EP0819033B1 - Device for early detection of run-out in continuous casting - Google Patents
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- EP0819033B1 EP0819033B1 EP96907513A EP96907513A EP0819033B1 EP 0819033 B1 EP0819033 B1 EP 0819033B1 EP 96907513 A EP96907513 A EP 96907513A EP 96907513 A EP96907513 A EP 96907513A EP 0819033 B1 EP0819033 B1 EP 0819033B1
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Images
Classifications
-
- 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
Definitions
- the continuous shell can be used during the Growth occurs in the mold places where the Strand shell not or only insufficiently hardened. This Growth defects lead as soon as the strand leaves the mold, to a breakthrough in the strand, through which liquid Steel emerges. The resulting damage to the Casting plant forces a longer downtime and causes high repair costs. So you try Growth defects in the shell before it leaves the mold to recognize. If this succeeds, the exit speed will be so reduced that the potential breakthrough can harden.
- Possible breakthrough points are based on the surface temperature profiles found by the in the mold in Temperature sensors attached to the inner wall of the mold be measured. It is known the temperature sensors offset in one or more in the direction of the strand Arrange layers around the strand. When a Fault in the strand shell migrates past the temperature sensors, the measured temperature increases due to the not or only weakly developed strand shell, behind which there is liquid steel, the recorded temperature curves a characteristic in the event of an impending breakthrough Have shape.
- JP-A-4 172 160 the temperatures detected with the temperature sensors neural network, which generates an output signal, if the spatial temperature distribution is one for one impending breakthrough characteristic pattern.
- a reasonably reliable prediction of breakthroughs using neural networks requires sufficient training data for the neural network.
- training data from a facility is not can be easily transferred to another system.
- decision criteria according to which breakthroughs are predicted for the plant operator are essentially invisible.
- the known methods for pattern recognition require fully existing temperature patterns, e.g. Temperature curves, which results in a large amount of memory Has.
- the computational effort is very high, because with everyone Changing the temperature pattern, e.g. if the temperature curve is supplemented by a new temperature value and at the same time the oldest temperature value is deleted, one completely new pattern recognition is required.
- the invention has for its object a device for early detection of breakthroughs, which indicate only a small amount computational effort a safe and for the plant operator understandable detection of possible breakthroughs guaranteed.
- the early breakthrough detection according to the invention is based on a fuzzy pattern recognition, the rules of which are based on process knowledge be derived.
- the ones required for pattern recognition There is only information about the temperature profiles from the currently recorded temperatures and one of the representing the current temperature profile and ongoing updated inner state quantity.
- the pattern recognition can therefore be changed to the previous one for each new temperature value Results of pattern recognition, i.e. the internal state variable, build up so that not a completely new one every time Pattern recognition required due to the temperature curve is.
- there is no need to save the temperature profiles so that overall the pattern recognition by means of the invention Setup faster and more efficiently than procedures which is the pattern recognition based on complete existing patterns.
- Figure 1 shows a schematic representation of a continuous caster.
- a ladle 1 turns liquid steel 2 into one Distributor 3 cast, which the steel on different strands 4 distributed and also as a buffer and separator for non-metallic Particle serves.
- From the distributor 3 flows Steel in a mold 5, the inner walls of which are made of copper and water-cooled channels 6 included. Because of the heat dissipation the steel cools down on the mold inner walls and it a solid strand shell 7 is formed. This encloses the liquid steel, so that the strand 4 after leaving the Chill mold 5 transported via rollers 8 and finally in individual Slabs 9 can be cut.
- the mold is in the inner walls 5 temperature sensors 10 in two, offset in the direction of the strand Layers distributed around the strand. It can several levels or only one level can also be provided. Due to changes in the recorded temperature profiles can be concluded on a weak point in the strand shell 7 will. If an error is discovered, the casting speed reduced, so that the cooling time in the mold 5 increases and a sufficiently strong strand shell on the Can form a defect.
- FIG 3 is an example of that with one of the temperature sensors 10 recorded temperature curve shown when a such errors migrate past the relevant temperature sensor 10. While the adhesive on the temperature sensor 10 passes, a significant rise in temperature is measured. If the adhesive has passed the temperature sensor 10, it drops Temperature drops below the temperature level that is normal Casting conditions prevail. This reduction can be attributed on a thickened strand shell behind the glue due to a reduced speed has arisen there.
- Air cushions are located between the strand 4 and the mold 5 form.
- Figure 4 shows an example of when such occurs Error recorded temperature curve. Because of the low The thermal conductivity of the air is the heat dissipation from line 4 to the mold 5 greatly reduced, so that only one very forms thin strand shell 7. If a crack happens to one of the Temperature sensors 10, it is reflected in the detected Temperature curve as a pronounced slump again. Together makes glue and cracks the cause of over 90% of all Breakthroughs.
- the different growth errors in the strand shell 7 thus cause characteristic patterns in the detected Temperature curves. These patterns arise sequentially by new measured values can be added to a temperature curve.
- the fuzzy logic 12 is able to recognize the pattern only on the basis of the current temperature T (i) and its change ⁇ T (i), ie without Knowledge of the temperature profile.
- the temperature profile T is exemplified of an adhesive, as shown in Figure 6, considered:
- the temperature T is constant under normal casting conditions and their change over time fluctuates very slightly.
- the Probability P for a breakthrough is zero here.
- the temperature T rises.
- the probability P is therefore on a small positive Value, for example 0.1, increased.
- the temperature T, and the change in temperature T over time also increases. Lies now a low probability from the previous step P before, which is synonymous with observing one Is the beginning of the adhesive, then the probability P becomes one medium value, e.g. 0.4, increased. However, is from the previous one Step no low probability P, i.e. of the Beginning of an adhesive, before, the probability P also not changed.
- the temperature increase caused by the adhesive is reached now their maximum value, with the temporal Change in temperature T becomes zero. Been up to this Go through the typical temperature curve of an adhesive at this point in time and so far a medium breakthrough probability P is determined, then the probability P becomes a great value, e.g. 0.7, increased.
- the adhesive has now passed the temperature sensor 10, and the Temperature T drops to medium in the event of a negative temperature change Values.
- the probability then follows the scheme above P further, e.g. to 0.9, increased, but below provided that it already has great value.
- the temperature T finally decreases so far that it below the temperature level under normal casting conditions lies. Once this happens and the probability P due to what has happened so far, a very high value , the probability P is at its maximum Value, e.g. 1.0, increased.
- FIG. 7 shows the fuzzy state graph of the pattern recognition device 11.
- the states i.e. the linguistic values the breakdown probability P (i), form the nodes 14 of the state graph.
- the probability P (i) can be assume the following linguistic values:
- the probability P (i) increases step by step from Z to H only if that Temperature pattern causes the rule sets one after the other R2, R5, R9, R13 and R17 are met. That is with glue or Crack patterns the case.
- the detected temperature pattern gives way only slightly from these reference patterns, so either keep the current state or the next one in a lower state. If the deviations are larger, depending on the current state reached, one of the rule sets will be activated R3, R8, R12, R16 or R20 active and the probability P (i) becomes Z.
- Figure 8 shows an example of a in the fuzzy logic of the Pattern recognition device 11 implemented fuzzy rules, at which in addition to the detected temperature T (i) and the change in temperature ⁇ T (i) the change in casting speed ⁇ v (i) to determine breakthrough probability P (i) is used. Otherwise, the one shown in Figure 7 Fuzzy state graph and that shown in Figure 8 Fuzzy rules are equivalent to each other.
- the rules of the rules give the combinations of linguistic values of the Input variables T (i), ⁇ T (i) and ⁇ v (i) that are met must for the pattern recognition device 11 to be in its state changed or maintained.
- the temperature will be T (i) assigned the following values:
- NB negative large
- NS negative small
- Z zero
- PS positive small
- PM positive medium
- PB positive large.
- NB negative large
- NS negative small
- Z zero
- PS positive small
- PB positive large.
- the internal state variable i.e. the temporarily stored probability P (i) takes the following linguistic values on:
- the inference takes place according to the max-min method and the defuzzification according to the focus method.
- FIG. 9 shows a generalized exemplary embodiment for the pattern recognition device in which the input variables T (i), ⁇ T (i) and ⁇ v (i) are combined in an input vector u (i).
- a first fuzzy logic 16 generates an updated state vector z (i + 1) from the input vector u (i) and a temporarily stored inner state vector z (i), which is temporarily stored in a memory element 17.
- the temporarily stored state vector z (i) and the input vector u (i) are linked together in a second fuzzy logic 18 to form an output vector y .
- FIG. 10 shows an example of a device for predicting the overall probability of breakthroughs on the basis of the individual temperature profiles detected by the temperature sensors 10.
- the patterns of certain growth disorders of the strand shell are not only found in a temperature profile, but also due to the expansion of the growth error and the strand movement in adjacent temperature profiles.
- each temperature sensor 10 is followed by its own pattern recognition device 11, which monitors the temperature profile detected in each case for the occurrence of a predetermined pattern. So that the detection of growth errors in the strand shell takes place more reliably, the prediction values P a and P b supplied by the pattern recognition devices 11 each of two immediately adjacent temperature sensors 10 are combined in a linking device 19 to form a local breakdown probability P loc .
- Erroneous pattern recognitions of an individual pattern recognition device 11 are corrected in that the local breakdown probability P loc is only assigned a large value if both P a and P b each have large values. Furthermore, the detection of adhesives or cracks also improves, since increased values for the individual probabilities P a , P b can be used to infer a local breakthrough probability P loc that is greater than each of the individual probabilities P a , P b .
- the combination of the individual probabilities P a and P b to the local breakdown probability P loc is therefore preferably based on fuzzy inferences.
- the pattern recognition results P a and P b from the pattern recognition devices 11 of two adjacent temperature sensors 10 can have a time offset for the same growth error .
- both pattern recognition results P a and P b can be combined in the linking device 19, they must be present at the same time. For this reason, each pattern recognition device 11 is followed by a delay device 20 with which this time offset is compensated.
- the pattern recognition in the pattern recognition devices 11 must be independent of different system and operating conditions be. Therefore, there is 10 between each temperature sensor and the associated pattern recognition device 11 a device 22 arranged for the processing of measured values in which the Input variables of the pattern recognition device 11, that is to say the Temperature T, the temporal change in temperature ⁇ T and normalized the change in the casting speed ⁇ v over time or transformed that different plant conditions or changing process conditions the detection of glue and crack patterns do not affect or only slightly.
- FIG. 11 shows a block diagram of such a device 22 for processing measured values.
- the temperature values T (i) measured in a time step i are, depending on different system and operating conditions, relatively constant between approx. 100 ° C. and 200 ° C. under normal casting conditions. Adhesives and cracks cause deviations of up to 50 ° C from this constant offset temperature T 0 .
- the pattern recognition device 11 can only recognize adhesive and cracking patterns if they start from a constant temperature level. To achieve this, an offset temperature T 0 is determined by means of a first-order time-discrete filter 23 and subtracted from the current temperature value T (i) in a subtracting device 24.
- T A (i) T (i) -T 0 (i) is optionally smoothed to suppress noise in a filter 25 and then fed to a normalization device 26, in which the temperature deviations caused by typical growth errors from the normal temperature level are limited to a value range between zero and one.
- the normalized temperature value T A (i) thus obtained is then fed to the pattern recognition device 11.
- the pattern recognition device 11 also receives the temporal change in the temperature ⁇ T A (i), which is formed in a device 27 by means of the difference quotient from the output signal of the subtracting device 24 and subsequently normalized to a value range between zero and one in a further normalization device 28.
- the change in the casting speed over time can also be an input variable of the pattern recognition device 11.
- the change in the casting speed ⁇ v (i) over time is determined in a device 29 by means of the difference quotient from the casting speed v (i).
- the casting speed v (i) is not increased steadily, but in leaps and bounds.
- the resulting temperature rise which arises from the shorter cooling time in the mold 5, however, takes place continuously over a certain period of time.
- the influence of changes in the casting speed over time on the temperature profiles can be taken into account by changing the rules for pattern recognition.
- Another way of reducing the influence of the casting speed changes is to eliminate the temperature changes caused thereby in the recorded temperature profiles before the pattern recognition. This is done by averaging all the temperature values T (i) simultaneously delivered by the temperature sensors 10 on one level in the mold 5 and subtracting the mean value MT (i) thus obtained from the individual temperature values T (i) in a subtractor 32.
- the adaptation of the pattern recognition by ⁇ v A (i) can also be omitted, so that the structure of the device for early breakthrough detection becomes simpler.
- the mean value MT (i) of the comparison device 32 is fed via a controllable switching device 33, which switches the mean value MT (i) on to the comparison device 32 only when the change in the casting speed ⁇ v A (i) exceeds a predetermined threshold value v S.
- the values ⁇ v A (i) and v S are fed to a threshold value detector 34, which controls the controllable switching device 33 on the output side.
- T A (i) changes abruptly due to the connection of the mean value MT (i)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
Beim Stranggießen können in der Strangschale während des Wachstums in der Kokille Stellen auftreten, in denen die Strangschale nicht oder nur unzureichend erhärtet. Diese Wachstumsfehler führen, sobald der Strang die Kokille verläßt, zu einem Durchbruch im Strang, durch den flüssiger Stahl austritt. Die hierdurch hervorgerufene Beschädigung der Gießanlage erzwingt einen längeren Anlagenstillstand und verursacht hohe Instandsetzungskosten. Man versucht daher, Wachstumsfehler in der Schale vor ihrem Austritt aus der Kokille zu erkennen. Gelingt dies, so wird die Austrittsgeschwindigkeit so verringert, daß die potentielle Durchbruchstelle aushärten kann.During continuous casting, the continuous shell can be used during the Growth occurs in the mold places where the Strand shell not or only insufficiently hardened. This Growth defects lead as soon as the strand leaves the mold, to a breakthrough in the strand, through which liquid Steel emerges. The resulting damage to the Casting plant forces a longer downtime and causes high repair costs. So you try Growth defects in the shell before it leaves the mold to recognize. If this succeeds, the exit speed will be so reduced that the potential breakthrough can harden.
Mögliche Durchbruchstellen werden anhand der Oberflächen-Temperaturverläufe festgestellt, die durch in der Kokille im Bereich der Kokilleninnenwand angebrachte Temperatursensoren gemessen werden. Dabei ist es bekannt, die Temperatursensoren in einer oder mehreren in Richtung des Stranges versetzten Ebenen um den Strang herum verteilt anzuordnen. Wenn eine Fehlstelle in der Strangschale an den Temperatursensoren vorbeiwandert, steigt die gemessene Temperatur bedingt durch die nicht oder nur schwach ausgebildete Strangschale, hinter der sich flüssiger Stahl befindet, an, wobei die erfaßten Temperaturverläufe im Fall eines drohenden Durchbruches eine charakteristische Form aufweisen.Possible breakthrough points are based on the surface temperature profiles found by the in the mold in Temperature sensors attached to the inner wall of the mold be measured. It is known the temperature sensors offset in one or more in the direction of the strand Arrange layers around the strand. When a Fault in the strand shell migrates past the temperature sensors, the measured temperature increases due to the not or only weakly developed strand shell, behind which there is liquid steel, the recorded temperature curves a characteristic in the event of an impending breakthrough Have shape.
Um aus den erfaßten Temperaturverläufen mögliche Durchbrüche vorhersagen zu können, ist es aus der US-A-4 949 777 bekannt, die Änderung der von jedem einzelnen Temperatursensor jeweils erfaßten Temperatur mit einem Mittelwert aus den mit allen Temperatursensoren erfaßten Temperaturänderungen zu vergleichen und das so erhaltene Vergleichsergebnis auf Überschreiten eines vorgegebenen SchwellenwerteS zu überwachen. Wenn die zeitliche und örtliche Verteilung der Schwellenwertüberschreitungen einem vorgegebenen Muster entspricht, so ist dies ein Zeichen für einen bevorstehenden Durchbruch.To make possible breakthroughs from the recorded temperature profiles to be able to predict, it is known from US-A-4,949,777 the change of each individual temperature sensor recorded temperature with an average of those with all Temperature sensors to compare detected temperature changes and the comparison result thus obtained is exceeded to monitor a predetermined threshold value. If the temporal and spatial distribution of the threshold violations corresponds to a given pattern, is this is a sign of an impending breakthrough.
Aus T. Tanaka et al: "Trouble Forecasting System by Multi-Neural Network on Continuous Casting Process of Steel Production" in T. Kohonen et al (Ed.): Artificial Neural Networks; Proc. of the 1991 Int. Conf. on Artificial Neural Networks, Espoo, Finland, Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland), 1991, S. 835 bis 840, ist es bekannt, zur Durchbruch-Früherkennung im Rahmen einer Mustererkennung mit neuronalen Netzen die von den einzelnen Temperatursensoren erfaßten Temperaturverläufe zu speichern und auf charakteristische Muster zu untersuchen.From T. Tanaka et al: "Trouble Forecasting System by Multi-Neural Network on Continuous Casting Process of Steel Production " in T. Kohonen et al (Ed.): Artificial Neural Networks; Proc. of the 1991 Int. Conf. on Artificial Neural Networks, Espoo, Finland, Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland), 1991, pp. 835 to 840, it is known to Breakthrough early detection as part of a pattern recognition neural networks by the individual temperature sensors save recorded temperature curves and on characteristic Examine patterns.
Bei einem aus der JP-A-4 172 160 bekannten Verfahren werden die mit den Temperatursensoren erfaßten Temperaturen einem neuronalen Netz zugeführt, welches ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die räumliche Temperaturverteilung ein für einen drohenden Durchbruch charakteristisches Muster aufweist.In a method known from JP-A-4 172 160 the temperatures detected with the temperature sensors neural network, which generates an output signal, if the spatial temperature distribution is one for one impending breakthrough characteristic pattern.
Eine einigermaßen zuverlässige Vorhersage von Durchbrüchen mittels neuronaler Netze setzt voraus, daß genügend Trainingsdaten für das neuronale Netz vorliegen. Dabei ergibt sich das Problem, daß Trainingsdaten von einer Anlage nicht ohne weiteres auf eine andere Anlage übertragen werden können. Hinzu kommt, daß die Entscheidungskriterien, nach denen die Vorhersage von Durchbrüchen erfolgt, für den Anlagenbetreiber im wesentlichen unsichtbar sind.A reasonably reliable prediction of breakthroughs using neural networks requires sufficient training data for the neural network. Here results the problem is that training data from a facility is not can be easily transferred to another system. In addition, the decision criteria according to which breakthroughs are predicted for the plant operator are essentially invisible.
Darüberhinaus erfordern die bekannten Verfahren zur Mustererkennung vollständig vorliegende Temperatursmuster, z.B. Temperaturverläufe, was einen hohen Speicheraufwand zur Folge hat. Gleichzeitig ist der Rechenaufwand sehr hoch, da bei jeder Änderung des Temperaturmusters, wenn also z.B. der Temperaturverlauf um einen neuen Temperaturwert ergänzt wird und gleichzeitig der älteste Temperaturwert gelöscht wird, eine vollständig neue Mustererkennung erforderlich ist.In addition, the known methods for pattern recognition require fully existing temperature patterns, e.g. Temperature curves, which results in a large amount of memory Has. At the same time, the computational effort is very high, because with everyone Changing the temperature pattern, e.g. if the temperature curve is supplemented by a new temperature value and at the same time the oldest temperature value is deleted, one completely new pattern recognition is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Durchbruch-Früherkennung anzugeben, die bei nur geringem rechentechnischem Aufwand eine sichere und für den Anlagenbetreiber nachvollziehbare Erkennung möglicher Durchbrüche gewährleistet.The invention has for its object a device for early detection of breakthroughs, which indicate only a small amount computational effort a safe and for the plant operator understandable detection of possible breakthroughs guaranteed.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die in dem Patentanspruch
1 angegebene Erfindung gelöst.According to the invention the object is achieved by the in the
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the device according to the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Durchbruch-Früherkennung beruht auf einer Fuzzy-Mustererkennung, deren Regeln aus dem Prozeßwissen abgeleitet werden. Die zur Mustererkennung erforderlichen Informationen über die Temperaturverläufe bestehen dabei lediglich aus den aktuell erfaßten Temperaturen und einer den bisherigen Temperaturverlauf repräsentierenden und laufend aktualisierten inneren Zustandsgröße. Die Mustererkennung kann daher bei jedem neuen Temperaturwert auf den bisherigen Ergebnissen der Mustererkennung, also der inneren Zustandsgröße, aufbauen, so daß nicht jedes Mal eine vollständig neue Mustererkennung aufgrund des Temperaturverlaufs erforderlich ist. Außerdem entfällt das Speichern der Temperaturverläufe, so daß insgesamt die Mustererkennung mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung schneller und effizienter als bei Verfahren ist, die die Mustererkennung auf der Grundlage von vollständig vorliegenden Mustern ausführen. The early breakthrough detection according to the invention is based on a fuzzy pattern recognition, the rules of which are based on process knowledge be derived. The ones required for pattern recognition There is only information about the temperature profiles from the currently recorded temperatures and one of the representing the current temperature profile and ongoing updated inner state quantity. The pattern recognition can therefore be changed to the previous one for each new temperature value Results of pattern recognition, i.e. the internal state variable, build up so that not a completely new one every time Pattern recognition required due to the temperature curve is. In addition, there is no need to save the temperature profiles, so that overall the pattern recognition by means of the invention Setup faster and more efficiently than procedures which is the pattern recognition based on complete existing patterns.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
Figur 1- den prinzipiellen Aufbau einer Stranggießanlage,
Figur 2- eine in der Stranggießanlage verwendete Kokille mit Temperatursensoren in den Kokilleninnenwänden,
Figuren 3 und 4- Beispiele für die mit den Temperatursensoren erfaßten Temperaturverläufe bei unterschiedlichen Wachstumsfehlern in der Strangschale,
Figur 5- ein Beispiel für eine Fuzzy-Mustererkennungseinrichtung zur Bildung eines Vorhersagewertes für die Durchbruch-Wahrscheinlichkeit aufgrund des mit einem Temperatursensor erfaßten Temperaturverlaufs,
- Figur 6
- ein Beispiel für den beim Auftreten eines bestimmten Wachstumsfehlers erfaßten Temperaturverlauf zusammen mit der in Abhängigkeit davon ermittelten Durchbruch-Wahrscheinlichkeit,
Figur 7- ein Beispiel für die Fuzzy-Zustände der Fuzzy-Mustererkennungseinrichtung,
Figur 8- ein Beispiel für das Fuzzy-Regelwerk der Mustererkennungseinrichtung,
- Figur 9
- ein verallgemeinertes Ausführungsbeispiel für die Mustererkennungseinrichtung,
Figur 10- ein Beispiel für eine Einrichtung zur Vorhersage der Gesamtwahrscheinlichkeit von Durchbrüchen und
Figur 11- ein Beispiel für die Meßwertaufbereitung der der Mustererkennungseinrichtung zugeführten Signale.
- Figure 1
- the basic structure of a continuous caster,
- Figure 2
- a mold used in the continuous caster with temperature sensors in the mold inner walls,
- Figures 3 and 4
- Examples of the temperature profiles recorded with the temperature sensors in the case of different growth errors in the strand shell,
- Figure 5
- an example of a fuzzy pattern recognition device for forming a predictive value for the breakdown probability on the basis of the temperature profile detected with a temperature sensor,
- Figure 6
- an example of the temperature profile recorded when a certain growth error occurs together with the breakdown probability determined as a function thereof,
- Figure 7
- an example of the fuzzy states of the fuzzy pattern recognition device,
- Figure 8
- an example of the fuzzy set of rules of the pattern recognition device,
- Figure 9
- a generalized embodiment for the pattern recognition device,
- Figure 10
- an example of a facility for predicting the overall probability of breakthroughs and
- Figure 11
- an example of the measured value processing of the signals supplied to the pattern recognition device.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Stranggießanlage.
Aus einer Gießpfanne 1 wird flüssiger Stahl 2 in einen
Verteiler 3 gegossen, der den Stahl auf verschiedene Stränge
4 verteilt und außerdem als Puffer und Abscheider für nichtmetallische
Partikel dient. Aus dem Verteiler 3 fließt der
Stahl in eine Kokille 5, deren Innenwände aus Kupfer bestehen
und wassergekühlte Kanäle 6 enthalten. Aufgrund der Wärmeabfuhr
an den Kokilleninnenwänden kühlt der Stahl ab und es
bildet sich eine feste Strangschale 7 aus. Diese umschließt
den flüssigen Stahl, so daß der Strang 4 nach Verlassen der
Kokille 5 über Rollen 8 transportiert und schließlich in einzelne
Brammen 9 zerschnitten werden kann.Figure 1 shows a schematic representation of a continuous caster.
A
Probleme können entstehen, wenn die Strangschale 7 Wachstumsfehler
aufweist. Dann bildet sich oft an einzelnen lokalen
Stellen nur eine sehr dünne erhärtete Schicht aus, die nach
Verlassen der Kokille 5 brechen kann. In einem solchen Fall
tritt flüssiger Stahl aus, der die Anlage beschädigt, so daß
ein Stillstand und entsprechende Reparaturen nötig werden. Um
solche Durchbrüche in der Strangschale 7 zu verhindern, werden
die Wachstumsfehler in der Strangschale 7 bei ihrer Entstehung
in der Kokille 5 geortet.Problems can arise if the strand shell has 7 growth defects
having. Then often forms on individual local
Issue only a very thin hardened layer that after
Leaving the
Wie Figur 2 zeigt, sind hierzu in den Innenwänden der Kokille
5 Temperatursensoren 10 in zwei, in Strangrichtung versetzten
Ebenen um den Strang herum verteilt angeordnet. Es können
auch mehrere Ebenen oder nur eine Ebene vorgesehen werden.
Aufgrund von Änderungen in den erfaßten Temperaturverläufen
kann auf eine Schwachstelle in der Strangschale 7 geschlossen
werden. Wird ein Fehler entdeckt, so wird die Gießgeschwindigkeit
reduziert, so daß sich die Abkühlzeit in der Kokille
5 erhöht und sich eine ausreichend feste Strangschale an der
Fehlstelle ausbilden kann. As shown in FIG. 2, the mold is in the
Die weitaus häufigsten Wachstumsfehler, sogenannte Kleber,
entstehen durch eine lokal erhöhte Reibung zwischen dem
Strang 4 und der Innenwand der Kokille 5. An der Reibungsstelle
haftet der Strang 4 stärker als in der Umgebung an der
Kokilleninnenwand, weshalb sich dort auch seine Geschwindigkeit
verringert. Dies führt zu Spannungen in der Strangschale
7, so daß diese aufbricht. Flüssiger Stahl gelangt an die
Kokilleninnenwand und führt dort zu einem Temperaturanstieg.By far the most common growth errors, so-called glue,
arise from a locally increased friction between the
Strand 4 and the inner wall of the
In Figur 3 ist ein Beispiel für den mit einem der Temperatursensoren
10 erfaßten Temperaturverlauf dargestellt, wenn ein
solcher Fehler an dem betreffenden Temperatursensor 10 vorbeiwandert.
Während der Kleber an dem Temperatursensor 10
vorbeiläuft, wird ein deutlicher Temperaturanstieg gemessen.
Hat der Kleber den Temperatursensor 10 passiert, so sinkt die
Temperatur unter das Temperaturniveau ab, das bei normalen
Gießbedingungen herrscht. Zurückzuführen ist diese Absenkung
auf eine verdickte Strangschale hinter dem Kleber, die aufgrund
einer verringerten Geschwindigkeit dort entstanden ist.In Figure 3 is an example of that with one of the
Eine weitere Ursache für Durchbrüche in der Strangschale sind
Luftpolster, sogenannte Cracks, die sich zwischen dem Strang
4 und der Kokille 5 bilden.Another cause of breakthroughs in the strand shell are
Air cushions, called cracks, are located between the strand
4 and the
Figur 4 zeigt ein Beispiel für den beim Auftreten eines solchen
Fehlers erfaßten Temperaturverlauf. Durch die geringe
Wärmeleitfähigkeit der Luft ist die Wärmeabfuhr vom Strang 4
zur Kokille 5 stark vermindert, so daß sich nur eine sehr
dünne Strangschale 7 ausbildet. Passiert ein Crack einen der
Temperatursensoren 10, so spiegelt er sich in dem erfaßten
Temperaturverlauf als ausgeprägter Einbruch wieder. Zusammen
bildet Kleber und Cracks die Ursache für über 90% aller
Durchbrüche. Figure 4 shows an example of when such occurs
Error recorded temperature curve. Because of the low
The thermal conductivity of the air is the heat dissipation from line 4
to the
Die unterschiedlichen Wachstumsfehler in der Strangschale 7
verursachen also charakteristische Muster in den erfaßten
Temperaturverläufen. Diese Muster entstehen sequentiell, indem
neue Meßwerte einem Temperaturverlauf hinzugefügt werden.The different growth errors in the
Figur 5 zeigt ein Beispiel für eine Mustererkennungseinrichtung
11, die fortlaufend aus den mit einem Temperatursensor
10 in Zeitschritten i erfaßten aktuellen Temperaturwerten
T(i) und den zeitlichen Temperaturänderungen
Um die Arbeitsweise der Mustererkennungseinrichtung 11 zu
veranschaulichen, wird beispielhaft der Temperaturverlauf T
eines Klebers, wie er in Figur 6 dargestellt ist, betrachtet:To the operation of the
Bei normalen Gießbedingungen ist die Temperatur T konstant und ihre zeitliche Änderung schwankt sehr geringfügig. Die Wahrscheinlichkeit P für eine Durchbruch ist hier Null. The temperature T is constant under normal casting conditions and their change over time fluctuates very slightly. The Probability P for a breakthrough is zero here.
Zu Beginn eines Klebers steigt die Temperatur T an. Die Wahrscheinlichkeit P wird deshalb auf einen kleinen positiven Wert, beispielsweise 0,1, erhöht.At the beginning of an adhesive, the temperature T rises. The probability P is therefore on a small positive Value, for example 0.1, increased.
Im weiteren Verlauf des Klebers steigt die Temperatur T, und auch die zeitliche Änderung der Temperatur T nimmt zu. Liegt nun aus dem vorherigen Schritt eine geringe Wahrscheinlichkeit P vor, was gleichbedeutend mit der Beobachtung eines Kleberbeginns ist, so wird die Wahrscheinlichkeit P auf einen mittleren Wert, z.B. 0,4, erhöht. Liegt dagegen aus dem vorherigen Schritt keine geringe Wahrscheinlichkeit P, d.h. der Beginn eines Klebers, vor, so wird die Wahrscheinlichkeit P auch nicht geändert.In the further course of the adhesive, the temperature T, and the change in temperature T over time also increases. Lies now a low probability from the previous step P before, which is synonymous with observing one Is the beginning of the adhesive, then the probability P becomes one medium value, e.g. 0.4, increased. However, is from the previous one Step no low probability P, i.e. of the Beginning of an adhesive, before, the probability P also not changed.
Die durch den Kleber verursachte Temperaturerhöhung erreicht nun ihren maximalen Wert, wobei gleichzeitig die zeitliche Änderung der Temperatur T Null wird. Wurde bis zu diesem Zeitpunkt die typische Temperaturkurve eines Klebers durchlaufen und somit bisher eine mittlere Durchbruch-Wahrscheinlichkeit P festgestellt, so wird die Wahrscheinlichkeit P auf einen großen Wert, z.B. 0,7, erhöht.The temperature increase caused by the adhesive is reached now their maximum value, with the temporal Change in temperature T becomes zero. Been up to this Go through the typical temperature curve of an adhesive at this point in time and so far a medium breakthrough probability P is determined, then the probability P becomes a great value, e.g. 0.7, increased.
Der Kleber hat nun den Temperatursensor 10 passiert, und die
Temperatur T sinkt bei negativer Temperaturänderung auf mittlere
Werte ab. Dem obigen Schema folgend wird dann die Wahrscheinlichkeit
P weiter, z.B. auf 0,9, erhöht, allerdings unter
der Voraussetzung, daß sie schon einen großen Wert aufweist.The adhesive has now passed the
Aufgrund der Verdickung der Strangschale am Ende eines Klebers nimmt die Temperatur T schließlich so weit ab, daß sie unterhalb des Temperaturniveaus bei normalen Gießbedingungen liegt. Sobald dies geschieht und die Wahrscheinlichkeit P aufgrund des bisherigen Geschehens einen sehr großen Wert aufweist, wird die Wahrscheinlichkeit P auf ihren maximalen Wert, z.B. 1,0, erhöht.Due to the thickening of the strand shell at the end of an adhesive The temperature T finally decreases so far that it below the temperature level under normal casting conditions lies. Once this happens and the probability P due to what has happened so far, a very high value , the probability P is at its maximum Value, e.g. 1.0, increased.
Figur 7 zeigt den Fuzzy-Zustandsgraphen der Mustererkennungseinrichtung
11. Die Zustände, d.h. die linguistischen Werte
der Durchbruch-Wahrscheinlichkeit P(i), bilden die Knoten 14
des Zustandsgraphen. Die Wahrscheinlichkeit P(i) kann dabei
die folgenden linguistischen Werte annehmen:FIG. 7 shows the fuzzy state graph of the
Z = 0, T = sehr klein, S = klein, M = mittel, B = groß, H = sehr groß.Z = 0, T = very small, S = small, M = medium, B = large, H = very large.
An den Übergangspfeilen 15 zwischen den Zuständen 14 stehen
vor dem Schrägstrich die Übergangsbedingungen, d.h. die
Fuzzy-Regeln, die einen Zustandswechsel bewirken ; der Wert
nach dem Querstrich gibt den jeweils neu erreichten Zustand
an. Im Verlauf der Mustererkennung wird die Wahrscheinlichkeit
P(i) nur dann schrittweise von Z auf H erhöht, wenn das
Temperaturmuster dazu führt, daß nacheinander die Regelsätze
R2, R5, R9, R13 und R17 erfüllt sind. Das ist bei Kleber- oder
Crackmustern der Fall. Weicht das erfaßte Temperaturmuster
nurgeringfügig von diesen Referenzmustern ab, so wird
entweder der momentane Zustand beibehalten oder der nächst
niedrigere Zustand eingenommen. Sind die Abweichungen größer,
so wird je nach erreichtem aktuellen Zustand einer der Regelsätze
R3, R8, R12, R16 oder R20 aktiv und die Wahrscheinlichkeit
P(i) wird Z.Stand on the
Einen großen Einfluß auf die für Durchbrüche in der Strangschale
7 charakteristischen Temperaturverläufe haben Änderungen
der Gießgeschwindigkeit. Es ist daher sinnvoll, diese
Änderungen Δv(i) zusätzlich bei der Mustererkennung zu berücksichtigen,
so wie dies in Figur 5 gestrichelt dargestellt
ist. Erhöht sich beispielsweise die Gießgeschwindigkeit, so
verringert sich die Verweildauer und damit auch die Kühldauer
des Stranges 4 in der Kokille 5. Dies bedeutet gleichzeitig
eine Erhöhung der gemessenen Temperatur. Treten dann während
einer Änderung der Gießgeschwindigkeit Wachstumsfehler in der
Strangschale 7 auf, so werden die für sie typischen Temperaturverläufe
verzerrt.A major influence on the breakthroughs in the
Figur 8 zeigt ein Beispiel für ein in der Fuzzy-Logik der
Mustererkennungseinrichtung 11 implementiertes Fuzzy-Regelwerk,
bei dem zusätzlich zu der erfaßten Temperatur T(i) und
der Temperaturänderung ΔT(i) die Änderung der Gießgeschwindigkeit
Δv(i) zur Bestimmung Durchbruch-Wahrscheinlichkeit
P(i) herangezogen wird. Im übrigen sind der in Figur 7 gezeigte
Fuzzy-Zustandsgraph und das in Figur 8 dargestellte
Fuzzy-Regelwerk zueinander äquivalent. Die Regeln des Regelwerks
geben die Kombinationen von linguistischen Werten der
Eingangsvariablen T(i), ΔT(i) und Δv(i) an, die erfüllt sein
müssen, damit die Mustererkennungseinrichtung 11 ihren Zustand
verändert bzw. beibehält. Der Temperatur T(i) werden
dabei folgende Werte zugeordnet:Figure 8 shows an example of a in the fuzzy logic of the
NB = negativ groß, NS = negativ klein, Z = Null, PS = positiv klein, PM = positiv mittel, PB = positiv groß.NB = negative large, NS = negative small, Z = zero, PS = positive small, PM = positive medium, PB = positive large.
Der Temperaturänderung ΔT(i) werden folgende Werte zugeordnet:The following values are assigned to the temperature change ΔT (i):
NB = negativ groß, NS = negativ klein, Z = Null, PS = positiv klein, PB = positiv groß.NB = negative large, NS = negative small, Z = zero, PS = positive small, PB = positive large.
Für die Änderung der Gießgeschwindigkeit Δv(i) sind folgende Werte vorgesehen:The following are for changing the casting speed Δv (i) Values provided:
N = negativ, Z = Null, PN = positiv normal, PE = positiv extrem. N = negative, Z = zero, PN = positive normal, PE = positive extreme.
Die innere Zustandsgröße, also die zwischengespeicherte Wahrscheinlichkeit P(i), nimmt die folgenden linguistischen Werte an:The internal state variable, i.e. the temporarily stored probability P (i) takes the following linguistic values on:
Z = Null, T = sehr klein, S = klein, M = mittel, B = groß, H = sehr groß.Z = zero, T = very small, S = small, M = medium, B = large, H = very large.
Für jede Wertekombination der Temperatur T(i), der Temperaturänderung
ΔT(i), der Änderung der Gießgeschwindigkeit
Δv(i) und der zwischengespeicherten Wahrscheinlichkeit P(i)
ergibt sich jeweils ein bestimmter linguistischer Wert für
die von der Mustererkennungseinrichtung 11 vorhergesagte
Durchbruch-Wahrscheinlichkeit P(i+1). Die linguistischen
Werte der vorhergesagten Durchbruch-Wahrscheinlichkeit P(i+1)
sind der Übersicht halber wie folgt codiert: Z = 1, T = 2,
S = 3, M = 4, B = 5, H = 6.For each combination of values of temperature T (i), the temperature change
ΔT (i), the change in casting speed
Δv (i) and the temporarily stored probability P (i)
each results in a specific linguistic value for
that predicted by the
Aus dem Regelwerk sind alle Regeln der Fuzzy-Logik 12 direkt
ablesbar. So gilt beispielsweise: Wenn
Die Inferenz erfolgt nach der Max-Min-Methode und die Defuzzifizierung nach der Schwerpunktmethode.The inference takes place according to the max-min method and the defuzzification according to the focus method.
Figur 9 zeigt ein verallgemeinertes Ausführungsbeispiel für
die Mustererkennungseinrichtung, bei der die Eingangsgrößen
T(i), ΔT(i) und Δv(i) in einem Eingangsvektor u(i) zusammengefaßt
sind. Eine erste Fuzzy-Logik 16 erzeugt aus dem Eingangsvektor
u(i) und einem zwischengespeicherten inneren Zustandsvektor
z(i) einen aktualisierten Zustandsvektor z(i+1),
der in einem Speicherglied 17 zwischengespeichert wird. Der
zwischengespeicherte Zustandsvektor z(i) und der Eingangsvektor
u(i) werden in einer zweiten Fuzzy-Logik 18 zu einem
Ausgangsvektor y miteinander verknüpft. Die in Figur 5 gezeigte
Mustererkennungseinrichtung 11 ist ein Spezialfall der
in Figur 9 gezeigten Einrichtung mit nur einer inneren Zustandsgröße
Figur 10 zeigt ein Beispiel für eine Einrichtung zur Vorhersage
der Gesamtwahrscheinlichkeit von Durchbrüchen aufgrund
der mit den Temperatursensoren 10 erfaßten einzelnen Temperaturverläufe.
Die Muster von bestimmten Wachstumsstörungen der
Strangschale finden sich nicht nur in einem Temperaturverlauf,
sondern aufgrund der Ausdehnung des Wachstumsfehlers
und der Strangbewegung auch in benachbart gemessenen Temperaturverläufen
wieder. Wie Figur 10 zeigt, ist jedem Temperatursensor
10 eine eigene Mustererkennungseinrichtung 11 nachgeordnet,
die den jeweils erfaßten Temperaturverlauf auf das
Auftreten eines vorgegebenen Musters überwacht. Damit die Erkennung
von Wachstumsfehlern in der Strangschale zuverlässiger
erfolgt, werden die von den Mustererkennungseinrichtungen
11 jeweils zweier unmittelbar benachbarter Temperatursensoren
10 gelieferten Vorhersagewerte Pa und Pb in einer Verknüpfungseinrichtung
19 zu einer lokalen Durchbruch-Wahrscheinlichkeit
Ploc kombiniert. So werden fehlerhafte Mustererkennungen
einer einzelnen Mustererkennungseinrichtung 11 korrigiert,
indem der lokalen Durchbruch-Wahrscheinlichkeit Ploc
nur dann ein großer Wert zugeordnet wird, wenn sowohl Pa als
auch Pb jeweils große Werte aufweisen. Weiterhin verbessert
sich auch die Erkennung von Klebern oder Cracks, da aus erhöhten
Werten für die Einzelwahrscheinlichkeiten Pa, Pb auf
eine lokale Durchbruch-Wahrscheinlichkeit Ploc geschlossen
werden kann, die größer ist als jede der Einzelwahrscheinlichkeiten
Pa, Pb. Die Verknüpfung der Einzelwahrscheinlichkeiten
Pa und Pb zu der lokalen Durchbruch-Wahrscheinlichkeit
Ploc erfolgt daher vorzugsweise auf der Grundlage von Fuzzy-Folgerungen. FIG. 10 shows an example of a device for predicting the overall probability of breakthroughs on the basis of the individual temperature profiles detected by the
Da sich die Wachstumsfehler in der Strangschale an den einzelnen
Temperatursensoren 10 vorbeibewegen, wobei die Bewegungsrichtung
und Ausbreitung der Wachstumsfehler unterschiedlich
erfolgen kann, können die Mustererkennungs-Ergebnisse
Pa und Pb von den Mustererkennungseinrichtungen 11
zweier benachbarter Temperatursensoren 10 für denselben
Wachstumsfehler einen zeitlichen Versatz aufweisen. Damit
beide Mustererkennungs-Ergebnisse Pa und Pb in der Verknüpfungseinrichtung
19 kombiniert werden können, müssen sie jedoch
gleichzeitig vorliegen. Aus diesem Grund ist jeder Mustererkennungseinrichtung
11 eine Verzögerungseinrichtung 20
nachgeordnet, mit der dieser zeitliche Versatz kompensiert
wird. Die Verzögerungseinrichtungen 20 bestehen dabei jeweils
aus einem Maximalwert-Halteglied, das von jeder Einzelwahrcheinichkeit
P(i) am Ausgang der vorgeordneten Mustererkennungsinrichtung
11 den maximalen Wert
In einer allen Verknüpfungseinrichtungen 19 nachgeordneten
Logikschaltung 21 wird der maximale Wert aller lokalen Durchbruch-Wahrscheinlichkeiten
Ploc ermittelt, der dann die Gesamtwahrscheinlichkeit
Pges für einen Durchbruch darstellt.The maximum value of all local breakthrough probabilities P loc , which then represents the total probability P tot for a breakthrough, is ascertained in a
Die Mustererkennung in den Mustererkennungseinrichtungen 11
muß unabhängig von unterschiedlichen Anlagen- und Betriebsbedingungen
sein. Daher ist zwischen jedem Temperatursensor 10
und der zugeordneten Mustererkennungseinrichtung 11 eine Einrichtung
22 zur Meßwertaufbereitung angeordnet, in der die
Eingangsgrößen der Mustererkennungseinrichtung 11, also die
Temperatur T, die zeitliche Änderung der Temperatur ΔT und
die zeitliche Änderung der Gießgeschwindigkeit Δv so normiert
bzw. transformiert werden, daß unterschiedliche Anlagenverhältnisse
oder sich ändernde Prozeßbedingungen die Erkennung
von Kleber- und Crackmustern nicht oder nur geringfügig beeinflussen.The pattern recognition in the
Figur 11 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen Einrichtung
22 zur Meßwertaufbereitung. Die in einem Zeitschritt i gemessenen
Temperaturwerte T(i) liegen, abhängig von unterschiedlichen
Anlagen- und Betriebsbedingungen, bei normalen Gießbedingungen
relativ konstant zwischen ca. 100°C und 200°C. Kleber
und Cracks verursachen Abweichungen um bis zu 50°C von
dieser konstanten Offset-Temperatur T0. Die Mustererkennungseinrichtung
11 kann Kleber- und Crackmuster nur dann erkennen,
wenn diese von einem immer gleichen Temperaturniveau
ausgehen. Um dies zu erreichen, wird mittels eines zeitdiskreten
Filters 23 erster Ordnung eine Offset-Temperatur T0
bestimmt und in einer Subtrahiereinrichtung 24 von dem aktuellen
Temperaturwert T(i) subtrahiert. Die so erhaltene Temperatur
Die Mustererkennungseinrichtung 11 erhält weiterhin die zeitliche
Änderung der Temperatur ΔTA(i), die in einer Einrichtung
27 mittels des Differenzenquotienten aus dem Ausgangssignal
der Subtrahiereinrichtung 24 gebildet wird und nachfolgend
in einer weiteren Normierungseinrichtung 28 auf einen
Wertebereich zwischen Null und Eins normiert wird.The
Wie bereits obenstehend erläutert wurde, kann auch die zeitliche
Änderung der Gießgeschwindigkeit eine Eingangsvariable
der Mustererkennungseinrichtung 11 sein. Sie verändert dort
die Regeln für die Mustererkennung in der Weise, daß Kleber
und Cracks auch dann noch sicher erkannt werden können, wenn
ihre Muster aufgrund der Gießgeschwindigkeitsänderung verzerrt
sind. Die zeitliche Änderung der Gießgeschwindigkeit
Δv(i) wird in einer Einrichtung 29 mittels des Differenzenquotienten
aus der Gießgeschwindigkeit v(i) bestimmt. Oftmals
wird die Gießgeschwindigkeit v(i) nicht stetig, sondern
sprunghaft erhöht. Der resultierende Temperaturanstieg, der
durch die geringere Abkühlzeit in der Kokille 5 entsteht, erfolgt
jedoch stetig über einen gewissen Zeitraum hinweg. Um
dann während des gesamten Temperaturanstiegs eine entsprechende
Veränderung der Regeln für die Mustererkennung zu erreichen,
muß der Wert Δv(i) während des Temperaturanstiegs
auf einen entsprechend hohen Wert gesetzt werden, der einen
stetigen Anstieg der Gießgeschwindigkeit v(i) vortäuscht.
Dies geschieht mit einem Maximalwert-Halteglied 30, das ausgangsseitig
jeweils den größten positiven Wert von Δv(i) aus
den letzten k Zeitschritten erzeugt. Es gilt also:
Schließlich wird der so erhaltene Wert von ΔvA(i) in einer
Normierungseinrichtung 31 normiert, bevor er der Mustererkennungseinrichtung
11 zugeführt wird.Finally, the value of Δv A (i) thus obtained is normalized in a
Wie bereits erwähnt wurde, kann der Einfluß von zeitlichen
Änderungen der Gießgeschwindigkeit auf die Temperaturverläufe
durch Änderung der Regeln für die Mustererkennung berücksichtigt
werden. Eine weitere Möglichkeit, den Einfluß der Gießgeschwindigkeit-Änderungen
zu verringern, besteht darin, die
dadurch hervorgerufenen Temperaturänderungen in den erfaßten
Temperaturverläufen noch vor der Mustererkennung zu eliminieren.
Dies geschieht, indem man alle von den Temperatursensoren
10 jeweils einer Ebene in der Kokille 5 gleichzeitig gelieferten
Temperaturwerte T(i) mittelt und den so erhaltenen
Mittelwert MT(i) in einer Subtrahiereinrichtung 32 von den
einzelnen Temperaturwerten T(i) subtrahiert. Die so erhaltene
Temperaturdifferenz
Alternativ kann vorgesehen werden, daß bei konstanter Gießgeschwindigkeit
v(i) oder kleinen Änderungen der Gießgeschwindigkeit
v(i) ohne die Gießgeschwindigkeits-Kompensation gearbeitet
wird, um über den Mittelwert MT(i) keine Störungen in
die einzelnen Temperaturverläufe TA(i) hineinzutragen. Hierzu
wird der Mittelwert MT(i) der Vergleichseinrichtung 32 über
eine steuerbare Schalteinrichtung 33 zugeführt, die den Mittelwert
MT(i) nur dann an die Vergleichseinrichtung 32 weiterschaltet,
wenn die Änderung der Gießgeschwindigkeit ΔvA(i)
einen vorgegebenen Schwellenwert vS überschreitet. Hierzu
werden die Werte ΔvA(i) und vS einem Schwellenwertdetektor 34
zugeführt, der ausgangsseitig die steuerbare Schalteinrichtung
33 steuert. Um zu vermeiden, daß durch die Zuschaltung
des Mittelwertes MT(i) der Wert TA(i) sich sprungartig ändert,
wird der Wert T0(i+1) des Filters 23 über den Ausgang
einer Subtrahiereinrichtung 35 mit
Claims (10)
- Device for early detection of break-outs during continuous casting with a mould (5) in which temperature sensors (10) are arranged in a manner distributed around the strand (4), each temperature sensor (10) being assigned a pattern recognition device (11) which, from the temperature (T(i)) detected and an internal state variable (P(i)) representing the temperature curve up to that point, updates the internal state variable (P(i)) on the basis of fuzzy conclusions and generates at the output a current predicted value (P(i+1)) for the break-out probability.
- Device according to Claim 1, characterized in that the predicted value (P(i+1)) is identical with the internal state variable.
- Device according to Claim 1 or 2, characterized in that each pattern recognition device (11) evaluates the current value (T(i)) and the change (ΔT(i)) of the temperature detected by the respectively associated temperature sensor (10).
- Device according to one of the preceding claims, characterized in that, to generate the predicted value (P(i+1)) for the break-out probability, the pattern recognition device (11) additionally evaluates the change in the casting rate (Δv(i)).
- Device according to one of the preceding claims, characterized in that between each temperature sensor (10) and the associated pattern recognition device (11) there is a device (22) for measured-value conditioning in which a time average (T0(i)) determined on the basis of the temperature curve up to that point is subtracted from the temperature (T(i)) detected.
- Device according to Claim 5, characterized in that an average (MT(i)) which is formed from the temperature values simultaneously detected by all the temperature sensors (10) distributed around the strand (4) in each case in one and the same plane is additionally subtracted from the detected temperature (T(i)) in the device (22) for measured-value conditioning.
- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern recognition devices (11), which are each assigned to at least two directly adjacent temperature sensors (10), are each connected at the output side to a logic device (19) which links the predicted values (Pa, Pb) supplied by the pattern recognition devices (11) to give a probability value (Ploc) for a local break-out in the region of the adjacent temperature sensors (10).
- Device according to Claim 7, characterized in that a respective delay device (20) is arranged on the output side of at least those pattern recognition devices (11), the associated temperature sensors (10) of which are arranged above the remaining temperature sensors (10) in the mould (5).
- Device according to Claim 8, characterized in that, on the output side, the delay device (20) generates the respective maximum value of a predetermined number of the predicted values (P(i+1)) last fed to it.
- Device according to one of Claims 7 to 9, characterized in that a common logic circuit (21) is arranged on the output side of the logic devices (19) and, from the probabilities (Ploc) for local break-outs, this logic circuit determines a value (Pges) for the overall probability of a break-out.
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