CN101932396A - 具有连铸坯凝固状态确定装置的连铸设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有连铸坯凝固状态确定装置的连铸设备及其方法，所述连铸设备(20)具有包括带有辊(2)的多个铸坯导向区段的铸坯导向装置，至少其中一个铸坯导向区段被设计为测量区段，其中，设置至少一个测量点用来直接或间接确定作用于一个或多个辊(2)的力，所述至少一个测量点也设置在一个轴承座(30)上，最好在一个轴承和铸坯导向区段的区段支架之间，并且设有一个依据所述至少一个测量点的数据求出连铸坯凝固状态的数据处理单元。
Description
技术领域
本发明涉及具有连铸坯凝固状态确定装置的连铸设备及其方法。
背景技术
连铸设备在现有技术中是早就已知的。这种金属液连铸用连铸设备按照典型的结晶器方式具有包括多个铸坯导向区段的连铸坯支撑辊机架。在这种连铸设备中发现连铸坯的凝固长度是非常重要的。此时，凝固长度或者说铸坯完全凝固点是连铸设备的一个运行参数。在此，凝固点或者说凝固长度对应于连铸坯具有100％固定组成成分的点，这意味着连铸坯的芯中不再有液态材料或粘软材料。而且认识到，铸坯凝固程度不到100％对铸坯引导和铸坯冷却是有意义的。
在现有技术中公开这样一种连铸设备，其中，凝固长度通过测量单位长度内的液芯液体体积的可移动量来完成，并且对于液穴尖端的瞬间长度，基于该测量值完成模型计算。这样的连铸设备由WO2005/068109A1公开。
还公开了，通过在许多辊对上出现的压力的测量及其比较，完全凝固平面被利用来确定其上出现完全凝固的那个辊对，这是因为受力不再增大。这样的连铸设备由DE2530032公开。
而且，EP1193007A1公开一种确定连铸坯内的最终凝固位置的方法，其中设有多个支撑区段，并且为了确定最终凝固位置，在至少其中一个支撑区段内测量拉坯辊的拉坯力和/或该支撑区段的液压活塞缸单元的闭合力，并且由测量值确定液穴尖端的范围。
还公开了，为了测定铸坯的凝固，执行高温测量法、射钉法、内开裂确定或者如上所述进行升降缸作用力确定。但是，这些方法只是暂时使用的，在此也只能局部使用。
还有以下可能性，仅靠计算机来确定铸坯凝固位置，但这对每台设备来说均需要自己的模型，并且必须通过上述测量才能生效。材料的不同也会导致偏差，因此模型有可能与材料相关地建立。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有连铸坯凝固状态确定装置的连铸设备，在此可以进行可靠连续的凝固状态确定操作。此外，本发明的任务是提供这样一种方法。
根据本发明，在连铸设备方面，该任务通过根据权利要求1的特征来完成，即一种连铸设备，它具有包括带有辊的多个铸坯导向区段的铸坯导向装置用于引导连铸坯，其中至少其中一个铸坯导向区段被设计为测量区段，其中，设置至少一个测量点用来直接或间接确定作用于一个或多个辊的力，所述至少一个测量点设置在一个轴承座上，最好在一个轴承和该铸坯导向区段的区段支架之间，并且设有一个依据所述至少一个测量点的数据求出连铸坯凝固状态的数据处理单元。
此时有利的是，该测量点设置在一个中央轴承或多个中央轴承的至少一个轴承座上。由此能可靠检测连铸坯作用于辊的力。
根据另一个实施例，还合适的是，该测量点设置在一个辊的固定侧和/或浮动侧的一个轴承座上。由此能有利地发现力在辊上的不均匀分布。
还有利的是，在铸坯导向装置中设有许多彼此相关联的测量点。这种关联可适当地通过数据线或以无线方式来实现。这种关联也可以通过数据处理单元来实现。此时适当的是，这种关联通过用于一个或多个测量系统的数据处理单元来实现。
还有利的是，单一构成的或分成多部分的辊的中央轴承被设计为测量点或者设有测量点。
还有利的是，可借助数据处理单元并通过分析统计计算法来确定测量参数级差并由此推导出凝固状态。
还合适的是，凝固状态的确定可以通过将一个凝固状态与一个特征测量参数相关联对应来完成。
此时适当的是，特征测量参数是轴承变形或者轴承件变形，例如是轴承的缝。
还有利的是，凝固状态的确定可以通过将凝固状态与特征测量参数的数值分散相关联对应来完成。
还有利的是，特征测量参数的数值分散是轴承变形数值分散或轴承件变形数值分散。
还有利的是，通过数据处理单元并借助快速傅立叶分析或其它的统计计算法，可以计算测量参数并因此求出设备对测量参数的影响。
与方法相关的任务通过权利要求13的特征来完成，即一种用于确定在连铸设备的铸坯导向装置内的连铸坯凝固状态的方法，其中铸坯导向装置包括具有辊的多个铸坯导向区段，至少其中一个铸坯导向区段被设计为测量区段，设有至少一个测量点或多个测量点用来直接或间接确定作用于一个或多个辊的力，所述至少一个测量点设置在一个轴承座上，优选在铸坯导向区段的区段支架和一轴承之间，该方法测量代表力的参数，并且设有一个依据该至少一个测量点的数据求出连铸坯凝固状态的数据处理单元。
此时合适的是，该测量点设置在一个或多个中央轴承的至少一个轴承座上。还适当的是，测量点设置在一个辊的固定侧和/或浮动侧的一个轴承座上。也可以有利地将多个相互关联的测量点设置在铸坯导向装置中。此时，关联可以有利地通过用于一个测量系统的数据处理单元来实现。
还合适的是，单一构成的或分为多个部分的辊的中央轴承被设计为测量点。
按照本发明，还合适的是，数据处理单元借助分析统计计算方法确定测量参数级差并由此推导出凝固状态。
还适当的是，凝固状态的确定通过将凝固状态与特征测量参数相关联对应来完成。此时合适的是，特征测量参数是轴承力或轴承变形。还有利的是，凝固状态的确定通过将凝固状态与特征测量参数的数值分散相关联对应来完成。
还有利的是，特征测量参数的数值分散是轴承变形或轴承力的数值分散。
同样有利的是，数据处理单元借助快速傅立叶分析或其它的统计计算方法计算该测量参数并因此求出设备对测量参数的影响。
在从属权利要求中描述了有利的改进方案。
附图说明
以下将结合附图并依据实施例来详细说明本发明。附图所示为：
图1示意表示具有不同凝固状态的连铸坯，
图2是曲线图，
图3示意表示连铸设备，
图4示意表示轴承。
具体实施方式
图1示意表示具有不同凝固状态的连铸坯10。连铸坯10将被引导经过多个铸坯引导部件1。此时，铸坯引导部件1具有多个辊2，这些辊借助滚柱轴承3支承。在图1的实施例中，示意示出四个区段1，每个区段具有五对辊2。连铸坯10将被引导经过这些辊。在第一区域I中，连铸坯10处于具有小于20-30％凝固程度的凝固状态。这意味着尚有80-70％的液体成分或粘软成分6。在第二区域II中，连铸坯10处于具有20-80％固体成分5的凝固程度的凝固状态。在第三区域III中，连铸坯10处于具有70-80％到不足100％固体成分的凝固程度的凝固状态。在第四区域中，相应存在100％的凝固状态。液穴尖端4因此处于最后的区域IV。
如图所示，代表辊受力的测量参数如变形位于第一区域I的中央区内。测量参数的数值分散处于低水平。在区域II中，测量参数及其数值分散都处于高水平。在区域III和区域IV中，测量参数处于低水平，但测量参数的数值分散处于中等水平。
区域I对应于包括液芯的铸坯液相。由此一来，铸坯前行部分的至少部分处于潜在较高水平的液相作用于坯壳并将坯壳从内向外压。钢水静压力因此必须由轴承力来承受。该力与在完全凝固状态时相比增大，结果，代表力的测量参数处于中等水平。软铸坯的阻尼性良好，因此代表力的测量参数的标准偏差小。第一区域I根据钢的材质结束于具有20-30％固体成分的区域。
区域II是过渡区域，在此过渡区域内，力水平或者代表力的测量参数的水平处于比区域I高的水平。此区域具有30-70％凝固状态。铸坯10还是有液芯，其中存在坚固的外表区域。除了钢水静压力外，还出现一部分铸坯变形。铸坯阻尼性较小，因此力或代表力的测量参数的变化比在区域I内大。
区域III是近似完全凝固区域，在此区域内，力水平或代表力的测量参数的水平在垂直于浇铸方向的方向上低。在此区域III中，只有重力的一部分和拉坯力在作用。数值分散或者说标准偏差因近似完全凝固铸坯的阻尼性小而高。在此状态下，尽管还有熔体，但熔体通过桥相互分开，因此不存在连贯的钢柱晶。
区域IV是完全凝固区域，在此区域内，基本存在相同的力和变化状况，就像在区域III中。
图2表示曲线图，在此曲线图中画出了在测量点获得的测量结果，该测量点设置在连铸设备的一个区段上。在此例子中，此时没有在不同区段设置多个测量点，而是采用在一个区段上的测量点，并且凝固区域本身经过该测量点。在此情况下，两个测量点设置在一个辊轴承的一个固定轴承和一个浮动轴承上。图2在下侧区域表示用两条下侧曲线表示代表力的测量缝的测量值。此时发现表示力的信号发生改变，由此可以如上所述地将其与状态区域I-III相关联对应。最上方的曲线以时间函数形式表示浇铸速度。能够看到，液穴尖端的位置或者两个状态区之间的界限随浇铸速度的改变而移位。在高速情况下，含有大量液体成分的状态区I位于测量点。当速度降低时，含有中等量液体成分的状态区II位于测量点。在浇铸速度缓慢的情况下，状态区III位于测量点。因此能发现，随着浇铸速度递增，测量点上的液体成分递减，在测量点上出现状态区变换。
图3示意表示连带连铸坯21和六个区段22-27的连铸设备20。如果浇铸速度高，则最好在最后区段的区域或倒数第二区段的区域内发现液穴尖端。因此，完全能够出现在高于6米/分钟的例如7米/分钟的高浇铸速度下液穴尖端位于最后一个即第六区段27内的情况。因此特别有利的是，能尽量始终测量凝固状态并确定其分布或者说液穴尖端的位置。作为测量点，例如可以选择辊或滚柱轴承，其中完全可以选择一个在一个辊的浮动轴承和/或固定轴承上的测量点。通过将不同的测量点布置在最好是不同区段的不同辊上，可以检测凝固状态的有利分布情况。
因此，例如可以在具有6-7米/分钟浇铸速度的薄板坯连铸设备中有利地长时间做到对凝固状态的检测。液穴尖端于是例如位于第六区段26中，即在目前是最后的区段中。
为了测量凝固状态，将进行轴承力测量。轴承力测量通过例如在轴承座30内的感应间隙测量来进行，参见图4。被测轴承座30在轴瓦33的下方借助缝32被水平切开，并且被测轴承座配备有感应间隙传感器34。缝34的缝高度变化几乎与所存在的力成比例。
被测轴承座30例如安装在区段24和25的长形分段辊2和7的中央轴承上，在固定侧和/或浮动侧。通过这种方式，在散布在设备长度范围的2×4个点上确定轴承力。
如图4所示，如果一个分体的中央轴承的轴承座30在轴瓦下方开有缝，则这造成一定的轴承减弱。缝的位置和几何形状最好如此借此来定，即，在最大载荷时出现缝上侧的最大弯曲，而没有出现塑性变形。间隙传感器34从支脚35侧通过一个孔36居中装入轴承座30中并且有利地突入测量缝32。缝32因此如此构成，即，因为存在连铸坯作用的力，所以出现可测量的局部变形。与此相关，参见过去的DE102006027066，其公开内容明确属于本申请的公开范围。另外看到了数据处理单元38，它从这些测量点的传感器34中获得数据并确定凝固状态。
附图标记列表
1-铸坯导向部件；2-辊；3-滚柱轴承；4-液穴尖端；5-固体成分；6-液体成分；10-连铸坯；20-连铸设备；21-连铸坯；22-区段；23-区段；24-区段；25-区段；26-区段；27-区段；30-轴承座；32-缝，测量缝；33-轴瓦；34-传感器；35-支脚；36-孔；37-测量缝上边缘；38-数据处理单元。
Claims (19)
1.一种连铸设备(20)，具有包括带有辊(2)的多个铸坯导向区段的铸坯导向装置用于引导连铸坯，其中，至少其中一个铸坯导向区段(22，23，24，25，26，27)被设计为测量区段，其中设置至少一个测量点来直接或间接确定作用于一个或多个辊(2)上的力，所述至少一个测量点设置在一个轴承座(30)上，最好在一个轴承和该铸坯导向区段的区段支架之间，并且设有一个依据所述至少一个测量点的数据求出该连铸坯的凝固状态的数据处理单元。
2.根据权利要求1的连铸设备，其特征是，该测量点设置在一个中央轴承或者多个中央轴承的至少一个轴承座(30)上。
3.根据权利要求1或2的连铸设备，其特征是，该测量点设置在一个区段的固定侧和/或浮动侧的一轴承座(30)上。
4.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，在铸坯导向装置中设有许多彼此相关联的测量点。
5.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，所述关联通过用于一个测量系统的数据处理单元(38)来实现。
6.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，单一构成的或分成多个部分的辊(2)的中央轴承被设计为测量点。
7.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，可借助数据处理单元(38)并通过分析统计计算方法确定测量参数的级差并由此推导出凝固状态。
8.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，凝固状态的确定可通过将凝固状态与特征测量参数相关联对应来完成。
9.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，特征测量参数是轴承变形。
10.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，凝固状态的确定可通过将凝固状态与特征测量参数的数值分散相关联对应来完成。
11.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，特征测量参数的数值分散是轴承变形的数值分散。
12.根据前述权利要求之一的连铸设备，其特征是，通过该数据处理单元(38)并借助快速傅立叶分析或其它的统计计算方法，可以计算测量参数并由此求出设备对测量参数的影响。
13.一种用于确定在连铸设备(20)的铸坯导向装置内的连铸坯(6)凝固状态的方法，其中该铸坯导向装置包括多个具有辊(2)的铸坯导向区段(22，23，24，25，26，27)，该方法包括以下步骤：在一个轴承座(30)上，最好在一个轴承和铸坯导向区段的区段支架之间，直接或间接确定作用在一个或多个辊(2)上的力，并且依据所确定的力求出连铸坯的凝固状态。
14.根据权利要求13的方法，其特征是，借助分析统计计算方法，确定测量参数的级差并由此推导出凝固状态。
15.根据权利要求13至14之一的方法，其特征是，凝固状态的确定通过将凝固状态与特征测量参数相关联对应来完成。
16.根据权利要求13至15之一的方法，其特征是，特征测量参数是轴承力或轴承变形。
17.根据权利要求13至16之一的方法，其特征是，凝固状态的确定通过将凝固状态与特征测量参数的数值分散相关联对应来完成。
18.根据权利要求13至17之一的方法，其特征是，特征测量参数的数值分散是轴承变形或轴承力的数值分散。
19.根据权利要求13至18之一的方法，其特征是，借助快速傅立叶分析或其它的统计计算方法，计算该测量参数并因此求出设备对测量参数的影响。
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