WO2010130405A1 - Stranggiessanlage mit mindestens einem roboter - Google Patents

Stranggiessanlage mit mindestens einem roboter Download PDF

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WO2010130405A1
WO2010130405A1 PCT/EP2010/002878 EP2010002878W WO2010130405A1 WO 2010130405 A1 WO2010130405 A1 WO 2010130405A1 EP 2010002878 W EP2010002878 W EP 2010002878W WO 2010130405 A1 WO2010130405 A1 WO 2010130405A1
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continuous casting
robot
mold
plant according
casting plant
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Dirk Lieftucht
Ina HÜLLEN
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Sms Siemag Aktiengesellschaft
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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
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • 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
    • B22D11/14—Plants for continuous casting

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting plant with at least one continuous casting mold and at least one robot for carrying out process-controlled and automated interventions on the continuous casting plant.
  • the present invention relates to all types of continuous casting, in which a molten metal from a melt container, such as a ladle, is passed through a distribution vessel in a cooled mold, there formed with intensive cooling to an at least partially solidified strand of a desired cross section and from the continuous casting is continuously discharged.
  • The can have a slab, thin slab, strip, billet or billet cross section of any size.
  • Robots are used on a continuous caster to perform on-going work and to eliminate malfunctions in hazardous areas where operators are exposed to high levels of heat from the liquid metal and cast metal strands, or slag and metal splashes.
  • the robots are already being used on the open continuous casting mold for observing the melt bath surface, for casting powder application, for temperature measurement and for sampling and the like.
  • robots are used for changing the shade tube, changing the pouring tube, or for changing the closure plates of the slide valve closure and for blowing out the outflow opening on the distribution vessels and ladles. It is known that robots for the inspection of the cast strands and the separated slabs, blooms or billets and for the elimination of errors, for example by flames, are used in the outlet area of the continuous casting plant.
  • EP 0 371 482 A2 discloses the use of a multi-function robot on a continuous casting mold, wherein the robot receives casting-process-related data from measuring devices on the mold and also acquires measured data by an optical detection system, for example, on the mold and on the basis of this information an application plan created and processed with priority assignment.
  • This is a stationary robot whose location is specially chosen for use on the mold.
  • each robot on the casting platform is assigned a roadway and the robot can take on this one use position to replace at a large trough distributor pouring and on to carry out cleaning work on the outlet openings of the distribution vessel and the pouring pipes.
  • Each robot is assigned a delimited work area, whereby it is not possible to work one robot in the working area of the other robot.
  • WO 2005 118182 A1 proposes a robot for a continuous casting plant with which different interventions on a continuous casting plant are to be carried out at different working positions which are outside the range of a single operating position of the robot.
  • the continuous caster is associated with a roadway, and the robot has a chassis, which is guided displaceable on the roadway.
  • At least one parking position and at least two deployment positions for the robot are defined on the roadway.
  • Each operating position is assigned to work areas that can only be reached from this operating position at the continuous casting installation, wherein the distance between each operating position of the robot and the assigned work area or service area is defined within the minimum and maximum reach of the robot arm.
  • the robot is equipped with a data transmission and reception device; This is in turn connected to a central control device or a process computer of the continuous casting plant connected by signal technology.
  • WO 2007 057061 A1 discloses a continuous casting plant with at least one multifunction robot. At least one working area is defined on the continuous casting plant and at least one multi-function robot is assigned to each working area, which in turn is arranged on a pivoting arm.
  • the multifunction robot is arranged on a swivel arm of a rotary column mounted on the casting platform of the continuous casting plant and pivotable with the swivel arm between a retracted position and a working position.
  • the object of the invention to simplify the observation of the G confusepulverkruste and their removal. According to the invention this object is achieved in a continuous casting of the type mentioned fact that the at least one robot comprises means for G confusekrustendetetation in the at least one continuous casting mold.
  • Automation ensures a very uniform execution of the process.
  • the created database allows statistical surveys on the effects of encrustations and their removal.
  • a robot can be executed in the form of a permanently installed device, with the robot arm being fastened at a fixed location in the vicinity of the supply and operating units of the mold. As a result, distances of about five meters can be bridged, and the robot can be positioned so that it is located between two inserts in a protected area.
  • the robots used are equipped with heat-resistant protective coverings. Wood rods for scanning the pouring crusts, which can be used several times, are provided in a magazine changing device. In addition, a sensor to protect the operator in terms of the robot.
  • the robot is arranged in the vicinity of supply or operating units of the at least one continuous casting mold.
  • the continuous casting plant is a multi-strand casting plant with several continuous casting molds and that a distributor gutter carriage movable on rails is provided between the molds, robots can be fastened to the distribution gutter carriage.
  • the robot is arranged on the underside of the Verteilerrinnenwagens.
  • it can be stored to save space and, on the other hand, it is largely protected against cast and slag sprayers.
  • the contours of the continuous casting mold in particular the upper Kokillenrand, can be used for the orientation of the robot.
  • the robot is provided with at least one sensor for detecting the pouring crust in the continuous casting molds.
  • the sensor is designed in particular as a force or pressure sensor and preferably not an optical sensor.
  • the thickness of the pouring crust can be determined, for example, in a computing and evaluation unit integrated in the robot or in the computer system of a central control station.
  • the robot comprises a pivot column, at least one pivot arm and / or at least one articulated arm and an attached, in particular interchangeable, end effector.
  • means for removing the pouring crust are attached or attachable to the end effector.
  • the invention will be explained in more detail in an embodiment.
  • the single figure shows a side view of a casting platform with a Verteiltrollinnenwagen and attached to this robot.
  • a distributor gutter car 1 (FIG.) Picks up a molten metal from a ladle (not shown here) and subsequently conveys it to one or more continuous casting molds 2.
  • the tundish car 1 is movably mounted on rails 4 on the casting platform 5 via wheels 3.
  • the distributor trough 1 On its underside, the distributor trough 1 has a pouring tube 6, from which the melt flows into the mold 2.
  • the mold 2 has on its longitudinal and its transverse sides movable copper plates 7, 8, between which forms a gradually decreasing metal strand 9 from the melt.
  • casting powder is introduced into the area on the inside of the copper plates 7, 8, which can crust together with the upper layer of the melt, so that a casting crust is formed at intervals must be removed.
  • a robot 10 On the underside of the Verteilerrinnenwagens 1 a robot 10 is fixed, which is equipped with a multi-link articulated and rotary arm 11. At the distal
  • an end effector is provided on which a removable storage magazine a wooden rod or the like can be attached to scan the inner edge of the mold in the casting crust.
  • the strength of the pouring crust can be determined.
  • the determined results for the thickness of the pouring crust can also be displayed on a screen. Then it can be decided whether and at what intervals this has to be removed.
  • the robot 10 already makes this decision independently.
  • an end effector attached to the arm 11 exchanges the wooden bar for a tool for removing the slag and the pouring crust.
  • various sensors for example also for temperature measurement, can be attached to the arm 11 of the robot 10.
  • the robot 10 can be easily moved in each case with the Verteilerrinnenwagen 1, so that he can check the crusts in each continuous casting mold 2 and optionally remove.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Eine Stranggießanlage mit mindestens einer Stranggießkokille (2) und mit mindestens einem Roboter (10) zur Durchführung prozessgesteuerter und automatisierte Eingriffe an der Stranggießanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Roboter (10) Mittel zur Gießkrustendetektion in der mindestens einen Stranggießkokille (2) umfasst.

Description

Stranggießanlage mit mindestens einem Roboter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießanlage mit mindestens einer Stranggießkokille und mit mindestens einem Roboter zur Durchführung prozessgesteuerter und automatisierte Eingriffe an der Stranggießanlage.
Die vorliegende Erfindung betrifft alle Arten von Stranggießanlagen, bei denen eine Metallschmelze aus einem Schmelzenbehälter, wie beispielsweise einer Gießpfanne, über ein Verteilergefäß in eine gekühlte Kokille geleitet wird, dort unter intensiver Kühlung zu einem zumindest teilweise erstarrten Strang eines gewünschten Querschnitts geformt und aus der Stranggießanlage kontinuierlich ausgefördert wird. Der kann einen Brammen-, Dünnbrammen-, Band-, Vorblock- oder Knüppelquerschnitt beliebiger Abmessungen aufweisen.
Roboter werden an einer Stranggießanlage zur Durchführung von laufend wiederkehrenden Arbeiten und bei der Beseitigung von Betriebsstörungen in gefährdenden Bereichen eingesetzt, bei denen das Bedienpersonal großer Hitzeeinwirkung, ausgehend von dem flüssigen Metall und dem gegossenen Metall- sträng, oder Schlacken- und Metallspritzern ausgesetzt ist. Dabei werden die Roboter bereits an der offenen Stranggießkokille zur Beobachtung der Schmel- zenbadoberfläche, zur Gießpulveraufgabe, zur Temperaturmessung und zur Probenahme und dgl. eingesetzt wird. Außerdem werden Roboter zum Schattenrohrwechsel, Gießrohrwechsel oder zum Wechsel von Verschlussplatten des Schieberverschlusses sowie zum Freiblasen der Ausflussöffnung an Verteilergefäßen und Gießpfannen eingesetzt. Es ist bekannt, dass Roboter für die Inspektion der gegossenen Stränge sowie der abgetrennten Brammen, Vorblöcke oder Knüppel und für die Fehlerbeseitigung, beispielsweise durch Flammen, im Auslaufbereich der Stranggießanlage eingesetzt werden. Aus der EP O 371 482 A2 ist der Einsatz eines Mehrfunktionsroboters an einer Stranggießkokille bekannt, wobei der Roboter einerseits gießprozessbedingte Daten von Messeinrichtungen an der Kokille erhält und andererseits Messdaten durch ein beispielsweise optisches Erkennungssystem selbst an der Kokille er- fasst und anhand dieser Informationen einen Einsatzplan mit Prioritätszuord- nung erstellt und abarbeitet. Es handelt sich hierbei um einen stationären Roboter, dessen Standort speziell für den Einsatz an der Kokille gewählt ist.
Aus der JP 03-71959 A ist der Einsatz von zwei Robotern auf der Gießbühne einer mehrsträngigen Stranggießanlage bekannt, wobei jedem Roboter auf der Gießbühne eine Fahrbahn zugeordnet ist und der Roboter auf dieser eine Einsatzposition einnehmen kann, um an einem großen Trogverteiler Gießrohre auszuwechseln und an den Auslassöffnungen des Verteilergefäßes und den Gießrohren Reinigungsarbeiten durchzuführen. Jedem Roboter ist ein abgegrenzter Arbeitsbereich zugeordnet, wobei ein Arbeiten eines Roboters im Ar- beitsbereich des weiteren Roboters nicht möglich ist.
In der WO 2005 118182 A1 wird ein Roboter für eine Stranggießanlage vorgeschlagen, mit dem unterschiedliche Eingriffe an einer Stranggießanlage an verschiedenen Arbeitspositionen durchgeführt werden sollen, die außerhalb der Reichweite einer einzigen Einsatzposition des Roboters liegen. Der Stranggießanlage ist eine Fahrbahn zugeordnet, und der Roboter weist ein Fahrwerk auf, das an der Fahrbahn verlagerbar geführt ist. An der Fahrbahn sind mindestens eine Parkposition und mindestens zwei Einsatzpositionen für den Roboter festgelegt. Jeder Einsatzposition sind nur von dieser Einsatzposition aus er- reichbare Arbeitsbereiche an der Stranggießanlage zugeordnet, wobei der Abstand zwischen jeder Einsatzposition des Roboters und dem zugeordneten Arbeitsbereich oder Versorgungsbereich innerhalb der minimalen und maximalen Reichweite des Roboterarms festgelegt ist. Der Roboter ist mit einer Datenü- bertragungs- und empfangseinrichtung ausgestattet; diese ist wiederum mit ei- ner zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner der Stranggießanlage signaltechnisch verbunden. Durch die Festlegung einer Fahrbahn an der Stranggießanlage oder in Teilbereichen einer Stranggießanlage, die an einer Mehrzahl von potentiellen Arbeitsbereichen so vorbeigeführt wird, dass diese Arbeitsbereiche in der Reichweite von vorbestimmten Einzelpositionen eines auf der Fahrbahn verfahrbaren Roboters liegen, soll die beschränkte, nur singu- läre Einsatzmöglichkeit eines Roboters aufgelöst werden.
Aus der WO 2007 057061 A1 ist eine Stranggießanlage mit mindestens einem Multifunktions-Roboter bekannt. Dabei ist an der Stranggießanlage mindestens ein Arbeitsbereich festgelegt und jedem Arbeitsbereich mindestens ein Multi- funktions-Roboter zugeordnet, der seinerseits auf einem Schwenkarm angeordnet ist. Der Multifunktions-Roboter ist auf einem Schwenkarm einer auf der Gießbühne der Stranggießanlage befestigten Drehsäule angeordnet und mit dem Schwenkarm zwischen einer Rückzugsposition und einer Arbeitsposition verschwenkbar.
Andererseits werden in Stranggießkokillen in regelmäßigen Abständen Gießpulverkrusten immer noch durch Bedienungspersonal entfernt. Hierbei wird ein Holzstab etwa zehn bis zwanzig Zentimeter tief in den Gießspalt zwischen der Kokille und dem teilerstarrten Gießstrang eingeführt und entlang der Kokillen- kontur gezogen. Falls eine verstärkte Bildung von Gießpulverkrusten im Schmalseitenbereich festgestellt wird, müssen diese manuell entfernt werden.
Die Qualität und Quantität dieses Vorgangs hängt von dem ausführenden Personal ab und schwankt, wenn diese wechseln. Es besteht keine automatische Datenerfassung über den Vorgang der Gießkrustenkontrolle oder der Krustenentfernung.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Beobachtung der Gießpulverkruste sowie ihre Entfernung zu vereinfachen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Stranggießanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der mindestens eine Roboter Mittel zur Gießkrustendetektion in der mindestens einen Stranggießkokille umfasst.
Durch die Verwendung eines Roboters wird der bislang manuell ausgeführte Vorgang automatisiert. Mit Hilfe von Sensoren werden vereinheitlichte Daten über die vorgefundenen Verkrustungen und die beim Detektieren von Gießpulverkrusten aufgebrachten Kräfte erfasst. In einem zweiten Schritt werden diese Daten in die bestehende Datenstruktur der Anlage mit eingebracht.
Durch die Automation lässt sich eine sehr einheitliche Ausführung des Vorgangs sicherstellen. Die geschaffene Datenbasis erlaubt statistische Erhebungen über die Auswirkungen der Verkrustungen und deren Entfernung.
Ein Roboter kann in Form eines festinstallierten Geräts ausgeführt werden, wo- bei der Roboterarm an einer festgelegten Stelle in der Nähe der Versorgungsund Bedieneinheiten der Kokille befestigt wird. Hierdurch können Entfernungen von etwa fünf Metern überbrückt werden, und der Roboter kann so positioniert werden, dass er zwischen zwei Einsätzen in einem geschützten Bereich angeordnet ist.
Beim Anfahren an die Kokille können verschiedene Geometriedaten für den Roboter zur Einhaltung der erforderlichen Abstände zu den einzelnen Aggregaten genutzt werden. Falls erforderlich, lässt sich auch die obere Kontur der bei der Stranggießkokille zum Einsatz kommenden Kupferplatten zur Referenz- punktfahrt einsetzen.
Die zum Einsatz kommenden Roboter sind mit hitzebeständigen Schutzverkleidungen ausgestattet. Holzstäbe zum Abtasten der Gießkrusten, die sich mehrfach verwenden lassen, werden in einer Magazinwechseleinrichtung bereitge- stellt. Zusätzlich ist eine Sensorik zum Schutz des Bedienpersonals hinsichtlich des Roboters vorzusehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Roboter in der Nähe von Versorgungsoder Bedieneinheiten der mindestens einen Stranggießkokille angeordnet ist.
Unter der Voraussetzung, dass es sich bei der Stranggießanlage um eine Mehr- stranggießanlage mit mehreren Stranggießkokillen handelt und zwischen den Kokillen ein auf Schienen verfahrbarer Verteilerrinnenwagen vorgesehen ist, lässt sich Roboter an dem Verteilerrinnenwagen befestigen.
Vorzugsweise wird der Roboter auf der Unterseite des Verteilerrinnenwagens angeordnet. Hier lässt er sich einerseits platzsparend unterbringen und ande- rerseits ist er gegenüber Guss- und Schlackespritzern weitgehend geschützt.
Mit Vorteil lassen sich auch die Konturen der Stranggießkokille, insbesondere der obere Kokillenrand, zur Orientierung des Roboters nutzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Roboter mit wenigstens einem Sensor zur Erfassung der Gießkruste in den Stranggießkokillen versehen. Der Sensor ist insbesondere als Kraft- oder Drucksensor ausgebildet und vorzugsweise kein optischer Sensor.
Mit Hilfe des an dem Roboter angebrachten Kraftsensors lässt sich die Dicke der Gießkruste bestimmen, beispielsweise in einer in den Roboter integrierten Rechen- und Auswerteeinheit oder in der Rechenanlage eines zentralen Leitstandes.
Mit Vorteil umfasst der Roboter eine Drehsäule, wenigstens einen Schwenkarm und/oder wenigstens einen Gelenkarm und einen daran angebrachten, insbesondere auswechselbaren, Endeffektor.
Vorzugsweise sind an dem Endeffektor Mittel zum Entfernen der Gießkruste angebracht oder anbringbar.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine seitliche Ansicht einer Gießbühne mit einem Verteilerrinnenwagen und einem an diesem befestigten Roboter.
Ein Verteilerrinnenwagen 1 (Figur) nimmt aus einer (hier nicht dargestellten) Gießpfanne eine Metallschmelze auf und befördert diese anschließend zu einer oder mehreren Stranggießkokillen 2. Hierzu ist der Verteilerrinnenwagen 1 über Räder 3 auf Schienen 4 auf der Gießbühne 5 bewegbar gelagert.
Auf seiner Unterseite weist der Verteilerrinnenwagen 1 ein Gießrohr 6 auf, aus dem die Schmelze in die Kokille 2 rinnt. Die Kokille 2 weist an ihren Längs- sowie ihren Querseiten bewegliche Kupferplatten 7, 8 auf, zwischen den sich aus der Schmelze ein allmählich erkaltender Metallstrang 9 bildet. Um die Beweglichkeit des Metallstrangs 7 gegenüber den Kupferplatten 7, 8 zu unterstützen, wird Gießpulver in den Bereich auf der Innenseite der Kupferplatten 7, 8 eingebracht, das zusammen mit der oberen Schicht der Schmelze verkrusten kann, so dass eine Gießkruste entsteht, die in Abständen entfernt werden muss.
Auf der Unterseite des Verteilerrinnenwagens 1 ist ein Roboter 10 befestigt, der mit einem mehrgliedrigen Gelenk- und Dreharm 11 ausgestattet ist. Am distalen
Ende des Gelenk- und Dreharms 11 ist ein Endeffektor vorgesehen, an dem sich eine einem Vorratsmagazin entnehmbare Holzstange oder dergleichen befestigen lässt, um den inneren Rand der Kokille im Bereich der Gießkruste abzutasten. Entsprechend der festgestellten Kraft lässt sich die Stärke der Gießkruste bestimmen. Hierzu ist entweder der Roboter 9 oder ein zentraler Leitstand, an den der Roboter 9 angeschlossen ist, mit den erforderlichen Rechenmitteln ausgestattet. Vorzugsweise lassen sich die ermittelten Ergebnisse für die Dicke der Gießkruste auch auf einem Bildschirm anzeigen. Dann kann entschieden werden, ob und in welchen zeitlichen Abständen diese entfernt werden muss.
Es lässt sich jedoch auch vorsehen, dass der Roboter 10 bereits selbständig diese Entscheidung trifft. In diesem Fall wechselt ein an dem Arm 11 angebrachter Endeffektor die Holzstange gegen ein Werkzeug zur Entnahme der Schlacke und der Gießkruste aus. Es versteht sich, dass verschiedene Senso- ren, beispielsweise auch zur Temperaturmessung, an dem Arm 11 des Roboters 10 angebracht sein können.
Im Falle einer Mehrstranggießanlage kann der Roboter 10 auf einfache Weise jeweils mit dem Verteilerrinnenwagen 1 verfahren werden, so dass er die Gieß- krusten in jeder Stranggießkokille 2 überprüfen und gegebenenfalls entfernen kann.
Bezugszeichenliste
1 Verteilerrinnenwagen
10 2 Stranggießkokille
3 Räder
4 Schienen
5 Gießbühne
6 Gießrohr
15 7 Kupferplatte
8 Kupferplatte
9 Metallstrang
10 Roboter
11 Gelenk- und Dreharm

Claims

Patentansprüche
1. Stranggießanlage mit mindestens einer Stranggießkokille (2) und mit mindestens einem Roboter (10) zur Durchführung prozessgesteuerter und automatisierte Eingriffe an der Stranggießanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Roboter (10) Mittel zur Gießkrustendetektion in der mindestens einen Stranggießkokille (2) umfasst.
2. Stranggießanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) in der Nähe von Versorgungs- oder Bedieneinheiten der mindestens einen Stranggießkokille (2) angeordnet ist.
3. Stranggießanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießanlage als Mehrstranggießanlage mit mehreren Stranggießkokillen (2) und einem zwischen diesen verfahrbaren Vertei- lerrinnenwagen (1) ausgestattet ist und dass der Roboter (10) an dem
Verteilerrinnenwagen (1) befestigt ist.
4. Stranggießanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) auf der Unterseite des Verteilerrinnenwagens (1) angeordnet ist.
5. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Konturen, insbesondere der obere Kokillenrand zur Orientierung des Roboters (10) nutzbar sind.
6. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Gießkruste in den Stranggießkokillen (2) umfasst.
7. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Roboter (10) wenigstens ein Kraftsensor zur Erfassung der Dicke der Gießkruste angebracht ist.
8. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) wenigstens eine Drehsäule, wenigstens einen Schwenkarm und/oder wenigstens einen Gelenkarm (11) sowie einen daran angebrachten, insbesondere auswechselbaren, Endeffektor umfasst.
9. Mehrstranggießanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Endeffektor Mittel zum Entfernen der Gießkruste angebracht oder anbringbar sind.
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