Antiprůvalový systém pro zařízení plynulého odlévání v konceptu Industry 4.0

Miroslav Klus

Doctoral thesis

Anti Breach-out System for Continuous Casting Machine in Industry 4.0 Concept

Abstract:

Měnící se tvář průmyslu stále více nahrává automatizaci. Čtvrtá průmyslová revoluce je označením pro současný trend modernizace a automatizace jednotlivých pracovišť a zařízení. V rámci modernizace blokového zařízení plynulého odlé¬vání Třineckých železáren, a.s., (TŽ) byl v nedávné době nahrazen elektromechanický oscilační mechanismus za moderní hydraulický oscilační mechanismus od firmy Danieli. V důsledku realizovaných modernizačních zásahů však bylo nezbytné vyřešit i další důležité aspekty spojené s řízením technologie plynulého odlévání, jako je např. funkčnost anti¬průvalového systému (tzv. DGS), který byl od roku 2000 založen (mimo jiné) na analýze digitálního signálu z kardanu motoru oscilačního mechanismu v závislosti na změně časových posunů frekvence oscilací. Tento signál přechodem na novou technologii pohonu hydraulickým válcem již nebyl dále k dispozici, a proto bylo nezbytné vyvinout nový způsob vyhodnocení alarmu nebezpečí průvalu. Současně se však objevily i nové možnosti, jak proces řízení plynulého odlévání dále rozvíjet, aby plnil moderní požadavky konceptu Průmyslu 4.0. V rámci realizovaných výzkumů tak byl např. i odzkoušen také nový digitální tříosý akcelerometr, primárně určený pro diagnostiku oscilačního mechanismu. V současné době se pracuje na využití získaných poznatků pro další rozvoj nového, již plně funkčního antiprůvalového systému, který je aktuálně založen na analýze změn signálu koeficientu tření hydraulic¬kého válce v průběhu odlévání. Koeficient tření je vypočten v řídicím systému Simatic S7 z jednotlivých analogových signálů čtených měničem oscilace. Kritéria detekce rizikových stavů nastavená technology TŽ jsou automaticky načítána podle odlévané značky oceli. Systém bude schopen plně automaticky generovat adekvátní zásahy do procesu plynulého odlévání na základě zjištěných dějů v krystalizátoru.

Abstract:

Automation increasingly benefits from the changing face of the industry. The fourth industrial revolution denotes a typical trend of modernization and automation of individual workplaces and equipment. As part of the modernization of the bloom continuous casting machine at the Třinecké železárny, a.s., (TŽ), the electromechanical oscillating mechanism has been recently replaced by a modern hydraulic oscillating mechanism from the company Danieli. However, due to the implemented modernization interventions, it was necessary to solve other important aspects associated with the control of continuous casting technology, such as the functionality of the anti-breakout system (so-called DGS), the exploitation of which from started in 2000 based on the analysis of a digital signal from the cardan shaft. This signal, by switching to the new hydraulic cylinder drive technology, was no longer available for calculation in the breakout prediction system, and therefore it was necessary to develop a new way of evaluating the breakout alarm. The new anti-breakout system is called. However, this change provided also new challenges on how to improve the existing control system of the continuous casting process to meet the requirements required by the industry 4.0 concept. As part of the research, a new digital 3-axis accelerometer for diagnostics of the oscillating mechanism was also tested. It is supposed that the newly developed accelerometer will be also greatly beneficial in the future to realize further progress of the existing prediction system, which is currently based on friction force change during continuous casting of steel. The system is able to fully automatically generate adequate interventions in the process of continuous casting based on the detected events in the crystallizer.

Keywords

antiprůvalový systém, plynulé odlévání, krystalizátor

Keywords

antibreak-out system, continuous casting, mould

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 8. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 9. 9. 2022
• Supervisor: Robert Frischer
• Reader: Ondřej Krejcar, Jaromír Škuta, Karel Gryc

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doctoral programme:
Řízení průmyslových systémů