CN103561887A

CN103561887A - 用于监控连续铸造设备中的钢锭模的板的控制仪器和方法

Info

Publication number: CN103561887A
Application number: CN201280025912.3A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·福西
Original assignee: SIDER SISTEM Srl
Current assignee: SIDER SISTEM Srl
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2014-02-05
Also published as: ITBO20110317A1; WO2012164477A1; EP2529859A1; EP2529859B1

Abstract

一种用于监控连续铸造设备（1）中的钢锭模（4）的板（10）的控制仪器（11）；控制仪器（11）具有：具有多个支脚（14）的刚性框架（13），所述支脚（14）适于被安置在板（10）的垂直壁（12）上；适于面向垂直壁（12）以便测量相对垂直壁（12）本身存在的距离D的距离测量装置（20）；移动装置（21），所述移动装置（21）沿垂直测量路径（P）移动距离测量装置（20）；位置传感器（22），所述位置传感器（22）检测距离测量装置（20）沿垂直测量路径（P）的位置；以及处理单元（23），所述处理单元（23）将由距离测量装置（20）测量的相对于垂直壁（12）的距离（D）与距离测量装置（20）沿垂直测量路径（P）的位置相关联，以获得垂直壁（12）的轮廓。

Description

用于监控连续铸造设备中的钢锭模的板的控制仪器和方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控连续铸造设备中的钢锭模的板的控制仪器和方法。

本发明在用于制造钢条的连续铸造设备中发现有利应用，以下公开将明确提及而不丧失一般性。

背景技术

用于制造钢条的连续铸造设备包括钢包（ladle），该钢包供给熔融金属以通过包括钢锭模的垂直凝固通道，钢材的初始凝固发生在钢锭模内。钢锭模为由一组铜板组成的管状体，其中铜板由冷却水连续循环冷却。

钢锭模具有向底部（即朝向出口）收敛的锥度，使得钢锭模的横截面由上部入口到下部出口逐渐减小；钢锭模的锥度是基本的，以允许钢锭模“跟随（follow）”随着温度降低而产生的金属的收缩率。当钢锭模的锥度不正确，钢锭模的内表面可能出现与半固态金属失去接触（锥度不足），伴随着冷却能力的局部下降（钢锭模与半固态金属之间无接触，热传递显著下降），因此在半固态金属内形成不希望的非均匀性（dishomogeneities），或者钢锭模的内表面可能出现过度压在半固态金属上（锥度过量），伴随着在半固态金属内出现不需要的应变，降低了固化过程的等级。

为了监控钢锭模的正确锥度，已经提出了使用控制仪器，该控制仪器被施加在构成钢锭模的铜板的外侧并测量相对于铜板本身的垂直方向的倾角。然而，据观察，钢锭模的锥度在某些情况下可能会发生不希望的变化，该变化不是由例如上面所描述的已知的控制仪器测量，该控制仪器测量相对于构成钢锭模的铜板的垂直方向的倾角。特别地，当铜板不是完全平坦的而是有一个曲线轮廓时，例如上面所描述的已知的控制仪器则相对不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于监控连续铸造设备中的钢锭模的板的控制仪器和方法，该控制仪器和方法无上述缺点，特别地，实施容易和便宜。

根据所附权利要求的要求，本发明提供一种用于监控连续铸造设备中的钢锭模的板的控制仪器和方法。

附图说明

本发明将在下文中参照附图进行描述，示出了一个非限制性的示例性实施例，其中：

图1是用于制造钢条的连续铸造设备的示意图；

图2是图1的设备的钢锭模的上部的示意性立体图；

图3是根据本发明制造并对图2的钢锭模的板进行监控的仪器的侧视图；以及

图4是图3的仪器的局部截面前视图。

具体实施方式

在图1中，用于生产钢锭的连续铸造设备整体上标记为1。

设备1包括供给熔融钢至下面的浇口盘3的钢包2，熔融钢从浇口盘3被输送至垂直凝固通道。垂直凝固通道包括位于开头的由铜制成的钢锭模4，钢材的初始凝固发生在钢锭模4内；在由铜制成的钢锭模4的下游侧，垂直凝固通道由喷水装置5延续。设备1包括设有喷射辊（ejector rolls）7的用于切割钢条的台（station）6，和从切割台6接收每个钢条并供给钢条至水平输送辊装置9的翻转支架8。

根据图2所示，钢锭模4是平行六面体形状的管状体并包括四个铜板10，该铜板10由冷却水连续循环冷却。每个铜板10具有相对于垂直线的预定倾角和/或特定轮廓，以给予钢锭模4所需的锥度，该锥度从顶部到底部（即从大的上部入口到小的下部出口）逐渐减小钢锭模4的横截面。钢锭模4的锥度的功能是允许钢锭模4“跟随”钢材随着温度降低而产生的尺寸减小（即初始凝固）。如果钢锭模的锥度不正确，那么钢锭模4的内表面可能与半固态钢失去接触（锥度不足），或者钢锭模4的内表面可能过度压在半固态金属上（锥度过量）。

根据图3和图4所示，使用控制仪器11以监控钢锭模4的正确锥度，该控制仪器11被施加在为钢锭模一部分的铜板10的外侧并测量相对于垂直线的铜板10的倾角以及铜板10的垂直轮廓（即铜板10沿垂直线的外部垂直壁12的形状）。

控制仪器1包括具有多个支脚14的刚性框架13，该支脚14易于被安置在板10的垂直壁12上；特别地，框架13包括梁15和一对横向臂16，每个横向臂16相对梁15垂直布置并支承布置在梁15的相对的两侧的一对支脚14。

此外，控制仪器11包括支承装置17，该支承装置17被固定至框架13并易于被安置在板10的上部水平壁18上，用于支承框架13（即用于支承控制仪器11）。

支承装置17的形状使得当支承装置17安置在板10的上部水平壁18上时，控制仪器11的重量将框架13推向板10的垂直壁12。因此，控制仪器11的重量确保支脚4保持与板10的垂直壁12接触，无需任何进一步的外部干预。

根据一个优选的实施例，控制仪器11包括盒状体19，该盒状体19被固定至框架13的上端（即头部连接至梁13的上端），并被机械地连接至支承装置17（即支承装置17不直接连接至框架13，而是间接地通过盒状体19连接至框架13）。

控制仪器11包括距离测量装置20，该距离测量装置20朝向板10的垂直壁12并易于测量离垂直壁12的距离D（即测量距离测量装置20的读数头与垂直壁12之间的距离）。

根据一个可能的实施例，距离测量装置20为无接触下操作的激光距离测量装置（即距离测量装置20的读数头向垂直壁12发送激光束，因此不会接触垂直壁12）。

根据一个不同的实施例，距离测量装置20为通过接触而操作的机械式距离测量装置（即距离测量装置20的读数头持续接触垂直壁12）。

控制仪器11包括移动装置21，该移动装置21由框架13（特别是由框架13的横梁15）支承，并承载距离测量装置20以便沿垂直测量路径P移动距离测量装置20；此外，控制仪器11包括位置传感器22，该位置传感器22检测距离测量装置20沿垂直测量路径P的位置。

最后，控制仪器11包括处理单元23，该处理单元23周期性地读取距离测量装置20和位置传感器22，并将由距离测量装置20测量的相对于板10的垂直壁12的距离D与由位置传感器22测量的距离测量装置20沿垂直测量路径P的位置相关联，以获得垂直壁12的轮廓。

优选地，处理单元23被容纳在盒状体19内并被连接至具有“触摸”功能和运行I / O（“输入/输出”）装置的显示器24；即显示器24既用于给用户显示信息，并用于从用户接收指令。

根据一个可能的（但无约束力的）实施例，移动装置21包括滑块，该滑块沿测量路径P以滑动方式安装并承载距离测量装置20；螺杆25，该螺杆25沿测量路径P布置并被机械地连接至滑块，以便在被转动时驱动滑块；以及电动马达26，该电动马达26被机械地连接至螺杆25的一端，从而使其转动。根据一个优选的实施例，电动马达26被容纳在盒状体19内。根据一个优选的实施例，位置传感器22为角编码器，该角编码器被机械地连接至马达26或螺杆25。

根据一个替代的实施例（未示出），螺杆25被替换为闭环带，该闭环带在被连接至电动马达26的机动的上部滑轮和闲置的下部滑轮之间张紧；带的一侧被固定至承载距离测量装置20的滑块，因此通过机动的上部滑轮的转动以驱动带，从而获得滑块的（以及因此距离测量装置20的）沿路径P的相应运动。

根据一个优选的实施例，控制仪器11包括接触传感器27，该接触传感器27被连接至至少一个支脚14，并被连接至处理单元23，且检测支脚14与板10的垂直壁12是否存在实际的接触；只有当接触传感器27检测到支脚14与垂直壁12有实际的接触时，处理单元23才检测板10的垂直壁12的轮廓。优选地，接触传感器27检测在穿过板10的至少两个不同的支脚14之间存在的导电性；换句话说，如果穿过板10的至少两个不同的支脚14之间存在的导电性“高”（即高于预定的阈值），则两个支脚14和板10（板10由铜制成，因此是良好的导电体）之间存在足够的机械接触，而如果穿过板10的至少两个不同的支脚14之间存在的导电性“低”（即低于预定的阈值），则两个支脚14和板10之间不存在足够的机械接触，因此不能够正确地检测板10的垂直壁12的轮廓。

控制仪器还包括倾斜计28，该倾斜计28被连接至处理单元23并检测框架13相对于垂直线的倾斜角（因此，它检测板10的垂直壁12相对于垂直线的倾斜角），优选被容纳在盒状体19内。

在下文中，对用于监控钢锭模4的板10（或者更好的，板10的垂直壁12）的控制仪器11的操作进行说明。

开始监控之前，通过最初将支承装置17安置在板10的上部水平壁18上，然后让控制仪器11向板10的垂直壁12“下降（fall）”以便支脚14安置在垂直壁12上，用户连接控制仪器11至板10。容易被用户抓住的把手或者其他元件可被连接至框架13和/或盒状体19，以便使用户能够容易地操作控制仪器11，甚至与钢锭模14保持在一定距离，观察到这点很重要。

一旦控制仪器11被连接至板10，用户可开始板10的监控；这种监控提供通过倾斜计28检测板10的垂直壁12相对于垂直线的倾斜角，并进一步提供通过沿路径P移动距离测量装置20，然后如上所述，将由距离测量装置20测量的相对于板10的垂直壁12的距离D与由位置传感器22测量的距离测量装置20沿垂直测量路径P的位置相关联，以获得板10的垂直壁12的轮廓。

当然，只有当接触传感器27检测到支脚14与板10的垂直壁12有实际的足够接触，控制仪器11才开始板10的监控。

一旦测量已经完成，通过倾斜计28测量的板10的垂直壁12相对于垂直线的倾斜角与预定的最佳值比较，假使出现显著偏差（即偏差大于可用绝对或相对方式表示的最大允许偏差），则会提醒存在异常情况。此外，一旦测量已经结束，板10的垂直壁12的轮廓准时（即逐点）与预定的最佳轮廓比较，假使出现显著偏差（即大于可用绝对或相对方式表示的最大允许偏差），则会提醒存在异常情况；例如，为了评估被测轮廓相对于预定的最佳轮廓的偏差，可计算这两个轮廓之间的平均方差。用于确定任何异常情况的上述比较可直接进行，通过控制仪器11的处理单元23，或者通过从控制仪器11接收（通过电缆或通过无线电）测量结果的计算机，注意到这点很重要。

上述控制仪器11具有许多优点。

首先，上述控制仪器11允许快速检测板10的垂直壁12的轮廓并具有极高的精度；由于轮廓的这种检测，它不仅能够检测整个板10的错误位置（错误位置还通过倾斜计23的测量进行检测），还能够检测板10的任何局部变形（即集中在板10的有限区域的变形），甚至在存在板10的正确位置时能够确定钢锭模的锥度的局部变化。

此外，不熟练的用户也容易和直观地使用上述控制仪器11；换句话说，甚至在简单阅读附在控制仪器的说明书后即可使用上述控制仪器，无需专门的培训。

最后，上述控制仪器制造简单和便宜。

Claims

1.一种用于监控连续铸造设备（1）中的钢锭模（4）的板（10）的控制仪器（11）；所述控制仪器（11）包括：

具有多个支脚（14）的刚性框架（13），所述支脚（14）易于被安置在板（10）的垂直壁（12）上；以及

支承装置（17），所述支承装置（17）被固定至框架（13）并易于被安置在板（10）的上部水平壁（18）上；

其特征在于，所述控制仪器（11）包括：

距离测量装置（20），所述距离测量装置（20）易于面向垂直壁（12）并易于测量离垂直壁（12）的距离D；

移动装置（21），所述移动装置（21）由框架（13）支承并承载距离测量装置（20），以便沿垂直测量路径（P）移动距离测量装置（20）；

位置传感器（22），所述位置传感器（22）检测距离测量装置（20）沿垂直测量路径（P）的位置；以及

处理单元（23），所述处理单元（23）周期性地读取距离测量装置（20）和位置传感器（22），并将由距离测量装置（20）测量的相对于垂直壁（12）的距离（D）与由位置传感器（22）测量的距离测量装置（20）沿垂直测量路径（P）的位置相关联，以获得垂直壁（12）的轮廓。

2.根据权利要求1所述的控制仪器（11），其中所述框架（13）包括梁（15），所述梁（15）直接支承移动装置（21）；以及一对横向臂（16），每个横向臂（16）相对梁（15）垂直布置并支承布置在梁（15）的相反的两侧的一对支脚（14）。

3.根据权利要求1或2所述的控制仪器（11），其中所述支承装置（17）的形状使得当支承装置（17）安置在板（10）的上部水平壁（18）上时，控制仪器（11）的重量将框架（13）推向板（10）的垂直壁（12）。

4.根据权利要求1、2或3所述的控制仪器（11），其中所述移动装置（21）包括：

滑块，所述滑块沿测量路径以滑动方式安装并承载距离测量装置（20）；

螺杆（25），所述螺杆（25）沿测量路径（P）布置并被机械地连接至滑块，以便在被转动时驱动滑块；以及

马达（26），所述马达（26）被机械地连接至螺杆（25）的一端，从而转动螺杆（25）。

5.根据权利要求4所述的控制仪器（11），其中所述位置传感器（22）为角编码器，所述角编码器被机械地连接至马达（26）或螺杆（25）。

6.根据权利要求4或5所述的控制仪器（11），包括盒状体（19），所述盒状体（19）被固定至框架（13）的上端，容纳马达（26）和处理单元（23），并优选被机械地连接至支承装置（17）。

7.根据权利要求1至6任一项所述的控制仪器（11），所述控制仪器（11）包括接触传感器（27），所述接触传感器（27）被连接至至少一个支脚（14），并被连接至处理单元（23），且检测支脚（14）与垂直壁（12）是否存在实际的接触；只有当接触传感器（27）检测到支脚（14）与垂直壁（12）有实际的接触时，处理单元（23）才检测垂直壁（12）的轮廓。

8.根据权利要求7所述的控制仪器（11），其中所述接触传感器（27）检测在穿过板（10）的至少两个不同的支脚（14）之间存在的导电性。

9.根据权利要求1至8任一项所述的控制仪器（11），所述控制仪器（11）包括倾斜计（28），所述倾斜计（28）被连接至处理单元（23）并检测框架（13）相对于垂直线的倾斜角。

10.一种用于监控连续铸造设备（1）中的钢锭模（4）的板（10）的方法；所述方法包括将固定至具有多个支脚（14）的刚性框架（13）的支承装置（17）安置在板（10）的上部水平壁（18）上的步骤，使得支脚（14）安置在板（10）的垂直壁（12）上，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

沿垂直测量路径（P）移动面向垂直壁（12）的距离测量装置（20）以便测量相对垂直壁（12）的距离（D）；

通过位置传感器（22）检测距离测量装置（20）沿垂直测量路径（P）的位置；以及

将由距离测量装置（20）测量的相对于垂直壁（12）的距离（D）与由位置传感器（22）测量的距离测量装置（20）沿垂直测量路径（P）的位置相关联，以获得垂直壁（12）的轮廓。