CN101391289A - 确定连铸时结晶器与坯壳之间摩擦的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定在借助振荡式结晶器进行连铸时的结晶器与坯壳之间摩擦的方法，在采用受控制的双向工作液压缸的情况下，利用一预定频率记录下所有振荡缸的两个缸室的压力以及压力所属活塞的行程位置，根据这些数据计算出在每个时刻作用于坯壳和结晶器壁之间的摩擦力。

Description

确定连铸时结晶器与坯壳之间摩擦的方法

本案是申请日为2000年4月3日、申请号为00105382.5并且发明名称为“确定连铸时结晶器与坯壳之间摩擦的方法”的申请的分案申请。

本发明涉及一种用于确定借助振荡式结晶器连铸时的坯壳与结晶器之间摩擦的方法。

结晶器壁与坯壳之间的摩擦力是由作用于坯壳上的法向力引起的。在具有平行的结晶器壁板的传统结晶器中，主要因存在静铁压力而出现了法向力，坯壳内的钢水将对坯壳施加上述静铁压力。一个附加的摩擦力部分是因为成锥形地定位结晶器窄侧壁而引起的。

在其横截面向结晶器浇口逐渐缩小的结晶器或漏斗型结晶器中，在穿过结晶器时，由于坯壳反弯而出现了一个附加的法向力。

根据公式(1)，摩擦力FR大小不仅与法向力Fn而且与摩擦系数μ有关。

FR＝Fn×μ              (1)

摩擦系数μ主要由铸坯与结晶器之间的润滑条件决定的。它由以下因素产生：

-润滑剂如浇注保护渣或油的选择或润滑剂的质量，

-润滑剂投放量；

-根据粘度、成分和结构的润滑剂状态；

-结晶器板的散热；

-坯壳与结晶器之间的相对速度。

摩擦力方向在振荡时按周期变化180°。在传统的结晶器中，在静止状态下在两个方向上大体获得了相同的摩擦力值。相反，由于坯壳弯曲对法向力的附加影响，在横截面逐渐缩小的结晶器中的摩擦力在正弯带材中明显大于在负弯带材中的摩擦力。

现代的连铸方法对设备和工艺提出了最高的要求，因为在浇注过程中的、意料外的润滑条件的改变会造成浇注产品质量明显降低并且会造成工作中断。因而，利用固定地在线监测所有重要工作数据的装置进行尽可能完善地设备自动化对于无故障工作来说是一个迫切的前提条件。因此，只能尽早地发现在形成趋势中出现的故障并通过相应对策来补救。

为此，尤其是要求连续测量结晶器与坯壳之间的摩擦状况，以便识别结晶器中的工作状态或作用情况，这样作是为了按照数据来监测连铸过程并从操作技术角度考虑使连铸过程最佳化。

因此，测知坯壳与结晶器之间的摩擦状况是很有意义的，因为结晶器的摩擦力象脉冲干扰数值一样作用在铸坯上。

其中，在线监测的目的是：

-通过使润滑条件最佳化来改善铸坯表面质量；

-可以响应于系统变化地连续监测铸坯润滑情况和振荡条件；

-及时警告危险事件如铸坯破裂，这本身可以通过可识别的结晶器摩擦改变趋势而得到预示。

确定铸坯与结晶器之间摩擦力的方法在现有技术中是已知的。它们的主要区别在于测量位置的选择和所用的测量方式。

文献“连铸新闻”(1973，12，第6-8页)在“确定铸坯与结晶器之间摩擦力”的报告(作者M.Schmid)中描述了这样的方法，其中结晶器安装在两个测力计上。为了避免如因热变形出现的附加力，必须在低摩擦的滚针轴承中引导结晶器。除了力以外，还测量浇注速度、结晶器运动、结晶器速度、出现的力以及结晶器加速度。根据这些数值计算出结晶器摩擦状况。

《金属深加工》中的文献“冶金实践中的技术报告”(1982，4，第20卷)以“钢铁连铸中铸模摩擦控制的重要性”为题提出了一种测量摩擦的方法，它是以对结晶器的加速度测量为依据的。为此需要使用一个固定在结晶器上的测量头以及一个昂贵的电子信号处理器。

文献“在1991年3月7/8日举行第三届杜伊斯堡连续日的报告”以“结晶器升降机和浇铸机的状态监测的先进方法的应用”(作者M.Perkuhn，E.Hoeffgen，H.J.Strodhoff和P.M.Frank)为题描述了一种偏心升降杆的测力方法，其中作为摩擦力测量数值利用了偏心升降杆中的力以及偏心驱动机构的电动机电流和转速、行程以及升降频率和冷却水压。根据由质量、弹簧、减振器构成的模型等效系统，同时计算出所述力，它是在没有影响结晶器摩擦状况下完全由振荡运动估算出的。因此，根据测量力值与估计力值的比较，可以在升降杆中确定结晶器摩擦状况。

上述方法的缺点是：

-需要很高的结构和测量技术方面的费用，以便获得工整的测量信号；

-必须改造结晶器和/或振荡装置以及结晶器导向结构；

-附加地外部使用测量记录装置，它们必须接受保养、维修和定期检查；

-必须将测量值与振荡模型进行比较，或者必须借助很昂贵的电子信号处理设备进行数据整理。

基于上述现有技术，本发明的任务是提出一种如权利要求1前序所述的方法，它在避免上述缺陷和困难的情况下从测量技术角度出发不太费事地并且没有重要改造结晶器或振荡器地提供工整的测量信号，不需要外部测量记录装置和/或振荡模型，并且连续在线地提供监测无故障工作状态所需的工作数据且尤其是用于确定坯壳和结晶器之间摩擦的工作数据。

为了完成上述任务，在本发明的上述类型的方法中规定，在采用有规则的双向工作液压缸的情况下，通过可预定的测量频率记录下所有振荡缸的两个缸室的压力以及属于所述压力的活塞行程位置并根据这些数据计算出在每个时刻作用于坯壳和结晶器壁之间的摩擦力。

根据本发明的用于确定连铸时坯壳和结晶器之间摩擦的方法可被用于所有连铸机，这些连铸机配备了一个液压结晶器振荡装置。

为了确定摩擦力，有利地只使用这样的测量值，即本来就需要这些测量值来控制和调节振荡运动并且足够精确地记录下这些数值。它们是在独立权利要求中给出的测量数据，即：

-在振荡装置的所有液压缸的两个缸室中的压力；

-缸活塞的实际位置。

利用预定测量频率记录下这些数据。由此数学计算不太费事地在线或离线计算出在各时刻作用于坯壳和结晶器壁之间的摩擦力。

为此，根据测量缸压计算出的缸作用力必须根据主要干扰数值如结晶器实重以及结晶器运动的加速力进行修正。

本发明方法的优点如下：

-不需要从结构上或从测量技术角度出发很费事地获得测量数据，因为为了调节振荡运动而已经获得了这些数据并因而足够精确地存在这样的数据；

-因此，不需要改造结晶器和/或振荡装置；

-本发明的方法同样少地需要外用记录装置，因而在这里也省去了对其的保养、维修和检查。

本发明方法的一个设计方案规定，计算出的摩擦力被分配给实际浇注速度并且连续地与它们进行比较。因而，足够补偿作为干扰因素的浇注速度的改变。

本发明方法的另一个设计方案规定，根据在无摩擦力的冷运转中的各行程位置计算出加速力，并且与包括正常浇注工作中的摩擦力在内的相应加速力进行比较，由此推算出允许摩擦力的理论值。

本发明的另一个设计方案规定，在计算摩擦力时，作为其它影响数值地考虑钢质、浇注温度、浇注速度参数。

还规定，在连续浇注炉料时，连续地在线监测并记录测量数据，同时在线计算出在每个时刻作用的摩擦力，在明显变动时，准备实施对应措施，或者在存在明显坯壳破裂危险时，终止浇注过程。

最后本发明的方法还规定，在坯壳与结晶器之间摩擦力有升高趋势时，检查润滑剂添加量并改变润滑剂添加量。

本发明提出的用于测量铸坯与结晶器之间摩擦力的方法的最重要的特征是：

-该方法可以与构造方式无关地被用于所有结晶器振荡装置中，而此时为了产生振荡使用了受控制的液压缸；

-为确定摩擦力而使用这样的测量数值，即它们对于调节振荡也是必不可少的，因而这些数值已经足够精确地存在了；

-利用适当的预定测量频率记录测量数据；

-通过简单的数学关系式将测量数据换算成结晶器的实际摩擦力并且可以在线地进行这样的换算。另外，补偿结晶器实重以及结晶器运动的加速力；

-不需要附加的装配或改造结晶器和/或振荡装置。

Claims (7)

1.一种确定在借助振荡式结晶器进行连铸时的结晶器与坯壳之间摩擦的方法，其特征在于，在采用受控制的双向工作液压缸的情况下，利用一预定测量频率记录下所有振荡缸的两个缸室的压力以及与该压力所对应的活塞的行程位置，由这些数据计算出在每个时刻作用于坯壳和结晶器壁之间的摩擦力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为加速力与各行程位置的相关性而计算出的数据根据干扰数值

-结晶器实重

-结晶器运动的加速力

进行修正。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算出的摩擦力被分配给实际的浇注速度并连续地与它们进行比较。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，根据在无摩擦力的冷运行中的各行程位置计算出加速力并与包括浇注工作中的摩擦力在内的相应加速力进行比较，由此推算出允许摩擦力的理论值。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在计算摩擦力时，作为其它影响数值要考虑钢质、浇注温度、浇注速度的参数。

6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，在连续浇注炉料时，连续地在线监测和记录下测量数据，同时在线计算出在每个时刻作用的摩擦力，在明显有变化时，准备实施对应措施，或者在明显存在铸坯破裂危险时，中断浇注过程。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在铸坯与结晶器之间摩擦力有增大趋势时，检查润滑剂添加量并改变润滑剂的添加量。