EP4015104A1 - Verfahren zum stranggiessen von metall - Google Patents

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EP4015104A1
EP4015104A1 EP20215099.1A EP20215099A EP4015104A1 EP 4015104 A1 EP4015104 A1 EP 4015104A1 EP 20215099 A EP20215099 A EP 20215099A EP 4015104 A1 EP4015104 A1 EP 4015104A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
strand
parameter values
low
computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20215099.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Hohenbichler
Sonja Strasser
Manuel Sattler
Josef Watzinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Priority to EP20215099.1A priority Critical patent/EP4015104A1/de
Priority to EP21215162.5A priority patent/EP4023360A1/de
Publication of EP4015104A1 publication Critical patent/EP4015104A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/166—Controlling or regulating processes or operations for mould oscillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous casting of a metal strand by pouring liquid metal from a distributor into a continuous mold which oscillates by means of an oscillator.
  • Averaging is done over the period from the start of the delay in lowering until the healing speed is reached.
  • the metal strand is a steel strand.
  • It is preferably an at least semi-automatic method, particularly preferably an automatic method.
  • a sticker also known as shell hanger
  • shell hanger is a local phenomenon of the thin strand shell, when it temporarily gets stuck or sticks locally and mostly on a small scale to the oscillating mold wall, while neighboring areas with the strand cross-section are pulled further down, so that the strand shell locally tears open and hot liquid metal, such as steel, continues to flow into the torn areas.
  • the occurrence of a bowl hanger is also called a sticker event.
  • the parameter values can be measured directly themselves, or they can be calculated on the basis of other measurement signals; Detection also includes such a calculation.
  • Current parameter values are those parameter values that have been measured or calculated during the last 2 seconds.
  • Detection and recording of parameter values are preferably to be understood in the sense of a single action, with detection and recording thus taking place together in one action. Acquisition and recording take place at least every two seconds - i.e. a maximum of two seconds elapse between two acquisition or recording events. Recording and evaluation preferably take place periodically. However, the period of the evaluation can also deviate from the period of the recording; it is then at most double.
  • parameter values are recorded and recorded at least every 2 seconds.
  • the parameter values are measured as time-series, i.e. with a clock less than or equal to 2 seconds.
  • the parameter values include current temperature values of a continuous mold monitoring system; preferably all thermal data of this surveillance system.
  • the temperature values of the continuous mold monitoring system include temperatures at several points on the mold wall at a distance of a few mm from the strand shell.
  • the distribution temperature of the liquid steel can also be recorded and recorded independently of this.
  • the parameter values include the current gate movement speed.
  • the closing member can be a plug or a slide, for example.
  • the parameter values include the current bath level vertical velocity, which affects bath level movement.
  • the parameter values include the current strand pull-off speed.
  • the probability of a sticker event in the continuous mold is determined by means of the evaluation process.
  • the threshold value for the probability of sticker events is set by the evaluation method or its evaluation model, which determines what just happens is acceptable - this is usually continuously adjusted through additional learning.
  • the strand take-off speed (usually in [m/min]) is the speed at which the metal strand leaves the continuous mold. In normal operation, a normal strand draw-off speed v NORM is used. Those skilled in the art know that it can vary depending on the material being cast and other boundary conditions.
  • the permissible minimum operating speed (usually in [m/min]) varies depending on the chemical analysis of the metal - for example the steel - and the type of plant and, in particular, depending on the strand thickness and width; those skilled in the art know how to obtain the minimum operating speed for a given setup; he usually adheres to the specifications of the system supplier. Falling below the permissible minimum operating speed harbors potential problems, for example due to solidification too close to the mold outlet in the arch or straightening area of a continuous casting plant, for example due to the temperature of the strand surface in or behind the straightening area being too cool, for example the risk of slab quality defects such as surface cracks or internal quality increases.
  • the strand withdrawal speed is lowered to a creeping speed below the permissible minimum operating speed, or the metal strand is even temporarily stopped. This reduces productivity to a greater extent than with Application of the method according to the invention and harbors the problem potential mentioned, in particular it leads to devalued slabs or even scrap slabs.
  • the method according to the invention can be used at a strand withdrawal speed that is above the permissible minimum operating speed v MIN when the threshold value for the probability of sticker events is exceeded. According to the invention, there is in any case a reduction in the speed of the strand withdrawal that is currently being driven—that is, when the threshold value is exceeded. This reduction takes place with the required delay.
  • the amount of deceleration can be constant or change during the deceleration process.
  • the strand draw-off speed is preferably reduced at least semi-automatically, particularly preferably automatically.
  • the lowering usually takes place based on the normal strand draw-off speed v NORM that has just been set.
  • the average deceleration is at least 0.7 m/min 2 , preferably at least 1 m/min 2 . It is up to 5 m/min 2 , preferably up to 2.5 m/min 2 . Averaging is done over the period from the start of the delay in lowering until the healing speed is reached.
  • the extent of the delay primarily has an influence on transient flow phenomena in the mold - both for the liquid steel and for the casting powder, the casting slag and the meniscus line - but also on interactions with, for example, the oscillating mold or with the closing elements.
  • Machine learning means the artificial generation of model knowledge from experience and data: the artificial system learns from examples - training data - and can generalize them. To do this, machine learning algorithms build a data model based on training data.
  • the machine learning methods used are, for example, random forest, boosted tree, support vector machine, etc.
  • Deep learning is understood to mean even more in-depth methods of machine learning that use artificial neural networks ANN with numerous intermediate layers between the input layer and output layer, thereby forming an extensive inner structure.
  • the deep learning that may be used here has at least 4 layers.
  • the applied deep learning is, for example, Long-Short-Term-Memory LSTM.
  • the procedure according to the invention initiates a reduction in the strand draw-off speed much earlier; 5 - 30 seconds earlier are achievable. Because the sticker has not yet formed or is not yet very pronounced at such an early stage, it is enough to avoid it or healing, to perform a smaller delay compared to conventional breakout detection.
  • the threshold value for a deviation into a supercritical range is set by the evaluation model of the evaluation method, if necessary with the operator's adjustment options.
  • the threshold may depend on the type of anomaly being considered.
  • a threshold value is preferably set in such a way that it is already exceeded when a sticker is predicted for a position in the strand or a strand cross-section at which, at this point in time, the thickness of the strand shell is only 1-15 mm, preferably between 2 and 8 mm. present. As a result, the healing process can be carried out with less drastic means than with stickers, which are only predicted or recognized when the strand shells are thicker.
  • the method according to the invention even issues an anomaly alarm or sticker alarm at a point in time and suggests a delay in the strand withdrawal speed or, if necessary, initiates it - for example semi-automatically or automatically , where not even the basic germ has emerged.
  • the delay and throughput reduction leads to a very early calming down and problem avoidance.
  • a strand of the desired quality is still produced even when the strand draw-off speed is reduced, since the lowering takes place gently and since the minimum operating speed relevant for this quality is not undershot.
  • the threshold value is exceeded when a sticker forms or nucleates on the meniscus line, the strand shell and a surface defect due to the sticker is so thin that it is removed during further processing of the slabs obtained from the steel strand - for example by descaling - so that the sticker for the slabs does not cause any loss of quality in the further processing product.
  • the strand withdrawal speed is maintained at the healing speed v LOW for a period of at least 50%, preferably at least 65%, and up to 120%, preferably up to 100%, of a continuous mold run with v Low , and then with a average acceleration of at least 0.2 m/min 2 , preferably at least 0.5 m/min 2 , and up to 5 m/min 2 , preferably up to 2 m/min 2 .
  • Averaging is done over the period from the start of acceleration to the end of acceleration.
  • the actual value to be selected for the duration of the hold - i.e. a target value for the duration of the hold - is specified, for example, by the plant operator or the system supplier within the percentage time interval resulting from the formula.
  • the plant operator could, for example, aim for the middle of the time interval.
  • the duration of the hold is selected from the interval 60% - 90% of the duration of a continuous mold run with healing speed v Low . If, for example, the formula results in the limit values 40 and 70, the duration of the hold is selected from the interval 50% - 70% of the duration of a continuous mold run with healing speed v Low .
  • the speed of the strand withdrawal is reduced for a period of at least 50%, preferably at least 65%, up to 120%, preferably up to 100% continuous mold passage with v Low at a healing speed v LOW in the amount of 100-130% of the permissible minimum operating speed v MIN , preferably in the amount of 100-120% of the permissible minimum operating speed v MIN , and thereafter increased with an average acceleration of at least 0.2 m/min 2 , preferably at least 0.5 m/min 2 , and up to 5 m/min 2 , preferably up to 2 m/min 2 . Averaging is done over the period from the start of acceleration to the end of acceleration.
  • a strand withdrawal speed of 100-130% of the permissible minimum operating speed v MIN is present throughout the entire duration, but it changes suddenly at least once, or it changes steadily - at least once - during at least part of that period. It can also change throughout the duration.
  • the strand withdrawal speed in the range 100-130% of the allowable minimum operating speed v MIN , preferably in the amount of 100-120% of the allowable minimum operating speed v MIN .
  • the strength of the acceleration can be constant or change during the acceleration process.
  • the duration of the passage through the continuous mold results from the total length L [m] of the relevant continuous mold and the healing speed v LOW from the relationship (L ⁇ 0.1 m)/v LOW .
  • the procedure according to the invention initiates a reduction in the strand draw-off speed much earlier; 5 - 30 seconds earlier are achievable. Because the sticker has not yet developed or is not yet very pronounced at such an early point in time, it is sufficient to avoid or heal it by delaying the healing speed to a high level compared to conventional breakout detection, and comparatively briefly to this healing speed remain. Since the difference between the healing speed and the strand pull-off speed that is usually aimed for before the lowering is small, a low acceleration compared to conventional breakout detection is sufficient afterwards. In the interests of higher production rates, a normal strand withdrawal speed should nevertheless be reached quickly, but with increasing acceleration the risk of stickers occurring increases again.
  • the strand draw-off speed is essentially increased to the strand draw-off speed prevailing before the lowering.
  • essentially means a deviation of maximum +/- 15%.
  • parameter values distributor can be, for example, parameter values such as content / volume / mass of the liquid metal in the distributor, current distributor temperature and current distributor level height, current closing element position, current distributor height position, current distributor height movement speed.
  • non-thermal parameter values on the continuous mold can, for example, be parameter values such as bath level height position—indicating the fill level of the continuous mold; also called meniscus height position -, waviness of the meniscus, amount of casting powder added based, for example, on a unit of time or on the strand withdrawal speed, casting powder thickness on the bath level, casting powder thickness distribution over the surface of the bath level.
  • the thickness of the casting powder on the bath level is to be understood as meaning the average layer height of the casting powder on the surface of the bath level, consisting of a liquid portion near the bath level and solid portions that lie above it.
  • parameter values on the oscillator can be, for example, values of oscillation parameters such as frequency, stroke, sinusoidality, or parameter values such as hydraulic pressure, oscillation force, inclination of the oscillator.
  • parameter values of the movement of the metal strand can be, for example, pull-out forces on strand guide segments. It is generally known that, for the continuous casting of a metal strand, a strand guide with strand guide segments is used as the current state of the art in terms of plant engineering. Individual rollers of such strand guide segments can be driven and exert driving forces, so-called pull-out forces, on the metal strand, which can be measured.
  • parameter values of the metal strand can be, for example, strand frictional force, strand frictional energy, strand frictional power, for example per strand, per perimeter length unit, per strand guiding surface unit in the strand guiding mold.
  • parameter value of the casting process is, for example, the immersion tube immersion depth below the bath level, or a characteristic value of the dynamic strand bulging - also called dynamic bulging. It can also be parameter values for the negative strip time or for the negative strip. They describe the time or the distance covered by the continuous mold during this time, during which the continuous mold overtakes the metal strand within an oscillation cycle.
  • the methods according to the invention are preferably computer-implemented methods, for example implemented in the plant control or plant regulation of a continuous casting plant.
  • a further subject matter of the present application is a computer for executing a computer-implemented method according to the invention.
  • a further object of the present application is a plant control and/or regulation of a continuous casting plant with a computer for carrying out a computer-implemented method according to the invention.
  • a further subject matter of the present application is a computer program product, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the latter to carry out the steps of the method according to the invention.
  • a further subject matter of the present application is a computer-readable data carrier on which such a computer program product is stored.
  • a computer program product is to be understood as a computer program stored on a carrier.
  • a method according to the invention can be used alone, or it can be used in addition to conventional methods for detecting stickers or predicting strand breakouts. It is easy to retrofit and results in increased productivity. If it is used in addition to conventional methods for detecting stickers or predicting strand breakthroughs, there is the advantage that the number of conventional sticker alarms is reduced, since the circumstances leading to them are prevented to a high percentage by the method according to the invention as a precaution.
  • a further subject matter of the present application is a signal processing device with a machine-readable program code which has regulation commands and/or control commands for carrying out a method according to the invention.
  • the signal processing device is, for example, a control and/or regulating device, for example a plant control and/or plant regulation of a continuous casting plant.
  • a further subject matter of the present application is a continuous casting plant comprising such a signal processing device.
  • a further object of the present application is a machine-readable program code for such a signal processing device, the program code having control commands and/or regulation commands which cause the signal processing device to carry out a method according to the invention.
  • a further object of the present application is a storage medium with such a machine-readable program code stored thereon.
  • Automatic means that in a method according to the invention, the individual steps such as acquisition, recording, evaluation, data model creation, data model evaluation, deviation analysis, target/actual comparison, risk assessment/calculation, risk value comparison with threshold value, determination of the delay value, initiation of the Delay by triggering, setting the healing speed, healing time at low speed, re-acceleration, setting the new speed setpoint, et cetera without any intervention carried out by humans, with the exception that a human developed, programmed, imported and commissioned the entire computer, control and regulation program.
  • an operator of the continuous casting plant is involved in the overall process of the method according to the invention and he or she confirms or rejects the decisions suggested by the method according to the invention and its computer program for individual steps in the sequence of the individual step chain.
  • figure 1 shows a continuous schematic representation of a course according to the invention of the strand pull-off speed versus time in comparison to the broken line course when using a conventional method for detecting stickers or predicting strand breakthroughs. It shows how the reduction of the previously prevailing normal strand take-off speed v NORM 1.2 m/min begins automatically and immediately according to the invention when the threshold value is exceeded.
  • the lowering takes place with an average deceleration of 1.5 m/min 2 to a healing speed v LOW 0.8 m/min.
  • the healing speed v LOW is 100% of the minimum operating speed v MIN .
  • the healing speed v LOW is maintained for 45 seconds, which is 75% of the duration of a run mold run at that speed.
  • the normal strand take-off speed v NORM is accelerated and production is continued.
  • the progression when using a conventional method is shown as a solid line. Lowering of the strand withdrawal speed occurs later, the deceleration to a lower strand withdrawal speed serving for healing, in this case a creeping speed below the minimum operating speed v MIN , is much greater. Crawl speed is maintained for 60 seconds. The subsequent acceleration is lower than in the case of the curve according to the invention, and the normal strand withdrawal speed v NORM is only reached later. As a result, with the invention Process produces more strand, which means that the plant productivity is improved with it.
  • FIG 2 shows a rough diagram of a continuous casting plant 1 with which a metal strand 2 - for example a steel strand - is produced by means of a continuous casting process.
  • Liquid metal 3 is fed continuously into the continuous mold 5 via a distributor 4 . It runs through them and forms a thin strand shell as a result of cooling at the edge, which shell surrounds a liquid core of the metal strand 2 .
  • the flow of the liquid metal 3 from the outlet 6 - here a dip tube - of the distributor 4 is controlled or regulated via closing elements such as plugs or slides.
  • the metal billet 2 is drawn off at a billet draw-off speed from the continuous mold 5, which oscillates by means of an oscillator (not explicitly shown). After exiting the continuous mold 5, the metal strand 2 is further cooled in the subsequent strand guide 7 and guided until it has completely solidified.

Landscapes

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

Abstract

Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstranges, bei dem während des Gießens zumindest alle 2 Sekunden eine Erfassung und Aufzeichnung von Parameter-Werten stattfindet und eine Auswertung der aufgezeichneten Parameter-Werte mittels eines Auswerteverfahrens erfolgt. Die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events in der Durchlaufkokille wird ermittelt, und bei Überschreitung eines Schwellenwertes für die Wahrscheinlichkeit erfolgt eine Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit v<sub>AB</sub> auf eine Heilgeschwindigkeit v<sub>LOW</sub> in Höhe von 100 - 130 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit v<sub>MIN</sub>, wobei die gemittelte Verzögerung dabei zwischen 0,7 und 5 m/min<sup>2</sup> liegt.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstranges mittels Eingießens von flüssigem Metall aus einem Verteiler in eine Durchlaufkokille, die mittels eines Oszillators oszilliert.
    • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Metallstränge - beispielsweise Stahlstränge - mittels Stranggussverfahren herzustellen. Dabei wird flüssiges Metall kontinuierlich in die Durchlaufkokille eingegeben, durchläuft sie und bildet dabei infolge Kühlung am Rand eine dünne Strangschale, die einen flüssigen Kern des Metallstranges umgibt. Der Fluss des flüssigen Metalls aus dem Auslauf eines Verteilers wird über Schließorgane wie Stopfen oder Schieber gesteuert beziehungsweise geregelt. Der Metallstrang wird aus der Durchlaufkokille mit einer Strangabzugsgeschwindigkeit abgezogen. Nach dem Austritt aus der Durchlaufkokille wird der Metallstrang in der anschließenden Strangführung weiter gekühlt und bis zur vollständigen Erstarrung geführt. Um ein Festkleben der Strangschale an der Durchlaufkokille zu vermeiden, oszilliert die Durchlaufkokille dabei. Trotz dieser Maßnahme kann es zum Festkleben kommen; das wird auch als Sticker oder Schalenhänger bezeichnet. Ein dadurch verursachtes Aufreißen der Strangschale führt zur Erzeugung von Ausschuss und macht zur Behebung des Problems aufwändige Korrekturmaßnahmen beim Betrieb der Stranggussanlage notwendig.
    • Zusammenfassung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstranges bereitzustellen, bei dem Sticker vermieden beziehungsweise so früh erkannt werden, dass die Behebung des Problems mit geringem Aufwand möglich ist.
    • Technische Lösung Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
  • Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstranges mittels Eingießens von flüssigem Metall aus einem Verteiler in eine Durchlaufkokille,
    die mittels eines Oszillators oszilliert,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass während des Gießens zumindest alle 2 Sekunden eine Erfassung und Aufzeichnung von Parameter-Werten stattfindet,
    wobei diese Parameter-Werte zumindest umfassen
    • aktuelle Temperatur-Werte eines Überwachungssystems der Durchlaufkokille,
    • aktuelle Schließorganbewegungsgeschwindigkeit,
    • aktuelle Badspiegelvertikalgeschwindigkeit,
    • aktuelle Strangabzugsgeschwindigkeit,
    und dass eine, bevorzugt periodische, Auswertung der aufgezeichneten Parameter-Werte erfolgt mittels eines Auswerteverfahrens auf Basis der aktuellen sowie vergangener Parameter-Werte und dabei die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events in der Durchlaufkokille ermittelt wird, und bei Überschreitung eines Schwellenwertes für die Wahrscheinlichkeit eine Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit vAB auf eine Heilgeschwindigkeit vLOW in Höhe von 100 - 130 % einer zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, bevorzugt in Höhe von 100 - 120 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, erfolgt, wobei die gemittelte Verzögerung dabei zwischen 0,7 und 5 m/min2 liegt, bevorzugt zwischen 1,0 und 2,5 m/min2.
  • Gemittelt wird dabei über den Zeitraum von Beginn der Verzögerung zur Absenkung bis zum Erreichen der Heilgeschwindigkeit.
  • Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Metallstrang um einen Stahlstrang.
  • Bevorzugt handelt es sich um ein zumindest halbautomatisches Verfahren, besonders bevorzugt um ein automatisches Verfahren.
  • Bezüglich des grundsätzlichen Ablaufs eines Stranggussverfahrens zur Herstellung eines Metallstranges wird auf die eingangs gemachten Erläuterungen zum Stand der Technik verwiesen.
  • Ein Sticker, auch Schalenhänger genannt, ist ein lokales Phänomen der dünnen Strangschale, wenn sie örtlich und meist kleinräumig an der oszillierenden Kokillenwand vorübergehend hängen oder kleben bleibt, während benachbarte Bereiche mit dem Strangquerschnitt weiter nach unten abgezogen werden, sodass die Strangschale dort lokal aufreißt und heißes flüssiges Metall, beispielsweise Stahl, in die aufgerissenen Bereiche nachfließt. Das Auftreten eines Schalenhängers wird auch Sticker-Event genannt.
  • Die Parameter-Werte können direkt selber gemessen sein, oder sie können errechnet sein auf Basis anderer Messsignale; Erfassung umfasst auch ein derartiges Errechnen. Aktuelle Parameter-Werte sind diejenigen Parameter-Werte, die während der letzten 2 Sekunden gemessen oder errechnet wurden.
  • Erfassung und Aufzeichnung von Parameter-Werten sind dabei bevorzugt im Sinne einer einzigen Handlung zu verstehen, wobei Erfassung und Aufzeichnung also gemeinsam in einer Handlung erfolgen. Erfassung und Aufzeichnung finden zumindest alle zwei Sekunden statt - zwischen zwei Erfassungsbeziehungsweise Aufzeichnungsereignissen verstreichen also maximal zwei Sekunden.
    Erfassung und Auswertung erfolgen bevorzugt gleich periodisch. Die Periodendauer der Auswertung kann aber auch von der Periodendauer der Erfassung abweichen; sie beträgt dann höchstens das Doppelte.
  • Während des Gießens findet zumindest alle 2 Sekunden Erfassung und Aufzeichnung von Parameter-Werten statt. Die Parameter-Werte werden als Time-series gemessen, also mit einem Takt kleiner/gleich 2 Sekunden.
  • Die Parameter-Werte umfassen aktuelle Temperatur-Werte eines Überwachungssystems der Durchlaufkokille; vorzugsweise alle thermischen Daten dieses Überwachungssystems. Die Temperatur-Werte des Überwachungssystems der Durchlaufkokille umfassen Temperaturen an mehreren Stellen der Kokillenwand mit einigen mm Abstand zur Strangschale, davon unabhängig kann auch die Verteilertemperatur des Flüssigstahls erfasst und aufgezeichnet werden.
  • Die Parameter-Werte umfassen die aktuelle Schließorganbewegungsgeschwindigkeit. Bei dem Schließorgan kann es sich beispielsweise um einen Stopfen oder einen Schieber handeln.
  • Die Parameter-Werte umfassen die aktuelle Badspiegelvertikalgeschwindigkeit, welche die Badspiegelbewegung betrifft.
  • Die Parameter-Werte umfassen die aktuelle Strangabzugsgeschwindigkeit.
  • Mittels des Auswerteverfahrens wird die Wahrscheinlichkeit eines Sticker-Events in der Durchlaufkokille ermittelt.
  • Der Schwellenwert für die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events wird vom Auswerteverfahren beziehungsweise seinem Auswertemodell gesetzt, welches bestimmt, was gerade noch akzeptabel ist - das wird in der Regel laufend durch Hinzulernen angepasst.
  • Die Strangabzugsgeschwindigkeit (üblicherweise in [m/min]) ist die Geschwindigkeit, mit der der Metallstrang die Durchlaufkokille verlässt. Im Normalbetrieb wird eine Normalstrangabzugsgeschwindigkeit vNORM verwendet. Dem Fachmann ist bekannt, dass sie je nach vergossenem Material und anderen Randbedingungen variieren kann.
  • Die zulässige Minimalbetriebsgeschwindigkeit (üblicherweise in [m/min]) ist je nach chemischer Analyse des Metalls - beispielsweise des Stahls - und der Anlagenbauart und insbesondere in Abhängigkeit von Strangdicke und -breite verschieden; dem Fachmann ist bekannt, wie er die Minimalbetriebsgeschwindigkeit für ein bestimmtes Setup erhält; er hält sich dabei meist an die Vorgaben des Anlagenlieferanten. Ein Unterschreiten der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit birgt Problempotential, beispielsweise aufgrund von Durcherstarrung zu nahe am Kokillenaustritt im Bogen- oder Richtbereich einer Stranggussanlage, beispielsweise aufgrund zu kühler Strangoberflächentemperatur im beziehungsweise hinter dem Richtbereich, beispielsweise steigt das Risiko von Brammenqualitätsfehlern wie etwa bezüglich Oberflächenrissigkeit oder Innenqualität.
  • Bei herkömmlichen Verfahren zur Erkennung von Stickern beziehungsweise Vorhersage von Strangdurchbrüchen wird die Strangabzugsgeschwindigkeit auf eine unterhalb der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit liegende Kriechgeschwindigkeit abgesenkt oder der Metallstrang sogar vorübergehend gestoppt. Das mindert die Produktivität in stärkerem Ausmaß als bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und birgt das genannte Problempotential, insbesondere führt das zu abgewerteten Brammen oder sogar Ausschussbrammen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei einer Strangabzugsgeschwindigkeit, die bei der Überschreitung des Schwellenwertes für die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events oberhalb der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN liegt, anwendbar.
    Erfindungsgemäß findet jedenfalls eine Absenkung der aktuell - also bei der Überschreitung des Schwellenwertes - gefahrenen Strangabzugsgeschwindigkeit statt. Diese Absenkung erfolgt mit der geforderten Verzögerung.
  • Die Stärke der Verzögerung kann konstant sein oder sich während des Verzögerungsvorganges ändern.
  • Bevorzugt erfolgt die Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit zumindest halbautomatisch, besonders bevorzugt automatisch.
    Die Absenkung erfolgt in der Regel ausgehend von der gerade eingestellten Normalstrangabzugsgeschwindigkeit vNORM.
    Die gemittelte Verzögerung beträgt zumindest 0,7 m/min2, bevorzugt zumindest 1 m/min2. Sie beträgt bis zu 5 m/min2, bevorzugt bis zu 2,5 m/min2.
    Gemittelt wird dabei über den Zeitraum von Beginn der Verzögerung zur Absenkung bis zum Erreichen der Heilgeschwindigkeit.
  • Üblicherweise sind das die in der Steuerung/Regelung der Stranggußanlage vorzugebenden Sollwerte, die im Rahmen der nach dem Stand der Technik der betreffenden Anlage erreichbaren Genauigkeit eingestellt werden.
  • Das Ausmaß der Verzögerung hat vor allem Einfluss auf transiente Strömungsphänomene in der Kokille - sowohl für den Flüssigstahl als auch für das Gießpulver, die Gießschlacke und die Meniskuslinie - , aber auch auf Wechselwirkungen mit beispielsweise der oszillierenden Kokille oder mit den Schließorganen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events im Auswerteverfahren mittels Abweichungsanalyse ermittelt.
    Das Auswerteverfahren verwendet dann zur Abweichungsanalyse Abweichungsregeln. Vorzugsweise sind die Abweichungsregeln des Auswerteverfahrens auf Basis vergangener Daten erstellt unter Verwendung zumindest eines Mitglieds der Gruppe bestehend aus
    • Machine Learning,
    • Deep Learning.
  • Unter Machine Learning ist zu verstehen die künstliche Generierung von Modell-Wissen aus Erfahrung und Daten: das künstliches System lernt aus Beispielen - Trainingsdaten - und kann diese verallgemeinern. Dazu bauen Algorithmen beim maschinellen Lernen ein Daten-Modell auf, das auf Trainingsdaten beruht. Bei den angewendeten Machine Learning Verfahren handelt es sich beispielsweise um Random Forest, Boosted Tree, Support Vector Machine, etc.
  • Unter Deep Learning versteht man noch tiefergehende Methoden des maschinellen Lernens, die künstliche neuronale Netze KNN mit zahlreichen Zwischenschichten zwischen Eingabeschicht und Ausgabeschicht einsetzt und dadurch eine umfangreiche innere Struktur herausbildet. Das hier gegebenenfalls angewendete Deep Learning weist zumindest 4 Schichten auf. Bei dem angewendeten Deep Learning handelt es sich beispielsweise um Long-Short-Term-Memory LSTM.
  • Bei einem Auswerteverfahren mittels Abweichungsanalyse auf Basis vergangener Daten - beispielsweise der Auswertung mittels Machine Learning und/oder Deep Learning - werden datenmodellbasierte Abweichungsregeln erstellt, die zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit von Sticker-events mittels Abweichungsanalyse herangezogen werden. Dass geschieht beispielsweise so, dass dabei beispielsweise sogenannte Features und Schlüsselfeatures modelliert werden, die in (passender) Kombination als Modelle die Zukunft über beispielsweise 5 - 30 Sekunden vorhersagen können. Falls diese Features beziehungsweise Schlüsselfeatures von den auf Basis der zumindest alle 2 Sekunden stattfindenden Erfassung und Auswertung der Parameter-Werte ermittelten Featurebeziehungsweise Schlüsselfeaturewerten signifikant abweichen und sich in einem überkritischen Bereich befinden, wird ein Sticker-Alarm ausgelöst und die Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit, bevorzugt schnellstmöglich, eingeleitet; das geschieht bevorzugt zumindest halbautomatisch, besonders bevorzugt automatisch.
    • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Im Vergleich zu herkömmlicher Breakout-detection leitet die erfindungsgemäße Verfahrensweise wesentlich früher eine Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit ein; 5 - 30 Sekunden früher sind erzielbar. Weil zu so einem frühen Zeitpunkt der Sticker sich noch nicht ausgebildet hat beziehungsweise noch nicht stark ausgeprägt ist, reicht es zu seiner Vermeidung oder Heilung aus, eine im Vergleich zu herkömmlicher Breakout-detection geringere Verzögerung durchzuführen.
  • Der Schwellenwert für ein Abweichen in einen überkritischen Bereich wird vom Auswertemodell des Auswerteverfahrens gesetzt, gegebenenfalls mit Anpassungsmöglichkeiten des Betreibers. Der Schwellenwert kann von der Art der betrachteten Anomalie abhängig sein. Vorzugsweise wird ein Schwellenwert so gesetzt, dass er schon überschritten wird, wenn ein Sticker für eine Position im Strang oder einen Strangquerschnitt vorhergesagt wird, an der zu diesem Zeitpunkt erst eine Dicke der Strangschale von 1 - 15 mm, bevorzugt zwischen 2 bis 8 mm, vorliegt. Infolgedessen lässt sich der Heilungsprozess mit weniger drastischen Mitteln durchführen als bei Stickern, die erst bei höherer Dicke der Strangschalen vorhergesagt beziehungsweise erkannt werden. Da der Basiskeim für Schalenhänger oftmals schon an der Meniskuslinie entsteht, kann es im Extremfall möglich sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren sogar zu einem Zeitpunkt einen Anomalie-Alarm beziehungsweise Sticker-Alarm ausgibt und Verzögerung der Strangabzugsgeschwindigkeit vorschlägt beziehungsweise gegebenenfalls - beispielsweise halbautomatisch oder automatisch - einleitet, wo noch nicht einmal der Basiskeim entstand. Die Verzögerung und Durchsatzverringerung führt zu einer sehr frühzeitigen Beruhigung und Problemvermeidung.
  • Für die Qualität des Strangs ergeben sich mehrere positive Effekte:
    Zum einen wird kein Sticker entstehen, wenn er bei Überschreitung des Schwellenwertes noch nicht physisch aufgetreten ist; die Strangschale wird also keinen qualitätsmindernden Schalenhänger-Fehler aufweisen.
  • Zum anderen wird auch bei Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit noch ein Strang der gewünschten Qualität erzeugt, da die Absenkung sanft erfolgt und da die für diese Qualität relevante Minimalbetriebsgeschwindigkeit nicht unterschritten wird.
    Außerdem ist, speziell bei Überschreitung des Schwellenwertes bei Entstehung beziehungsweise Keimsetzung eines Stickers an der Meniskuslinie, die Strangschale und ein Oberflächenfehler aufgrund des Stickers so dünn, dass er bei der Weiterverarbeitung der aus dem Stahlstrang gewonnenen Brammen abgetragen wird - beispielsweise durch Entzunderung -, so dass der Sticker für die Brammen keine Qualitätseinbußen im Weiterverarbeitungsprodukt bewirkt.
  • Vorzugsweise wird nach Erreichen der Heilgeschwindigkeit vLOW die Strangabzugsgeschwindigkeit für eine Dauer von zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 65 %, und bis zu 120 %, bevorzugt bis zu 100 %, eines Durchlaufkokillendurchlaufs mit vLow auf Heilgeschwindigkeit vLOW gehalten, und danach mit einer gemittelten Beschleunigung von zumindest 0,2 m/min2, bevorzugt zumindest 0,5 m/min2, und bis zu 5 m/min2 , vorzugsweise bis zu 2 m/min2 , erhöht.
    Gemittelt wird dabei über den Zeitraum von Beginn der Beschleunigung bis Ende der Beschleunigung.
  • Die Dauer des Haltens auf Heilgeschwindigkeit vLow in Prozent der Dauer eines Durchlaufkokillendurchlaufes mit Heilgeschwindigkeit vLow liegt bevorzugt
    innerhalb des prozentuellen Zeitintervalls,
    dessen Grenzwerte sich aus der Formel 50 + 20 * v AB − v Low / v Low + / − 15 ,
    Figure imgb0001
    • wobei vAB größer vMIN ist,
    • und wobei vAB größer vLow ist,
    • und wobei vLow der - aus dem Verfahren definierte - Sollwert für die Heilgeschwindigkeit ist,
    • ergeben,
    • wobei bei einem Ergebnis der Formel unter 50 die Untergrenze des Zeitintervalls bei 50 % der Dauer des
    • Durchlaufkokillendurchlaufs gesetzt wird.
  • Für einen gegebenenfalls gewünschten halbautomatischen oder automatischen Betrieb wird der tatsächlich zu wählende Wert für die Dauer des Haltens - also ein Sollwert für die Dauer des Haltens - beispielsweise durch den Anlagenbetreiber oder den Systemlieferanten innerhalb des aus der Formel resultierenden prozentualen Zeitintervalls vorgegeben. Der Einfachheit halber könnte der Anlagenbetreiber beispielsweise die Mitte des Zeitintervalls anstreben.
  • Ergibt die Formel beispielsweise als Ergebnis die Grenzwerte 60 und 90, wird die Dauer des Haltens aus dem Intervall 60 % - 90 % der Dauer eines Durchlaufkokillendurchlaufes mit Heilgeschwindigkeit vLow gewählt.
    Ergibt die Formel beispielsweise als Ergebnis die Grenzwerte 40 und 70, wird die Dauer des Haltens aus dem Intervall 50 % - 70 % der Dauer eines Durchlaufkokillendurchlaufes mit Heilgeschwindigkeit vLow gewählt.
  • Während des Haltens auf Heilgeschwindigkeit ist ein Pendeln um bis zu +/- 15% um den Sollwert für die Heilgeschwindigkeit vLOW herum zulässig - wobei die Minimalbetriebsgeschwindigkeit nicht zu unterschreiten ist.
    Bevorzugt ist es, die Heilgeschwindigkeit im Wesentlichen konstant zu halten.
    Die Stärke der Beschleunigung kann konstant sein oder sich während des Beschleunigungsvorganges ändern.
  • Nach einer Verfahrensvariante wird nach Erreichen der Heilgeschwindigkeit vLOW die Strangabzugsgeschwindigkeit für eine Dauer von zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 65 %, bis zu 120 %, bevorzugt bis zu 100 %, eines
    Durchlaufkokillendurchlaufs mit vLow auf einer Heilgeschwindigkeit vLOW in Höhe von 100 - 130 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN , bevorzugt in Höhe von 100 - 120 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, gehalten,
    und danach mit einer gemittelten Beschleunigung von zumindest 0,2 m/min2, bevorzugt zumindest 0,5 m/min2, und bis zu 5 m/min2 , vorzugsweise bis zu 2 m/min2 , erhöht.
    Gemittelt wird dabei über den Zeitraum von Beginn der Beschleunigung bis Ende der Beschleunigung.
  • Bei dieser Variante wird während der gesamten Dauer eine Strangabzugsgeschwindigkeit in Höhe von 100 - 130 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN , bevorzugt in Höhe von 100 - 120 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, vorliegen, allerdings verändert sie sich zumindest einmal sprunghaft, oder sie verändert sich - zumindest einmal - während zumindest eines Teiles dieser Dauer stetig. Sie kann sich auch während der gesamten Dauer verändern. Vor, während und nach der Veränderung befindet sich die Strangabzugsgeschwindigkeit im Bereich 100 - 130 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN , bevorzugt in Höhe von 100 - 120 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN.
  • Die Stärke der Beschleunigung kann konstant sein oder sich während des Beschleunigungsvorganges ändern.
  • Die Dauer des Durchlaufkokillendurchlaufs ergibt sich im erfindungsgemäßen Verfahren aus der Totallänge L [m] der betreffenden Durchlaufkokille und der Heilgeschwindigkeit vLOW aus der Beziehung (L - 0,1 m)/vLOW.
  • Im Vergleich zu herkömmlicher Breakout-detection leitet die erfindungsgemäße Verfahrensweise wesentlich früher eine Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit ein; 5 - 30 Sekunden früher sind erzielbar. Weil zu so einem frühen Zeitpunkt der Sticker sich noch nicht ausgebildet hat beziehungsweise noch nicht stark ausgeprägt ist, reicht es zu seiner Vermeidung oder Heilung aus, auf eine im Vergleich zu herkömmlicher Breakout-detection hohe Heilgeschwindigkeit zu verzögern, und vergleichsweise kurz auf dieser Heilgeschwindigkeit zu verbleiben. Da der Abstand der Heilgeschwindigkeit zu der in der Regel angestrebten vor der Absenkung herrschenden Strangabzugsgeschwindigkeit gering ist, reicht danach eine im Vergleich zu herkömmlicher Breakout-detection geringe Beschleunigung aus.
    Eine Normalstrangabzugsgeschwindigkeit soll im Interesse hoher Produktionsraten dennoch schnell erreicht werden, mit zunehmender Beschleunigung steigt jedoch die Gefahr des Auftretens von Stickern erneut.
  • Vorzugsweise wird die Strangabzugsgeschwindigkeit im Wesentlichen auf die vor der Absenkung herrschende Strangabzugsgeschwindigkeit erhöht. Unter im Wesentlichen ist in diesem Zusammenhang eine Abweichung von maximal +/- 15 % zu verstehen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Parameter-Werte auch zumindest einen, bevorzugt zumindest zwei, besonders bevorzugt zumindest drei, weiteren aktuellen Parameter-Wert zumindest einer Art von Parameter-Werten aus der Gruppe bestehend aus
    • Parameter-Werte Verteiler,
    • nicht-thermische Parameter-Werte an der Durchlaufkokille,
    • Parameter-Werte am Oszillator,
    • Parameter-Werte der Bewegung des Metallstranges
    • Parameter-Werte des Metallstranges;
    • Parameter-Werte des Gießprozesses.
  • Damit können Sticker noch genauer vorhergesagt beziehungsweise vermieden werden, herkömmlich gilt: je mehr Parameter-Werte verwendet werden, desto besser, weil sich damit die Modell-Bildung und damit die Vorhersagequalität verbessern.
  • Bei der Art von Parameter-Wert "Parameter-Werte Verteiler" kann es sich beispielsweise um Parameter-Werte wie Inhalt/Volumen/Masse des flüssigen Metalls im Verteiler, aktuelle Verteilertemperatur und aktuelle Verteilerspiegelhöhe, aktuelle Schließorganposition, aktuelle Verteilerhöhenposition, aktuelle Verteilerhöhenbewegungsgeschwindigkeit handeln.
  • Bei der Art von Parameter-Wert "nicht-thermische Parameter-Werte an der Durchlaufkokille" kann es sich beispielsweise um Parameter-Werte wie Badspiegel-Höhenposition - den Füllstand der Durchlaufkokille bezeichnend; auch genannt Meniskus-Höhenposition -, Welligkeit des Meniskus, Gießpulvermengenzugabe bezogen beispielsweise auf Zeiteinheit oder auf die Strangabzugsgeschwindigkeit, Gießpulverdicke auf dem Badspiegel, Gießpulverdickenverteilung über die Oberfläche des Badspiegels, handeln. Dabei ist unter der Gießpulverdicke auf dem Badspiegel die mittlere Schichthöhe des Gießpulvers auf der Oberfläche des Badspiegels zu verstehen, bestehend aus flüssigem Anteil nahe dem Badspiegel und festen Anteilen, die darüber liegen.
  • Bei der Art von Parameter-Wert "Parameter-Werte am Oszillator" kann es sich beispielsweise um Werte von Oszillierparametern wie Frequenz, Hub, Sinusförmigkeit, oder um Parameter-Werte wie Hydraulikdruck, Oszillierkraft, Schrägstellung des Oszillators handeln.
  • Bei der Art von Parameter-Wert "Parameter-Werte der Bewegung des Metallstranges" kann es sich beispielsweise um Ausziehkräfte an Strangführungssegmenten handeln.
    Es ist allgemein bekannt, dass zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstranges eine Strangführung mit Strangführungssegmenten als anlagenbautechnisch aktueller Stand der Technik verwendet wird. Einzelne Rollen solcher Strangführungssegmente können angetrieben sein und Treibkräfte, sogenannte Ausziehkräfte auf den Metallstrang ausüben, die gemessen werden können.
  • Bei der Art von Parameter-Wert "Parameter-Werte des Metallstranges" kann es sich beispielsweise um Strangreibungskraft, Strangreibungsenergie, Strangreibungsleistung handeln, beispielsweise pro Strang, pro Perimeterlängeneinheit, pro Strangführungsflächeneinheit in der Strangführungskokille.
  • Bei der Art von Parameter-Wert "Parameter-Werte des Gießprozesses" handelt es sich beispielsweise um die Tauchrohr-Eintauchtiefe unter den Badspiegel, oder einen Kennwert der dynamischen Strangausbauchung - auch dynamic bulging genannt.
    Es kann sich auch um Parameter-Werte zur negative strip time oder zum negative strip handeln. Sie bezeichnen die Zeit beziehungsweise den während dieser Zeit zurückgelegten Weg der Durchlaufkokille, während der die Durchlaufkokille innerhalb eines Oszillierzyklus den Metallstrang überholt.
  • Die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bevorzugt zumindest halbautomatisch, besonders bevorzugt automatisch, durchgeführt; bevorzugt werden zumindest die Verfahrensschritte im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 halbautomatisch, besonders bevorzugt automatisch, durchgeführt.
  • Bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Verfahren um computerimplementierte Verfahren, beispielsweise implementiert in der Anlagensteuerung beziehungsweise Anlagenregelung einer Stranggußanlage.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Computer zur Ausführung eines erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Anlagensteuerung und/oder -regelung einer Stranggußanlage mit einem Computer zur Ausführung eines erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein computerlesbarer Datenträger, auf dem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Dabei ist Computerprogrammprodukt zu verstehen als ein auf einem Träger gespeichertes Computerprogramm.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann allein angewendet werden, oder es kann angewendet werden in Ergänzung zu herkömmlichen Verfahren zur Erkennung von Stickern beziehungsweise Vorhersage von Strangdurchbrüchen. Es ist einfach nachrüstbar und resultiert in gesteigerter Produktivität. Wenn es zusätzlich zu herkömmlichen Verfahren zur Erkennung von Stickern beziehungsweise Vorhersage von Strangdurchbrüchen angewendet wird, ergibt sich der Vorteil, dass die Zahl herkömmlicher Sticker-Alarme vermindert wird, da die dazu führenden Umstände durch das erfindungsgemäße Verfahren zu einem hohen Prozentsatz vorsorglich verhindert werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, der Regelbefehle und/oder Steuerbefehle zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist beispielsweise eine Steuer und/oder Regeleinrichtung, beispielsweise eine Anlagensteuerung und/oder Anlagenregelung einer Stranggußanlage.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Stranggußanlage umfassend eine solche Signalverarbeitungseinrichtung.
    Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein maschinenlesbarer Programmcode für eine solche Signalverarbeitungseinrichtung wobei der Programmcode Steuerbefehle und/oder Regelbefehle aufweist, welche die Signalverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.
    Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren derartigen Programmcode.
  • Unter automatisch ist zu verstehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Einzelschritte wie beispielsweise Erfassung, Aufzeichnung, Auswertung, Datenmodellerstellung, Datenmodellauswertung, Abweichungsanalyse, Soll-Ist-Vergleich, Risikobewertung/- berechnung, Risikowert-Vergleich mit Schwellenwert, Festlegung des Verzögerungswertes, Einleitung der Verzögerung durch Triggern, Festlegung der Heilgeschwindigkeit, Heilungszeitdauer auf niedriger Geschwindigkeit, Wiederbeschleunigung, Festlegung des neuen Geschwindigkeitssollwertes, et cetera ohne jedweden Eingriff durch den Menschen erfolgt, mit der Ausnahme dass ein Mensch das gesamte Computer-, Steuer- und Regelungsprogramm entwickelt, programmiert, eingespielt und in Betrieb genommen hat.
    Unter halbautomatisch ist zu verstehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren an der einen oder anderen Stelle des Gesamtablaufes der Mensch eingreift, beispielsweise beim Einleiten der Verzögerung durch den Trigger, oder bei der Festlegung der Heilungsdauer, oder bei der Festlegung auf welche neue Zielgeschwindigkeit nach der Sticker-Heilung eingestellt werden soll. In anderen Worten: ein Betriebsmitarbeiter der Stranggußanlage ist in den Gesamtablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens eingebunden, und dieser bestätigt oder verwirft im Ablauf der Einzelschritte-Kette bei einzelnen Schritten die vom erfindungsgemäßen Verfahren und seinem Computerprogramm vorgeschlagene Entscheidungen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verlaufes der Strangabzugsgeschwindigkeit gegen die Zeit.
    Fig. 2
    ein grobes Schema einer Stranggußanlage.
    Beschreibung der Ausführungsformen Beispiele
  • Figur 1 zeigt durchgezogen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verlaufes der Strangabzugsgeschwindigkeit gegen die Zeit im Vergleich zum strichlierten Verlauf bei Anwendung eines herkömmlichen Verfahrens zur Erkennung von Stickern beziehungsweise Vorhersage von Strangdurchbrüchen. Dargestellt ist, wie zum Zeitpunkt des Überschreitens des Schwellenwertes automatisch unmittelbar die erfindungsgemäße Absenkung der vorher herrschenden Normalstrangabzugsgeschwindigkeit vNORM 1,2 m/min beginnt. Die Absenkung erfolgt mit einer gemittelten Verzögerung von 1,5 m/min2 auf eine Heilgeschwindigkeit vLOW 0,8 m/min. Die Heilgeschwindigkeit vLOW beträgt 100% der Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN. Die Heilgeschwindigkeit vLOW wird für 45 Sekunden beibehalten, was 75% der Dauer eines Durchlaufkokillendurchlaufs bei dieser Geschwindigkeit entspricht. Dann wird mit einer gemittelten Beschleunigung von 0,8 m/min2 auf Normalstrangabzugsgeschwindigkeit vNORM beschleunigt und damit weiterproduziert.
    Durchgezogen ist der Verlauf bei Anwendung eines herkömmlichen Verfahrens dargestellt. Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit erfolgt erst später, die Verzögerung auf eine tiefer liegende, der Heilung dienende Strangabzugsgeschwindigkeit, hier eine Kriechgeschwindigkeit unterhalb der Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, ist viel stärker. Die Kriechgeschwindigkeit wird für 60 Sekunden beibehalten. Die anschließende Beschleunigung ist geringer als beim erfindungsgemäßen Verlauf, die Normalstrangabzugsgeschwindigkeit vNORM wird erst später erreicht. Infolgedessen wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mehr an Strang produziert, was bedeutet, dass die Anlagenproduktivität damit verbessert wird.
  • Figur 2 zeigt ein grobes Schema einer Stranggußanlage 1, mit der ein Metallstrang 2 - beispielsweise ein Stahlstrang - mittels Stranggussverfahren hergestellt wird. Flüssiges Metall 3 wird kontinuierlich über einen Verteiler 4 in die Durchlaufkokille 5 eingegeben. Es durchläuft sie und bildet dabei infolge Kühlung am Rand eine dünne Strangschale, die einen flüssigen Kern des Metallstranges 2 umgibt. Der Fluss des flüssigen Metalls 3 aus dem Auslauf 6 - hier ein Tauchrohr - des Verteilers 4 wird über Schließorgane wie Stopfen oder Schieber gesteuert beziehungsweise geregelt. Der Metallstrang 2 wird aus der mittels eines nicht explizit dargestellten Oszillators oszillierenden Durchlaufkokille 5 mit einer Strangabzugsgeschwindigkeit abgezogen. Nach dem Austritt aus der Durchlaufkokille 5 wird der Metallstrang 2 in der anschließenden Strangführung 7 weiter gekühlt und bis zur vollständigen Erstarrung geführt.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1
    Stranggußanlage
    2
    Metallstrang
    3
    flüssiges Metall
    4
    Verteiler
    5
    Durchlaufkokille
    6
    Auslauf
    7
    Strangführung

Claims (15)

  1. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstranges mittels Eingießens von flüssigem Metall aus einem Verteiler in eine Durchlaufkokille,
    die mittels eines Oszillators oszilliert,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass während des Gießens zumindest alle 2 Sekunden Erfassung und Aufzeichnung von Parameter-Werten stattfindet,
    wobei diese Parameter-Werte zumindest umfassen
    - aktuelle Temperatur-Werte eines Überwachungssystems der Durchlaufkokille,
    - aktuelle Schließorganbewegungsgeschwindigkeit,
    - aktuelle Badspiegelvertikalgeschwindigkeit,
    - aktuelle Strangabzugsgeschwindigkeit,
    und dass eine, bevorzugt periodische, Auswertung der aufgezeichneten Parameter-Werte erfolgt mittels eines Auswerteverfahrens auf Basis der aktuellen sowie vergangener Parameter-Werte und dabei die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events in der Durchlaufkokille ermittelt wird, und bei Überschreitung eines Schwellenwertes für die Wahrscheinlichkeit eine Absenkung der Strangabzugsgeschwindigkeit vAB auf eine Heilgeschwindigkeit vLOW in Höhe von 100 - 130 % einer zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, bevorzugt in Höhe von 100 - 120 % der zulässigen Minimalbetriebsgeschwindigkeit vMIN, erfolgt, wobei die gemittelte Verzögerung dabei zwischen 0,7 und 5 m/min2 liegt, bevorzugt zwischen 1,0 und 2,5 m/min2.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahrscheinlichkeit von Sticker-Events im Auswerteverfahren mittels Abweichungsanalyse ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der Heilgeschwindigkeit vLOW die Strangabzugsgeschwindigkeit für eine Dauer von zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 65 %, und bis zu 120 %, bevorzugt bis zu 100 %, eines Durchlaufkokillendurchlaufs mit vLow auf Heilgeschwindigkeit vLOW gehalten wird, und danach mit einer gemittelten Beschleunigung von zumindest 0,2 m/min2, bevorzugt zumindest 0,5 m/min2, und bis zu 5 m/min2 , vorzugsweise bis zu 2 m/min2, erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dauer des Haltens auf Heilgeschwindigkeit vLow in Prozent der Dauer eines Durchlaufkokillendurchlaufes mit Heilgeschwindigkeit vLow
    innerhalb des prozentuellen Zeitintervalls liegt,
    dessen Grenzwerte sich aus der Formel 50 + 20 * v AB − v Low / v Low + / − 15 ,
    Figure imgb0002
    wobei vAB größer vMIN ist,
    und wobei vAB größer vLow ist,
    ergeben,
    wobei bei einem Ergebnis der Formel unter 50 die Untergrenze des Zeitintervalls bei 50 % der Dauer des Durchlaufkokillendurchlaufs gesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangabzugsgeschwindigkeit im Wesentlichen auf die vor der Absenkung herrschende Strangabzugsgeschwindigkeit erhöht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungsregeln des Auswerteverfahrens erstellt werden unter Verwendung zumindest eines Mitglieds der Gruppe bestehend aus
    - Machine Learning,
    - Deep Learning.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter-Werte auch zumindest einen, bevorzugt zumindest zwei, besonders bevorzugt zumindest drei, weiteren aktuellen Parameter-Wert zumindest einer Art von Parameter-Werten aus der Gruppe bestehend aus
    - Parameter-Werte Verteiler,
    - nicht-thermische Parameter-Werte an der Durchlaufkokille,
    - Parameter-Werte am Oszillator,
    - Parameter-Werte der Bewegung des Metallstranges,
    - Parameter-Werte des Metallstranges,
    - Parameter-Werte des Gießprozesses,
    umfassen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein computerimplementiertes Verfahren ist.
  9. Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, dadurch gekennzeichnet, dass er Steuerbefehle und/oder Regelbefehle zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
  10. Maschinenlesbarer Programmcode für eine Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode Steuerbefehle und/oder Regelbefehle aufweist, welche die Signalverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 veranlassen.
  11. Speichermedium mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode nach Anspruch 10.
  12. Computer zur Ausführung eines computerimplementierten Verfahrens nach Anspruch 8.
  13. Anlagensteuerung und/oder -regelung einer Stranggußanlage mit einem Computer zur Ausführung eines computerimplementierten Verfahrens nach Anspruch 8.
  14. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
  15. Computerlesbarer Datenträger, auf dem ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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