beispielsweise können für die Betriebszustände „An gießen", „gleichbleibender, stabiler Betriebszustand", „Gieß ende", „Breitenveränderung der Kokille" und andere mehr ver schiedene Schranken verwendet werden. Auch ist es möglich, die mindestens eine Schranke in Abhängigkeit von der Be triebstemperatur und/oder der Abzugsgeschwindigkeit des Me tallstrangs (oder einer hierzu gleichwertigen Größe) zu be stimmen.
Eine weitere mögliche Art der Verwertung der Frequenzzerle gung besteht darin, dass die Auswertungseinrichtung dazu ein gerichtet ist für eine Vielzahl von Zeitpunkten und in einer Anzahl von vorbestimmten Frequenzbändern der Frequenzzerle gung jeweils den Energieinhalt der Frequenzzerlegung ermit telt und dass die Auswertungseinrichtung den Zustand des min destens einen Rollenlagers anhand der ermittelten Energiein halte bestimmt. Die Auswertungseinrichtung kann den Energie inhalt beispielsweise dadurch ermitteln, dass sie die Fre quenzzerlegung für den jeweiligen Zeitpunkt über die Frequenz integriert. Die Integrationsgrenzen sind die untere und die obere Grenze des jeweiligen Frequenzbandes.
Eine weitere mögliche Art der Verwertung der Frequenzzerle gung besteht darin, dass die Auswertungseinrichtung dazu ein gerichtet ist - mit oder ohne vorherige Filterung der Ener gieinhalte innerhalb des jeweiligen Frequenzbandes - für das jeweilige Frequenzband einen Mittelwert der Energieinhalte und einen Maximalwert der Energieinhalte ermittelt und den Zustand des mindestens einen Rollenlagers anhand der ermit telten Mittelwerte und der ermittelten Maximalwerte der Fre quenzbänder bestimmt.
Beispielsweise kann die Auswertungseinrichtung dazu einge richtet sein innerhalb eines jeweiligen Frequenzbandes die Differenz zwischen Maximalwert und Mittelwert bilden. Liegt diese Differenz oberhalb einer vorbestimmten Schranke, lie fert dies eine negative Einzelbewertung. Minimal kann es aus reichen, die Auswertung für ein einziges Frequenzband durch zuführen. In der Regel wird sie aber für mehrere Frequenzbän der durchgeführt. In diesem Fall kann die Auswertungseinrich tung den Zustand des Rollenlagers anhand der Anzahl an nega tiven Einzelbewertungen bestimmen. Liegt die Anzahl negativer Einzelbewertungen oberhalb einer oberen Schranke, wird der Zustand des Rollenlagers als schlecht beurteilt und ein Alarm ausgelöst. Liegt die Anzahl negativer Einzelbewertungen un terhalb einer unteren Schranke, wird der Zustand des Rollen lagers als gut beurteilt und kein Alarm ausgelöst. Liegt die Anzahl negativer Einzelbewertungen zwischen den beiden Schranken, wird ein Warnhinweis ausgegeben.
Eine weitere mögliche Art der Verwertung der Frequenzzerle gung besteht darin, dass die Auswertungseinrichtung dazu ein gerichtet ist für mehrere Frequenzbänder jeweils - mit oder ohne vorherige Filterung der Energieinhalte innerhalb des je weiligen Frequenzbandes - a) einen Mittelwert der Energieinhalte und einen Maximalwert der Energieinhalte ermittelt, b) einen Anfangszeitpunkt ermittelt, zu dem der Energieinhalt erstmals einen Zwischenwert zwischen dem Mittelwert und dem Maximalwert überschreitet, c) ausgehend von dem ermittelten Anfangszeitpunkt einen End zeitpunkt ermittelt, zu dem der Energieinhalt den Mittel wert erstmals wieder unterschreitet, d) zwischen dem ermittelten Anfangszeitpunkt und dem ermit telten Endzeitpunkt einen resultierenden Zeitpunkt ermit telt, zu dem der Energieinhalt maximal ist, e) ausgehend von dem zuletzt ermittelten Endzeitpunkt die Schritte b) bis d) wiederholt, bis innerhalb des jeweili gen Frequenzbandes alle resultierenden Zeitpunkte ermit telt sind, f) sodann anhand der ermittelten resultierenden Zeitpunkte eine jeweilige Periode ermittelt, mit welcher der Energie inhalt innerhalb des jeweiligen Frequenzbandes variiert, und g) anhand der für die Frequenzbänder ermittelten Perioden den Zustand des mindestens einen Rollenlagers bestimmt.
Der Zwischenwert kann in etwa (oder exakt) bei der Mitte zwi schen dem Mittelwert und dem Maximalwert liegen. Gleiche Pe- rioden in mehreren Frequenzbändern sind ein Indiz für eine Schädigung des Rollenlagers.
Eine weitere mögliche Art der Verwertung der Frequenzzerle gung besteht darin, dass die Auswertungseinrichtung dazu ein gerichtet ist innerhalb der Frequenzbänder eine Frequenzana lyse der ermittelten Energieinhalte mit einer Drehzahl der Strangführungsrolle vergleicht und den Zustand des mindestens einen Rollenlagers anhand des Vergleichs bestimmt. Die Fre quenzanalyse kann beispielsweise durch eine Fouriertransfor mation ermittelt werden. Es können diejenigen Frequenzen der Frequenzanalyse ermittelt werden, mit denen die Energieinhal te variieren. Je stärker die Frequenzanalyse Anteile ergibt, die mit der Drehzahl der Strangführungsrolle (Grundschwin gung) oder ganzzahligen Vielfachen davon (Oberschwingungen) periodisch sind, desto größer oder wahrscheinlicher ist eine Schädigung des Rollenlagers.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 eine Stranggießanlage,
FIG 2 einen Strangführungsabschnitt,
FIG 3 eine Strangführungsrolle, deren Lagerung und Ver sorgungsleitungen,
FIG 4 einen Ausschnitt von FIG 3 in vergrößerter Darstel lung,
FIG 5 ein Blockschaltbild mit einer Sensoreinrichtung und einer Auswertungseinrichtung,
FIG 6 ein Zeitdiagramm,
FIG 7 ein Zeitdiagramm,
FIG 8 ein Frequenz-Zeit-Anteilsdiagramm, FIG 9 ein Ablaufdiagramm, FIG 10 ein Ablaufdiagramm, FIG 11 ein Ablaufdiagramm, FIG 12 ein Ablaufdiagramm, FIG 13 einen zeitlichen Verlauf eines Energieinhalts, FIG 14 ein Ablaufdiagramm, FIG 15 ein Ablaufdiagramm, FIG 16 ein Ablaufdiagramm, FIG 17 eine Fouriertransformierte und FIG 18 eine weitere Fouriertransformierte.
Beschreibung der Ausführungsformen
Gemäß FIG 1 weist eine Stranggießanlage 1 eine Stranggießko kille 2 auf. In die Stranggießkokille 2 wird - beispielsweise über ein schematisch angedeutetes Tauchrohr 3 - flüssiges Me tall 4 gegossen, beispielsweise flüssiger Stahl. Die Strang gießkokille 2 bestimmt das Format des Metallstrangs 5. Es kann sich bei dem Format um ein Brammenformat, ein Knüppel format oder ein anderes Format handeln.
Das flüssige Metall 4 erstarrt an den Wänden der Stranggieß kokille 2 und wird als zunächst teilerstarrter und später durcherstarrter Metallstrang 5 aus der Stranggießkokille 2 abgezogen. Das Abziehen des Metallstrangs 5 erfolgt mit einer Abzugsgeschwindigkeit v. Die Abzugsgeschwindigkeit v liegt in aller Regel im Bereich von wenigen Metern pro Minute (m/min), beispielsweise zwischen 3 m/min und 10 m/min.
Der Metallstrang 5 wird in Abzugsrichtung gesehen hinter der Stranggießkokille 2 mittels einer Vielzahl von Strangfüh rungsrollen 6 gestützt. In FIG 1 sind nur einige wenige der Strangführungsrollen 6 dargestellt. Die Strangführungsrollen 6 bilden in ihrer Gesamtheit eine der Stranggießkokille 2 nachgeordnete Strangführung. Es ist möglich, dass der Metall strang 5 hinter der Strangführung unmittelbar aus der Gieß hitze heraus gewalzt wird. Alternativ kann ein Ablängen des Metallstrangs 5 erfolgen, beispielsweise mittels einer sche matisch angedeuteten Brennschneidmaschine 7.
Die Strangführungsrollen 6 sind entsprechend der Darstellung in FIG 2 in Strangführungsabschnitten 8 angeordnet. Die Strangführungsabschnitte 8 sind daher - ebenso wie die Strangführungsrollen 6 selbst - der Stranggießkokille 2 nach geordnet. FIG 2 zeigt eine übliche Ausgestaltung eines Strangführungsabschnitts 8. Im Rahmen dieser Ausgestaltung ist der Strangführungsabschnitt 8 als Rollensegment ausgebil det. Das Rollensegment weist, wie aus FIG 2 ohne weiteres er kennbar ist, eine erste und eine zweite Gruppe Gl, G2 von Strangführungsrollen 6 auf. Die beiden Gruppen Gl, G2 von Strangführungsrollen 6 weisen jeweils mehrere Strangführungs rollen 6 auf. Weiterhin liegen die Strangführungsrollen 6 der beiden Gruppen Gl, G2 an gegenüberliegenden Seiten des gegos senen Metallstrangs 5 an und rollen dort jeweils ab. In der Regel ist weiterhin der Abstand der Strangführungsrollen 6 der ersten Gruppe Gl von den Strangführungsrollen 6 der zwei ten Gruppe G2 über Stelleinrichtungen 9 einstellbar. Die Stelleinrichtungen 9 können beispielsweise als Hydraulikzy lindereinheiten ausgebildet sein.
Unabhängig von der Ausgestaltung der Strangführungsabschnitte 8 als Rollensegmente ist jedoch entsprechend der Darstellung in FIG 3 in jedem Strangführungsabschnitt 8 mindestens eine Strangführungsrolle 6 gelagert. Die Lagerung der Strangfüh rungsrolle 6 erfolgt über Rollenlager 10. Die Rollenlager 10 sind üblicherweise als Wälzlager ausgebildet.
Oftmals wird die Strangführungsrolle 6 entsprechend der Dar stellung in FIG 3 mittels Kühlwassers 11 innen gekühlt. In diesem Fall kann die Strangführungsrolle 6 an mindestens ei nem Ende eine Drehdurchführung 12 aufweisen. Beispielsweise kann entsprechend der Darstellung in FIG 3 an beiden Enden der Strangführungsrolle 6 je eine Drehdurchführung 12 ange ordnet sein. Die Drehdurchführungen 12 dienen dem Zuführen des Kühlwassers 11 zur Strangführungsrolle 6 und/oder dem Ab- führen des Kühlwassers 11 aus der Strangführungsrolle 6. An die Drehdurchführungen 12 sind starre oder flexible Versor gungsleitungen 13 angeschlossen, über welche das Kühlwasser 11 der Strangführungsrolle 6 zugeführt wird bzw. aus der Strangführungsrolle 6 abgeführt wird.
Entsprechend der vergrößerten Darstellung in FIG 4 weist der Strangführungsabschnitt 8 eine Sensoreinrichtung 14 auf. Die Sensoreinrichtung 14 weist gemäß dem Blockschaltbild von FIG 5 ihrerseits einen Schwingungssensor 15 auf. Der Schwingungs sensor 15 - beispielsweise ein Schallsensor, insbesondere ein Ultraschallsensor - ist an die Strangführungsrolle 6 oder de ren Rollenlager 10 akustisch angekoppelt. Dadurch ist der Schwingungssensor 15 in der Lage, die Schwingungen zu erfas sen, die beim Drehen der Strangführungsrolle 6 in den Rollen lagern 10 auftreten. Ursache der Schwingungen können bei spielsweise Verunreinigungen an den Rollenlagern 10 sein. Der Schwingungssensor 15 gibt ein mit den erfassten Schwingungen korrespondierendes Sensorsignal SS ab. Das Sensorsignal SS ist in aller Regel noch analog.
Der Schwingungssensor 15 erfasst die beim Drehen der Strang führungsrolle 6 auftretenden Schwingungen mit einer Abtastra te, die mindestens im zweistelligen kHz-Bereich liegt, also bei 10 kHz oder mehr. Entsprechend der Darstellung in FIG 6 liegt zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Erfas sungen des jeweiligen Signalpegels der Schwingungen und dem entsprechenden Ausgeben des Sensorsignals SS eine Abtastzeit T von maximal 100 ys. Beispielsweise kann die Abtastzeit T bei 10 ys (entspricht einer Abtastrate von 100 kHz) oder 20 ys (entspricht einer Abtastrate von 50 kHz) oder 50 ys (ent spricht einer Abtastrate von 20 kHz) liegen.
Im Rahmen der Ausgestaltung gemäß FIG 3, bei welcher die Strangführungsrolle 6 innen gekühlt ist, ist der Schwingungs sensor 15 entsprechend der Darstellung in FIG 3 über das Kühlwasser 11 an die Strangführungsrolle 6 und/oder an die Rollenlager 10 akustisch angekoppelt. Der Schwingungssensor 15 (genauer: eine schwingungsempfindliche Oberfläche des Schwingungssensors 15) steht also, wie auch in FIG 5 schema tisch angedeutet ist, in direktem Kontakt mit dem Kühlwasser 11. Das Kühlwasser 11 dient somit als Übertragungsmedium für die Schwingungen. Insbesondere kann der Schwingungssensor 15 zur guten Signalerfassung als Hydrophon ausgebildet sein.
Die Anordnung des Schwingungssensors 15 kann nach Belieben gewählt werden. Sofern (mindestens) eine Drehdurchführung 12 vorhanden ist, ist der Schwingungssensor 15 vorzugsweise an der Drehdurchführung 12 (bzw. einer der Drehdurchführungen 12) angeordnet. Er kann aber auch an einer anderen Stelle an geordnet sein. Sofern die Signalerfassung nicht über das Kühlwasser 11 erfolgt, kann der Schwingungssensor 15 auch an einer beliebigen anderen Stelle angeordnet sein, an der eine Signalerfassung möglich ist, insbesondere auch in unmittelba rer Nähe des zu überwachenden Rollenlagers 10.
Die Sensoreinrichtung 14 weist entsprechend der Darstellung in FIG 5 weitere Komponenten auf. Die wichtigste weitere Kom ponente ist eine Schnittstelle 16, über welche die Sensorein richtung 14 Schwingungsdaten SD an eine Auswertungseinrich tung 17 übermittelt. Die Schwingungsdaten SD sind in der Re gel digitale Daten, die durch Digitalisierung der erfassten Sensorsignale SS beispielsweise in einem Analog-Digital- Wandler 18 entstehen. In jedem Fall aber sind die Schwin gungsdaten SD aus den erfassten Schwingungen bzw. den Sensor signalen SS abgeleitete Daten, deren Informationsgehalt mit den Sensorsignalen SS korrespondiert. Die Schnittstelle 16 ist vorzugsweise als leitungslose Schnittstelle ausgebildet, insbesondere als Funkschnittstelle.
Die Sensoreinrichtung 14 weist als weitere Komponente weiter hin vorzugsweise zumindest eine eigene, interne Energiequelle 19 auf. Die Sensoreinrichtung 14 benötigt in diesem Fall kei ne elektrischen Leitungen zur Energieversorgung. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 20 vorhanden, welche zumindest die Schnittstelle 16 und gegebenenfalls auch die anderen Kompo nenten der Sensoreinrichtung 14 steuert.
Es ist möglich, dass die Sensoreinrichtung 14 das Sensorsig nal SS - gegebenenfalls nach der Digitalisierung - so wie es ist als Schwingungsdaten SD an die Auswertungseinrichtung 17 übermittelt. Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung 14 je doch weitere Komponenten auf. Beispielsweise kann die Sen soreinrichtung 14 entsprechend der Darstellung in FIG 5 einen Filter 21 aufweisen, in dem eine Filterung erfolgt. Der Fil ter 21 kann in Richtung des Signalflusses gesehen nach Bedarf vor oder nach dem Analog-Digital-Wandler 18 angeordnet sein. Die Filterung kann nach Bedarf eine Hochpassfilterung, eine Tiefpassfilterung, eine Pegelbegrenzung usw. sein. Weiterhin kann die Sensoreinrichtung 14 einen Verstärker 22 aufweisen. Der Verstärker 22 verstärkt - vorzugsweise vor einer etwaigen Filterung, in jedem Fall aber vor der Analog-Digital-Wandlung
- das analoge Sensorsignal SS.
Entsprechend der Darstellung in FIG 7 ist die Sensoreinrich tung 14 nur temporär aktiv. Beispielsweise kann die Sen soreinrichtung 14 jeweils immer dann von einem passiven Zu stand OFF in einen aktivierten Zustand ON übergehen, wenn sie
- siehe FIG 5 - über die Schnittstelle 16 einen Aktivierungs befehl A erhält. Alternativ ist es möglich, dass die Sen soreinrichtung 14 - siehe ebenfalls FIG 5 - intern einen Zeitgeber 23 aufweist und jeweils immer dann in den aktivier ten Zustand ON übergeht, wenn der Zeitgeber 23 den Ablauf ei ner bestimmten Zeitspanne T' meldet. In diesem Fall erfolgt der Übergang in den aktivierten Zustand ON also aufgrund ei nes intern überwachten Zeitablaufs, so dass die Sensoreinrichtung 14 sich selbst aktiviert.
Den aktivierten Zustand behält die Sensoreinrichtung 14 für eine gewisse Zeitspanne T" bei. Die Zeitspanne T" liegt in der Regel im einstelligen Minutenbereich, beispielsweise zwi schen 3 Minuten und 8 Minuten. Danach geht die Sensoreinrich- tung 14 vom aktivierten Zustand ON wieder in den passiven Zu stand OFF über. Beispielsweise kann mittels des Zeitgebers 23 der Ablauf der Zeitspanne T" überwacht werden. In diesem Fall erfolgt der Übergang in den passiven Zustand OFF also auf grund eines intern überwachten Zeitablaufs, so dass die Sen soreinrichtung 14 sich selbst deaktiviert. Alternativ ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung 14 jeweils immer dann in den passiven Zustand OFF übergeht, wenn sie über die Schnitt stelle 16 einen Passivierungsbefehl P erhält. In diesem Fall muss die Einhaltung der Zeitspanne T" durch diejenige Ein richtung gewährleistet werden, welche den Passivierungsbefehl P an die Sensoreinrichtung 14 übermittelt. Die entsprechende Einrichtung kann beispielsweise die Auswertungseinrichtung 17 sein.
Die Zeitspanne T", während derer die Sensoreinrichtung 14 ak tiviert ist, ist in der Regel erheblich kürzer als die Zeit spanne T' zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Ak tivierungen. Beispielsweise kann die Zeitspanne T' 1 Stunde oder mehr betragen, auch mehrere Stunden und sogar mehrere Tage.
Aus FIG 7 ist auch ersichtlich, dass das Erfassen der beim Drehen der Strangführungsrolle 6 auftretenden Schwingungen durch den Schwingungssensor 15 ausschließlich im aktivierten Zustand ON der Sensoreinrichtung 14 erfolgt. Sofern eine so fortige Übermittlung an die Auswertungseinrichtung erfolgt, gilt das gleiche auch für die Übermittlung der aus den Sen sorsignalen SS abgeleiteten Schwingungsdaten SD an die Aus wertungseinrichtung 17 über die Schnittstelle 16.
Die Auswertungseinrichtung 17 wertet die Schwingungsdaten SD aus, welche die Sensoreinrichtung 14 an sie übermittelt. Die Auswertungseinrichtung 17 ermittelt im Rahmen dieser Auswer tung den Zustand Z des mindestens einen Rollenlagers 10 der Strangführungsrolle 6. Mögliche Vorgehensweisen zur Ermitt lung des Zustands Z werden später noch detailliert erläutert. Bereits jetzt sei jedoch erwähnt, dass die Auswertungsein- richtung 17 bei der Ermittlung des Zustands Z zusätzlich zu den Schwingungsdaten SD Betriebsdaten der Strangführungsrolle 6, des Strangführungsabschnitts 8 und/oder der Stranggießan lage 1 als Ganzes berücksichtigen kann. Dies wird aus den späteren Erläuterungen zu den möglichen Auswertungsarten noch ersichtlich werden.
Die Auswertungseinrichtung 17 übermittelt entsprechend der Darstellung in FIG 5 zumindest immer dann eine Meldung M an eine Bedienperson 24 und/oder ein Monitoringsystem 25, wenn sie im Rahmen der Auswertung einen kritischen Zustand des Rollenlagers 10 ermittelt. Es ist also zwar möglich, dass die Auswertungseinrichtung 17 auch dann eine Meldung M an die Be dienperson 24 und/oder das Monitoringsystem 25 ausgibt, wenn der ermittelte Zustand Z des Rollenlagers 10 unkritisch ist. Das Übermitteln der Meldung M kann in diesem Fall jedoch auch unterbleiben. Wenn der ermittelte Zustand Z hingegen kritisch ist, gibt die Auswertungseinrichtung 17 stets die Meldung M aus.
Weiterhin kann die Auswertungseinrichtung 17 die Schwingungs daten SD entsprechend der Darstellung in FIG 5 in einer Spei chereinrichtung 26 speichern. Diese Speicherung erfolgt nach Art einer Historie. Neu gespeicherte Schwingungsdaten SD tre ten also zu den bereits gespeicherten Schwingungsdaten SD hinzu, verdrängen diese aber nicht. Weiterhin werden den ge speicherten Daten jeweils Zeitinformationen zugeordnet, ins besondere eine Zeitangabe über die Erfassung der Schwingungs daten. Weitere Daten können hinzukommen, beispielsweise über die Art und Weise der Auswertung oder über den Zeitpunkt der Auswertung. Alternativ oder zusätzlich zu den Schwingungsda ten SD kann die Auswertungseinrichtung 17 in der Speicherein richtung 26 auf die gleiche Art und Weise auch den ermittel ten Zustand Z und gegebenenfalls auch weitere Daten abspei chern. Ein Beispiel von weiteren, sinnvollerweise abgespei cherten Daten ist eine Quittierung der Bedienperson 24, mit welcher die Bedienperson 24 oder das Monitoringsystem 25 ei nen gemeldeten kritischen Zustand quittiert hat. Im Rahmen der Auswertung der ermittelten Schwingungsdaten SD ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 zunächst eine zweidi mensionale Frequenzzerlegung FZ der Schwingungsdaten SD. Sie ermittelt also ein zweidimensionales Feld, bei dem entspre chend der Darstellung in FIG 8 je eine der beiden Dimensionen der Frequenzzerlegung FZ - also die Eingangsgrößen der Fre quenzzerlegung FZ - die Zeit t und die Frequenz f sind und bei dem die Ausgangsgröße den Anteil der Schwingungsdaten SD angibt, der zu der jeweiligen Zeit t bei der jeweiligen Fre quenz f vorliegt.
Auf der Zeitachse erstreckt sich die Frequenzzerlegung FZ von einer Anfangszeit tl zu einer Endzeit t2. Die Anfangszeit tl und die Endzeit t2 sind diejenigen Zeiten, während derer die Sensorsignale SS von dem Schwingungssensor 14 während einer jeweiligen Aktivierung erfasst werden. Die Erstreckung auf der Frequenzachse kann nach Bedarf sein. Der als Funktion der Zeit t und der Frequenz f ermittelte Anteil kann ein komple xer Wert oder - hiermit gleichwertig - ein Paar reeller Werte - oder ein einzelner reeller Wert sein.
Zur Ermittlung der Frequenzzerlegung FZ kann die Auswertungs einrichtung 17 entsprechend der Darstellung in FIG 9 bei spielsweise in einem Schritt S1 eine Kurzzeit-Fouriertrans formation (englisch: short time fourier transformation) der Schwingungsdaten SD durchführen. Die Kurzzeit-Fouriertrans formation ergibt zunächst die komplexen Anteile (oder, was hiermit gleichwertig ist, für gleiche Frequenzen die Auftei lung in Sinus und Kosinus). Weiterhin kann die Auswertungs einrichtung 17 sodann in einem Schritt S2 anhand der komple xen Anteile reelle Anteile ermitteln. Insbesondere kann sie den Betrag oder das Quadrat des Betrages des jeweiligen kom plexen Anteils ermitteln. In diesem Fall gibt die Frequenz zerlegung FZ direkt den Energieinhalt E für den jeweiligen Zeitpunkt t und die jeweilige Frequenz f an. In einem Schritt S3 wertet die Auswertungseinrichtung 17 sodann die Frequenz zerlegung FZ aus. Diese Auswertung dient der Ermittlung des Zustands Z des mindestens einen Rollenlagers 10. Möglichkei ten zur Implementierung des Schrittes S3 von FIG 9 werden nachstehend in Verbindung mit den weiteren FIG erläutert.
Der Schritt S2 ist nur optional und deswegen in FIG 9 nur ge strichelt dargestellt. In aller Regel ist der Schritt S2 je doch vorhanden. Auch nachstehend wird stets angenommen, dass die Frequenzzerlegung FZ gemäß den Schritten S1 und S2 vorge nommen wird, dass die sich ergebende Frequenzzerlegung FZ al so bereits das Quadrat des Betrages der Kurzzeit-Fourier transformation liefert.
In einer möglichen Ausgestaltung des Schrittes S3 von FIG 9 kann die Auswertungseinrichtung 17 beispielsweise entspre chend der Darstellung in FIG 10 in einem Schritt Sil das Ma ximum MAX der Frequenzzerlegung FZ ermitteln. In einem Schritt S12 vergleicht die Auswertungseinrichtung 17 in die sem Fall das ermittelte Maximum MAX mit einer unteren Schran ke LIM1. Liegt das Maximum MAX unter der unteren Schranke LIM1, so setzt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S13 den Zustand Z auf den Wert „gut", in FIG 10 durch „+" symbolisiert. Optional kann die Auswertungseinrichtung 17 in einem nachfolgenden Schritt S14 eine entsprechende Meldung M ausgeben. Liegt das Maximum MAX hingegen über der unteren Schranke LIM1, so geht die Auswertungseinrichtung 17 zu einem Schritt S15 über. Im Schritt S15 vergleicht die Auswertungs einrichtung 17 das ermittelte Maximum MAX mit einer oberen Schranke LIM2. Die obere Schranke LIM2 ist - selbstverständ lich - größer als die untere Schranke LIM1. Liegt das Maximum MAX unter der oberen Schranke LIM2, so setzt die Auswertungs einrichtung 17 in einem Schritt S16 den Zustand Z auf den Wert „mittelmäßig" (in FIG 10 durch „0" symbolisiert) und gibt in einem Schritt S17 eine entsprechende Meldung M aus. Liegt das Maximum MAX über der oberen Schranke LIM2, so setzt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S18 den Zu stand Z auf den Wert „schlecht" (in FIG 10 durch symboli siert) und gibt in einem Schritt S19 eine entsprechende Mel dung M aus. Die untere Schranke LIM1 und die obere Schranke LIM2 sind ge eignet gewählt. Sie können beispielsweise im Rahmen von Ver suchen ermittelt und festgelegt werden. Weiterhin ist es mög lich, dass die untere Schranke LIM1 und/oder die obere Schranke LIM2 zeitvariabel sind. Beispielsweise kann die Aus wertungseinrichtung 17 entsprechend der Darstellung in FIG 11 vor der Ausführung der Schritte Sil bis S19 in einem Schritt S21 einen Betriebszustand BZ der Stranggießanlage 1 entgegen nehmen und in einem Schritt S22 die untere Schranke LIM1 und/oder die obere Schranke LIM2 in Abhängigkeit vom Be triebszustand BZ der Stranggießanlage 1 bestimmen.
Obiges Beispiel, bei dem eine untere und eine obere Schranke LIM1, LIM2 definiert werden, ist rein beispielhaft. Es kann auch nur eine einzige Schranke vorgegeben sein. Weiterhin können auch mehr als zwei Schranken vorgegeben sein.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schrittes S3 von FIG 9 kann die Auswertungseinrichtung 17 entsprechend der Darstellung in FIG 12 in einem Schritt S31 einen Energiein halt E der Frequenzzerlegung FZ ermitteln. Im einfachsten Fall ist der Schritt S31 trivialer Natur, weil die Ermittlung des Energieinhaltes E bereits Gegenstand des Schrittes S1 war. Anderenfalls muss er explizit durchgeführt werden. Falls die Auswertungseinrichtung 17 im Schritt S1 beispielsweise den (komplexen) Anteil ermittelt, wird im Schritt S31 jeweils das Quadrat des Betrages des Anteils (bzw. das Produkt des Anteils mit dem konjugiert Komplexen des Anteils) ermittelt. Die Ermittlung des Schrittes S31 erfolgt jedoch stets in bei den Dimensionen (also sowohl der Zeit t als auch der Frequenz f) aufgelöst.
In einem Schritt S32 selektiert die Auswertungseinrichtung 17 ein vorbestimmtes Frequenzband FB. Das selektierte Frequenz band FB erstreckt sich von einer unteren Grenzfrequenz fl bis zu einer oberen Grenzfrequenz f2. Der guten Ordnung halber wird hierbei darauf hingewiesen, dass der Begriff „Grenzfre- quenz" im Rahmen der vorliegenden Erfindung nichts mit Sig nalfilterungen und dortigen Grenzfrequenzen zu tun hat. Der Begriff „Grenzfrequenz" bezeichnet lediglich die untere bzw. obere Grenze des Frequenzbandes FB.
In einem nachfolgenden Schritt S33 ermittelt die Auswertungs einrichtung 17 den Energieinhalt des selektierten Frequenz bandes FB als Funktion der Zeit t. Sie bildet also das Integ ral des Energieinhalts E über die Frequenz f von unteren Grenzfrequenz fl bis zur oberen Grenzfrequenz f2. Da, wie be reits erwähnt, im Rahmen der vorliegenden Erfindung angenom men wird, dass bereits die Frequenzzerlegung FZ direkt den Energieinhalt für den jeweiligen Zeitpunkt t und die jeweili ge Frequenz f angibt, kann im Schritt S33 das Integral der Frequenzzerlegung FZ selbst gebildet werden.
In einem optionalen Schritt S34 kann die Auswertungseinrich tung 17 sodann eine Filterung des ermittelten Energieinhalts E durchführen, insbesondere eine zeitliche Mittelung. Sofern die Filterung durchgeführt wird, ist die Filterung auf einen erheblich kürzeren Zeitraum bezogen als der Zeitraum, für den die Schwingungsdaten SD erfasst wurden und für den demzufolge auch die Frequenzzerlegung FZ ermittelt wird. Wenn - bei spielsweise -die Differenz zwischen der Endzeit t2 und der Anfangszeit tl 5 Minuten beträgt, kann eine Filterung für ei nen Zeitrahmen von beispielsweise jeweils 1 s erfolgen. Die genannten Zahlenwerte sind rein beispielhaft, zeigen aber das Prinzip.
In einem Schritt S35 prüft die Auswertungseinrichtung 17, ob sie den Schritt S33 und gegebenenfalls auch den Schritt S34 für alle Frequenzbänder FB durchgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Auswertungseinrichtung 17 zum Schritt S32 zurück. Bei der erneuten Ausführung des Schrittes S32 se lektiert die Auswertungseinrichtung 17 ein anderes Frequenz band FB, für das sie den Schritt S33 und gegebenenfalls auch den Schritt S34 noch nicht durchgeführt hat. Anderenfalls geht die Auswertungseinrichtung 17 zu einem Schritt S36 über, in dem die weitere Auswertung erfolgt. Die se Auswertung basiert auf den zuvor ermittelten Energieinhal ten E. Insbesondere verwertet die Auswertungseinrichtung 17 im Schritt S36 nicht nur den bei der letzten Ausführung des Schrittes S33 ermittelten Energieinhalt E, sondern die ermit telten Energieinhalte E aller Frequenzbänder FB.
Die Vorgehensweise gemäß FIG 12 liefert für die Frequenzbän der FB jeweils den zeitlichen Verlauf des Energieinhalts E. ein möglicher zeitlicher Verlauf ist in FIG 13 für ein ein zelnes Frequenzband FB dargestellt.
Die Anzahl an Frequenzbändern FB, für welche jeweils der Energieinhalt E als Funktion der Zeit t ermittelt wird, kann nach Bedarf bestimmt sein. Minimal wird nur ein einziges Fre quenzband FB verwertet. In der Regel wird der Energieinhalt E jedoch für mehrere Frequenzbänder FB ermittelt. Meist liegt die Anzahl an Frequenzbändern FB zwischen drei und acht.
Falls der Energieinhalt E für mehrere Frequenzbänder FB er mittelt wird, sind die Frequenzbänder FB in der Regel weiter hin voneinander getrennt (disjunkt). Sie überlappen sich also nicht. Wenn - rein beispielsweise - eines der Frequenzbänder FB sich von einer unteren Grenzfrequenz fl von 100 Hz bis zu einer oberen Grenzfrequenz f2 von 200 Hz erstreckt, so ist dieser Frequenzbereich für alle anderen Frequenzbänder FB sozusagen eine verbotene Zone. Ein anderes Frequenzband FB, das eine obere Grenzfrequenz f2 oberhalb von 200 Hz aufweist - rein beispielhaft von 500 Hz - kann also zwar eine untere Grenzfrequenz fl von beispielsweise 300 Hz aufweisen. Die un tere Grenzfrequenz fl dieses anderen Frequenzbandes FB kann auch noch kleiner als 300 Hz sein. Keinesfalls sollte die Grenzfrequenz fl dieses anderen Frequenzbandes FB aber klei ner als 200 Hz sein. Der Grenzfall, dass die obere Grenzfre quenz f2 eines Frequenzbandes FB gleich der unteren Grenzfre quenz fl eines anderen Frequenzbandes FB ist, ist jedoch ge rade noch zulässig. In einer konkreten Implementierung der vorliegenden Erfindung wurde in Versuchen mit vier Frequenzbändern FB gearbeitet. In diesem Versuch erstreckte sich ein Frequenzband FB von 7 kHz bis 11 kHz, ein weiteres Frequenzband FB von 11 kHz bis 15 kHz, ein weiteres Frequenzband FB von 30 kHz bis 37 kHz und ein weiteres Frequenzband FB von 42 kHz bis 49 kHz. Das erst genannte und das zweitgenannte Frequenzband FB grenzen also gerade noch aneinander an, während das zweitgenannte Fre quenzband FB und die beiden weiteren Frequenzbänder FB je weils voneinander beabstandet sind.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den weiteren FIG mögli che Implementierungen des Schrittes S36 erläutert.
In einer möglichen Ausgestaltung des Schrittes S36 von FIG 12 kann die Auswertungseinrichtung 17 entsprechend der Darstel lung in FIG 14 in einem Schritt S41 eines der Frequenzbänder FB selektieren. Innerhalb des selektierten Frequenzbandes FB ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S42 einen Mittelwert El der Energieinhalte E und einen Maximal wert E2 der Energieinhalte E. In einem Schritt S43 bildet die Auswertungseinrichtung 17 die Differenz 5E von Maximalwert E2 und Mittelwert El der Energieinhalte E. In einem Schritt S44 ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 sodann einen Vorzu stand z für den selektierten Frequenzbereich FB. Diese Er mittlung erfolgt anhand der Differenz 5E. Beispielsweise ist es möglich, dass die Auswertungseinrichtung 17 im Schritt S44 als Vorzustand z den Wert „gut" ermittelt, wenn die Differenz 5E unter einer vorbestimmten Schranke liegt, und anderenfalls als Vorzustand z den Wert „schlecht" ermittelt. Die vorbe stimmte Schranke kann relativ klein sein. Insbesondere kann sie zwischen 1 % und 10 % des Mittelwerts El liegen, bei spielsweise zwischen 2 % und 5 %.
In einem Schritt S45 prüft die Auswertungseinrichtung 17, ob sie die Schritte S42 bis S44 für alle Frequenzbänder FB durchgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Aus wertungseinrichtung 17 zum Schritt S41 zurück. Bei der erneu- ten Ausführung des Schrittes S41 selektiert die Auswertungs einrichtung 17 ein anderes Frequenzband FB, für das sie die Schritte S42 bis S44 noch nicht durchgeführt hat.
Anderenfalls geht die Auswertungseinrichtung 17 zu einem Schritt S46 über, in dem die weitere Auswertung erfolgt. Ins besondere ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 im Schritt S46 den Zustand Z unter Verwertung der Vorzustände z. Bei spielsweise ist es möglich, dass die Auswertungseinrichtung 17 als Zustand Z
- den Wert „gut" ermittelt, wenn hinreichend viele - insbe sondere alle - Vorzustände z „gut" sind,
- den Wert „schlecht" ermittelt, wenn hinreichend viele - insbesondere alle - Vorzustände z „schlecht" sind, und
- anderenfalls den Wert „mittelmäßig" ermittelt.
Auch andere Vorgehensweisen sind möglich, dass beispielsweise dass der Zustand Z ausschließlich anhand der Anzahl an schlechten Vorzuständen z ermittelt wird. Auch ist es mög lich, als Zustand Z ausschließlich den Wert „gut" oder den Wert „schlecht" zu ermitteln.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schrittes S36 von FIG 12 kann die Auswertungseinrichtung 17 entsprechend der Darstellung in FIG 15 in einem Schritt S51 - analog zum Schritt S41 von FIG 14 - eines der Frequenzbänder FB selek tieren. Innerhalb des selektierten Frequenzbandes FB ermit telt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S52 - analog zum Schritt S42 von FIG 14 - einen Mittelwert El der Energieinhalte E und einen Maximalwert E2 der Energieinhalte E. In einem Schritt S53 ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 einen Zwischenwert E3 zwischen dem Maximalwert E2 und Mit telwert El der Energieinhalte E. Beispielsweise kann die Aus wertungseinrichtung 17 die Summe von Maximalwert E2 und Mit telwert El bilden und diese Summe durch 2 dividieren.
Sodann analysiert die Auswertungseinrichtung 17 den zeitli chen Verlauf der ermittelten Energieinhalte E. Konkret setzt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S54 einen StartZeitpunkt tO auf die Anfangszeit tl. In einem Schritt S55 ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 sodann einen An fangszeitpunkt ta. Der Anfangszeitpunkt ta ist derjenige Zeitpunkt, zu dem - ausgehend von dem StartZeitpunkt tO - der Energieinhalt E den Zwischenwert E3 erstmals überschreitet. Ausgehend von dem ermittelten Anfangszeitpunkt ta ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S56 sodann ei nen Endzeitpunkt te. Der Endzeitpunkt te ist derjenige Zeit punkt, zu dem - ausgehend von dem Anfangszeitpunkt ta - der Energieinhalt E den Mittelwert El erstmals wieder unter schreitet. Sodann ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S57 einen resultierenden Zeitpunkt tr. Der re sultierende Zeitpunkt tr ist derjenige Zeitpunkt, der inner halb des Zeitintervalls vom Anfangszeitpunkt ta zum Endzeit punkt te liegt und innerhalb dieses Zeitintervalls den maxi malen Energieinhalt E aufweist.
In einem Schritt S58 prüft die Auswertungseinrichtung 17, ob sie, ausgehend von dem bisherigen Endzeitpunkt te als neuem Anfangszeitpunkt ta, die Schritte S55 bis S58 erneut ausfüh ren soll. Wenn dies der Fall ist, geht die Auswertungsein richtung 17 zu einem Schritt S59 über. Im Schritt S59 setzt die Auswertungseinrichtung 17 als neuen Anfangszeitpunkt ta den bisherigen Endzeitpunkt te fest. Sodann geht sie zum Schritt S55 zurück. Im Ergebnis werden dadurch innerhalb des jeweiligen Frequenzbandes FB alle resultierenden Zeitpunkte tr ermittelt.
Wenn die Ermittlung der resultierenden Zeitpunkte tr für das momentan betrachtete Frequenzband FB abgeschlossen ist, geht die Auswertungseinrichtung 17 zu einem Schritt S60 über. Im Schritt S61 ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 die zeit lichen Abstände 5t unmittelbar aufeinanderfolgender resultie render Zeitpunkte tr. Anhand der zeitlichen Abstände 5t er mittelt die Auswertungseinrichtung 17 sodann in einem Schritt S62 eine Periode TR für die resultierenden Zeitpunkte tr. Beispielsweise kann die Auswertungseinrichtung 17 den Mittel- wert der zeitlichen Abstände 5t bilden und diesen Mittelwert als Periode TR ansehen. Die Auswertungseinrichtung 17 kann daher ansetzen, dass der Energieinhalt E innerhalb des selek tierten Frequenzbandes FB im Mittel mit der Periode TR vari iert.
In einem Schritt S62 prüft die Auswertungseinrichtung 17, ob sie die Schritte S52 bis S61 bereits für alle Frequenzbänder FB durchgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Auswertungseinrichtung 17 zum Schritt S51 zurück. Bei der er neuten Ausführung des Schrittes S51 selektiert die Auswer tungseinrichtung 17 ein anderes Frequenzband FB, für das sie die Schritte S52 bis S61 noch nicht durchgeführt hat.
Anderenfalls geht die Auswertungseinrichtung 17 zu einem Schritt S63 über, in dem die weitere Auswertung erfolgt. Die se Auswertung basiert auf den zuvor ermittelten Perioden TR. Insbesondere ist zu erwarten, dass die ermittelten Perioden TR umso mehr übereinstimmen, je schlechter der Zustand Z des Rollenlagers 10 ist. Die Auswertungseinrichtung 17 kann daher beispielsweise prüfen, wie nahe die für die verschiedenen Frequenzbänder FB ermittelten Perioden TR beieinanderliegen. Liegen die ermittelten Perioden TR nahe beieinander, wird dem Zustand Z der Wert „schlecht" zugeordnet. Liegen die ermit telten Perioden TR weit auseinander, wird dem Zustand Z der Wert „gut" zugeordnet. Liegt weder der eine noch der andere Fall vor, wird dem Zustand Z der Wert „mittelmäßig" zugeord net.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schrittes S36 von FIG 12 kann die Auswertungseinrichtung 17 entsprechend der Darstellung in FIG 16 in einem Schritt S71 - analog zum Schritt S41 von FIG 14 - eines der Frequenzbänder FB selek tieren. Innerhalb des selektierten Frequenzbandes FB führt die Auswertungseinrichtung 17 in einem Schritt S72 eine Fre quenzanalyse des ermittelten Energieinhalts E durch. Bei spielsweise kann die Auswertungseinrichtung 17 im Schritt S72 eine Fouriertransformation des Energieinhalts E ermitteln. FIG 17 und FIG 18 zeigen rein beispielhaft mögliche Ergebnis se einer derartigen Fouriertransformation, also die Fourier transformierte möglicher Energieinhalte E eines Frequenzban des FB. Die auf der Abszisse eingetragenen Zahlen sind auf die Drehzahl der betrachteten Strangführungsrolle 6 normiert und dadurch zur Drehzahl der betrachteten Strangführungsrolle 6 in Bezug gesetzt.
Wenn, wie in FIG 17 dargestellt, bei der Drehzahl der be trachteten Strangführungsrolle 6 und ganzzahligen Vielfachen davon nennenswerte Amplituden auftreten, kann dies als Indiz dafür gewertet werden, dass der Zustand Z des Rollenlagers 10 schlecht ist. Als Vorzustand z für das betrachtete Frequenz band FB kann somit der Wert „schlecht" angesetzt werden, so fern derartige nennenswerte Amplituden auftreten. Sind hinge gen, wie in FIG 18 dargestellt, keine nennenswerten Amplitu den vorhanden, kann als Vorzustand z für das betrachtete Fre quenzband FB der Wert „gut" angesetzt werden. Die Auswer tungseinrichtung 17 kann somit in einem Schritt S73 die ent sprechenden Anteile ermitteln, die Anteile mit Grenzwerten vergleichen und in Abhängigkeit von dem Vergleich den Vorzu stand z für das selektierte Frequenzband FB ermitteln.
In einem Schritt S74 prüft die Auswertungseinrichtung 17, ob sie die Schritte S72 und S73 bereits für alle Frequenzbänder FB durchgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Auswertungseinrichtung 17 zum Schritt S71 zurück. Bei der er neuten Ausführung des Schrittes S71 selektiert die Auswer tungseinrichtung 17 ein anderes Frequenzband FB, für das sie die Schritte S72 und S73 noch nicht durchgeführt hat.
Anderenfalls geht die Auswertungseinrichtung 17 zu einem Schritt S75 über, in dem die weitere Auswertung erfolgt. Ins besondere ermittelt die Auswertungseinrichtung 17 im Schritt S75 den Zustand Z unter Verwertung der Vorzustände z. Bei spielsweise ist es möglich, dass die Auswertungseinrichtung 17 analog zum Schritt S46 von FIG 14 als Zustand Z - den Wert „gut" ermittelt, wenn hinreichend viele - insbe sondere alle - Vorzustände z „gut" sind,
- den Wert „schlecht" ermittelt, wenn hinreichend viele - insbesondere alle - Vorzustände z „schlecht" sind, und
- anderenfalls den Wert „mittelmäßig" ermittelt.
Auch hier sind, analog zu FIG 14, andere Vorgehensweisen mög lich. Insbesondere kann der Zustand Z ausschließlich anhand der Anzahl an schlechten Vorzuständen z ermittelt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde obenstehend in Verbindung mit einem einzigen Sensor 15 und eine einzigen Sensoreinrichtung 14 erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber ebenso aus führbar, wenn für eine einzelne Strangführungsrolle 6 mehrere Sensoren 15 und/oder mehrere Sensoreinrichtungen 14 vorhanden sind. Auch wird die vorliegende Erfindung in aller Regel für alle Strangführungsrollen 6 ausgeführt. Weiterhin wurde die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Ausgestaltung erläutert, bei welcher die Schwingungsdaten SD sofort nach dem Erfassen der Sensorsignale SS an die Auswertungseinrich tung 17 übermittelt werden. Es ist aber ebenso denkbar, die Schwingungsdaten SD zunächst innerhalb der Sensoreinrichtung 14 zu speichern und erst zu einem späteren Zeitpunkt an die Auswertungseinrichtung 17 zu übermitteln. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung 14 in bestimmten Zeitabständen - siehe die Erläuterungen zu FIG 7 - jeweils eine Messsequenz erfas sen und abspeichern. In diesem Fall kann beispielsweise wäh rend einer Stillstandszeit der Stranggießanlage 1 die Auswer tungseinrichtung 17 kurzzeitig mit der Schnittstelle 16 ver bunden werden und können die Schwingungsdaten SD mehrerer Messsequenzen kumuliert ausgelesen werden.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Zunächst kann auf einfache und zuverlässige Art und Weise eine Sig nalerfassung auch im laufenden Betrieb der Stranggießanlage 1 erfolgen. Weiterhin kann auf zuverlässige Art und Weise auch eine Auswertung der erfassten Sensorsignale SS bzw. der dar aus abgeleiteten Schwingungsdaten SD erfolgen. Weiterhin kön- nen sowohl die Signalerfassung als auch die Signalauswertung automatisiert erfolgen. Im Falle einer sofortigen Übermitt lung der Schwingungsdaten SD an die Auswertungseinrichtung 17 können auch im laufenden Betrieb der Stranggießanlage 1 auf tretende Probleme der Strangführungsrollen 6 bzw. deren Rol lenlager 10 sofort erkannt werden. Beschädigte und verschlis sene Strangführungsrollen 6 können ohne weiteres identifi ziert und lokalisiert werden. Es können bereits während des Betriebs der Stranggießanlage 1 Wartungsmaßnahmen geplant werden, die beim nächsten Stillstand der Stranggießanlage durchgeführt werden sollen. Die Verfügbarkeit und Zuverläs sigkeit der Stranggießanlage 1 werden gesteigert. Falls für eine einzelne Strangführungsrolle 6 mehrere Schwingungssenso ren 15 verwendet werden, kann unter Umständen auch innerhalb einer einzelnen Strangführungsrolle 6 lokalisiert werden, welches Rollenlager 10 defekt oder verschlissen ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver lassen.
Bezugszeichenliste
1 Stranggießanlage
2 Stranggießkokille
3 Tauchrohr
4 flüssiges Metall
5 Metallstrang
6 Strangführungsrollen
7 Brennschneidmaschine
8 Strangführungsabschnitte
9 Stelleinrichtungen
10 Rollenlager 11 Kühlwasser 12 Drehdurchführungen
13 Versorgungsleitungen
14 Sensoreinrichtung
15 Schwingungssensor
16 Schnittstelle
17 Auswertungseinrichtung
18 Analog-Digital-Wandler
19 Energiequelle
20 Steuereinrichtung 21 Filter 22 Verstärker
23 Zeitgeber
24 Bedienperson
25 Monitoringsystem
26 Speichereinrichtung
A, A' Aktivierungsbefehle
BZ Betriebszustand
E Energieinhalt
El Mittelwert der Energieinhalte
E2 Maximalwert der Energieinhalte
E3 Zwischenwert f Frequenz fl, f2 Grenzfrequenzen FB Frequenzbänder FZ FrequenzZerlegung
Gl, G2 Gruppen von Strangführungsrollen LIM1, LIM2 Schranken M Meldung
MAX Maximum der Frequenzzerlegung
OFF passiver Zustand
ON aktivierter Zustand
P, P' Passivierungsbefehle
S1 bis S75 Schritte SD Schwingungsdaten SS Sensorsignal t Zeit bzw. Zeitpunkte
10 StartZeitpunkt tl Anfangszeit t2 Endzeit ta Anfangszeitpunkt te Endzeitpunkt tr resultierender Zeitpunkt T Abtastzeit
T', T" Zeitspannen
TR Periode v Abzugsgeschwindigkeit
Z Zustand z Vorzustände dE Differenz von Energiewerten dt zeitliche Abstände

Claims

Ansprüche
1. Strangführungsabschnitt einer Stranggießanlage (1),
- wobei der Strangführungsabschnitt einer Stranggießkokille (2) der Stranggießanlage (1) nachgeordnet ist,
- wobei der Strangführungsabschnitt mindestens eine Strang führungsrolle (6) zum Stützen eines mit der Stranggießko kille (2) gegossenen Metallstrangs (5) aufweist,
- wobei die Strangführungsrolle (6) in dem Strangführungsab schnitt in Rollenlagern (10) gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Strangführungsabschnitt mindestens eine Sensorein richtung (14) aufweist, die ihrerseits mindestens einen an die Strangführungsrolle (6) oder deren Rollenlager (10) akustisch angekoppelten Schwingungssensor (15) aufweist, mittels dessen die beim Drehen der Strangführungsrolle (6) in den Rollenlagern (10) auftretenden Schwingungen erfass bar sind, und
- dass die Sensoreinrichtung (14) eine Schnittstelle (16) aufweist, über die aus den erfassten Schwingungen abgelei tete Schwingungsdaten (SD) an eine Auswertungseinrichtung (17) übermittelbar sind.
- dass die Strangführungsrolle (6) mittels der Strangfüh rungsrolle (6) zugeführten Kühlwassers (11) innen gekühlt wird und dass der Schwingungssensor (15) über das Kühlwas ser (11) an die Strangführungsrolle (6) und/oder an die Rollenlager (10) akustisch angekoppelt ist.
2. Strangführungsabschnitt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strangführungsrolle (6) zum Zuführen und/oder Abfüh ren des Kühlwassers (11) an mindestens einem Ende eine Dreh durchführung (12) aufweist, über welche Versorgungsleitungen (13) zum Zuführen und/oder Abführen des Kühlwassers (11) mit der Strangführungsrolle (6) verbunden sind, und dass der Schwingungssensor (15) an der Drehdurchführung (12) angeord net ist.
3. Strangführungsabschnitt nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schnittstelle (16) zur Auswertungseinrichtung (17) als leitungslose Schnittstelle ausgebildet ist, insbesondere als Funkschnittstelle, und dass die Sensoreinrichtung (14) eine eigene, interne Energiequelle (19) aufweist.
4. Strangführungsabschnitt nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass die Sensoreinrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass sie aufgrund eines intern überwachten Zeitablaufs oder aufgrund eines über die Schnittstelle (16) erhaltenen Akti vierungsbefehls (A) von einem passiven Zustand (OFF) in ei nen aktivierten Zustand (ON) übergeht und aufgrund eines intern überwachten Zeitablaufs oder aufgrund eines über die Schnittstelle (16) erhaltenen Passivierungsbefehls (P) vom aktivierten Zustand (ON) in den passiven Zustand (OFF) übergeht, und
- dass ausschließlich im aktivierten Zustand (ON) der Sen soreinrichtung (14) der Schwingungssensor (15) die beim Drehen der Strangführungsrolle (6) auftretenden Schwingun gen erfasst.
5. Strangführungsabschnitt nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schwingungssensor (15) die beim Drehen der Strang führungsrolle (6) auftretenden Schwingungen mit einer Abtast rate erfasst, die mindestens im zweistelligen kHz-Bereich liegt.
6. Ermittlungssystem für den Zustand (Z) mindestens eines
Rollenlagers (10) einer Strangführungsrolle (6) eines einer Stranggießkokille (2) einer Stranggießanlage (1) nachgeordne- ten Strangführungsabschnitts (8) der Stranggießanlage (1), wobei die Strangführungsrolle (6) durch zugeführtes Kühlwas ser (11) innen kühlbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - dass das Ermittlungssystem mindestens eine Sensoreinrich tung (14) aufweist, die ihrerseits mindestens einen an die Strangführungsrolle (6) oder deren Rollenlager (10) über das Kühlwasser akustisch ankoppelbaren Schwingungssensor (15) aufweist, wobei der Schwingungssensor derart ausge führt ist, dass dieser im Kühlwasser ausbreitende Schwin gungen, welche beim Drehen der Strangführungsrolle (6) in den Rollenlagern (10) auftreten, durch direkten Kontakt des Schwingungssensors mit dem Kühlwasser erfassen kann,
- dass die Sensoreinrichtung (14) eine Schnittstelle (16) aufweist, über welche die Sensoreinrichtung (14) aus den erfassten Schwingungen abgeleitete Schwingungsdaten (SD) an eine Auswertungseinrichtung (17) des Ermittlungssystems übermittelt, und
- dass die Auswertungseinrichtung (17) unter Auswertung der an sie übermittelten Schwingungsdaten (SD) den Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) ermittelt.
7. Ermittlungssystem nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist, zumindest immer dann eine Meldung (M) an eine Bedienperson (24) und/oder ein Monitoringsystem (25) übermittelt, wenn die Auswertungseinrichtung (17) im Rahmen der Auswertung einen kritischen Zustand des Rollenlagers (10) ermittelt.
8. Ermittlungssystem nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist, die Schwingungsdaten (SD) und/oder den von ihr ermittelten Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) nach Art einer Historie in einem Speicher speichert.
9. Ermittlungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17), einen Eingang für Be triebsdaten aufweist und die Auswerteeinrichtung (17) dazu eingerichtet ist, bei der Ermittlung des Zustands (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10), zusätzlich zu den Schwin gungsdaten (SD), Betriebsdaten der Strangführungsrolle (6), des Strangführungsabschnitts (8) und/oder der Stranggießanla ge (1) berücksichtigt.
10. Ermittlungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist, eine zweidimensionale Frequenzzerlegung (FZ), mit den an sie übermittelten Schwingungsdaten (SD), ausführt, dass je eine der beiden Dimensionen der Frequenzzerlegung (FZ) die Zeit (t) und die Frequenz (f) sind und dass die Auswertungsein richtung (17) zur Ermittlung des Zustands (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) die Frequenzzerlegung (FZ) auswertet.
11. Ermittlungssystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist, für Zeitpunkte der übermittelten Schwingungsdaten (SD) je weils die höchste Amplitude (MAX) ermittelt, dass die Auswer tungseinrichtung (17) die jeweiligen höchsten Amplituden (MAX) mit mindestens einer Schranke (LIM1, LIM2) vergleicht und dass die Auswertungseinrichtung (17) den Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) in Abhängigkeit von den Vergleichen bestimmt.
12. Ermittlungssystem nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens eine Schranke (LIM1, LIM2) zeitvariabel ist, insbesondere von der Auswertungseinrichtung (17) in Ab hängigkeit vom Betriebszustand (BZ) der Stranggießanlage (1) bestimmt wird.
13. Ermittlungssystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17), dazu eingerichtet ist für eine Vielzahl von Zeitpunkten und in einer Anzahl von vorbestimmten Frequenzbändern (FB) der Frequenzzerlegung (FZ) jeweils den Energieinhalt (E) der Frequenzzerlegung (FZ) er mittelt und dass die Auswertungseinrichtung (17) den Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) anhand der ermit telten Energieinhalte (E) bestimmt.
14. Ermittlungssystem nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist - mit oder ohne vorherige Filterung der Energieinhalte (E) in nerhalb des jeweiligen Frequenzbandes (FB) - für das jeweili ge Frequenzband (FB) einen Mittelwert (El) der Energieinhalte (E) und einen Maximalwert (E2) der Energieinhalte (E) ermit telt und den Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) anhand der ermittelten Mittelwerte (El) und der ermit telten Maximalwerte (E2) der Frequenzbänder (FB) bestimmt.
15. Ermittlungssystem nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist für mehrere Frequenzbänder (FB) jeweils - mit oder ohne vor herige Filterung der
Energieinhalte (E) innerhalb des jeweiligen Frequenzbandes (FB) - a) einen Mittelwert (El) der Energieinhalte (E) und einen Ma ximalwert (E2) der Energieinhalte (E) ermittelt, b) einen Anfangszeitpunkt (ta) ermittelt, zu dem der Energie inhalt (E) erstmals einen Zwischenwert (E3) zwischen dem Mittelwert (El) und dem Maximalwert (E2) überschreitet, c) ausgehend von dem ermittelten Anfangszeitpunkt (ta) einen Endzeitpunkt (te) ermittelt, zu dem der Energieinhalt (E) den Mittelwert (El) erstmals wieder unterschreitet, d) zwischen dem ermittelten Anfangszeitpunkt (ta) und dem er mittelten Endzeitpunkt (te) einen resultierenden Zeitpunkt (tr) ermittelt, zu dem der Energieinhalt (E) maximal ist, e) ausgehend von dem zuletzt ermittelten Endzeitpunkt (te) die Schritte b) bis d) wiederholt, bis innerhalb des je weiligen Frequenzbandes (FB) alle resultierenden Zeitpunk te (tr) ermittelt sind, f) sodann anhand der ermittelten resultierenden Zeitpunkte (tr) eine jeweilige Periode (TR) ermittelt, mit welcher der Energieinhalt (E) innerhalb des jeweiligen Frequenz bandes (FB) variiert, und g) anhand der für die Frequenzbänder (FB) ermittelten Perio den (TR) den Zustand (Z) des mindestens einen Rollenlagers (10) bestimmt.
16. Ermittlungssystem nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist innerhalb der Frequenzbänder (FB) eine Frequenzanalyse der ermittelten Energieinhalte (E) mit einer Drehzahl der Strang führungsrolle (10) vergleicht und den Zustand (Z) des mindes- tens einen Rollenlagers (10) anhand des Vergleichs bestimmt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57209761A (en) * 1981-06-20 1982-12-23 Nippon Steel Corp Detecting of abnormality in revolution of roll in continuous casting
US6539805B2 (en) 1994-07-19 2003-04-01 Vesuvius Crucible Company Liquid metal flow condition detection
JPH08257717A (ja) 1995-03-20 1996-10-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続鋳造機のガイドロール回転検出装置
KR100296080B1 (ko) 1996-12-06 2001-10-24 이구택 연속주조기의주형진동특성진단장치
DE19720768C1 (de) * 1997-05-07 1999-01-14 Mannesmann Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen aus Stahl
DE19725433C1 (de) 1997-06-16 1999-01-21 Schloemann Siemag Ag Verfahren und Vorrichtung zur Durchbruchfrüherkennung beim Stranggießen von Stahl mit einer oszillierenden Kokille
DE69837847T2 (de) * 1998-03-16 2008-02-07 Central Japan Railway Co., Nagoya Vorrichtung zur prüfung der hauptmotorenlager in schienenfahrzeugen
EP1502086A2 (de) * 2002-04-13 2005-02-02 I-For-T Gmbh Schwingungssensor und verfahren zur zustands berwachung von rotierenden bauteilen und lagern
EP2014380A1 (de) * 2007-06-11 2009-01-14 ArcelorMittal France Verfahren zum Walzen eines Metallstreifens mit Einstellung seiner Seitenposition und entsprechendes Walzwerk
CN101685042B (zh) 2008-09-25 2012-04-04 上海宝钢工业检测公司 冷轧加热炉炉辊运行状态的在线监测方法
DE102008050393A1 (de) 2008-10-02 2010-04-08 Sms Siemag Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zur Detektierung eines Betriebszustandes einer Strangführung
DE102010056466A1 (de) * 2010-12-30 2012-07-05 Prüftechnik Dieter Busch AG Schwingungsmessgerät
CN107321948B (zh) 2017-06-13 2019-05-24 燕山大学 一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法及装置

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