Liebig, Heinz (Wefortstrasse 28 Moers, D-47445, DE)
Kirchhoff, Stefan (Exzellenstrasse 26 Dortmund, D-44287, DE)
Liebig, Heinz (Wefortstrasse 28 Moers, D-47445, DE)
Kirchhoff, Stefan (Exzellenstrasse 26 Dortmund, D-44287, DE)
| 1. | Verfahren zum Vorbereiten des an einem unteren Ende durch einen Schieber (14) verschließbaren Ausgußkanal (13) einer StahlgieBpfanne (11) für einen neuen Angießvorgang, bei dem (Verfahren) der Ausgußkanal (13) über dem im SchlieBstellung befindlichen Schieber (14) durch ein über dem Ausgußkanal (13) positionierbares Füllrohr (15) mit einer rieselfähigen Schieberfüllmasse (27) befüllt und oberhalb des AusguBkanals (13) noch eine Anhäufung dieser Schieberfüllmasse (27) angeschüttet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor Dosierung der Schieberfüllmasse (27) durch berührungsfreie Erfassung die Position der Austrittsöffnung (16) des Füllrohrs (15) in einer horizontalen Ebene im Bezug auf die Achse des Ausgußkanals (13) und ggfls. die Gestalt des Austrittsendes (16) des Füllrohrs (15) ermittelt wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Position und ggfls. der Gestalt des Austrittsendes (16) des Füllrohrs (15) mittels einer Rasterkamera (19) und Bildanalyse erfolgt. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Rasterkamera (19) erzeugte Bild der Position und ggfls. Gestalt des ende. (16) zusamme mit, einem Boolsche, Selbstöffnung beim zugehörigen Anguß vorlag, gespeichert. |
| 4. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rasterkamera (19) ein Bild des Kegels der eingefüllten Schieberfüllmasse (27) erzeugt und gespeichert wird. |
| 5. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des ermittelten Ergebnisses die Austrittsöffnung (16) in eine Position nachgeführt wird, aus der heraus die austretende Schieberfüllmasse (27) möglichst unmittelbar in den Ausgußkanal (13) gelangt. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Füllrohres (15) in Abhängigkeit von dem durch das Meßsystem ermittelten Wert durch automatische Antriebsmittel erfolgt. |
| 7. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, daß als vorbereitende Maßnahme die Durchgängigkeit des AusguBkanals (13) überprüft und die Maßnahmen der Ansprüche 15 erst bei festgestellter Durchgängigkeit des Ausgußkanals (13) eingeleitet werden. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung der Durchgängigkeit des Ausgußkanals (13) mittels einer Rasterkamera und Bildanalyse erfolgt, insbesondere derselben Rasterkamera (19) und Bildanalyse, durch die auch die Erfassung der Position und ggfls. der Gestalt des Austrittsendes (16) erfolgt. |
| 9. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von einem festen Bezugspunkt oberhalb der Gießpfanne (11) ausgehend mittels eines berührungsfreien MeBsystems die Höhenlage des Eintrittsquerschnittes des Ausgußkanals (16) ermittelt und aufgrund dieser Ermittlung das Austrittsende (16) des Füllrohres (1 S) in einen vorbestimmten Abstand oberhalb des Eintrittsquerschnitts des AusguBkanals (13) gebracht wird. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als berührungsfreies Meßsystem ein LaserstrahlReflexionsmeßsystem (20) verwendet wird. |
| 11. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 110, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der durch das Füllrohr (15) abgegebenen Schieberfüllmasse (27) in Abhängigkeit von der ermittelten tatsächlichen Höhenlage des Eintrittsquerschnittes des AusguBkanals (13) und somit des tatsächlichen Volumens des AusguBkanals (13) über dem Schieber (14) dosiert wird. |
| 12. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 111, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ausschüttens der Anhäufung von Schieberfüllmasse (27) über dem Ausgußkanal (13) das Füllrohr (15) in Abhängigkeit von der Ausbildung der Anhäufung aufwärts bewegt wird. |
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist bekannt. Es ist dort gebräuchlich, wo ein mit einer Metallschmelze gefüllter Behälter über eine Ausgußöffoung im Boden entleerbar ist, die von der Außenseite des Behälters her durch einen Schiebermechanismus verschließbar ist. Würde man den Behälter ohne Verwendung der Schieberfüllmasse, in der Praxis auch Schieberfüllsand oder einfach Schiebersand genannt, mit Metallschmelze befüllen, würde diese über den Ausgußkanal in den Mechanismus des geschlossenen Schiebers gelangen, dort erstarren und den Schiebermechanismus blockieren. Der Schiebermechanismus wird daher durch eine rieselfähige Masse geschützt, mit dem nicht nur der Ausgußkanal angefüllt sondern überdies über dem Ausgußkanal noch eine bestimmte Anhäufung angeschüttet wird. Die eingesetzte Schieberfüllmasse hat die Eigenschaft, bei Berührung mit der Metallschmelze an der Oberfläche der Anhäufung zusammenzusintern und so eine kuppelförmige Schale zu bilden, auf der der statische Druck der Metallschmelze ruht und welche auf der anderen Seite durch die noch rieselfähige Schieberfüllmasse unterstützt wird. Bei Öffnen des Schiebers fließt diese Masse aus dem Ausgußkanal ab, worauf die gesinterte Kuppel unter dem Druck der Schmelze zusammenbricht und der Ausgießvorgang eingeleitet wird (Selbstöffnung).
Diese Technik funktioniert jedoch nicht immer. Dafür sind verschiedene, zum Teil noch unerforschte Umstände verantwortlich. Müssen in solchen Fällen HilfsmaBnahmen zum Öffnen des Ausgußkanals eingeleitet werden, wird in der Regel zumindest ein Teil der im Behälter befindlichen Schmelze in seiner Qualität beeinträchtigt, wodurch ein minderwertiges Erzeugnis oder sogar AusschuB produziert wird.
Weltweit werden tatsächlich nur automatische Öffnungsraten (Selbstöffnungsrate) von etwa 55 bis 75 % erreicht. Die Ursache hierfür liegt darin, daß in vielen Stahlwerken das Gemisch der Schieberfüllmasse oft noch manuell sackweise auf den Ausgußkanal geworfen wird. Dadurch kann die Masse nicht gezielt in den Ausgußkanal gelangen. Aber selbst in modernen Stahlwerken, in denen die Schieberfüllmasse durch ein positionsgeführtes Füllrohr in den Ausgußbereich gebracht wird, werden in der Regel nur Selbstöffnungsraten von etwa 98 % erreicht. Allein im Inland müssen dadurch etwa 500 Schmelzfüllungen pro Jahr mit bis zu 300 t je Füllung in ihrer Qualität abgewertet werden. Daraus resultiert ein volkswirtschaftlicher Schaden in Höhe von etwa 20 bis 25 Millionen DM pro Jahr.
Die Anforderungen an ein funktionsfähiges Schieberöffnungssystem für StahlgieBpfannen haben sich noch dadurch erhöht, daß heutzutage die Einstellung der endgültigen chemischen Zusammensetzung einer Stahlschmelze nach den Methoden der Sekundärmetallurgie in der Stahlgießpfanne vorgenommen wird. Die StahlgieBpfanne wird unabhängig von der endgültigen GieBtemperatur mit Rohstahl von ca. 1700°C gefüllt. Die endgültige Legierung, die Behandlung des Stahls und das Aufheizen und Abkühlen des Stahls zur Erzielung der vorgegebenen Gießtemperatur erfolgt in der Stahlgießpfanne. Durch diese Behandlungsmethode erhöht sich die Verweildauer des Stahles in der Stahlgießpfanne von früher ca. 15 Minuten auf heute ca. 1,5 bis 2 Stunden, in Extremfällen sogar bis zu 8 Stunden bei Temperaturen von bis zu 1840°C. Diese langen Verweilzeiten des Stahles in der Gießpfanne bleibt nicht ohne Einfluß auf die kuppelbildende Füllung des Ausgußkanals mit Schieberfüllmasse. Die Anforderungen an die Stahlqualitäten sind heutzutage derart hoch, daß das Abgießen sogar unter Luftabschluß erfolgt, um eine Reoxidation, Aufkohlung und Aufstickung des Stahles zu vermeiden. Um so nachteiliger sind auch Qualitätsbeeinträchtigungen, die durch ein nicht selbsttätiges Öffnen des Ausgußkanales entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die selbsttätige Öffnungsrate der Abgießsysteme von Stahlgießpfannen zu verbessern.
Der rauhe Betrieb im Stahlwerk und die hohen in den StahlgieBpfannen ständig herrschenden Temperaturen erschweren diese Aufgabe, weil es unter derartigen Bedingungen auch nur begrenzt möglich ist, die erforderlichen Parameter zu erfassen.
Es konnte jedoch ermittelt werden, daß neben einer geeigneten Zusammensetzung der Schieberfüllmasse, die nach derzeitigem Stand in der Regel ein Chromerz-Quarzsandgemisch ist, dem Kohlenstoff in geringen Mengen und unterschiedlichen Zuständen, insbesondere als Graphit oder Ruß zugesetzt ist, auch die Art, Ausbildung der Anhäufung und die Menge der Schieberfüllmasse in der Gießpfanne eine Rolle spielt. Wesentlich ist auch der Zustand des Ausgußkanals.
Stahlgießpfannen werden mit einer feuerfesten Auskleidung versehen, die insbesondere im Bodenbereich der Pfanne bei Neuausführung eine Dicke von etwa 1 m aufweisen kann. Diese feuerfeste Auskleidung ist einem erheblichen Verschleiß unterworfen. Sie wird oft erst erneuert, wenn sie auf etwa 1/3 ihrer Dicke zurückgegangen ist. In dieser Bodenauskleidung der Gießpfanne ist der sog. Lochstein positioniert, der den Ausgußkanal enthält, und an dessen Unterseite das Schiebersystem zum Verschließen und Öffnen des Ausgußkanals angeordnet ist. Dieser Lochstein, dessen Oberseite bei Neuauskleidung der Gießpfanne in der Regel etwas unterhalb der ihn umgebenden feuerfesten Auskleidung liegt, ist ebenfalls im Laufe der GieBvorgänge einem erheblichen Verschleiß unterworfen, so daß die senkrechte Länge des Ausgußkanals mit zunehmendem Gebrauch der Pfanne abnimmt. Der Ausgußkanal weist im allgemeinen im oberen Bereich eine trichterförmige Ausbildung und im unteren Bereich eine zylindrische Ausbildung auf. Beim Verschleiß des Lochsteines nimmt die Höhe des trichterförmigen Abschnittes des Ausgußkanales ab.
Hierdurch ändert sich nicht nur der Abstand zwischen dem Eintrittsquerschnitt des Ausgußkanales und einem nur auf eine feste Höhe über dem Ausgußkanal positionierbaren Füllrohr sondern auch die Menge an Schieberfüllmasse, die erforderlich ist, um den Ausgußkanal zu füllen. Diesen Umständen trägt die Erfindung Rechnung.
Ein weiteres Problem ist, daß die optimale Position des Füllrohres, dessen Austrittsende in bezug auf den Ausgußkanal von vielen Bedingungen abhängt und von Pfanne zu Pfanne unterschiedlich sein kann. Die optimale Position des Füllrohres muß daher zunächst ermittelt werden.
Die gestellte Aufgabe wird in allgemeinster Form erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 vor Dosierung der Schieberfüllmasse durch berührungsfreie Erfassung die Position der Austrittsöffnung des Füllrohes in einer horizontalen Ebene in bezug auf die Achse des Ausgußkanals und ggf. die Gestalt des Austrittsendes des Füllrohres ermittelt wird.
Erfindungsgemäß wird also zunächst lediglich die Position der Austrittsöffnung des Füllrohres in einer horizontalen Ebene in bezug auf die Achse des Ausgußkanals und ggf. die Gestalt des Austrittsendes des Füllrohres erfaßt.
Aufgrund dieser Werte kann sodann eine Statistik über die Selbstöffnungsrate in Abhängigkeit der Position und ggf. der Gestalt angelegt werden. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn als berührungsfreies Meßsystem eine Rasterkamera und eine Bildanalyse für die Erfassung der Position und ggf. der Gestalt des Austrittsendes des Füllrohres verwendet wird. Dieses Bild kann zweckmäßigerweise zusammen mit einem Boolschen Wert, ob sich der Ausgußkanal, danach erfolgter Anguß geöffnet hat, gespeichert werden. Mittels einem Computer läBt sich so eine"Landkarte"über die Selbstöffnungsrate in Abhängigkeit der Position der Austrittsöffnung des Füllrohres in einer horizontalen Ebene in bezug auf die Achse des AusguBkanals erstellen. Sobald ausreichende Werte zur Erstellung"Landkarte"vorhanden sind, kann dann der Anlagenführer das Füllrohr bzw. dessen Ausgußkanal immer in einem Bereich 100%-iger oder nahe 100%-iger Selbstöffnungsrate fahren. Mittels der aufgrund der vorstehenden Vorgehensweise ermittelten Daten einer selbstlernenden Software erfolgt die Positionierung des Austrittsendes des Füllrohres aber vorzugsweise vollautomatisch. Hierzu werden ggf. automatische Antriebsmittel verwendet.
Die vorgenannten Maßnahmen sind auch aufgrund der vorherrschenden Temperaturbedingungen wichtig. Diese Temperaturbedingungen bringen es mit sich, daß das Füllrohr für die Schieberfüllmasse Verformungseinflüssen unterworfen ist, so daß seine Austrittsöffnung nach gewisser Zeit nicht mehr mit der ursprünglichen Achse des Füllrohres übereinstimmt. Das Austrittsende des Füllrohres kann sich verbiegen, so daß seine Austrittsöffnung nicht nur auBerhalb der eigentlichen Achse des Füllrohres und somit außerhalb der Achse des AusguBkanals liegt, durch Verbiegen des Füllrohres kann es auch geschehen, daß die Richtung der Austrittsöffnung sich leicht ändert.
Zusätzlich oder alternativ kann mit der Rasterkamera auch ein Bild des Kegels der eingefüllten Schieberfüllmasse erzeugt und gespeichert werden. Der Zustand des Kegels ist in Verbindung mit der Position und ggf. Gestalt des Füllrohres oder auch allein zum Aufbau einer Datenbank über die Selbstöffhungsrate nutzbar.
Eine wesentliche Voraussetzung für ein erfolgreiches Öffnen des Ausgußkanales einer Stahlgießpfanne ist, daß der Ausgußkanal vor Befüllen mit der Schieberfüllmasse frei ist, d. h. keine Fremdkörper wie etwa Teile der Feuerfestauskleidung der Gießpfanne, Schlacke oder drgl. enthält. Im praktischen Betrieb ist dies durch die Bedienungsperson nur schwer zu kontrollieren. Die Erfindung sieht daher in weiter bevorzugter, unabhängig denkbaren Ausführungsform vor, daß die Durchgängigkeit des AusguBkanals vor dessen Befüllung mit Schieberfüllmasse kontrolliert und der Befüllvorgang von dem Kontrollergebnis abhängig gemacht wird. Diese Kontrolle wird ebenfalls mit einer Rasterkamera und Bildanalyse durchgeführt. Es kann hier die gleiche oberhalb der Gießpfanne installierte Kamera verwendet werden, die auch die Form und Positionierung des Endes des Füllrohres überprüft.
Eine solche Kamera kann auch zum Überprüfen der Form der Anhäufung der Schieberfüllmasse über dem Ausgußkanal und zum Erfassen weiterer Betriebsparameter verwendet werden, aus denen in Verbindung mit dem Öffnungsergebnis weitere Rückschlüsse für eine optimale Vorbereitung des Ausgußkanales gezogen werden können.
Da eine gute Selbstöffnungsrate, wie weiter oben bereits dargelegt, auch vom vertikalen Abstand der Austrittsöffnung des Füllrohres vom Eintrittsquerschnitt des Ausgußkanals abhängt, wird nach einem weiteren, im Prinzip auch unabhängigen denkbaren Gedanken der Erfindung, ausgehend von einem festen Bezugspunkt oberhalb der Gießpfanne, mittels eines berührungsfreien MeBsystems die Höhenlage des Eintrittsquerschnitts des Ausgußkanals ermittelt und aufgrund dieser Ermittlung das Austrittsende des Füllrohres in einen vorbestimmten Abstand oberhalb des Eintrittsquerschnitts des Ausgußkanals gebracht. Dieser Abstand ist nach den besonderen Gegebenheiten der betroffenen Gießpfanne zu ermitteln. Er kann in seiner allgemeinsten Breite zwischen 5 und 100 cm betragen, ein gängiger Abstand beträgt aber beispielsweise zwischen 15 und 20 cm. Bei einem derart geringen Abstand des Austrittsendes des Füllrohres von der Oberseite des Lochsteines, d. h. vom Eintrittsquerschnitt des Ausgußkanales ist ein maßgeblicher Verschleiß des Lochsteines, d. h. eine erhebliche Absenkung von dessen Oberfläche von Bedeutung. Es geht nicht nur darum, daß der Ausgußkanal für das Befüllen mit der Schieberfüllmasse genau getroffen wird, vielmehr ist auch die anschließende Anhäufung von Schieberfüllmasse über dem Eintrittsquerschnitt des Ausgußkanales von Bedeutung. Bei der Ausbildung der Anhäufung kann es sogar zweckmäBig sein, das Austrittsende des Füllrohres langsam anzuheben.
In einer bevorzugten Ausbildung sieht die Erfindung daher diese Maßnahme vor.
In Abhängigkeit der jeweiligen Höhenlage des Eintrittsquerschnittes des AusguBkanales kann aufgrund der vorgenommenen Messung auch die Schieberfüllmassenmenge dem veränderten Volumen des AusguBkanales angepaBt und so dosiert werden, daß dennoch eine jeweils bestimmte Menge an Schieberfüllmasse für dessen Anhäufung über dem Ausgußkanal eingesetzt wird.
Die Bestimmung der jeweiligen Höhenlage des Eintrittsquerschnittes des Ausgußkanales erfolgt zweckmäBigerweise mit einem LaserdistanzmeBgerät, welches in einer festen Position oberhalb der Gießpfanne angebracht ist. Durch diese Art der Messung werden die Schwierigkeiten des Zuganges zur Gießpfanne infolge der dort herrschenden hohen Temperaturen vermieden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen : Figur 1 einen schematischen Aufbau einer Anlage zur Durchführung eines Verfahrens mit den Erfindungsmerkmalen, Figur 2 das Bild einer Rasterkamera der Lochsteinumgebung einer Gießpfanne, Figur 3 das Bild gemäß Figur 2 auf einem Bildschirm für einen Anlagenführer, Figur 4 das Bild der Rasterkamera der Lochsteinumgebung mit grob positioniertem Füllrohr, Figur 5 das Bild einer Rasterkamera mit genau positioniertem Füllrohr, Figur 6 das Bild der Rasterkamera gemäß Figur 5 auf dem Bildschirm des Anlagenführers, Figur 7 das Bild der Rasterkamera der Lochsteinumgebung mit aufgeschüttetem Füllsand, Figur 8 das Bild gemäß Figur 7 auf dem Bildschirm des Anlagenführers, Figur 9 eine schematische Darstellung einer Laserstrahl- Reflektionsmessung zur Ermittlung des Abstandes des Austrittsendes des Füllrohres über einem Eintrittsquerschnitts des Ausgußkanals des Lochsteins.
In Figur 1 ist eine von einem verfahrbaren Pfannenwagen 10 getragene Gießpfanne 11 gezeigt. Im GieBpfannenboden bzw. in dessen Auskleidung ist ein Lochstein 12 eingelassen, der eine Ausgußönung 13 aufweist. Die AusguBöffnung ist mittels einem Schieber 14 verschlieBbar. Die AusguBöfi'nung 13 wird weiterhin in der üblichen Weise mit Füllmasse 27 aufgeschüttet. Hierzu dient ein übliches Füllrohr 15, dessen Austrittsende 16 oberhalb des Lochsteins positioniert wird. Das Füllrohr 15 wird über eine Dosierung 17, nämlich eine Differenzgewichtswaage gespeist, die die Füllmasse 27 aus einem Vorratsbehälter 18 entnimmt. Zur Beobachtung der Befüllung der Gießpfanne 11 mit Schieberfüllmasse 27 ist eine digitale Kamera 19 vorgesehen, die ca. 1,5 bis 2 m über dem oberen Rand der Gießpfanne 11 installiert ist. Die Kamera 19 ist senkrecht über dem Lochstein 12 ausgerichtet.
In gleicher Art und Weise ist eine Laserdistanzmeßeinrichtung 20 angebracht.
Die Kamera 19 und die Laserdistanzmeßeinrichtung 20 wäre dann aus einem Netzteil 21 mit Strom versorgt. Ferner sind die Laserdistanzmeßeinrichtung 20 und die Kamera 19, je nach dem im Stahlwerk herrschenden Bedingungen, an eine Wasser- oder Luftkühlung 22 angeschlossen.
In einem trockenen und staubgeschützten Raum ist eine Auswerteeinrichtung 23 untergebracht. Diese besteht aus zwei Computer (PCs) mit zwei Monitoren, die über ein Netzwerk verbunden sind und, wenn möglich, mit der Datenbank des Stahlwerks. Ein PC ist zusätzlich mit einem Modem oder einer ISDN- Karte, einer Digital-I/O-Karte und einer Framegrabber-Karte ausgerüstet. Auf diesem PC ist zusätzlich ein Bildverarbeitungsprogramm installiert.
Die Kamera 19 ist zur Bildübertragung über Leitungen 24 mit dem Framegrabber der Auswerteeinheit 23 verbunden. Die LaserdistanzmeBeinrichtung 20 ist zur Meßdatenübertragung über andere Phasen derselben Leitung 24 mit dem Digital-I-O AnschluB der Auswerteeinheit 23 verbunden.
Die für die weiter unten noch zu beschreibenden Bild- und Meßauslösung benötigten Signale werden durch Träger aus der Anlagensteuerung des Stahlwerkes bezogen. Hierzu sind Triggerleitungen 25 zwischen der Digital- I/O-Karte der Auswerteeinheit 23 und der Anlagensteuerung 26 der Befüllung verlegt.
Ausgelöst wird der Befüllvorgang durch das Fahren der leeren Gießpfanne 11 im Pfannenwagen 10 in Endposition zur Befüllung mit Schieberfüllmasse 27.
Die Endposition wird durch Endschalter oder Laserdistanzmessung mittels dem Laserdistanzmeßgerät 20 ermittelt. Bei Ermittlung der Endposition durch die Laserdistanzmessung ist die Endposition dann erreicht, wenn sich die durch die Laserdistanzmessung ermittelte Tiefe schlagartig erhöht ; mit anderen Worten : die Endposition ist dann erreicht, wenn der ausgesendete Laserstrahl in die AusguBöf'nung 13 fällt. Das Erreichen der Endposition wird über die Triggerleitung 25 an die Anlagensteuerung 26 übermittelt. Der Antrieb des Pfannenwagens 10 erhält einen Impuls und löst das Stoppen des Wagens 10 aus.
Die über der Gießpfanne 11 angebrachte Kamera 19 zeichnet diesen Vorgang auf und überträgt die Bilder (Figur 1, 2) On-Line über die Leitungen 24 zur Auswerteeinheit 23. Der Anlagenführer verfolgt diesen Vorgang On-Line über die Auswerteeinheit 23 anhand des ihm dort gezeigten Bildes (Figur 2).
Erreicht die Gießpfanne 11 die Endposition zur Befüllung und ist der Pfannenwagen 10 zum Stillstand gekommen, wird ein Trigger ausgelöst und über die Triggerleitung 25 zur Digital-I/O-Karte der Auswerteeinheit 23 übertragen. Durch ein internes Signal der Digital-I/O-Karte an dem Framegrabber wird eine Momentaufnahme des Pfannenbodens mit Lochstein 12 abgespeichert (Bild gemäß Figur 1) und auf dem Monitor der Auswerteeinheit 23 (Bild gemäß Figur 2) angezeigt.
Der Anlagenführer kann On-Line den Zustand des Lochsteins 12 auf dem Monitor der Auswerteeinheit 23 überprüfen. Eventuelle Verunreinigungen durch Schlacke, Mörtel oder dergleichen im Ausgußkanal 13 können festgestellt und die Gießpfanne 10 ausgetauscht bzw. gereinigt werden.
Ist die visuelle Prüfung durch den Anlagenführer abgeschlossen, wird auf der Auswerteeinheit 23 durch die Software eine Bildanalyse durchgeführt. Die Software ermittelt anhand der Bilddaten die optimale Position der Stellung des Füllrohres 14 für den nächsten Befüllschritt.
Der Anlagenführer bestätigt an der Anlagensteuerung 26 manuell einen Schalter zum Senken des Füllrohres 15. Das Füllrohr 15 wird automatisch durch einen Motorantrieb in die Gießpfanne 11 abgesenkt. Ist der tiefste Punkt erreicht (Z-Richtung), wird ein Trigger durch einen Endschalter ausgelöst und über Triggerleitungen 25 zur Digital-I/O-Karte der Auswerteeinheit 23 übertragen. Durch ein internes Signal der Digital-I/O-Karte an dem Framegrabber wird eine Momentaufnahme des Befüllrohres in der Pfanne am tiefsten Punkt abgespeichert (Figur 3) und auf dem Monitor der Auswerteeinheit angezeigt (Figur 4). Auftretende Probleme können On-Line erkannt und korrigiert werden.
Die durch die Laserdistanzmessung mittels Laserdistanzmeßgerät 20 und die Bildauswertung ermittelten Daten werden an die Steuerung 26 des Befüllprozesses übergeben. Das Füllrohr 15 wird durch Motorantrieb automatisch auf die ermittelte Endposition X-, Y-, Z-Richtung positioniert. Die zur Befüllung benötigten Mengen an Schieberfüllmasse 27 sind zum einen abhängig von der Stahlqualität (Behandlungszeit, Verfahrenstechnik oder dergleichen) und zum anderen von dem Verschleiß der Pfannenausmauerung bzw. des Lochsteins 12. Diese Menge wird automatisch aus der Datenbank des Stahlwerks und der mit der Laserdistanzmeßeinrichtung 20 gekoppelten Bildauswertung ermittelt.
Ist die Endposition des Füllrohres 15 erreicht, wird durch den Anlagenführer manuell ein Schalter zur Befüllung der Gießpfanne 11 mit Schieberfüllmasse 27 betätigt. Hierdurch wird ein Trigger ausgelöst und über Triggerleitungen 25 zur Digital-I/O-Karte der Auswerteeinheit 23 übertragen. Durch ein internes Signal der Digital-I/O-Karte an dem Framegrabber werden eine Momentaufnahme des ausgerichteten Füllrohres 15 in der Gießpfanne 11 gespeichert (Figur 5) und auf dem Monitor der Auswerteeinheit 23 angezeigt (Figur 6). Auftretende Probleme können On-Line erkannt und ggf. korrigiert werden.
Wird der Schalter zum Befüllen der Gießpfanne 11 mit Schieberfüllmasse 27 durch den Anlagenführer betätigt, so wird die ermittelte Menge an Schieberfüllmasse 27 über die Dosierung 17, also vorliegend die Differenzwaage, abgewogen und durch das Füllrohr 15 in den Ausgußkanal 13 eingefüllt. Während dieser Befüllung wird das Füllrohr 15 automatisch langsam nach oben bewegt, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen der Höhe der eingefüllten Schieberfüllmasse 27 und dem Austrittsende 16 des Füllrohrs 15 zu gewährleisten. Dieses wird über die Laserdistanzmessung mittels dem Laserdistanzmeßgerät 20 gesteuert.
Ist die erforderliche Menge an Schieberfüllmasse 27 eingefüllt, wird das Füllrohr 15 durch den Anlagenführer durch Betätigen eines Schalters an der Anlagensteuerung 26 über einen Motorantrieb aus der Gießpfanne 11 herausgefahren. Hierbei wird ein zeitverzögerter Trigger ausgelöst. Die Zeitverzögerung ist so geschaltet, daß das Füllrohr 15 nicht mehr auf dem Monitor der Auswerteeinheit 23 sichtbar ist und der Pfannenwagen 10 noch nicht bewegt wird. Durch den ausgelösten Trigger wird ein internes Signal der Digital-I/O-Karte an den Framegrabber übergeben und eine Momentaufnahme des Schieberfüllmassenkegels der befüllten Gießpfanne 11 abgespeichert (Figur 7) und auf dem Monitor der Auswerteeinheit 23 angezeigt (Figur 8).
Auftretende Probleme können wiederum On-Line erkannt und ggf. korrigiert werden.
Die Laserdistanzmessung mittels dem LaserdistanzmeBgerät 20 ist in Figur 9 schematisch dargestellt. Ein elektronischer Impulsgenerator steuert in periodischer Folge einen Halbleiterdiodenlaser. Dieser gibt daraufhin kurze Infrarot-Lichtimpulse ab, die durch die Sendeoptik gebündelt werden. Über eine Empfangsoptik gelangt ein Teil dieser vom Ziel reflektierten Signale auf eine Photodiode, die ein entsprechendes Empfangssignal liefert.
Eine Auswerteeinrichtung mißt nun das Zeitintervall zwischen Sende- und Empfangsimpuls. Die Laserdistanzmessung arbeitet daher nach dem Prinzip des Echolots. Der Zeitintervall wird mit einer quarzstabilisierten Taktfrequenz ausgezählt und der errechnete Distanzwert dem geräteinternen Microcomputer zugeführt, der die weitere Aufbereitung der Meßwerte für die Datenausgabe vornimmt.
Ein serieller Ausgang liefert den Distanzmeßwert sowie Zustands- und Störmeldungen über die Leitung 24 an die Auswerteeinheit 23.
Über einen seriellen Eingang werden wichtigste Parameter des Gerätes eingestellt, die der Auswerteeinheit 23 ebenfalls übergeben werden. Dieses sind : - MeBzeit, MeBwertauflösung, MeBwert-Bezugsebene und dergleichen, - serielles Übertragungsformat, - Art des MeBwertverarbeitungsprogramms, - durchschnittliche Höhe des Pfannenbodens, so daß gewährleistet ist, daß das Füllrohr 15 immer den gleichen Abstand zum Pfannenboden hat, unabhängig vom Verschleiß, - VerschleiB des Lochsteins 12 durch Messung des Kraterrandes und der Tiefe eines Lochsteinkraters.
Die MeBwerte werden in einer Datenbank der Auswerteeinheit 23 abgespeichert.
Nachfolgend wird die Bildauswertung noch genauer beschrieben : Die abgespeicherten Bilder werden On-Line über eine selbstlernende Software ausgewertet. Hierbei werden dann die X-, Y-Koordinaten des Mittelpunktes des Lochsteins 12, des Austrittsendes 16, des Füllrohres 15 und des Schieberfüllmassenfleckens bei jedem Befüllvorgang fortlaufend bestimmt und in einer Datenbank abgespeichert. Zusätzlich wird der Durchmesser des Schieberfüllmassenkegels in der Gießpfanne 11 bestimmt und ebenfalls in der Datenbank abgespeichert. Jeder Bildfrequenz zu jedem Befüllvorgang wird ein Boolscher Wert darüber, ob beim nachfolgenden AnguB Selbstöffnung vorlag oder nicht, zugeordnet. Durch die Zuordnung und einer Auswertung mit neuronaler Netzwerktechnologie ist die Bestimmung der optimalen Lanzenposition möglich. Es wird dabei eine"Landkarte"mit Selbstöffnungsraten über der Befüllrohrposition angelegt. Dies ermöglicht eine Automatisierung der Befüllung mit Schieberfüllmasse 27 zur Erlangung optimaler Öffnungsraten. Dabei wird fortlaufend die Position des Füllrohres 15 über dem Lochstein 12 bzw. dessen Ausgußöfmung 13 so eingestellt, daß sie im Bereich des Optimums der Öffnungsrate, also dem Maximalwert der Öffnungsrate über der Position, liegt.
Bezugszeichenliste 10 Pfannenwagen 11 Gießpfanne 12 Lochstein 13 Ausgußöffnung 14 Schieber 15 Füllrohr 16 Austrittsende 17 Dosierung 18 Vorratsbehälter 19 Kamera 20 LaserdistanzmeBeinrichtung 21 Meßteil 22 Kühlung 23 Auswerteeinrichtung 24 Leitung 25 Triggerleitung 26 Anlagensteuerung 27 Schieberfüllmasse
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