EP4688304A1 - VERFAHREN ZUR OPTIMIERUNG DER STRANGFÜHRUNG EINER STRANGGIEßANLAGE, INSBESONDERE EINER BRAMMENGIEßANLAGE ODER KNÜPPEL-STRANGGIEßANLAGE - Google Patents

VERFAHREN ZUR OPTIMIERUNG DER STRANGFÜHRUNG EINER STRANGGIEßANLAGE, INSBESONDERE EINER BRAMMENGIEßANLAGE ODER KNÜPPEL-STRANGGIEßANLAGE

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Publication number
EP4688304A1
EP4688304A1 EP24700670.3A EP24700670A EP4688304A1 EP 4688304 A1 EP4688304 A1 EP 4688304A1 EP 24700670 A EP24700670 A EP 24700670A EP 4688304 A1 EP4688304 A1 EP 4688304A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strand guide
semi
finished product
adjustments
state
Prior art date
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Pending
Application number
EP24700670.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thanh Phong DR. BUI
Benjamin BRESSER
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.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group 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 SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4688304A1 publication Critical patent/EP4688304A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
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    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing the strand guidance of a continuous casting plant, in particular a slab casting plant or billet continuous casting plant.
  • the invention further relates to a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention.
  • Continuous casting is a process for the continuous production of metallurgical semi-finished products, such as slabs or billets.
  • special profiles such as round and beam blanks, flat or polygonal profiles can also be cast.
  • Non-ferrous metals (NF metals) and their alloys, steel and iron alloys or heavy metals and their alloys can be cast using a continuous casting process.
  • Continuous casting is a continuous process in which the liquid metal is poured through a cooled bottomless mold.
  • the formation of the strand shell (semi-finished shell) of the strand (semi-finished product) begins within the mold, which is then transported to the mold by a strand guide. Within the strand guide, the cast strand is further cooled with water until the strand has completely solidified.
  • a strand guide suitable for the safe guidance of the strand usually comprises a large number of individual strand guide segments that work closely together as a guide with guide and/or drive rollers arranged in a loose-side and a fixed-side frame, which together form a so-called roller carpet.
  • the rollers can be continuously mounted, but also in the case of comparatively large strand widths.
  • the rollers on the fixed and loose sides have a distance from the The casting surface in the mold has different diameters in sections, while opposite pairs of rollers usually have the same diameter.
  • the individual segments of the strand guide comprise a support frame for the support and guide rollers, whereby the support frame is in turn mounted on a solid base such as concrete, steel, reinforced concrete or the like.
  • inaccuracies between segment transitions or due to stiff rollers within a segment have a different impact on different semi-finished products transported through the strand guide.
  • an inaccurate segment transition may not be a problem for one semi-finished product, while an inaccurate segment transition may be problematic for another semi-finished product. This depends, for example, on the quality requirements, or the subsequent processing, the alloy/composition of the semi-finished product or comparable variables.
  • the evaluation of the measurement data from the roll gap checker is carried out independently of the semi-finished product actually transported, but only concerns the identification of inaccuracies in the strand guide without any direct reference to the semi-finished product being transported.
  • the object is achieved according to the invention by a method for optimizing the strand guidance of a continuous casting plant, in particular a slab casting plant or billet continuous casting plant, comprising the steps:
  • the system condition of the strand guide is measured in a first step.
  • the testing devices known from the prior art in particular roll gap checkers and/or spray nozzle checkers, are used. These testing devices are moved through an empty strand guide and measure, for example, parameters of rollers in the strand guide (roll gap checker) or spray nozzles (spray nozzle checker).
  • roll gap checker roll gap checker
  • spray nozzle checker spray nozzle checker
  • the recorded system condition is first evaluated in order to determine the exact influence of the system condition on a semi-finished product transported in the strand guide, in particular on the semi-finished product shell. It is therefore not simply a matter of looking for conspicuous measurement data, but rather the actual influence of the recorded system condition on the semi-finished product transported in the strand guide is determined. Subsequently, according to the invention, adjustments to the strand guide are determined based on the evaluation of the system status in order to reduce the influence of the system status on the semi-finished product transported in the strand guide. The actual cause of the influence of the system status on the semi-finished product transported is therefore determined and this determined cause is reduced or completely avoided by targeted adjustments to the strand guide.
  • the system state of the strand guide relates to one or more of the following parameters: distance between two segment rollers, in particular the loose side and the fixed side, rotatability of the segment rollers, angle change between two segment rollers, in particular on the loose side and/or fixed side, or the like.
  • maintaining a defined distance between segment rollers on the loose side and the fixed side is essential, whereby the distance between segment rollers on the loose side and the fixed side is reduced along the conveying direction of the strand guide in order to accommodate the continuous shrinkage of the semi-finished shell.
  • the semi-finished shell shrinks along the conveying direction of the strand guide (thermal shrinkage) and in order to ensure safe guidance, the distance between the segment rollers on the loose side and the fixed side is reduced along the conveying direction of the strand guide.
  • the semi-finished product is a slab or a billet.
  • the evaluation of the recorded system state determines a load on the semi-finished product, in particular the semi-finished product shell, due to the system state, and the determined adjustments to the strand guide reduce the load determined by means of the evaluation.
  • the influence of the system state according to the invention is preferably a load on the semi-finished product transported in the strand guide.
  • the load affects in particular the semi-finished product shell, which leads to a so-called strand shell deformation.
  • the method according to the invention thus preferably determines the load caused by the system state on the transported semi-finished product, in particular the semi-finished product shell. Inadmissible loads on the semi-finished product, in particular the semi-finished product shell, are thus avoided or reduced by the method according to the invention.
  • the load relates to a strain and/or stress state of the semi-finished product, in particular the semi-finished product shell, and the determined adjustments to the strand guide prevent Exceeding a maximum permissible strain and/or stress state of the semi-finished product.
  • the state of a secondary cooling system of the strand guide is recorded, whereby the recorded state of the secondary cooling system is taken into account in the evaluation and in the determination and implementation of adjustments.
  • the nozzle state of the individual nozzles of the secondary cooling system is recorded in particular. Acoustic sensors or membrane sensors are used, for example, to record the nozzle state.
  • the method comprises the step of cleaning the recorded data regarding the system status and/or the status of the secondary cooling system.
  • the data is preferably cleaned after it has been recorded, but before it is evaluated.
  • the data cleaning serves to identify conspicuous measured values and to correct or delete them.
  • the conspicuous measured values are, for example, incorrect measurements, for example caused by external influences in the strand guide or by incorrect further processing of the measurement signals.
  • An offset can also be taken into account, which corrects the position of recorded measurement data within the strand guide. Due to errors in the measured value recording, the measured values can be incorrectly assigned to positions in the strand guide. This incorrect assignment is corrected by the offset, whereby the offset concerns, for example, length information or information regarding the strand guide such as +/- 1 to X rolls.
  • the cleaning is carried out manually and/or automatically, in particular on the basis of an algorithm.
  • the algorithm can, for example, provide a user with correction suggestions, which are evaluated by the user and either accepted or rejected. Based on the user’s decisions, the algorithm can improve its future predictions (self-learning algorithm).
  • the method according to the invention comprises the step of visualizing the recorded system status and/or the status of the secondary cooling system for the operators of the strand guide.
  • the visualization of the recorded system status has the advantage that the operators, in particular maintenance personnel, can quickly and reliably identify the critical components of the strand guide, for example in order to implement determined adjustments.
  • the visualization can also be used by development engineers or metallurgists, for example when developing a new continuous casting plant or operating a comparable continuous casting plant.
  • the recorded data relating to the system status and/or the status of the secondary cooling system are visualized in a virtual model of the strand guide in a position-accurate manner.
  • the strand guide is part of a metallurgical production plant, which is usually subject to adverse environments such as heat, dirt and noise.
  • the strand guide extends over many meters in the horizontal and vertical direction. It is therefore advantageous if the exact position of conspicuous measurement data and in particular of the adjustments to be made to the strand guide are visualized as precisely as possible in advance, so that the operating personnel can find the position in the real strand guide as quickly as possible in the event of manual adjustments to the strand guide.
  • the visualization comprises two parallel diagrams, wherein the recorded system state and/or state of the secondary cooling system is shown in a first diagram and the virtual model of the strand guide is shown in a second diagram, wherein the selection of a data set of the recorded system state and/or state of the secondary cooling system determines the associated position in the model of the
  • a diagram in the sense of the invention is a chart, in particular a graphic representation of data, facts or information.
  • the visualization additionally visualizes the influences of the strand guide on the transported semi-finished product, in particular local exceedances of elongation limits in the shell of the semi-finished product.
  • the visualization therefore also includes information from the evaluation of the recorded system status. If elongation limits are exceeded in the half shell of the semi-finished product transported in the strand guide, strand shell deformations occur, which have a negative influence on the quality of the semi-finished product and must therefore be avoided.
  • the visualization according to the invention it is possible to quickly, easily and reliably identify which areas of the strand guide have a certain influence on the transported semi-finished product. It is therefore preferably displayed which area, which segment or even which component (e.g. one or more rollers) of the strand guide has a certain influence, in particular which exact load (e.g. exceedances of elongation limits) on the semi-finished product.
  • the determination of adjustments to the strand guide is carried out automatically, in particular by means of an algorithm.
  • the algorithm is in particular a self-learning algorithm and is based, for example, on artificial intelligence, a neural network, numerical methods or the like.
  • the adjustments to the strand guide relate to one or more of the following activities: replacement of individual segments of the strand guide, shimming of adjacent segments of the strand guide, adjustment of secondary cooling nozzles, adjustment of the roll rotation, or comparable adjustments.
  • the replacement of individual segments of the strand guide requires an interruption in production, so that this adjustment of the strand guide is mainly carried out in the event of serious Influences on the semi-finished product transported in the strand guide come into question.
  • the segments to be replaced in the next maintenance interval can be identified according to the invention and preparatory measures initiated. In the case of less serious influences on the semi-finished product or in the time until segments of the strand guide are replaced, neighboring segments can be "shimmed".
  • the alignment of neighboring segments is adjusted to one another in order to ensure the smoothest possible transition.
  • the support points of segment frames can be adjusted in their alignment, in particular height-adjustable.
  • the alignment of an individual segment of the strand guide can be adjusted and aligned with the neighboring segment.
  • the determined adjustments to the strand guide are carried out automatically or semi-automatically after manual approval.
  • the adjustments can, for example, be suggested automatically and manually approved by an operator.
  • adjustments can also be implemented fully automatically without prior manual approval; the fully automatic adjustments relate, for example, to mechanical/electronic adjustments to the strand guide such as drive speeds.
  • the manually approved adjustments can subsequently be evaluated, for example, by self-learning algorithms in order to optimize the suggested adjustments.
  • the method further comprises modifying the continuous casting process to avoid influences of the strand guide on the transported semi-finished product.
  • the upstream casting process can be adapted to avoid negative influences caused by the strand guide.
  • the semi-finished product shell has more time to grow in the mold, which reduces subsequent negative influences caused by the strand guide.
  • the specifications of the other processes must also be taken into account so that they can be carried out properly.
  • the method comprises the step of determining a strand quality (e.g. steel grade) that can be produced after carrying out the determined adjustments to the strand guide.
  • the determination takes into account the strand shell deformation determined by means of the evaluation, as well as process data and temperatures from the continuous casting plant, in particular the strand guide.
  • This information can be transmitted to higher-level and/or downstream processes.
  • the further processing of the semi-finished product can be determined, for example whether the semi-finished product is suitable for the intended further processing or not.
  • the determination of adjustments to the strand guide also takes into account process data from the strand guide.
  • process data includes, for example, technical specifications of the strand guide such as permissible loads, speeds, hydraulic adjustment of the segments, or temperatures, in particular the casting temperature.
  • the method further comprises the step of detecting damage to the surface of the transported semi-finished product after the strand guide and returning the detected information to optimize the evaluation of the detected system status.
  • the evaluation which concerns the influence of the system status on a semi-finished product transported in the strand guide, can thus be optimized by comparing it with the detected damage to the surface of the semi-finished product. It is therefore checked whether the detected damage matches the influences of the strand guide determined during the evaluation.
  • the method according to the invention comprises the step of measuring temperatures in the strand guide and taking the measured temperatures into account when evaluating the recorded system status and determining adjustments to the line routing.
  • the object is further achieved according to the invention by a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic view of a continuous casting plant with associated strand guide
  • Fig. 2 is a flow chart according to a first embodiment of the method according to the invention for optimizing the strand guide of a continuous casting plant
  • Fig. 3 is a flow chart according to a second embodiment of the method according to the invention for optimizing the strand guidance of a continuous casting plant
  • Fig. 4 a visualization of a recorded system status
  • Fig. 5 a visualization of influences on the semi-finished product transported in a strand guide
  • Fig. 6 is a visualization according to Fig. 5 with the effects of shimming of segments of the strand guide.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a continuous casting plant 1 with associated strand guide 2.
  • the continuous casting plant 1 from Fig. 1 comprises a pouring ladle 3 with a melt 4 (liquid metal) contained therein.
  • the melt 4 is delivered to a mold 6 via an intermediate container 5.
  • the intermediate container 5 provides a buffer volume to ensure continuous casting operation, for example when changing the pouring ladle.
  • the melt 4 is delivered to the mold 6, whereby the Mould 6 is cooled.
  • the formation of the so-called strand shell (semi-finished product shell) of the semi-finished product 7 (cast strand) begins within the mould 6.
  • the strand guide 2 is arranged downstream of the mold 6 in order to transport the semi-finished product 7 further.
  • the semi-finished product 7 is further cooled with water until the strand has completely solidified.
  • the cooling within the mold 6 is referred to as primary cooling and the cooling within the strand guide 2 is referred to as secondary cooling.
  • the strand guide generally comprises a large number of individual strand guide segments 8 which work closely together as a guide, with guide and/or drive rollers arranged in a loose-side and a fixed-side frame, which together form a so-called roller carpet.
  • the rollers can be continuous, but also intermediately mounted for comparatively large strand widths.
  • the rollers on the fixed and loose sides have different diameters in sections at the distance from the casting level in the mold 6, while opposite pairs of rollers usually have the same diameter.
  • Fig. 1 shows a curved strand guide 2 with vertical and horizontal sections, starting from the vertical course under the mold 6 up to the horizontal outlet 9.
  • the individual segments 8 of the strand guide 2 comprise a support frame for the support and guide rollers, whereby the support frame is in turn mounted in a fixed position.
  • the present invention discloses a method 10 for optimizing the strand guide 2 of a continuous casting plant 1, in particular a slab casting plant or billet continuous casting plant.
  • Fig. 2 shows a flow chart according to a first embodiment of the method 10 according to the invention for optimizing the strand guide 2 of a continuous casting plant 1.
  • the state of the secondary cooling system is taken into account in the subsequent steps of the method 10 according to the invention.
  • the state of the secondary cooling system can be detected, for example, by means of acoustic sensors, membrane sensors or other sensors 11 .
  • adjustments to the strand guide 2 are determined 13 on the basis of the evaluation 12 of the system state in order to reduce the influence of the system state on the semi-finished product 7 transported in the strand guide 2.
  • the determined 13 adjustments to the strand guide 2 in particular reduce the load on the semi-finished product 7 transported in the strand guide 2, which is optionally determined by means of the evaluation 12.
  • the determined 13 adjustments to the strand guide 2 preferably prevent a maximum permissible strain and/or stress state of the semi-finished product 7 from being exceeded.
  • the determination 13 of adjustments to the strand guide 2 is preferably carried out automatically, in particular by means of an algorithm.
  • the algorithm is in particular a self-learning algorithm, an artificial intelligence, a neural network or the like.
  • temperatures in the strand guide 2 can also be measured, whereby the measured temperatures are subsequently taken into account in the evaluation 12 of the recorded 11 system status and the determination 13 of adjustments to the strand guide 2.
  • the determined 13 adjustments to the strand guide 2 are carried out 14.
  • the implementation 14 of the determined 13 adjustments to the strand guide 2 takes place automatically or semi-automatically after a manual release.
  • the manual release can be used, for example, to improve self-learning algorithms so that the self-learning algorithm subsequently suggests adjustments that are very likely to be carried out 14.
  • Fig. 3 shows a flow chart according to a second embodiment of the method 10 according to the invention for optimizing the strand guide 2 of a continuous casting plant 1.
  • the method 10 according to the invention additionally comprises the step of cleaning 15 of the recorded data relating to the system state and/or the state of the secondary cooling system.
  • the cleaning 15 takes place before the evaluation 12 of the recorded system state.
  • the cleaning 15 takes into account, for example, an offset and/or identifies incorrect measurements, which are corrected or deleted.
  • the cleaning 15 takes place manually and/or automatically, in particular on the basis of an algorithm.
  • a visualization 16 with two parallel diagrams is particularly advantageous, with a first diagram showing the recorded system status 11 and/or status of the secondary cooling system and a second diagram showing the virtual model of the strand guide 2, with the selection of a data set of the recorded system status 11 and/or status of the secondary cooling system visually displaying the associated position in the model of the strand guide 2.
  • the visualization 16 can additionally visualize the influences of the strand guide 2 on the transported semi-finished product 7, in particular local exceedances of expansion limits in the shell of the semi-finished product 7.
  • the visualization 16 can therefore also include (dashed arrow in Fig. 3) information from the evaluation 12 of the recorded system status 11.
  • the visualization 16 (dashed arrow in Fig. 3) can be used as a decision aid for a user as to whether the determined 13 adjustments should actually be carried out.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (10) zur Optimierung der Strangführung (2) einer Stranggießanlage (1), insbesondere einer Brammengießanlage oder Knüppel-Stranggießanlage, umfassend die Schritte: Erfassen (11) des Anlagenzustands der Strangführung (2), Auswerten (12) des erfassten (11) Anlagenzustands, um den Einfluss des Anlagenzustands auf ein in der Strangführung (2) transportiertes Halbzeug (7), insbesondere auf die Halbzeugschale, zu bestimmen, Ermitteln (13) von Anpassungen an der Strangführung (2) auf Basis der Auswertung (12) des Anlagenzustands, zur Reduzierung des Einflusses des Anlagenzustands auf das in der Strangführung (2) transportierte Halbzeug (7), und Durchführen (14) der ermittelten (13) Anpassungen an der Strangführung (2). Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Verfahren zur Optimierung der Strangführung einer Stranggießanlage, insbesondere einer Brammengießanlage oder Knüppel-Stranggießanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Strangführung einer Stranggießanlage, insbesondere einer Brammengießanlage oder Knüppel- Stranggießanlage. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Der Strangguss ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von metallurgischen Halbzeugen, wie beispielsweise Brammen oder Knüppel. Es können jedoch auch Sonderprofile wie Rund und Beam Blanks, Flach- oder Mehrkantprofile gegossen werden. Mittels eines Stranggussverfahrens können Nicht-Eisen-Metalle (NE-Metalle) und deren Legierungen, Stahl- und Eisenlegierungen oder Schwermetalle und deren Legierungen gegossen werden.
Der Strangguss ist ein kontinuierliches Verfahren, bei welchem das flüssige Metall durch eine gekühlte bodenlose Kokille gegossen wird. Innerhalb der Kokille beginnt die Bildung der Strangschale (Halbzeugschale) des Strangs (Halbzeug), welcher nachfolgend zu der Kokille von einer Strangführung weiterbefördert wird. Innerhalb der Strangführung wird der gegossene Strang weiter mit Wasser gekühlt, bis der Strang vollständig erstarrt ist.
Eine zur sicheren Führung des Stranges geeignete Strangführung umfasst in der Regel eine größere Anzahl einzelner, jedoch als Führung eng zusammenwirkender Strangführungssegmente mit in einem losseitigen und einem festseitigen Rahmen angeordneten Führungs- und/oder Treibrollen, die miteinander einen sogenannten Rollenteppich bilden. Die Rollen können durchgehend, aber auch bei vergleichsweise großen Strangbreiten zwischengelagert sein. Die Rollen der Fest- und Losseite weisen im Abstand vom Gießspiegel in der Kokille abschnittsweise unterschiedliche Durchmesser auf, gegenüberliegende Rollenpaare besitzen dabei meist gleiche Durchmesser. Die einzelnen Segmente der Strangführung umfassen ein Traggestell für die Stütz- und Führungsrollen, wobei das Traggestell wiederum auf einem festen Untergrund wie Beton, Stahl, Stahlbeton oder dergleichen gelagert ist.
Selbst ein kleiner Versatz zwischen den einzelnen Segmenten der Strangführung kann zu Oberflächen- und/oder Innenfehlem an dem transportierten Strang führen. Die aus dem transportierten Strang resultierenden Brammen, Knüppel oder dergleichen können beispielweise aufgrund der Oberflächen- und/oder Innenfehler nicht unmittelbar weiterverarbeitet werden, sondern müssen gegebenenfalls manuell durch zeit- und kostenintensive Adjustage-Arbeiten wie Schleifen und/oder Flämmen nachbearbeitet werden. Es ist aber auch möglich, dass die Fehler in dem Strang so gravierend sind, dass die manuelle Nachbearbeitung nicht ausreichend ist und die fehlerhaften Brammen oder dergleichen Ausschuss sind. Ferner kann die fehlerhafte Ausrichtung zwischen den Segmenten der Strangführung auch zu Beschädigungen an Bauteilen der Strangführung führen. Es ist daher wesentlich, dass die Übergänge zwischen den Segmenten der Strangführung, aber auch die Führung innerhalb der einzelnen Segmente, möglichst einem idealen Verlauf folgt, um Beschädigungen der Strangschale zu vermeiden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Strangführung einer Stranggießanlage mittels eines sogenannten Roll-Gap-Checkers zu überprüfen, um Beschädigungen an dem Strang durch ungenaue Segmentübergänge der Strangführung zu reduzieren. Dabei wird der Roll-Gap-Checker durch die Strangführung gefahren, wobei dieser gleichzeitig die Abstände zwischen den Rollen der Strangführung, insbesondere der Losseite und der Festseite der Strangführung, und die Rollen-Gängigkeit erfasst. Auf Basis der erfassten Messdaten des Roll-Gap-Checkers werden ungenaue Segmentübergänge, schwergängige Rollen oder ein erhöhter Rollenkörperverschleiß von Rollen innerhalb eines Segments identifiziert. Die so identifizierten potentiell Beschädigungen verursachende Strangführungselemente werden durch geeignete Wartungsmaßnahmen instandgesetzt bzw. zur Instandsetzung ausgetauscht. Die Auswertung der Messdaten des Roll-Gap-Checkers erfolgt jedoch üblicherweise manuell und basiert somit größtenteils auf der Erfahrung des zuständigen Mitarbeiters. Ferner haben Ungenauigkeiten zwischen Segmentübergängen oder durch schwergängige Rollen innerhalb eines Segments einen unterschiedlichen Einfluss auf verschiedene durch die Strangführung transportierte Halbzeuge. So kann beispielsweise ein ungenauer Segmentübergang für ein Halbzeug unproblematisch sein, während der ungenaue Segmentübergang für ein anderes Halbzeug problematisch ist. Dies hängt beispielsweise von den Qualitätsanforderungen ab, oder der nachfolgenden Weiterbearbeitung, der Legierung/Zusammensetzung des Halbzeugs oder vergleichbaren Variablen. Die Bewertung der Messdaten des Roll-Gap-Checkers erfolgt jedoch unabhängig von dem tatsächlich transportierten Halbzeug, sondern betrifft lediglich das Identifizieren von Ungenauigkeiten in der Strangführung ohne direkten Bezug zum transportierten Halbzeug.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Strangführung einer Stranggießanlage zu optimieren, insbesondere unter Berücksichtigung des transportierten Halbzeugs.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Optimierung der Strangführung einer Stranggießanlage, insbesondere einer Brammengießanlage oder Knüppel-Stranggießanlage, umfassend die Schritte:
Erfassen des Anlagenzustands der Strangführung,
Auswerten des erfassten Anlagenzustands, um den Einfluss des Anlagenzustands auf ein in der Strangführung transportiertes Halbzeug, insbesondere auf die Halbzeugschale, zu bestimmen, Ermitteln von Anpassungen an der Strangführung auf Basis der Auswertung des Anlagenzustands, zur Reduzierung des Einflusses des Anlagenzustands auf das in der Strangführung transportierte Halbzeug, und
Durchführen der ermittelten Anpassungen an der Strangführung.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Schritt der Anlagenzustand der Strangführung vermessen. Dazu werden beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannten Prüfgeräte, insbesondere Roll-Gap- Checker und/oder Spray-Nozzle-Checker, verwendet. Diese Prüfgeräte werden durch eine leere Strangführung gefahren und vermessen dabei beispielsweise Parameter von Rollen der Strangführung (Roll-Gap-Checker) oder der Sprühdüsen (Spray-Nozzle-Checker). Gemäß dem Stand der Technik werden die so erfassten Daten bezüglich des Anlagenzustands der Strangführung nach auffälligen Messdaten durchsucht und die entsprechenden Bereiche der Strangführung werden entsprechend angepasst. Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß der erfasste Anlagenzustand zunächst ausgewertet, um den genauen Einfluss des Anlagenzustands auf ein in der Strangführung transportiertes Halbzeug, insbesondere auf die Halbzeugschale, bestimmt. Es wird also nicht einfach nach auffälligen Messdaten gesucht, sondern es wird der tatsächliche Einfluss des erfassten Anlagenzustands auf das in der Strangführung transportierte Halbzeug bestimmt. Nachfolgend werden erfindungsgemäß auf Basis der Auswertung des Anlagenzustands Anpassungen an der Strangführung ermittelt, um den Einfluss des Anlagenzustands auf das in der Strangführung transportierte Halbzeug zu reduzieren. Es wird also die tatsächliche Ursache für den Einfluss des Anlagenzustands auf das transportierte Halbzeug ermittelt und diese ermittelte Ursache wird durch gezielte Anpassungen der Strangführung reduziert oder vollständig vermieden. Die so ermittelten Anpassungen an der Strangführung werden abschließend durchgeführt, so dass der negative Einfluss der Strangführung auf das in der Strangführung transportierte Halbzeug reduziert oder vermieden wird. Nach einer erfindungsgemäßen Variante betrifft der Anlagenzustand der Strangführung einen oder mehrere der folgenden Parameter: Abstand zwischen zwei Segmentrollen, insbesondere der Losseite und der Festseite, Drehbarkeit der Segmentrollen, Winkeländerung zwischen zwei Segmentrollen, insbesondere auf der Losseite und/oder Festseite, oder dergleichen. Insbesondere ist die Einhaltung eines definierten Abstands zwischen Segmentrollen der Losseite und der Festseite essenziell, wobei sich der Abstand zwischen Segmentrollen der Losseite und der Festseite entlang der Förderrichtung der Strangführung reduziert, um dem kontinuierlichen Schrumpf der Halbzeugschale gerecht zu werden. Aufgrund der Abkühlung schrumpft die Halbzeugschale entlang der Förderrichtung der Strangführung (thermischer Schrumpf) und um eine sichere Führung zu gewährleisten, verringert sich der Abstand der Segmentrollen der Losseite und der Festseite entlang der Förderrichtung der Strangführung.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante der Erfindung ist das Halbzeug eine Bramme oder ein Knüppel.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung bestimmt die Auswertung des erfassten Anlagenzustands eine Belastung des Halbzeugs, insbesondere der Halbzeugschale, durch den Anlagenzustand, und die ermittelten Anpassungen an der Strangführung reduzieren die mittels der Auswertung bestimmte Belastung. Der erfindungsgemäße Einfluss des Anlagenzustands ist bevorzugt eine Belastung des in der Strangführung transportierten Halbzeugs. Die Belastung betrifft insbesondere die Halbzeugschale, welche zu einer sogenannten Strangschalenverformung führt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt somit bevorzugt die durch den Anlagenzustand verursachte Belastung auf das transportierte Halbzeug, insbesondere die Halbzeugschale. Somit werden unzulässige Belastungen des Halbzeugs, insbesondere der Halbzeugschale, durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden bzw. reduziert.
Nach einer erfindungsgemäßen Variante betrifft die Belastung einen Dehnungs- und/oder Spannungszustand des Halbzeugs, insbesondere der Halbzeugschale, und die ermittelten Anpassungen an der Strangführung verhindern eine Überschreitung eines maximal zulässigen Dehnungs- und/oder Spannungszustand des Halbzeugs.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung wird der Zustand eines Sekundärkühlsystems der Strangführung erfasst, wobei der erfasste Zustand des Sekundärkühlsystems bei der Auswertung und der Ermittlung und Durchführung von Anpassungen berücksichtigt wird. Im Rahmen der Erfassung des Zustands des Sekundärkühlsystems der Strangführung wird insbesondere der Düsenzustand der einzelnen Düsen des Sekundärkühlsystems erfasst. Zur Erfassung des Düsenzustands werden beispielsweise Akustiksensoren oder Membransensoren verwendet.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Bereinigens der erfassten Daten bezüglich des Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems. Die Bereinigung der Daten erfolgt vorzugsweise nach deren Erfassung, aber vor deren Auswertung. Die Datenbereinigung dient zur Identifizierung von auffälligen Messwerten und deren Korrektur oder Löschung. Bei den auffälligen Messwerten handelt es sich beispielsweise um Fehlmessungen, beispielsweise verursacht durch äußere Einflüsse in der Strangführung oder durch eine fehlerhafte Weiterverarbeitung der Messsignale. Auch kann ein Offset berücksichtigt werden, welcher die Position von erfassten Messdaten innerhalb der Strangführung korrigiert. Aufgrund von Fehlem bei der Messwerterfassung kann es zu einer fehlerhaften Zuordnung der Messwerte zu Positionen in der Strangführung kommen. Diese fehlerhafte Zuordnung wird durch den Offset korrigiert, wobei der Offset beispielsweise Längenangaben betrifft oder Angaben bezüglich der Strangführung wie +/- 1 bis X Rollen.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung erfolgt die Bereinigung manuell und/oder automatisch, insbesondere auf Basis eines Algorithmus. Der Algorithmus kann beispielsweise einem Nutzer Korrekturvorschläge bereitstellen, welche durch den Benutzer bewertet und entweder angenommen oder verworfen werden. Auf Basis der Entscheidungen des Nutzers kann der Algorithmus seine zukünftigen Vorhersagen verbessern (selbstlernender Algorithmus).
In einer vorteilhaften Variante umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Visualisierens des erfassten Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems für das Bedienpersonal der Strangführung. Die Visualisierung des erfassten Anlagenzustands hat den Vorteil, dass das Bedienpersonal, insbesondere Instandhalter, die kritischen Komponenten der Strangführung schnell und sicher identifizieren können, beispielsweise um ermittelte Anpassungen umzusetzen. Die Visualisierung kann auch von Entwicklungsingenieuren oder Metallurgen genutzt werden, beispielsweise bei der Entwicklung einer neuen Stranggießanlage oder dem Betrieb einer vergleichbaren Stranggießanlage.
Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung werden die erfassten Daten bezüglich des Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems in einem virtuellen Modell der Strangführung positionsgetreu visualisiert. Dadurch wird insbesondere die Ortsbestimmung innerhalb der Strangführung deutlich vereinfacht. Die Strangführung ist Teil einer metallurgischen Produktionsanlage, in welcher üblicherweise widrige Umgebungen wie Hitze, Dreck und Lärm vorliegen. Ferner erstreckt sich die Strangführung in horizontaler und vertikaler Richtung über viele Meter. Es ist daher vorteilhaft, wenn die genaue Position von auffälligen Messdaten und insbesondere der durchzuführenden Anpassungen an der Strangführung vorab möglichst genau visualisiert wird, so dass das Bedienpersonal im Falle von manuellen Anpassungen an der Strangführung schnellstmöglich die Position in der realen Strangführung auffinden kann.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante der Erfindung umfasst die Visualisierung zwei parallele Diagramme, wobei in einem ersten Diagramm der erfasste Anlagenzustand und/oder Zustand des Sekundärkühlsystems dargestellt ist und in einem zweiten Diagramm das virtuelle Modell der Strangführung dargestellt ist, wobei die Auswahl eines Datensatzes des erfassten Anlagenzustands und/oder Zustand des Sekundärkühlsystems die zugehörige Position im Modell der Strangführung optisch anzeigt. Ein Diagramm im Sinne der Erfindung ist ein Schaubild, insbesondere eine grafische Darstellung von Daten, Sachverhalten oder Informationen.
In einer Variante der Erfindung visualisiert die Visualisierung zusätzlich die Einflüsse der Strangführung auf das transportierte Halbzeug, insbesondere lokale Überschreitungen von Dehnungsgrenzüberschreitungen in der Schale des Halbzeugs. Die Visualisierung umfasst somit auch Informationen von der Auswertung des erfassten Anlagenzustands. Bei der Überschreitung von Dehnungsgrenzen in der Halbschale des in der Strangführung transportierten Halbzeugs entstehen Strangschalenverformungen, welche einen negativen Einfluss auf die Qualität des Halbzeugs haben und daher zu vermeiden sind. Mittels der erfindungsgemäßen Visualisierung lässt sich schnell, einfach und sicher identifizieren, welche Bereiche der Strangführung einen bestimmten Einfluss auf das transportierte Halbzeug haben. Es wird also bevorzugt angezeigt, welcher Bereich, welches Segment oder sogar welche Komponente (z.B. eine oder mehrere Rollen) der Strangführung einen bestimmten Einfluss, insbesondere welche genaue Belastung (z.B. Dehnungsgrenzüberschreitungen), auf das Halbzeug verursachen.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung erfolgt das Ermitteln von Anpassungen an der Strangführung automatisiert, insbesondere mittels eines Algorithmus. Der Algorithmus ist insbesondere ein selbstlernender Algorithmus und basiert beispielsweise auf einer künstlichen Intelligenz, einem neuronalen Netzwerk, nummerischen Verfahren oder dergleichen.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung betreffen die Anpassungen an der Strangführung einen oder mehrere der folgenden Tätigkeiten: Austausch einzelner Segmente der Strangführung, Shimmen von benachbarten Segmenten der Strangführung, Einstellen von Sekundärkühldüsen, Anpassung der Rollendrehbarkeit, oder vergleichbare Anpassungen. Das Austauschen einzelner Segmente der Strangführung erfordert eine Produktionsunterbrechung, so dass diese Anpassung der Strangführung hauptsächlich bei schwerwiegenden Einflüssen auf das in der Strangführung transportierte Halbzeug in Frage kommt. Da aber regelmäßige Wartungsintervalle vorgesehen sind, können erfindungsgemäß die im nächsten Wartungsintervall auszutauschenden Segmente identifiziert werden und vorbereitende Maßnahmen veranlasst werden. Bei weniger schwerwiegenden Einflüssen auf das Halbzeug oder in der Zeit bis zu einem Austausch von Segmenten der Strangführung, können benachbarte Segmente „geshimmt“ werden. Beim Shimmen wird die Ausrichtung benachbarter Segmente zueinander angepasst, um einen möglichst reibungslosen Übergang zu gewährleisten. Dazu sind beispielsweise die Auflagepunkte von Segmentrahmen in ihrer Ausrichtung einstellbar, insbesondere höhenverstellbar. Durch die separate Verstellung von einzelnen Auflagepunkten lässt sich die Ausrichtung eines einzelnen Segments der Strangführung anpassen und zu dem benachbarten Segment ausrichten.
In einer erfindungsgemäßen Variante erfolgt das Durchführen der ermittelten Anpassungen an der Strangführung automatisch oder teilautomatisch nach einer manuellen Freigabe. Die Anpassungen können beispielsweise automatisch vorgeschlagen werden und manuell durch eine Bedienperson freigegeben werden. Es können aber auch Anpassungen vollautomatisch ohne vorherige manuelle Freigabe umgesetzt werden, die vollautomatischen Anpassungen betreffen beispielsweise mechanische/elektronische Anpassungen an der Strangführung wie Antriebsgeschwindigkeiten. Die manuell freigegebenen Anpassungen können nachfolgend beispielsweise durch selbstlernende Algorithmen ausgewertet werden, um die vorgeschlagenen Anpassungen zu optimieren.
Nach einer erfindungsgemäßen Variante umfasst das Verfahren weiterhin das Modifizieren des Stranggussprozesses zur Vermeidung von Einflüssen der Strangführung auf das transportierte Halbzeug. So kann beispielsweise der vorgelagerte Gießprozess angepasst werden, um negative Einflüsse durch die Strangführung zu vermeiden. So hat beispielsweise bei einem verlangsamten Gießprozess die Halbzeugschale mehr Zeit in der Kokille zu wachsen, wodurch nachfolgende negative Einflüsse durch die Strangführung reduziert werden können. Es müssen aber auch die Vorgaben der anderen Prozesse berücksichtigt werden, so dass diese ordnungsgemäß durchgeführt werden können.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Bestimmens einer nach Durchführung der ermittelten Anpassungen an der Strangführung herstellbaren Strangqualität (z.B. Stahlgüte). Die Bestimmung berücksichtigt dabei die mittels der Auswertung ermittelte Strangschalenverformung, sowie Prozessdaten und Temperaturen aus der Stranggießanlage, insbesondere der Strangführung. Diese Information kann an übergeordnete und/oder nachgelagerte Prozesse übermittelt werden. Auf dieser Basis kann beispielsweise die weitere Verarbeitung des Halbzeugs bestimmt werden, beispielsweise ob das Halbzeug für die vorgesehene Weiterverarbeitung geeignet ist oder nicht.
In einer erfindungsgemäßen Variante berücksichtigt das Ermitteln von Anpassungen an der Strangführung zusätzlich Prozessdaten aus der Strangführung. Dazu zählen beispielsweise technische Vorgaben der Strangführung wie zulässige Belastungen, Geschwindigkeiten, hydraulische Anstellung der Segmente, oder Temperaturen, insbesondere die Gießtemperatur.
Nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Erfassens von Beschädigungen an der Oberfläche des transportierten Halbzeugs nach der Strangführung und Rückführung der erfassten Informationen zur Optimierung der Auswertung des erfassten Anlagenzustands. Somit kann die Auswertung, welche den Einfluss des Anlagenzustands auf ein in der Strangführung transportiertes Halbzeug betrifft, mittels eines Abgleichs mit den erfassten Beschädigungen an der Oberfläche des Halbzeugs optimiert werden. Es wird also überprüft, ob die erfassten Beschädigungen mit den während der Auswertung ermittelten Einflüssen der Strangführung übereinstimmen.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Messens von Temperaturen in der Strangführung und Berücksichtigung der gemessenen Temperaturen bei der Auswertung des erfassten Anlagenzustands und des Ermittelns von Anpassungen an der Strangführung.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Stranggießanlage mit zugehöriger Strangführung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung der Strangführung einer Stranggießanlage, und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung der Strangführung einer Stranggießanlage,
Fig. 4 eine Visualisierung eines erfassten Anlagenzustands,
Fig. 5 eine Visualisierung von Einflüssen auf das in einer Strangführung transportierte Halbzeug, und
Fig. 6 eine Visualisierung gemäß Fig. 5 mit den Auswirkungen eines Shimmens von Segmenten der Strangführung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Stranggießanlage 1 mit zugehöriger Strangführung 2. Die Stranggießanlage 1 aus Fig. 1 umfasst eine Gießpfanne 3 mit einer darin enthaltenen Schmelze 4 (flüssiges Metall). Die Schmelze 4 wird über einen Zwischenbehälter 5 an eine Kokille 6 abgegeben. Der Zwischenbehälter 5 stellt ein Puffervolumen zur Verfügung, um einen kontinuierlichen Gießbetrieb zu gewährleisten, beispielsweise bei einem Gießpfannenwechsel. Die Schmelze 4 wird an die Kokille 6 abgegeben, wobei die Kokille 6 gekühlt ist. Innerhalb der Kokille 6 beginnt die Bildung der sogenannten Strangschale (Halbzeugschale) des Halbzeugs 7 (gegossener Strang).
Nachfolgend zu der Kokille 6 ist die Strangführung 2 angeordnet, um das Halbzeug 7 weiter zu transportieren. Innerhalb der Strangführung 2 wird das Halbzeug 7 weiter mit Wasser gekühlt, bis der Strang vollständig erstarrt ist. Die Kühlung innerhalb der Kokille 6 wird dabei als Primärkühlung bezeichnet und die Kühlung innerhalb der Strangführung 2 als Sekundärkühlung.
Die Strangführung umfasst in der Regel eine größere Anzahl einzelner, jedoch als Führung eng zusammenwirkender Strangführungssegmente 8 mit in einem losseitigen und einem festseitigen Rahmen angeordneten Führungs- und/oder Treibrollen, die miteinander einen sogenannten Rollenteppich bilden. Die Rollen können durchgehend, aber auch bei vergleichsweise großen Strangbreiten zwischengelagert sein. Die Rollen der Fest- und Losseite weisen im Abstand vom Gießspiegel in der Kokille 6 abschnittsweise unterschiedliche Durchmesser auf, gegenüberliegende Rollenpaare besitzen dabei meist gleiche Durchmesser. Die Fig. 1 zeigt eine gebogene Strangführung 2 mit vertikalen und horizontalen Abschnitten, beginnend vom vertikalen Verlauf unter der Kokille 6 bis hin zum horizontalen Auslauf 9. Die einzelnen Segmente 8 der Strangführung 2 umfassen ein Traggestell für die Stütz- und Führungsrollen, wobei das Traggestell wiederum ortsfest gelagert ist.
Selbst ein kleiner Versatz zwischen den einzelnen Segmenten 8 der Strangführung 2 kann zu Qualitätsproblemen an dem transportierten Halbzeug 7 führen. Die aus dem transportierten Halbzeug 7 resultierenden Brammen, Knüppel oder dergleichen können beispielweise aufgrund der Oberflächenfehler nicht unmittelbar weiterverarbeitet werden, sondern müssen gegebenenfalls manuell durch zeit- und kostenintensive Adjustage-Arbeiten wie Schleifen und/oder Flämmen nachbearbeitet werden. Es ist aber auch möglich, dass die Qualitätsfehler in dem Halbzeug so gravierend sind, dass die manuelle Nachbearbeitung nicht ausreichend ist und die fehlerhaften Brammen oder dergleichen Ausschuss sind. Ferner kann die fehlerhafte Ausrichtung zwischen den Segmenten 8 der Strangführung 2 auch zu Beschädigungen an Bauteilen der Strangführung 2 führen. Es ist daher wesentlich, dass die Übergänge zwischen den Segmenten 8 der Strangführung 2, aber auch die Führung innerhalb der einzelnen Segmente 8, möglichst genau ist, um Beschädigungen der Strangschale zu vermeiden.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren 10 zur Optimierung der Strangführung 2 einer Stranggießanlage 1 , insbesondere einer Brammengießanlage oder Knüppel-Stranggießanlage.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 zur Optimierung der Strangführung 2 einer Stranggießanlage 1 . In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
10 wird der Anlagenzustand der Strangführung 2 erfasst 11. Der Anlagenzustand der Strangführung 2 betrifft insbesondere einen oder mehrere der folgenden Parameter: Abstand zwischen zwei Segmentrollen, insbesondere der Losseite und der Festseite, Drehbarkeit der Segmentrollen, Winkeländerung zwischen zwei Segmentrollen, insbesondere auf der Losseite und/oder Festseite, oder dergleichen. Die Erfassung 11 des Anlagenzustands kann auch den Zustand eines Sekundärkühlsystems der Strangführung 2 einschließen, wobei der erfasste
11 Zustand des Sekundärkühlsystems bei den nachfolgenden Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 berücksichtigt wird. Der Zustand des Sekundärkühlsystems lässt sich beispielsweise mittels Akustiksensoren, Membransensoren oder andere Sensoren erfassen 11 .
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 wird der erfasste Anlagenzustand ausgewertet 12. Mittels der Auswertung 12 wird der Einfluss des Anlagenzustands auf ein in der Strangführung 2 transportiertes Halbzeug 7, insbesondere auf die Halbzeugschale, bestimmt. Bei dem Halbzeug 7 handelt es sich beispielsweise um eine Bramme oder einen Knüppel. Die Auswertung 12 des erfassten Anlagenzustands bestimmt insbesondere eine Belastung des Halbzeugs 7, insbesondere der Halbzeugschale, durch den Anlagenzustand. Eine Belastung der Halbzeugschale kann zu einer Strangschalenverformung führen. Die Belastung betrifft insbesondere einen Dehnungs- und/oder Spannungszustand des Halbzeugs 7, insbesondere der Halbzeugschale.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 werden Anpassungen an der Strangführung 2 auf Basis der Auswertung 12 des Anlagenzustands ermittelt 13, zur Reduzierung des Einflusses des Anlagenzustands auf das in der Strangführung 2 transportierte Halbzeug 7. Die ermittelten 13 Anpassungen an der Strangführung 2 reduzieren insbesondere die mittels der Auswertung 12 optional bestimmte Belastung des in der Strangführung 2 transportierten Halbzeugs 7. Dabei verhindern die ermittelten 13 Anpassungen an der Strangführung 2 vorzugsweise eine Überschreitung eines maximal zulässigen Dehnungs- und/oder Spannungszustands des Halbzeugs 7. Das Ermitteln 13 von Anpassungen an der Strangführung 2 erfolgt bevorzugt automatisiert, insbesondere mittels eines Algorithmus. Der Algorithmus ist insbesondere ein selbstlernender Algorithmus, eine künstliche Intelligenz, ein neuronales Netzwerk oder dergleichen. Die ermittelten 13 Anpassungen an der Strangführung 2 betreffen beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Tätigkeiten: Austausch einzelner Segmente 8 der Strangführung 2, Shimmen von benachbarten Segmenten 8 der Strangführung 2, Einstellen von Sekundärkühldüsen, Anpassung der Rollendrehbarkeit, oder vergleichbare Anpassungen. Das Ermitteln 13 von Anpassungen an der Strangführung 2 kann zusätzlich Prozessdaten aus der Strangführung 2 berücksichtigen.
Optional können zusätzlich Temperaturen in der Strangführung 2 gemessen werden, wobei die gemessenen Temperaturen nachfolgend bei der Auswertung 12 des erfassten 11 Anlagenzustands und des Ermittelns 13 von Anpassungen an der Strangführung 2 berücksichtigt werden. In einem vierten, abschließenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 werden die ermittelten 13 Anpassungen an der Strangführung 2 durchgeführt 14. Das Durchführen 14 der ermittelten 13 Anpassungen an der Strangführung 2 erfolgt automatisch oder teilautomatisch nach einer manuellen Freigabe. Die manuelle Freigabe kann beispielsweise zur Verbesserung von selbstlernenden Algorithmen verwendet werden, damit der selbstlernende Algorithmus nachfolgend Anpassungen vorschlägt, welche sehr wahrscheinlich durchgeführt 14 werden.
Eine nachfolgende Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 betrifft den Schritt des Erfassens von Beschädigungen an der Oberfläche des transportierten Halbzeugs 7 nach der Strangführung 2 und Rückführung der erfassten Informationen zur Optimierung der Auswertung 12 des erfassten Anlagenzustands.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 zur Optimierung der Strangführung 2 einer Stranggießanlage 1. Gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren 10 zusätzlich den Schritt des Bereinigens 15 der erfassten Daten bezüglich des Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems. Die Bereinigung 15 erfolgt vor der Auswertung 12 des erfassten Anlagenzustands. Die Bereinigung 15 berücksichtigt beispielsweise einen Offset und/oder identifiziert Fehlmessungen, welche korrigiert oder gelöscht werden. Die Bereinigung 15 erfolgt manuell und/oder automatisch, insbesondere auf Basis eines Algorithmus.
Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 aus Fig. 3 umfasst ferner den zusätzlichen Schritt des Visualisierens 16 des erfassten 11 Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems für das Bedienpersonal der Strangführung 2. So lassen sich einfacher problematische Bereiche der Strangführung identifizieren. Die Visualisierung 16 kann auch von Entwicklungsingenieuren oder Metallurgen genutzt werden, beispielsweise bei der Entwicklung einer neuen Stranggießanlage 1 oder dem Betrieb einer vergleichbaren Stranggießanlage 1 . Zweckmäßigerweise werden die erfassten 11 Daten bezüglich des Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems in einem virtuellen Modell der Strangführung 2 positionsgetreu visualisiert. Besonders vorteilhaft ist eine Visualisierung 16 mit zwei parallelen Diagrammen, wobei in einem ersten Diagramm der erfasste 11 Anlagenzustand und/oder Zustand des Sekundärkühlsystems dargestellt ist und in einem zweiten Diagramm das virtuelle Modell der Strangführung 2 dargestellt ist, wobei die Auswahl eines Datensatzes des erfassten 11 Anlagenzustands und/oder Zustand des Sekundärkühlsystems die zugehörige Position im Modell der Strangführung 2 optisch anzeigt. Die Visualisierung 16 kann zusätzlich die Einflüsse der Strangführung 2 auf das transportierte Halbzeug 7 visualisieren, insbesondere lokale Überschreitungen von Dehnungs-grenzüberschreitungen in der Schale des Halbzeugs 7. Die Visualisierung 16 kann (gestrichelter Pfeil in Fig. 3) somit auch Informationen der Auswertung 12 des erfassten 11 Anlagenzustands umfassen. Die Visualisierung 16 kann (gestrichelter Pfeil in Fig. 3) als Entscheidungshilfe für einen Nutzer herangezogen werden, ob die ermittelten 13 Anpassungen tatsächlich ausgeführt werden sollen.
Das erfindungsgemäße Verfahren 10 kann ferner das Modifizieren des Stranggussprozesses zur Vermeidung von Einflüssen der Strangführung 2 auf das transportierte Halbzeug 7 umfassen. Dabei werden beispielsweise Gießparameter wie die Gießgeschwindigkeit angepasst.
Ein weiterer optionaler Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 ist das Bestimmen einer nach Durchführung 14 der ermittelten 13 Anpassungen an der Strangführung 2 herstellbaren Strangqualität, insbesondere die herstellbare Stahlgüte.
Fig. 4 zeigt eine Visualisierung eines erfassten Anlagenzustands einer Strangführung 2. Die Visualisierung 16 zeigt im oberen Bereich ein erstes Diagramm 17, welches den erfassten 11 Anlagenzustand darstellt. In diesem Fall wird der Rollenabstand innerhalb einer Strangführung 2 dargestellt, wobei das erste Diagramm 17 eine erste Kurve 19 für das Spaltmaß zwischen den Rollen der Fest- und der Losseite zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellt. Die zweite Kurve 20 zeigt ebenfalls das vorgenannte Spaltmaß für einen zweiten Zeitpunkt.. Ferner sind die Obergrenze 21 und Untergrenze 22 von erlaubten Spaltmaßen in dem ersten Diagramm 17 dargestellt. Im unteren Bereich der Visualisierung 16 ist ein zweites Diagramm 18 dargestellt, welches ein virtuelles Modell der Strangführung 2 darstellt. Gemäß Fig. 4 sind die einzelnen Segmente 8 der Strangführung 2 dargestellt.
Fig. 5 zeigt eine Visualisierung 16 von Einflüssen auf das in einer Strangführung 2 transportierte Halbzeug 7. Die Einflüsse der Strangführung 2 auf das in der Strangführung 2 transportierte Halbzeug 7 sind in Fig. 5 im oberen, ersten Diagramm 17 dargestellt. Die Kurve 23 zeigt dabei die Dehnung der Halbzeugschale. Ferner ist in dem ersten Diagramm 17 noch eine zulässige Strangschalenverformung als Kurve 24 eingezeichnet. Im unteren Bereich der Visualisierung 16 ist ein zweites Diagramm 18 dargestellt, welches ein virtuelles Modell der Strangführung 2 mit den zugehörigen einzelnen Segmenten 8 darstellt. Aus der Visualisierung 16 in Fig. 5 lässt sich unmittelbar entnehmen, dass die Halbzeugschalendehnung 23 im Bereich zwischen dem zweiten und dritten Segment 8 der Strangführung 2 die zulässige Strangschalendehnung 24 überschreitet. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren 10 würde der Übergang zwischen dem zweiten und dritten Segment 8 der Strangführung 2 angepasst, um die ermittelte Dehnung 23 der Halbzeugschale zu reduzieren. Dies kann dadurch erzielt werden, dass das zweite und dritte Segment 8 der Strangführung 2 geshimmt werden, also deren Ausrichtung zueinander optimiert wird, um die Dehnung 23 der Halbzeugschale zu reduzieren, so dass die zulässige Strangschalenverformung 24 nicht überschritten wird.
Fig. 6 zeigt eine Visualisierung 16 gemäß Fig. 6, wobei zusätzlich die Auswirkungen des Shimmens des zweiten und dritten Segments 8 visualisiert sind. In dem zweiten Diagramm 18 der Fig. 6 sind zusätzlich der Auflagepunkte 25 der einzelnen Segmente 8 dargestellt. Diese Auflagepunkte 25 sind verstellbar, um die Ausrichtung der einzelnen Segmente 8 anzupassen. Durch ein Anpassen der Auflagepunkte 25 des zweiten und dritten Segments 8 der Strangführung 2 aus dem zweiten Diagramm 18 der Fig. 6 können diese geshimmt werden, d.h. die Ausrichtung des zweiten und dritten Segments 8 der Strangführung 2 wird angepasst. Durch eine Optimierung kann die Dehnung der Halbzeugschale des in der Strangführung 2 transportierten Halbzeugs 7 reduziert werden. Dies ist durch den gestrichelten Bereich 26 in dem ersten Diagramm 17 der Fig. 6 illustriert.
Bezugszeichenliste
1 Stranggießanlage
2 Strangführung
3 Gießpfanne
4 Schmelze
5 Zwischenbehälter (Puffervolumen)
6 Kokille
7 Halbzeug
8 Segmente (Strangführung)
9 Auslauf
10 Verfahren
11 Erfassen Anlagenzustand (Strangführung)
12 Auswerten Anlagenzustand
13 Ermitteln von Anpassungen (Strangführung)
14 Durchführen ermittelter Anpassungen
15 Bereinigen erfasster Daten
16 Visualisieren des Anlagenzustands
17 zweites Diagramm (Visualisierung)
18 erstes Diagramm (Visualisierung)
19 Spalt (Festseite)
20 Spalt (Losseite)
21 obere Grenze (Spaltmaß)
22 untere Grenze (Spaltmaß)
23 Dehnung Halbzeugschale
24 zulässige Strangschalenverformung 25 Auflagepunkte (Segmente)
26 reduzierte Dehnung (Halbzeugschale)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (10) zur Optimierung der Strangführung (2) einer Stranggießanlage (1), insbesondere einer Brammengießanlage oder Knüppel-Stranggießanlage, umfassend die Schritte:
Erfassen (11 ) des Anlagenzustands der Strangführung (2),
Auswerten (12) des erfassten (11 ) Anlagenzustands, um den Einfluss des Anlagenzustands auf ein in der Strangführung (2) transportiertes Halbzeug (7), insbesondere auf die Halbzeugschale, zu bestimmen,
Ermitteln (13) von Anpassungen an der Strangführung (2) auf Basis der Auswertung (12) des Anlagenzustands, zur Reduzierung des Einflusses des Anlagenzustands auf das in der Strangführung (2) transportierte Halbzeug (7), und
Durchführen (14) der ermittelten (13) Anpassungen an der Strangführung (2).
2. Verfahren (10) nach Anspruch 1 , wobei der Anlagenzustand der Strangführung (2) einen oder mehrere der folgenden Parameter betrifft: Abstand zwischen zwei Segmentrollen, insbesondere der Losseite und der Festseite, Drehbarkeit der Segmentrollen, Zustand der Segmentrollenlager, Zustand der Sprühdüsen, Segmentrollenverschleiß, Position der Segmentlosseite, Drücke der Hydraulikzylinder, Winkeländerung zwischen zwei Segmentrollen, insbesondere auf der Losseite und/oder Festseite, oder dergleichen.
3. Verfahren (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Halbzeug (7) eine Bramme oder ein Knüppel ist.
4. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auswertung (12) des erfassten (11 ) Anlagenzustands eine Belastung des Halbzeugs (7), insbesondere der Halbzeugschale, durch den Anlagenzustand bestimmt, und die ermittelten (13) Anpassungen an der Strangführung (2) die mittels der Auswertung (12) bestimmte Belastung reduzieren.
5. Verfahren (10) nach Anspruch 4, wobei die Belastung einen Dehnungs- und/oder Spannungszustand des Halbzeugs (7), insbesondere der Halbzeugschale, betrifft, und die ermittelten (13) Anpassungen an der Strangführung (2) eine Überschreitung eines maximal zulässigen Dehnungs- und/oder Spannungszustands des Halbzeugs verhindern.
6. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei weiterhin der Zustand eines Sekundärkühlsystems der Strangführung (2) erfasst wird, wobei der erfasste Zustand des Sekundärkühlsystems bei der Auswertung (12) und der Ermittlung (13) und Durchführung (14) von Anpassungen berücksichtigt wird.
7. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend den Schritt des Bereinigens (15) der erfassten (11 ) Daten bezüglich des Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems.
8. Verfahren (10) nach Anspruch 7, wobei die Bereinigung (15) einen Offset bezüglich der Daten berücksichtigt und/oder Fehlmessungen identifiziert und die Fehlmessungen korrigiert oder löscht.
9. Verfahren (10) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Bereinigung (15) manuell und/oder automatisch, insbesondere auf Basis eines Algorithmus, erfolgt.
10. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend den Schritt des Visualisierens (16) des erfassten (11 ) Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems für das Bedienpersonal der Strangführung (2).
11 . Verfahren (10) nach Anspruch 10, wobei die erfassten (11 ) Daten bezüglich des Anlagenzustands und/oder des Zustands des Sekundärkühlsystems in einem virtuellen Modell der Strangführung (2) positionsgetreu visualisiert (16) werden.
12. Verfahren (10) nach Anspruch 11 , wobei die Visualisierung (16) zwei parallele Diagramme umfasst, wobei in einem ersten Diagramm der erfasste (11 ) Anlagenzustand und/oder Zustand des Sekundärkühlsystems dargestellt ist und in einem zweiten Diagramm das virtuelle Modell der Strangführung (2) dargestellt ist, wobei die Auswahl eines Datensatzes des erfassten (11 ) Anlagenzustands und/oder Zustands des Sekundärkühlsystems die zugehörige Position im Modell der Strangführung (2) optisch anzeigt.
13. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Visualisierung (16) zusätzlich die Einflüsse der Strangführung (2) auf das transportierte Halbzeug (7) visualisiert, insbesondere lokale Überschreitungen von Dehnungsgrenzüberschreitungen in der Schale des Halbzeugs (7).
14. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Ermitteln
(13) von Anpassungen an der Strangführung (2) automatisiert erfolgt, insbesondere mittels eines Algorithmus.
15. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Anpassungen an der Strangführung (2) einen oder mehrere der folgenden Tätigkeiten betreffen: Austausch einzelner Segmente (8) der Strangführung (2), Shimmen von benachbarten Segmenten (8) der Strangführung (2), Einstellen von Sekundärkühldüsen, Anpassung der Rollendrehbarkeit, oder vergleichbare Anpassungen.
16. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Durchführen
(14) der ermittelten Anpassungen an der Strangführung (2) automatisch erfolgt oder teilautomatisch nach einer manuellen Freigabe.
17. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, weiterhin umfassend das Modifizieren des Stranggussprozesses zur Vermeidung von Einflüssen der Strangführung (2) auf das transportierte Halbzeug (7).
18. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, weiterhin umfassend den Schritt des Bestimmens einer nach Durchführung der ermittelten (13) Anpassungen an der Strangführung (2) herstellbaren Strangqualität.
19. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Ermitteln (13) von Anpassungen an der Strangführung (2) zusätzlich Prozessdaten aus der Strangführung (2) berücksichtigt.
20. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, weiterhin umfassend den Schritt des Erfassens von Beschädigungen an der Oberfläche des transportierten Halbzeugs (7) nach der Strangführung (2) und Rückführung der erfassten Informationen zur Optimierung der Auswertung (12) des erfassten (11 ) Anlagenzustands.
21. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, weiterhin umfassend den Schritt des Messens von Temperaturen in der Strangführung (2) und Berücksichtigung der gemessenen Temperaturen bei der Auswertung (12) des erfassten Anlagenzustands und des Ermittelns (13) von Anpassungen an der Strangführung (2).
22. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 auszuführen.
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