Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Visualisierung von

Strukturverzerrungen in einer Stranggießanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein System zur dynamischen Visualisierung von Strukturverzerrungen in einer Stranggießanlage.

Stranggießanlagen bestehen bekanntermaßen aus mehreren Bauteilen. Der in einem Stahlwerk erzeugte flüssige Stahl wird für das kontinuierliche Stranggussverfahren zunächst mittels Gießpfannen in eine Verteilerrinne gegeben, welche als Zwischenbehälter für den flüssigen Stahl dient. Aus der Verteilerrinne wird der Stahl dann in eine wassergekühlte Kupferkokille gegeben. Die wassergekühlte Kupferkokille ist üblicherweise in einer

Oszillationseinheit gelagert und wird in Oszillation betrieben, um ein Anhaften des Stahls an den Kokillenplatten zu vermeiden. An die Kupferkokille schließt sich eine segmentierte und auf Rollenabstützung und -führung basierende Strangführung an. Die Rollen sind

üblicherweise in mehreren hintereinander angeordneten Segmenten installiert, wobei die Segmente die gesamte Strangführung abbilden.

Die Segmente sind auf einer Tragkonstruktion aus Stahl angeordnet und befestigt, wobei die Tragkonstruktion wiederum auf einem Fundament aus Beton, Stahl oder Stahlbeton aufgelagert ist.

Die Kupferkokille ist üblicherweise auf einer als Maschinengerüst bezeichneten

Tragkonstruktion angeordnet, während die sich anschließenden Segmente üblicherweise auf als Segmentträger bezeichneten Tragkonstruktionen angeordnet sind. Sowohl das

Maschinengerüst als auch die Segmentträger tragen dabei ihre Stützkräfte weiter auf das Fundament bzw. die Fundamente ab. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff„Stranggießanlage“ bevorzugt die Gesamtheit der oben beschriebenen

Maschinenteile einschließlich des Fundamentes, insbesondere des Teiles des Fundamentes verstanden, in dem sich während des Betriebs der Anlage im eingefahrenen Zustand eine Temperaturdifferenz größer als 15 K, bevorzugter größer als 10 K, noch bevorzugter größer als 5 K und am bevorzugtesten größer als 1 K von der Umgebung einstellt. l In den verschiedenen Betriebsphasen sind Stranggießanlagen sehr unterschiedlichen Belastungen unterworfen. Diese können insbesondere mechanischer oder thermischer Natur sein. Diese unterschiedlichen Belastungen führen zu diversen Verzerrungen der

Gesamtstruktur, die durch die Bauteile der Stranggießanlage gebildet wird. Die daraus resultierenden Relativbewegungen von Anlagenkomponenten zueinander können insgesamt einen Betrag von 10 mm übersteigen und in Bezug auf benachbarte

Strangführungskomponenten immer noch im Millimeterbereich liegen. Besonders schädlich sind dabei Relativverformungen benachbarter Strangführungskomponenten in

Dickenrichtung des Gießstranges.

Bereits bei einem kleinen Versatz zwischen den einzelnen Bauteilen der Stranggießanlage entstehen Oberflächenfehler in dem ganz oder teilweise erstarrten Stahlstrang, die insbesondere dazu führen können, dass die erzeugten Brammen sich nicht zum Walzen eignen bzw. die vorhandenen Oberflächenfehler in den erzeugten Brammen manuell durch zeit- und kostenintensive Adjustage-Arbeiten wie Schleifen und/oder Flämmen entfernt werden müssen. Teilweise sind die Oberflächenfehler in den Brammen aber auch so gravierend, dass selbst durch Adjustage-Arbeiten keine zufriedenstellenden Ergebnisse mehr erzielt werden können und die fehlerhaften Brammen daher als Ausschuss verbucht werden müssen. Neben den erwähnten Qualitäts- und Produktionseinbußen und der damit einhergehenden Beeinträchtigung des Gießbetriebes können Abweichungen von der optimalen Ausrichtung der Bauteile auch zu einer Beschädigung von Bauteilen der

Stranggießanlage führen. Es ist deshalb immens wichtig, dass die Übergänge von der Kupferkokille zu den Strangführungsrollen des sich anschließenden Segmentes, sowie auch die einzelnen Segmente untereinander genauestens ausgerichtet sind.

Im Stand der Technik gibt es unterschiedliche Verfahren und Einrichtungen, die es erlauben, die von einer Stranggießanlage erzielte zu erwartende Produktqualität auf Basis der

Beobachtung betrieblicher Randbedingungen, wie zum Beispiel der Gießgeschwindigkeit oder der Rückmeldung von Regelgrößen von Bauteilen (Ventilöffnungen,

Durchflussmessungen, etc.) zu prognostizieren. Bei einigen handelt es sich dabei um Systeme, die eher auf den Schutz der Gießmaschine gerichtet und abgestimmt sind oder deren Vorhersage auf statistischen Zusammenhängen zwischen solchen Größen und Qualitätsergebnissen der Stranggießprodukte beruhen. Auch Erstarrungssimulationen erlauben die Analyse einzelner Zusammenhänge auf theoretischer Basis. Allen gemeinsam ist der Umstand, dass lokale und/oder temporäre Gegebenheiten, wie z.B. Änderungen am Spritzbild des Kühlwasserauftrags oder der Ausfall einzelner Kühlwasser-Düsen,

Unregelmäßigkeiten in der Dampfabsaugung des Kühlwasserdampfes, Änderungen in den Umgebungsbedingungen, usw. unberücksichtigt bleiben oder der Zustand der Anlage im Betriebszustand aus Beobachtungen im kalten Zustand abgeleitet wird. In allen Fällen wird daher die Aussage über den Zustand der Strangführung in der Stranggießanlage aus einem unvollständigen Bild sekundärer Einflussgrößen hergeleitet.

Die DE 20 2012 010 823 U1 beschreibt eine technische Einrichtung für die Bestimmung von mechanischen Spannungen, wobei die Berechnung der Spannungen auf der berührungslos gewonnenen Information über die Deformation des jeweiligen Materials basiert.

Ein Verfahren zur Feststellung und Visualisierung von Strukturverzerrungen in einer Stranggießanlage ist bislang nicht bekannt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur dynamischen Visualisierung von Strukturverzerrungen in einer Stranggießanlage sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, wobei sich das Verfahren insbesondere dadurch auszeichnet, dass Strukturverzerrungen in einer Stranggießanlage möglichst frühzeitig erkannt werden, vorzugsweise bevor diese ein Ausmaß erreicht haben, das zu Oberflächenfehlern in den erzeugten Gießprodukten führt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sollen daher Oberflächenfehler aufgrund von Strukturverzerrungen innerhalb der Stranggießanlage erkannt und möglichst vermieden werden. Sowohl im Fall der

nachträglichen Erkennung als auch im Fall der Vermeidung von Strukturverzerrungen in der Stranggießanlage soll durch das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise der Anteil von Gießprodukten, die aufgrund der Strukturverzerrung Oberflächenfehler aufweisen, erheblich reduziert werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere durch ein Verfahren zur dynamischen Visualisierung von Strukturverzerrungen in einer

Stranggießanlage, in dem an verschiedenen an Bauteilen der Stranggießanlage

angeordneten Messpunkten jeweils die Temperatur des Bauteiles an der Position des Messpunktes gemessen wird, wobei auf Basis der an den verschiedenen Messpunkten der Stranggießanlage bestimmten Messwerte ein dreidimensionales

Temperaturverteilungsmodell für die gesamte Stranggießanlage erstellt wird, anhand dessen die Temperatur an jeder beliebigen Position der Stranggießanlage abgelesen werden kann, und wobei unter Anwendung der Methode der finiten Elemente und unter Verwendung der an den verschiedenen Messpunkten der Stranggießanlage bestimmten Messwerte für die Temperatur eine Strukturverzerrung innerhalb der Stranggießanlage ermittelt und visualisiert wird.

Bei der Methode der finiten Elemente handelt es sich um ein numerisches Verfahren, mit dem beispielsweise das Verformungsverhalten eines komplexen geometrischen Körpers zuverlässig simuliert bzw. prognostiziert werden kann. Der komplexe geometrische Körper, der im vorliegenden Fall die Stranggießanlage einschließlich der Bauteile sowie der

Tragkonstruktion ist, wird dabei in eine Vielzahl von Teilgebieten mit einfacher Form unterteilt. Innerhalb dieser sog.„finiten Elemente“ werden Ansatzfunktionen definiert, die in zu lösende Differentialgleichungen eines Gleichungssystems eingesetzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden auf diese Weise mittels der Methode der finiten Elemente Strukturverzerrungen innerhalb der Stranggießanlage ermittelt.

Grundsätzlich lassen sich Strukturverzerrungen auch mittels anderer theoretisch- numerischer Verfahren (z.B. FDM (Finite Differenzen Methode), FVM (Finite Volumen Methode), Spektralmethode, LBM (angepasste Lattice-Boltzmann Methode, etc.) ermitteln, wobei sich im Rahmen der Erfindung auf die Ermittlung mittels der Methode der finiten Elemente beschränkt wird.

Erfindungsgemäß sind verschiedene Bauteile der Stranggießanlage, insbesondere die Kokille, die einzelnen Segmente und die Tragkonstruktion, bevorzugt an mehreren

Positionen mit Temperatursensoren ausgestattet, die die Temperatur des jeweiligen

Bauteiles an der Position des Temperatursensors erfassen.

Während des gesamten Stranggießverfahrens finden unterschiedliche

Ausdehnungsvorgänge in den Bauteilen der Anlage sowie in der Tragkonstruktion statt, die vor allem temperaturbedingt sind. Ist die Tragkonstruktion beispielsweise aus Stahl und das darunterliegende Fundament aus Stahlbeton, so resultiert aus diesen beiden Werkstoffen ein insbesondere zeitlich unterschiedliches Längendehnungsverhalten, denn während der Stahl beim Anfahren der Anlage vergleichsweise schnell eine End-Temperatur (im

Beharrungszustand der Anlage) erreicht, benötigt der Beton dafür länger, sodass im laufenden Betrieb Verschiebungen stattfinden können. Diese temperaturabhängige

Ausdehnung der Tragkonstruktion und des Fundamentes hat natürlich unmittelbaren Einfluss auf die Position der Bauteile der Stranggießanlage und insbesondere auf die Ausrichtung der Übergänge von der Stranggießkokille in das erste Segment sowie zwischen den nachfolgenden Segmenten. Das Vorbeschriebene gilt natürlich analog für die Kontraktion der Bauteile beim Abkühlen. In diesem Fall ist der zeitliche Versatz zwischen den Bauteilen aus Stahl und denjenigen aus Beton in der Regel sogar besonders gravierend.

Anhand der Temperaturmessungen an den verschiedenen Bauteilen der Stranggießanlage sowie den bekannten Werten für das Längendehnungsverhalten der Materialien können bei den bestimmten Temperaturen beziehungsweise aus den Temperaturdifferenzen Aussagen über das Auftreten von Verzerrungen innerhalb der Stranggießanlage, d.h. innerhalb oder zwischen einzelnen Bauteilen der Stranggießanlage getroffen werden. Da der

Zusammenhang zwischen Temperatur und Dehnung unmittelbar ist, werden so auch die lokalen Verzerrungs-Momentanwerte korrekt erfasst.

Erfindungsgemäß wird auf Basis der an den verschiedenen Messpunkten der

Stranggießanlage bestimmten Temperaturmesswerte ein dreidimensionales

Temperaturverteilungsmodell für die gesamte Stranggießanlage erstellt, insbesondere mittels Wärmestromberechnung, anhand dessen die Temperatur an jeder beliebigen Position der Stranggießanlage ermittelt werden kann.

Anhand dieses dreidimensionalen Temperaturverteilungsmodells der Stranggießanlage wird daraufhin bevorzugt mittels der Methode der finiten Elemente ermittelt, ob zwischen einzelnen Bauteilen der Stranggießanlage eine Strukturverzerrung besteht oder nicht bzw. wie groß diese gerade ist.

Gemäß der Standardformulierung der Finiten-Elemente-Methode (FEM) verknüpft die Gleichung 1 die Steifigkeitsmatrix [C] mit dem Verschiebungsvektor {u} und dem Lastvektor {F}:

[C] ^* {u} = {F} (Gleichung 1 )

Gemäß dem Elastizitätsgesetz können anschließend auch die Spannungen ermittelt werden. Dabei ist im gegebenen Rahmen von Bedeutung, dass zur Ermittlung von Spannungen, insbesondere in der Nähe von Singularitäten, das Finite-Elemente-Modell deutlich feiner vernetzt werden muss als zur Bestimmung der Verschiebungen.

Erfindungsgemäß ist die Steifigkeitsmatrix im dreidimensionalen FEM-Modell der

Stranggießanlage abgebildet. Einige wenige Randbedingungen (und ggf. geometrische Koppelungen) geben dem Modell einen festen mathematischen Bezug. Diese werden über den Untersuchungszeitraum als unveränderlich behandelt. Der Lastvektor speist sich aus der ermittelten dreidimensionalen Temperaturverteilung und ggf. zusätzlichen bekannten oder abgeschätzten mechanischen äußeren Lasten. Der Lastvektor wird kontinuierlich aktualisiert. Daraus wird nach jeder Aktualisierung mittels der Methode der finiten Elemente der

Verschiebungsvektor des Gesamtsystems berechnet.

Da im gegebenen Zusammenhang weniger die globalen Verschiebungsgrößen, sondern nur lokale Verschiebungsunterschiede, die sich unmittelbar auf das Gießprodukt auswirken, von Interesse sind, wird im Folgenden bei der Diskussion der Untersuchungsergebnisse von einer Strukturverzerrung gesprochen.

Unter einer Strukturverzerrung in der Stranggießanlage wird daher für die Zwecke der Erfindung eine Abweichung eines Bauteils der Stranggießanlage von dessen

Ausgangsposition verstanden, die nicht der Abweichung eines zu dem Bauteil benachbarten Bauteils der Stranggießanlage von dessen Ausgangsposition entspricht. Eine

Strukturverzerrung involviert also immer eine Relativbewegung zwischen zumindest zwei Bauteilen der Stranggießanlage.

Wird mittels der Methode der finiten Elemente auf Basis der Temperaturmessungen an den verschiedenen Messpunkten eine Strukturverzerrung innerhalb der Stranggießanlage ermittelt, so erfolgt eine Visualisierung der Strukturverzerrung, d.h. es wird mittels einer Visualisierungseinrichtung, z.B. einem Bildschirm, ein Hinweis auf die Strukturverzerrung innerhalb der Anlage abgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Feststellung sowie die Visualisierung der Strukturverzerrung innerhalb der Stranggießanlage in Echtzeit oder mit einer

vergleichsweise geringen Latenzzeit, beispielsweise mit einer Latenzzeit von bis zu 15 Minuten. Auch eine Latenzzeit im Bereich mehrerer Stunden ist jedoch im Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens noch als gering bzw. vorteilhaft anzusehen, da im normalen Gießbetrieb ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens oft erst nach vielen Stunden bis Tagen eine Strukturverzerrung innerhalb der Stranggießanlage anhand der Oberflächenfehler in den erhaltenen Gießprodukten festgestellt wird.

Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass dieses erlaubt, den momentanen Verzerrungszustand des Gesamtsystems der Anlage zu bestimmen und so insbesondere Aussagen über die mechanischen Wirkungen des verzerrten Systems auf die entstehende Strangschale zu treffen. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Monitoring-Systemen wird der momentane Verzerrungszustand des

Gesamtsystems dabei nicht aus sekundären Größen unter Zugrundelegung statistischer Methoden, sondern unmittelbar und dynamisch aus den Primäreinflüssen hergeleitet.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zu einem definierten Zeitpunkt, beispielsweise 30 Minuten nach dem Anfahren der Anlage, oder während einer definierten Zeitspanne im Gießbetrieb an den verschiedenen Messpunkten der Stranggießanlage bestimmten Temperaturmesswerte mit für die jeweiligen

Messpositionen für den definierten Zeitpunkt oder die definierte Zeitspanne festgelegten Grenzwerten verglichen. Überschreitet dabei einer oder überschreiten mehrere der ermittelten Temperaturmesswerte die jeweiligen Grenzwerte, so wird ein Alarm ausgelöst, beispielsweise ein akustisch und/oder optisch wahrnehmbarer Alarm.

Optional werden aus den zu einem definierten Zeitpunkt oder während einer definierten Zeitspanne im Gießbetrieb an den verschiedenen Messpunkten der Stranggießanlage bestimmten Temperaturmesswerten Verzerrungswerte bestimmt, die mit für die jeweiligen Messpositionen für den definierten Zeitpunkt oder die definierte Zeitspanne festgelegten Grenzwerten verglichen werden, wobei bei einer Überschreitung von zumindest einem ermittelten Verzerrungswert von dem jeweiligen Grenzwert ein Alarm ausgelöst wird.

Weiter optional werden aus diesen ermittelten Verzerrungswerten die

Strangschalendehnungen an den jeweiligen Positionen ermittelt, wobei die ermittelten Strangschalendehnungen mit für die jeweiligen Beobachtungspositionen und für den betreffenden Gießwerkstoff vorbestimmten Grenzwerten verglichen werden und bei einer Überschreitung von zumindest einem ermittelten Strangschalendehnungswert von dem jeweiligen Grenzwert ein Alarm ausgelöst wird.

Aufgrund dieser Möglichkeit des frühzeitigen Feststellens einer sich anbahnenden

Strukturverzerrung bzw. einer zu starken Strangschalendehnung ist es möglich, dem Entstehen von Oberflächenfehlern in den Gießprodukten durch eine Änderung eines oder mehrerer Parameter im laufenden Gießbetrieb vorzubeugen, ohne dass dieser unterbrochen werden muss. Im Idealfall wird dabei durch Änderung zumindest eines Parameters, z.B. durch eine Änderung der Kühlstrategie, wieder ein Zustand erreicht, in dem die Temperaturmesswerte an den jeweiligen Messpositionen nicht mehr die jeweiligen

Grenzwerte überschreiten.

Hat die Strukturverzerrung innerhalb der Stranggießanlage zum Zeitpunkt des ausgelösten Alarms jedoch bereits zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Gießprodukte geführt, so ist die Information über das Bestehen einer Strukturverzerrung trotzdem äußerst hilfreich, da die betroffenen Gießprodukte von den Gießprodukten mit intakter Oberfläche getrennt, und die Oberflächenfehler nach Möglichkeit mittels Adjustage-Arbeiten, insbesondere durch

Flämmen der Oberflächenfehler in den erzeugten Brammen, ausgebessert werden können, während die fehlerfreien Gießprodukte beispielsweise direkt ins Walzwerk überführt werden können. Dadurch, dass nur die fehlerhaften Gießprodukte in die Adjustage überführt werden müssen, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine enorme Zeitersparnis. Denn im Stand der Technik werden erzeugte Brammen in der Regel standardmäßig in der Adjustage einer manuellen und visuellen Kontrolle unterzogen, in der ein Bediener die Oberfläche der Brammen mit einem Schweißbrenner flämmt. Ein Riss in der Oberfläche führt dabei zu einer Veränderung des Flammbilds, woraufhin die betroffene Stelle der Oberfläche manuell behandelt wird. Dieser standardmäßige Adjustage-Schritt ist allerdings zeit- und

energieaufwändig und kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auf das erforderliche Minimum reduziert werden.

Optional weist das erfindungsgemäße Verfahren alternativ oder zusätzlich zu dem im Voranstehenden beschriebenen Schritt des Vergleiches der ermittelten

Temperaturmesswerte mit vorbestimmten Grenzwerten auch einen Vergleich eines oder mehrerer Temperaturmesswerte mit einem oder mehreren aus vorherigen Messungen im Gießbetrieb ermittelten Temperaturmesswerten auf, die in Form einer Temperaturschablone gespeichert wurden und aus einem Archiv mit einer Vielzahl von Temperaturschablonen abrufbar sind. Insbesondere ist dabei jede gespeicherte Temperaturschablone mit einer ebenfalls gespeicherten Information verknüpft, ob die in der betreffenden

Temperaturschablone zusammengefassten Messwerte zu einer Strukturverzerrung der Stranggießanlage geführt haben oder nicht. Ein Vergleich der in dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Temperaturmesswerte mit den in den Temperaturschablonen gespeicherten Messwerten gibt daher Aufschluss darüber, ob eine Strukturverzerrung zu erwarten ist oder nicht. Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein System zur dynamischen Visualisierung von Strukturverzerrungen in einer Stranggießanlage, das die folgenden Bestandteile umfasst oder daraus besteht:

eine Stranggießanlage, wobei an verschiedenen Positionen der Stranggießanlage Temperatursensoren angeordnet sind,

ein Datenerfassungssystem, das die von den Temperatursensoren gemessenen Temperaturen erfasst,

ein mit dem Datenerfassungssystem verbundenes Rechensystem, das eingerichtet ist, auf Basis der an den verschiedenen Positionen der Stranggießanlage von den

Temperatursensoren gemessenen Temperaturen ein dreidimensionales

Temperaturverteilungsmodell für die gesamte Stranggießanlage zu erstellen, anhand dessen die Temperatur an jeder beliebigen Position der Stranggießanlage abgelesen werden kann, und wobei das Rechensystem weiter eingerichtet ist, unter Verwendung der an den verschiedenen Positionen der Stranggießanlage gemessenen Temperaturen unter

Anwendung der Methode der finiten Elemente eine Strukturverzerrung innerhalb der Stranggießanlage festzustellen, und

eine mit dem Rechensystem verbundene Visualisierungseinrichtung zur

Visualisierung der Strukturverzerrung.

Die in dem erfindungsgemäßen System enthaltene Stranggießanlage kann ausgewählt sein aus einer Horizontal-, Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder einer Kreisbogenanlage.

Die Visualisierungseinrichtung kann insbesondere ein Display, ein Gerät mit

angeschlossenem oder integriertem Display oder ein Bildschirm sein, wobei die

Visualisierungseinrichtung eingerichtet ist, eine durch das Rechensystem festgestellte bevorstehende oder bereits bestehende Strukturverzerrung anzuzeigen sowie bevorzugt auch ein optisches Warnsignal anzuzeigen. Optional kann die Visualisierungseinrichtung auch Teil des Rechensystems sein. Das Rechensystem und/oder die

Visualisierungseinrichtung kann optional auch einen oder mehrere Lautsprecher aufweisen, die zur Abgabe eines akustischen Warnsignals im Fall der Detektion einer

Strukturverzerrung durch das Rechensystem eingerichtet sind.

Besonders bevorzugt erfolgt die Ermittlung und Visualisierung der Strukturverzerrung dabei in Echtzeit oder mit einer nur geringen Latenzzeit, beispielsweise mit einer Latenzzeit von bis zu einer Stunde oder von bis zu 15 Minuten. Bevorzugt ist das Rechensystem außerdem eingerichtet, zu einem definierten Zeitpunkt oder während einer definierten Zeitspanne im Gießbetrieb an den verschiedenen Messpositionen der Stranggießanlage von den Temperatursensoren bestimmte Temperaturmesswerte mit für die jeweiligen Messpositionen für den definierten Zeitpunkt oder die definierte Zeitspanne festgelegten Grenzwerten zu vergleichen und bei einer Überschreitung eines oder mehrerer der Temperaturmesswerte von den jeweiligen vorbestimmten Grenzwerten einen Alarm auszulösen.

Optional ist das Rechensystem zudem eingerichtet, aus den ermittelten

Temperaturmesswerten Verzerrungswerte zu ermitteln und diese mit für die jeweiligen Messpositionen für den definierten Zeitpunkt oder die definierte Zeitspanne festgelegten Grenzwerten zu vergleichen, und bei einer Überschreitung von zumindest einem ermittelten Verzerrungswert von dem jeweiligen Grenzwert einen Alarm auszulösen.

In dieser Ausführungsform ist das Rechensystem bevorzugt weiterhin eingerichtet, aus den ermittelten Verzerrungswerten Strangschalendehnungswerte für die jeweiligen Positionen zu ermitteln sowie diese mit für die jeweiligen Beobachtungspositionen und für den betreffenden Gießwerkstoff vorbestimmten Grenzwerten zu vergleichen und bei einer Überschreitung von zumindest einem ermittelten Strangschalendehnungswert von dem jeweiligen Grenzwert einen Alarm auszulösen.

In einer konkreten Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Verfahren in zwei voneinander getrennte Phasen, nämlich die Vorbereitungsphase und die Phase der betrieblichen

Nutzung, unterteilt.

In der Vorbereitungsphase werden die verschiedenen Bauteile der Stranggießanlage im Hinblick auf Unterschiede und Gemeinsamkeiten untersucht und in möglichst wenige verschiedene Typen abstrahiert. Beispiele für solche Typen sind u.a. Segment 0, Segment 1 , Segment 2-3, Segment 4-6, Segmentträger 1 , Segmentträger 2 sowie das Maschinengerüst.

Jeweils wenigstens ein Bauteil jeden Typs wird nun mit einer größeren Anzahl

Temperaturmesselementen, beispielsweise mit ca. 100 Temperaturmesselementen, ausgerüstet und in die Stranggießanlage eingebaut. Die Temperaturverläufe in

verschiedenen Betriebssituationen werden erfasst und im Hinblick auf typische

Verteilungsmuster ausgewertet. Dabei werden Messpunkte ermittelt, die die Temperaturverteilung an dem Bauteil gut repräsentieren. Die auf diese Weise erhaltenen Verteilungsmuster werden in einem Archiv abgelegt.

Auf diese Weise werden alle zu berücksichtigenden Bauteile mit Temperaturmesselementen an den repräsentativen Messstellen ausgerüstet.

Die typisierten und auf ihre anwendungsrelevanten Eigenschaften (im Sinne der FEM) reduzierten Komponenten werden in einem FEM-Modell der Stranggießanlage

zusammengefasst. Das Modell wird im Hinblick auf Durchlaufzeit bei gegebener

Ergebnisgenauigkeit optimiert. Gemäß den Anforderungen des gewählten FEM-Systems werden die Rechenwerkzeuge zur Bestimmung des Temperatur-Lastvektors ausgewählt, zusammengestellt und ggf. angepasst. Im Hinblick auf den Output des FEM-Systems und den Informationsbedarf der Bediener der Stranggießanlage wird ein Visualisierungssystem ausgewählt und ggf. angepasst und dem FEM-System zugeordnet.

Das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Rechensystem ist zur Temperaturfeldaufbereitung, zur FEM-Strukturanalyse sowie optional zur Visualisierung eingerichtet (in Fällen, in denen es keine separate Visualisierungseinrichtung gibt, sondern diese Teil des Rechensystems ist. Der Visualisierung nachgeschaltet wird noch eine

(geschlossene) Berechnung der Ausrichtqualität bzw. Wirkung auf den Gießstrang.

Das erfindungsgemäße System weist neben an den an der Stranggießanlage angeordneten Temperatursensoren sowie dem Rechensystem, dem Datenerfassungssystem und der Visualisierungseinrichtung optional auch ein Archiv, Datenbanken für statische und quasistatische Zusatzinformationen und/oder Schnittstellen zum Produktions-Betriebssystem (Anlagenautomatisierung) sowie für einen externen Zugriff (z.B. zu Beratungszwecken) auf.

Das Gesamtsystem kann auf einem oder mehreren Computern implementiert sein.

Zur Validierung des Systems können in der Vorbereitungsphase noch

Validierungsmessungen, vorzugsweise Relativ-Verschiebungsmessungen, vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Segmenten installiert und ausgewertet werden.

In der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens, der betrieblichen Nutzungsphase, kann die Nutzung des Systems entweder in Echtzeit bzw. online, d.h. synchron mit dem Betriebsablauf, oder offline, d.h. auf Basis von archivierten Altdaten, erfolgen. Die Online-Nutzung umfasst eine aus mehreren Schritten bestehende Initialisierungsphase und eine Schleife, in der ausgewählte Schritte der Initialisierungsphase wiederholt werden.

Die Initialisierungsphase weist dabei vorzugsweise die folgenden Schritte auf:

(1 ) Das Datenerfassungssystem wird gestartet und misst die bereitgestellten

Temperatursignale mit vorgegebener Sample-Rate, z.B. 100 ms.

(2) Das Rechensystem wird gestartet und triggert das Datenerfassungssystem, die erste Datei abzuspeichern und freizugeben.

(3) Das Rechensystem liest aus der aktuell letzten Datei den 1., n. oder letzten

Datensatz. Welcher Datensatz das konkret ist, kann entweder vorbestimmt sein oder vom Bediener situativ ausgewählt werden.

(4) Die Messdatei wird wieder geschlossen und verbleibt im Dateisystem.

(5) Die kontinuierliche (vollständige) Temperatur-Verteilung wird berechnet und an den FEM-Solver übergeben.

(6) Quasistatische Zusatzinformationen, z.B. die aktuelle Position des

Kaltstrangkopfes, werden in mechanische Lasten umgerechnet und an den FEM- Solver übergeben.

(7) Die Strukturverzerrung wird berechnet. Der FEM-Solver übergibt den

Verschiebungsvektor an die Visualisierung und triggert das

Datenerfassungssystem, die nächste Datei abzuspeichern und freizugeben.

(8) Statische Zusatzinformationen, z.B. der Ausrichtzustand der Strangführung im kalten, unbelasteten Zustand der Anlage, werden an die Visualisierung übergeben, der Strukturverzerrung überlagert und das Ergebnis visualisiert.

(9) Optional werden relevante Strukturinformationen an ein

Qualitätsbeurteilungssystem übergeben und daraus resultierende

Strangschalendeformationen und/oder Qualitätskennzahl(en) für die

Strangführung werden visualisiert.

(10) Das letzte Bild bleibt stehen, bis der nächste Datensatz bearbeitet ist.

(1 1 ) Optional werden der Datensatz und das Ergebnis für einen späteren Zugriff gespeichert.

In der Schleife werden die Schritte (3) bis (1 1 ) wiederholt, bis das System beendet wird.

Die Offlinenutzung umfasst ebenfalls mehrere Schritte:

1 ) Der Bediener wählt eine Analysezeit bzw. einen Analysestart-Zeitpunkt und ggf. eine Bearbeitungs-Schrittweite aus. 2) Das System stellt die passende Datei zur Verfügung.

3) Das Rechensystem liest aus der Datei den angegebenen Datensatz bzw.

Signalverlauf.

4) Der Datensatz wird ausgewertet und die Ergebnisse werden visualisiert.

5) Der Datensatz wird optional archiviert und kann somit für weitere

Auswertungen genutzt werden.

Generell können in dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Rechensystem oder durch die mit dem Rechensystem verbundene Visualisierungseinrichtung bei Erreichen bzw.

Überschreiten vorgegebener Toleranzgrenzen Alarme ausgelöst werden. Solche

Alarmgrenzen können sich auf die Ausrichtqualität der Strangführung als Ganzes, die Übergänge zwischen benachbarten Segmenten, absolute Positionsfehler von

Strangführungskomponenten oder auf einzelne Rollenpositionen beziehen. Der Bediener kann nun unmittelbar in den laufenden Gießbetrieb eingreifen und geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Situation einleiten. Das können z.B. die Änderung der

Gießgeschwindigkeit oder der Kühlstrategie sein. Da auch mechanische Lasten

mitberücksichtigt werden können, kann in besonderen Fällen auch eine Einflussnahme über Lage und/oder Größe einer aktiven Soft Reduction sinnvoll sein.

Die Definition der Alarmgrenzen kann dabei auch dynamisch eingerichtet werden, wenn in den statischen Zusatzinformationen entsprechende Werkstoffinformationen über die

Stahlqualität der Gießstranges enthalten sind.

Die Alarmindikation kann als Signalfarbe im Strukturverzerrungsbild oder im Strangschalen- Beanspruchungsdiagramm und/oder als optisches Signal (Warnleuchte/Ampel) und/oder als akustisches Signal ausgeführt sein. Sie bleibt vorzugsweise solange aufrechterhalten, bis die Überschreitung der Alarmwerte beendet ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die

Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.