Kontinuierliche Temperaturmessung in der Kokillenbreitseite eine Brammenstranggießanlage mittels Faser-Bragg-Gitter

Kontinuierliche Temperaturmessung in der Kokillenbreitseite eine Brammenstranggießanlage mittels Faser-Bragg-Gitter

Kurzbeschreibung der Problemstellung

Das zentrale Element einer Stranggießanlage ist die Kokille. Sie hat den größten Einfluss auf die Qualität der Bramme und die Anlagenverfügbarkeit. Um den Gießprozess verstehen und optimieren zu können, sind Temperaturdaten eine unabdingbare Voraussetzung.

Eine Alternative zu klassischen Thermoelementen sind Lichtwellenleiter. Vor dem Einsatz in der Kupferplatte werden die Lichtwellenleiter mit einem Laser an definierten Positionen in ein sogenanntes Faser-Bragg-Gitter eingebracht. Jede Position reflektiert nur das Licht einer bestimmten Farbe. Die Faser-Bragg-Gitter ändern zusätzlich die Art der Lichtreflexion in Abhängigkeit von der Temperatur.

Durch die Verwendung von Licht in unterschiedlichen Farben entstehen so mehrere unterscheidbare Signale pro Lichtwellenleiter die von einem Interrogator (Hottinger Baldwin Messtechnik: FS22DI) in Temperatursignalen umgewandelt werden. Die spezialentwickelte Software analysiert diese Signale und kann den bekannten Stellen die exakte Temperatur zuordnen. Dadurch entsteht eine sehr präzise grafische Darstellung der Temperaturverteilung in der Kokille.

Mit Unterstützung des Lehrstuhls für Eisen- und Stahlmetallurgie, wird über ein inverses Modell auf den lokalen Wärmeübergang zwischen Strang und Kokille rückgerechnet. Die zeitlich veränderlichen thermischen Randbedingungen sollen in Zukunft auch für ein Prozessmodell am Lehrstuhl Verwendung finden.

Die Temperaturverteilungen in der Kokille sollen auch mit Prozessdaten abgeglichen werden um zu verstehen, ob Werkzeuge des „machine learning“ es in Zukunft erlauben könnten, Prozesszuständen eine bestimmte Temperaturverteilung in der Kokille zuordnen zu können.

Projektinhalt

  • Literaturstudie (Faser-Bragg-Gitter Applikationen in Stahlindustrie, …)
  • Mitarbeit in der Planung und Durchführung von Messungen im Stahlwerk der voestalpine Stahl Linz für ausgewählte Stahlgüten und Prozessparameter
  • Analyse und Auswertung der Daten aus durchgeführte Messungen
  • Vergleich der unterschiedlichen Gießsituationen (Wärmeabfuhr, TVK, …).
  • Diskussion und Zusammenfassung der Ergebnisse

Industry Partners

Advisors

Christian Bernhard

Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont.
Vice-Head of Institute - Secondary Metallurgy and Casting
2021-01-28T08:12:48+01:00