DEVICE FOR CONTROLLING THE COOLING SPRAYS IN A CONTINUOUS-CASTING PLANT

Abstract: 1. Apparatus for checking the spray nozzles (3) in a continuous casting machine, consisting of a plurality of vibration pickups (8), which are distributed over a measuring surface (7), which extends transversely to the spraying direction of the spray nozzles (3), and which comprise diaphragms (15), which are exposed to the coolant from the spray nozzles (3), and connected to sensers, characterized in that the sensors respond to the vibration frequency of the diaphragms and consist of a sensing coil (17), which cooperates with a magnet (18) and vibrates relative to said magnet in dependence on the vibration of the diaphragms.

Description: Vorrichtung zum Überprüfen der Spritzdüsen einer Stranggi essmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Uberprüfen der Spritzdüsen einer Stranggiessmaschine, bestehend aus mehreren Schwingungsaufnehmern, die über eine quer zur Spritzrichtung der Spritzdüsen verlaufende Messfläche verteilt angeordnet sind und den Spritzdüsen ausgesetzte, mit Messwertgebern verbundene Membranen aufweisen. Da naturgemäss der Verlauf der Abkirh5ung eines Giessstranges im Bereich der Rollenführung des Giess- bogens einen entscheidenen Einfluss auf die Güte des Giessstranges hat, ist es notwendig, die Ausrichtung der im Kühltunnel einer Stranggiessmaschine angeordneten Spritzdüsen und deren störungsfreies Arbeiten zu überprüfen. Zu diesem Zweck wird die Ausbildung der Sprühkegel beobachtet, und zwar üblicherweise durch einen Bedienungsmann, der den Kühltunnel bei eingeschalteten Spritzdüsen begehen muss. Abgesehen davon, dass dieser Bedienungsmann zwangsläufig dem Spritzwasser ausgesetzt wird, bleibt eine Beurteilung des Spritzbildes schwierig, weil die einzelnen Spritzdüsen einander bezüglich ihres Sprühbereiches überlappen. Ausserdem hängt die Beurteilung des Spritzbildes von der Erfahrung des Bedienungsmannes ab, ohne dass die Möglichkeit gegeben ist, überprüfbare Messwerte aufzuzeichnen. Um diese Nachteile zu verseilen, ist es bekannt (DE-OS 2 107 789), den Sprühdruck der Spritzdüsen mit Hilfe von Druckmessdosen zu erfassen, die der Teilung der Spritzdüsen entsprechend in einem Messkopf eingesetzt sind. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist allerdings, dass lediglich angezeigt werden kann, ob die Spritzdüsen mit einem ausreichenden Spritzdruck arbeiten. Die Ausbildung des Sprühkegels kann jedoch nicht erfasst werden. Zur Erfassung der Ausbildung des Sprühkegels ist es schliesslich bekannt (EU-A- O 011 896), eine Mehrzahl von Schwingungsaufnehmern vorzusehen, die über eine quer zur Spritzrichtung der Spritzdüsen verlaufende Messfläche verteilt sind und eine dem Spritzwasser ausgesetzte Membrane aufweist. Die durch das Spritzwasser erzeugten Membranschwingungen werden über piezoelektrische Bauteile erfasst und angezeigt, so dass über diese Anzeige ein Bild der Sprübkegelverteilung erhalten werden kann. Nach- teilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass über die piezoelektrischen Bauteile nur ein von der Schwingungsamplitude der Membnuwnabhängiges Messsignal erhalten werden kann, was mit einer ent- sprechenden Unempfindliifkeit gegenüber kleineren Amplituden verbunden ist. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art mit einfachen technischen Mitteln so zu verbessern, dass die Anzeigegenauigkeit und -empfindlichkeit erheblich vergrössert werden kann. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Messwertgeber auf die Schwingungsfrequenz der Membranen ansprechen und vorzugsweise aus einer mit einem Magneten zusammenwirkenden, gegen über diesem in Abhängigkeit von den Membranschwingungen schwingend bewegte Messspule bestehen. Da die Frequenz der Membranschwingungen mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln erheblich genauer als die Schwingungsamplituden erfasst werden können, ergibt sich ein einfach zu beurteilendes Bild der Sprühkegelverteilung der Spritzdüsen, obwohl die Schwingungsfrequenz der Membranen nicht unmittelbar vom Sprühdruck abhängt. Das auf die Membrane aufgespritzte Kühlmittel#versetzt die Membrane in Schwingung, die in der Messspule eine Spannung induziert. Diese Spannung ist von der Frequenz der Schwingungen der Messspule gegenüber dem Magnetfeld des Magneten abhängig, so dass die induzierte Spannung der Schwingungsfrequenz proportional ist. Der Staudruck, der eine konstante Belastung für die Membrane darstellt und keine Schwingungen verursacht, kann folglich auch zu keiner fehlerhaften Anzeige der Ausbildung eines Spritzbildes führen. Um die Messergebnisse einfach auswerten zu können, sollten sie gesammelt zur Verfügung stehen. Aus diesem Grunde können die Messwertgeber vorteilhaft an einen Speicher für die frequenzabhängigen Messsignale angeschlossen werden. Ist dieser Speicher für die frequenzabhängigen Messsignale in einem die Schwingungsaufnehmer tragenden Messkopf vorgesehen, so ergibt sich eine besonders einfache Verdrahtung, weil keine Signalleitungen mit dem Kaltstrang mitgeschleppt werden müssen. Ausserdem wird die Störanfälligkeit wegen des Fehlens äusserer Kabelverbindungen erheblich herabgesetzt. Der im Messkopf befindliche Speicher für die Messsignale steht allerdings für die Auswertung der Messsignale nur bedingt zur Verfügung. Um hier Abhilfe zu schaffen, kann der Speicher im Messkopf an eine Auswerteeinheit angeschlossen werden, die einen dem Messkopfspeicher entsprechenden Speicher und einen daran angeschlossenen Schreiber enthält. Über diesen Schreiber lassen sich die Messergebnisse einfach protokollieren, wobei über einen Linienschreiber eine grafische Auswertung möglich ist, die die jeweiligen Spritzbilder einer sehr übersichtlichen Beurteilung zugänglich macht. Da die Spritzbilder der Düsen lediglich im unmittelbaren Sprühbereich von Interesse sind, braucht auch nur dieser unmittelbare Sprühbereich überprüft zu werden. Zur Erfassung eines solchen unmittelbaren Sprühbereiches können lediglich die einen Schwellwert übersteigenden Messsignale der Messwertgeber in den Speicher eingelesen werden. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Spritzdüsenanordnung im Bereich des Giessbogens in einem schematischen Quer schnitt, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Überprüfen der Spritzdüsen in einer Draufsicht auf einen entsprechenden Mess kopf, Fig. 3 diesen Messkopf in einem schematischen Schnitt, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Angiesskopf eines Kaltstranges mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch diesen Angi esskopf, Fig. 6 einen erfindungsgemässen Schwingungsaufneh mer im Schnitt in einem grösseren Massstab, Fig. 7 eine erfindungsgemässe Vorrichtung für eine zur Oberfläche des Giessstranges parallele Spritzdüsenanordnung im Schnitt, Fig. 8 eine Speichereinheit für einen erfindungsge mässen Messkopf in einem Blockschaltbild, Fig. 9 eine an die Speichereinheit nach Fig. 8 anschliessbare Auswerteeinheit im Blockschalt bild und Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit für eine ortsfeste Messkopfanordnung. Der vertikal gegossene Giessstrang wird mit Hilfe einer Rollenführung 1 in einem Bogen in die Horizontale umgelenkt, wobei der Giessstrang im Bereich dieses Giessbogens gekühlt werden muss. Zu diesem Zweck sind zwischen den Rollen 2 der Rollenführung Reihen von Spritzdüsen 3 vorgesehen, die über Versorgungsleitungen 4 mit dem Kühlmittel, üblicherweise Wasser, versorgt werden. Das Kühlmittel wird zwischen den Rollen 2 der Rollenführung 1 auf die Oberfläche des Giessstranges gesprüht, wobei die Kühlung des Giessstranges von der Ausrichtung und der Funktionstüchtigkeit der Spritzdüsen 3 abhängt. Um einen gewünschten Kühlverlauf sicherzustellen, muss folglich die Einstellung der Düsen 3 und ihr störungsfreies Arbeiten überprüft werden. Zu diesem Zweck wird gemäss Fig. 1 ein Messkopf 5 mittels einer Laschenkette 6 durch die Rollenführung 1 gezogen. Dieser Messkopf 5 bestimmt an seinen den Spritzdüsen zugekehrten Oberflächen Messflächen 7, über die Schwingungsaufnehmer 8 verteilt sind, wie dies den Fig. 2 und 3 deutlich entnommen werden kann. Mit Hilfe dieser Schwingungsaufnehmer 8 kann das Sprühbild der Spritzdüsen bestimmt werden. Um mit dem Messkopf 5 keine Mess- oder Verbindungsleitungen durch die Rollenführung 1 hindurchziehen zu müssen, ist im Messkopf 5 eine Speichereinheit 9 für die von den Schwingungsaufnehmern 8 ermittelten Messwerte vorgesehen, die über einen Steckanschluss 10 an eine Auswerteeinheit ausserhalb des Messkopfes weitergegeben werden können. Zur Energieversorgung enthält der Messkopf 5 zusätzlich eine entsprechende Batterie 11. Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, braucht zur Erfassung der Spritzbilder der Düsen kein gesonderter Messkopf 5 vorgesehen zu werden, Die Messflächen 7 mit den Schwingungsaufnehmern 8 können durchaus auch auf dem Angiesskopf 12 eines Kaltstranges 13 angeordnet werden, der die Speichereinheit 9 mit dem Steckanschluss 10 und die Batterie 11 ebenfalls trägt. Wird der Angiesskopf 12 als Messkopf ausgebildet, so kann die Spritzdüsenfunktion unmittelbar vor dem Durchführen des Giessstranges überprüft werden, und zwar gleichzeitig mit dem Angiessen, so dass ein gesonderter Messdurchlauf, der nur in Giesspausen durchgeführt werden kann, entfällt. Die Schwingungsaufnehmer 8 bestehen gemäss Fig. 6 vorteilhaft aus einer in einem Gehäuse 14 eingespannten Membrane 15, die dem Auftreffdruck des Kühlmittels ausgesetzt ist und die Messfläche bestimmt. Diese Membrane 15 ist über einen Träger 16 mit einer Messspule 17 verbunden, die mit einem Magnet 18 zusammenwirkt. Wird die Membrane 15 durch das aufgesprühte Kühlmittel in Schwingungen versetzt, so wird durch das Magnetfeld des Magneten 18 in der mitschwingenden Spule 17 eine von den Schwingungen abhängige Spannung induziert. Da nur Bewegungen der Messspule 17 gegenüber dem Magnet 18 eine Messspannung ergeben, wird der Auftreffdruck des Kühl- mittels im Bereich der Membrane 15 gemessen, weil dieser Auftreffdruck auf Grund der entstehenden Turbulenzen zu Membranschwingungen führt. Der gleichzeitig vorhandene Druck von Schwallwasser wird nicht erfasst, weil dieser Druck wegen der laminaren Strömung als statisch anzusehen ist. Um aus den einzelnen über die Schwingungsaufnehmer 8 erfassten Messwerten ein Bild über die Spritzverteilung des Kühlmittels zu erhalten, werden die Messwerte der Speichereinheit 9 zugeführt. Diese Speichereinheit 9 besteht nach Fig. 8 aus einer Signalaufbereitung 19, in der die über die Verbindungsleitungen 20 mit den Schwingungsaufnehmern 8 ankommenden Messsignale gefiltert, verstärkt und gleichgerichtet werden. Die so aufbereiteten Messsignale werden anschliessend über einen Schalter 21 nacheinander einem Analog-Digitalwandler 22 zugeführt, dem ein Speicher 23 für die einzelnen Messsignale nachgeschaltet ist. Das aufeinanderfolgende, zyklische Einlesen der Messsignale von den einzelnen Schwingungsaufnehmern 8 in den Speicher 23 wird durch eine Ablaufsteuerung 24 so gesteuert, dass beim Vorbeifahren des Messkopfes 5 bzw. des Angiesskopfes 12 an einer Reihe von Spritzdüsen 3 mehrere Messzyklen durchgeführt werden, um die Druckverteilung auch in Bewegungsrichtung des Messkopfes zu erhalten. Damit ausschliesslich aussagekräftige Messwerte abgespeichert werden, enthält die Speichereinheit 9 eine Vergleichseinrichtung 25, die das von den Schwingungsaufnehmern 8 übermittelte Messsignal mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und über die Ablaufsteuerung 24 nur dann ein Abspeichern dieser Messsignale zulässt, wenn diese Messsignale den vorgegebenen Schwellwert übersteigen. Eine andere Möglichkeit zur Steuerung der Messzyklen besteht darin, das Signal eines Lagegebers 26, beispielsweise eines Rollenabtasters, zu verwenden, der die Lage der Schwingungsaufnehmer gegenüber den Spritzdüsen 3 anzeigt. Zur Auswertung der abgespeicherten Messsignale wird der Speicher 23 der Speichereinheit 9 in eine Auswerteeinheit ausgelesen, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist. Zu diesem Zweck wird der Steckanschluss 10 der Speichereinheit 9 mit einem entsprechenden Stecker 27 der Auswerteeinheit verbunden, die einen dem Speicher 23 entsprechenden Speicher 28 zum Einlesen der aus der Speichereinheit 9 ausgelesenen Daten aufweist. Die aus dem Speicher 23 der Speichereinheit 9 ausgelesenen Daten können zu Anpassungszwecken zusätzlich in einer Einrichtung 29 aufbe reitet werden. Zum Auswerten der ermittelten Daten kann der Speicher 28 der Auswerteeinheit über einen Digital-Analogwandler 30 ausgelesen werden, der über einen Schalter 31 an einen Schreiber 32 angeschlossen ist, wobei über den Schalter 31 die einzelnen Messdaten wieder den einzelnen Schwingungsaufnehmern 8 zugeordnet werden, so dass der Schreiber 32, der vorzugsweise als Linienschreiber zur grafischen Darstellung der Messwerte ausgebildet ist, das ermittelte Spritzbild wiedergeben kann. Eine Ablaufsteuerung 33 steuert dabei die Umspeicherung, das Auslesen der gespeicherten Daten und die Datenweitergabe über den Digital-Analogwandler und den Schalter 31 an den Schreiber 32, so dass eine vollständige Messfahrt aufgezeichnet wird. Der Schreiber 32 muss selbstverständlich eine Anzahl von Kanälen aufweisen, die der Anzahl der gleichzeitig aufzuzeichnenden Messsignale entspricht. Dabei können die Messsignale für die Spritzdüsen auf der Innen- und Aussenseite des Giessbogens nacheinander ausgelesen und aufgezeichnet werden. Die Ablaufsteuerung 33 kann für zwei unterschiedliche Aufzeichnungsarten umgeschaltet werden, was durch den Wahlschalter 34 angedeutet wird. Nach der einen Aufzeichnungsart wird der Messsignalverlauf jedes Druckaufnehmers bei seiner Bewegung entlang der Rollenführung 1 bestimmt. Nach der anderen Aufzeichnungsart werden die Messsignale der einzelnen Druckaufnehmer in einer Lage des Messkopfes miteinander zu einer grafischen Darstellung verknüpft, was unter bestimmten Voraussetzungen Unregelmässigkeiten einfacher und deutlicher erkennen lässt. Werden die Spritzdüsen 3 entsprechend der Fig. 7 parallel zur Oberfläche des Giessstranges 35 ausgerichtet, so können die Schwingungsaufnehmer 8 in ortsfesten Messköpfen 36 zwischen den Rollen 2 der Rollenführung 1 untergebracht werden. Diese Anordnung der Messköpfe 36 erlaubt eine Überprüfung der Spritzdüsen 3 auch während eines Gusses. Die Messköpfe 36 müssen allerdings über eine entsprechende Verdrahtung an eine gemeinsame Auswerteeinheit angeschlossen werden, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist. Die von den Schwingungsaufnehmern 8 kommenden Messsignale werden wiederum einer Signalaufbereitungseinrichtung 37 zugeführt, bevor sie über einen Wahlschalter 38 nacheinander einem Analog-Digitalwandler 39 weitergegeben werden. Die in digitaler Form vorliegenden Messwerte können unmittelbar einem Schreiber 40 zugeleitet werden, der von einer Ablaufsteuerung 41 angesteuert wird, die nach einem Start über eine Starttaste 42 den Schalter 38 und den Analog-Digitalwandler 39 so steuert, dass jedem Messwert ein dem entsprechenden Schwingungsaufnehmer zugehöriger Kanal zugeordnet wird. Wird bei verfahrbaren Messköpfen auf eine dem Messkopf zugeordnete Speichereinheit verzichtet, so können die Messsignale der Schwingungsaufnehmer über eine in den Fig. 8 und 9 mit 43 bezeichnete Kabelverbindung auch unmittelbar an den Schreiber 32 angelegt werden.

Claims: Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Überprüfen der Spritzdüsen (3) einer Stranggiessmaschine, bestehend aus mehreren Schwingungsaufnehmern (8), die über eine quer zur Spritzrichtung der Spritzdüsen (3) verlaufende Messfläche (7) verteilt angeordnet sind und den Spritzdüsen (3) ausgesetzte, mit Messwertgebern verbundene Membranen (15) aufweisen, durch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber auf die Schwingungsfrequenz der Membranen ansprechen und vorzugsweise aus einer mit einem Magneten (18) zusammenwirkenden, gegenüber diesem in Abhängigkeit von den Membranschwingungen schwingend bewegten Messspule (17) bestehen. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber an einen Speicher (23) für die frequenzabhängigen Messsignale angeschlossen sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (23) für die frequenzabhängigen Messsignale in einem die Schwingungsaufnehmer (8) tragenden Messkopf (5, 12) vorgesehen ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (23) im Messkopf (5, 12) an eine Auswerteeinheit anschliessbar ist, die einen dem Messkopfspeicher (23) entsprechenden Speicher (28) und einen daran angeschlossenen Schreiber (32) enthält. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die einen Schwellwert übersteigenden Messsignale der Messwertgeber in den Speicher (23) einlesbar sind.

Inventors: BUCHINGER, OSKAR, GIDL, GUNTER, DR. DIPL.-ING., Gidl, Günter, Dr. Dipl.-Ing.
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: B22D11
IPC codes: B22D11