CN109311082A - 用于控制产品的铸造的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制通过立式半连续直接冷却铸造特别地由铝合金在相应的固定模具(41)内制造至少一个产品的进程的系统(100)，所述控制系统(100)包括：‑至少一个相应的底部方块(4)，所述相应的底部方块被配置为形成所述相应的固定模具的可移动的底部基座并且在铸造期间承载所述产品；‑至少一个称重传感器(3)，所述相应的底部方块(4)被设置支承在所述称重传感器上，所述称重传感器(3)被配置为在铸造期间进行表示由所述相应的底部方块(4)承载的所述产品的质量的测量；以及‑一个底部方块支撑件(2)，所述称重传感器(3)被连接到所述底部方块支撑件(2)，所述底部方块支撑件被配置为在铸造期间使所述/每个底部方块(4)大体上在竖直方向上相对于所述相应的固定模具(41)下降；‑至少一个处理单元(21)，所述处理单元被连接到所述/每个称重传感器(3)，并且被配置为处理测量，计算所述产品的质量随时间的变化。

Description

用于控制产品的铸造的系统和方法

本发明的领域涉及立式半连续直接冷却铸造，并且特别地涉及与在模具(或铸锭模具)内铸造产品(板或坯锭)相关联的风险的预防。

本发明更特别地涉及一种用于连续地控制用于特别地由铝合金制造一个或多个产品的立式半连续直接冷却铸造的系统。

轧制板和挤压坯锭通常是通过在模具或铸锭模具内铸造制造的，所述模具或铸锭模具是立式的并且被定位在铸造台上在铸造坑或铸造井上方。

在板的情况下，模具是矩形的，或在坯锭的情况下，模具是圆柱形的，其具有打开端，例外是在铸造开始时通过在铸造板或坯锭期间借助于下降器向下移动的底部方块封闭底部端，顶部端意在用于金属供给。

在铸造过程开始时，底部方块在模具内处于其最高位置。铸造以填充步骤开始，该填充步骤包括将熔融金属浇注到模具内。在同一个铸造期间，可以同时填充多个模具。在模具内均匀地实现填充是重要的。从浇注一定量的金属开始，通常借助于水使金属开始冷却，并且使底部方块以预定速度下降。这是下降步骤。在冷却步骤期间使用导向器有利于防止狭缝的出现。这使得实际上可以减小凝固金属内的温度梯度。导向器使得可以在与熔融金属分配点相距一定距离处停止冷却水的流动。通常，导向器是包围模具的橡胶部分。然后通过模具的底部取出凝固的金属，并且因此形成板或坯锭。在铸造结束时，从坑取出产品；这是脱模步骤。

通过冷却液体的冲击直接冷却从模具取出的金属的此类型的模塑被称为术语半连续直接冷却铸造，通常是立式半连续直接冷却铸造。

半连续铸造方法可能存在某些困难：必须能够控制。在这些困难之中，可以提及填充问题、表面缺陷、悬挂问题和刺穿问题。

在铸造开始时，必要的是能够检测任何填充问题并且能够检查模具内的金属水平以能够以最适当的方式停止铸造，如果可能的话，自动地停止铸造。在相反情况下，从安全角度来看，通过使液态金属与使产品冷却的水接触，这将构成重大风险。

使用自动金属水平调节的解决方案不可能在装料铸造的情况下实施。所有流动仅有一个水平传感器，通常被定位在中心通道中在分配器的入口处。因此不可以区分流动。

当启动下降器时，金属水平有时低于分配器的中心通道的底部。因此，水平传感器不能够执行任何测量。

基于对每个流动中的金属水平进行视觉检测的解决方案难以实施，因为它们需要处理关于每个流动记录的图像。基于通过热电偶类型的传感器检测金属水平的解决方案不适合工业实施。因为传感器在它检测到液态金属时必须非常快地反应，因此它不能装有护套。因此必须在每个新开始之前将它更换，因为它被液态金属快速地损坏。

一旦铸造已经开始并且填充正确地发生，在铸造过程期间，产品的外层凝固并且包围仍未凝固的一部分液态金属。此未凝固的液态金属部分——也称为“沼泽(Marais)”——可以在模具的底部上方延伸很长的距离。如果凝固的金属的外层撕裂或被刺穿，则液态金属可能流动穿过裂口。这就是所谓的金属刺穿现象。金属刺穿现象是潜在的危险现象，该现象可能导致爆炸风险，特别是对于铝及其合金。

存在一定数目的允许检测刺穿现象的解决方案。可以提及专利US6279645，该专利使用定位在冷却区中的辐射敏感检测器：在存在熔融金属时，红外传感器检测温度改变。专利EP 1155762提出了一种允许在检测到刺穿现象时停止金属流动的系统。如果牺牲元件被破坏，则发生停止。

然而，有利的是，在刺穿现象的上游起作用并且检测可能引起它的现象，特别是悬挂现象或表面缺陷。

悬挂现象涉及产品的悬挂，产品暂时保持附接在铸锭模具内并且不跟随在产品冷却期间支承产品的下降器的移动。因此，产品不再安置在其支撑件(通常称为底部方块)上，并且在连接到下降器的移动的底部方块之间产生越来越大的距离，并且产品的底基保持附接。

然而，从安全角度来看，悬挂的发生构成重大风险。此事件事实上很容易退化为刺穿，在铸造坑中排出液态金属，或因为产品的基部没有与底部方块接触的情况下不再冷却，最终以重熔结束，释放液态金属；或因为凝固的产品的突然脱离撕裂外皮区并且释放液态金属。在装料铸造的情况下该风险甚至更高：因为高静态金属高度，刺穿易于释放大量金属。

因此，能够尽快检测悬挂以便能够以最适当的方式对其进行管理是非常重要的。

根据现有技术，在板铸造期间通过调节金属水平来检测悬挂是基于监控致动器的打开：保持关闭太长时间的致动器是悬挂的指示。然而，此指示有时含糊不清。此外，对于所有其他铸造技术(通过喷嘴/浮标或装料铸造调节水平)，不可能使用此类型的检测。因此，人们对开发用于检测悬挂的替代系统非常感兴趣。

通过特别致力于作为悬挂前兆的因素来上游限制悬挂的风险也是重要的。观察已经示出，铸造产品在铸锭模具内的悬挂主要发生在铸造的开始阶段期间。造成此事件的最常见原因是不适合的启动参数，诸如在铸造板的情况下是对弯度管理不善，或在安装工具时的缺陷，诸如底部方块相对于铸锭模具的垂直度的缺陷。

最后，基于表面缺陷的视觉检测的解决方案难以实施：它们需要在铸造坑的特定气氛中安装摄像机；特别地，必须保护摄像机免受水分和任何液态金属飞溅。还必须提供对关于每个流动记录的图像的处理。由于在产品的表面上存在冷却水，因此使此处理复杂。此外，难以开发使得可以在缺陷退化成刺穿之前触发铸造停止的标准。检测产品的表面状态的严重延长退化的非常早期的指示也是重要的，因为这些缺陷也易于退化成刺穿。当这些缺陷在一定水平的重力下持续存在时，触发铸造停止可能是有利的。

因此，本发明旨在通过控制和检测作为悬挂、填充缺陷和/或表面缺陷的前兆的迹象来使铸造安全，并且当对安全性表示怀疑的风险很高时停止铸造。

能够检查关于底部方块和导向器相对于模具的定心的铸造条件也是重要的。这是因为在这些元件之一的错误定位可能导致装备破损、导致这些元件的过早磨损或导致产品的悬挂类型或表面缺陷的铸造困难。例如，导向器相对于模具的错误定心倾向于在底部方块和产品下降期间使这些与导向器相互作用，这可能导致损坏导向器，或导致堵塞底部方块或导致损坏产品的表面状态或导致产品的悬挂。底部方块的错误定心可能导致其在模具内堵塞并且因此导致悬挂。

本发明还旨在揭示底部方块的定心和/或导向器的定心的缺陷，并且因此旨在允许预防性维护以在悬挂风险很高时将这些元件重新定心或停止铸造。

为此，本发明提出了一种用于控制通过立式半连续直接冷却铸造特别地由铝合金在相应的固定模具内制造至少一个产品的进程的系统。所述控制系统包括：

-用于每个相应的模具的至少一个底部方块，所述底部方块被配置为形成所述相应的固定模具的可移动的底部基座并且在铸造期间承载所述产品，

-至少一个称重传感器，所述相应的底部方块被设置支承在所述称重传感器上，所述称重传感器被配置为在铸造期间进行表示由所述相应的底部方块承载的所述产品的质量的测量，以及

-一个底部方块支撑件，所述称重传感器被连接到所述底部方块支撑件，所述底部方块支撑件被配置为在铸造期间使所述/每个底部方块大体上在竖直方向上相对于所述相应的固定模具下降，

-至少一个处理单元，所述处理单元被连接到所述/每个称重传感器，并且被配置为处理测量，计算所述产品的质量随时间的变化。

本发明还涉及一种用于通过本发明的控制系统控制通过立式半连续直接冷却铸造制造至少一个产品的方法，其中：

-在所述相应的模具内执行铸造，以使得由所述相应的底部方块承载所述产品；

-在铸造期间，借助于所述控制系统进行表示由所述相应的底部方块承载的所述产品的质量的测量；

-在铸造期间，借助于所述控制系统处理测量，计算所述产品的质量随时间的变化；

-如果检测到填充或表面缺陷和/或悬挂中的异常，则停止铸造；

-如果未检测到异常，则继续铸造，直到达到所需量的产品并且执行脱模。

通过立式半连续直接冷却铸造制造所述产品包括填充、下降和脱模的步骤。

有利地，所述底部方块支撑件包括一个支撑板，所述支撑板在水平方向上延伸并且被配置为支撑所述称重传感器。此配置使得能够在水平表面上支撑所述底部方块，以便保证完全竖直铸造。优选地，所述底部方块支撑件包括至少一个保持构件，所述保持构件是大体上竖直的、被连接到所述支撑板。所述保持构件用于连接所述底部方块支撑件和所述称重传感器。在用于铸造坯锭的优选模式中，所述保持构件被定位在所述支撑板的中心部分处。

有利地，所述称重传感器借助于所述支撑板的保持构件连接到所述底部方块支撑件。所述称重传感器包括至少一个天平，优选地包括围绕一个平行于竖直方向的轴线规则地布置的两个、三个或四个天平。所述天平的此布置提供质量的可靠且可重现的记录。优选地，所述天平围绕一个竖直轴线规则地布置，例如对于三个天平的配置，它们被布置成两两限定大约120°的角度，以便形成均衡的称重传感器。

有利地，所述设备包括用于防护所述称重传感器的保护罩。所述保护罩的侧向壁允许在铸造期间保护所述天平免受任何飞溅。此飞溅可能是液体金属或水。所述保护罩还提供热保护。在本发明的一个可能的配置中，所述保护罩的顶部部分支承在所述天平上；所述称重传感器被容纳在所述保护罩内。

根据本发明的一个有利配置，所述称重传感器包括在大体上竖直方向上延伸的至少一个构件。所述构件用于在大体上竖直方向上相对于所述称重传感器定位所述底部方块。所述构件还可以使得可以在大体上竖直方向上相对于所述称重传感器定位所述保护罩。有利地，所述构件是能够覆盖设置在所述支撑板上的保持构件的护套。

优选地，所述底部方块包括至少一个容置部。所述容置部与所述称重传感器的构件的端区域协作和/或与所述支撑板的保持构件协作，以保证所述底部方块在大体上竖直的轴线上相对于所述称重传感器的定位。所述称重传感器被连接到所述底部方块支撑件，这还保证所述底部方块被恰当地定位以提供竖直铸造。因此，所述底部方块借助于接收连接到所述底部方块支撑件的称重传感器的构件的端区域的容置部而保持在大体上对应于竖直铸造轴线的大体上竖直的轴线上。在此配置中，所述底部方块自由围绕所述构件的轴线旋转。

为了防止特别是在脱模步骤期间所述底部方块在竖直方向上逃脱，所述底部方块有利地被设置有至少一个竖直保持装置。在铸造期间在填充步骤和下降步骤期间，所述竖直保持装置不得将所述底部方块与所述称重传感器静态连接。所述竖直保持装置例如被配置为被接合在设置在所述称重传感器的所述构件的所述端区域上的凹槽中。

有利地，所述称重传感器的所述构件的所述端区域具有的高度小于所述底部方块的护套容置部的深度。

因此，在本发明的有利配置中，连接到所述控制系统的所述底部方块支撑件的称重传感器包括在竖直方向延伸的至少一个护套。所述护套意在用于覆盖设置在所述底部方块支撑件的所述支撑板上的所述保持构件。所述护套的端区域被配置为与所述底部方块的护套容置部协作，以便在大体上竖直的方向上接合在所述底部方块上并且保持所述底部方块。

在本发明的特别有利于铸造坯锭的配置中，所述称重传感器的构件、设置在所述底部方块支撑件的支撑板上的保持构件和所述底部方块的护套容置部被定位在所述控制系统的中心位置。

本发明的方法适用于呈板和坯锭形式的产品。

在所述方法的一个实施方案中，界面允许显示每个称重传感器的所述产品的质量随时间的变化。这可以根据所述产品的测量质量随时间的改变来指示和/或警告填充问题和/或表面缺陷和/或悬挂问题。

优选地，在所述称重传感器内集成不止一个天平的情况下，所述处理单元计算通过与每个产品相关联的所有这些天平测量的质量值的平均值。此平均值被认为对应于所述产品的质量。

在所述方法的另一个实施方案中，所述界面可以被替换成自动控制器或被连接到自动控制器。

当至少一个产品的质量随时间的变化是填充问题的症状，换言之，一旦在铸造开始之后已经过去了时间t_c，当至少一个产品的质量(换言之通过与每个产品相关的所有天平测量的质量值的平均值)小于或等于阈值质量值Ms，所述自动控制器可以自动地中断铸造。

当产品的质量随时间的变化是悬挂问题或表面缺陷的症状时，基于结合这些质量变化的幅度和持续时间的标准，所述自动控制器也可以中断铸造。这些预定条件包括在给定的时间周期内确定的质量变化。

通过停止喷口中的液体金属(特别是液体铝合金)供给来中断铸造，所述喷口将金属合金提供在设置在所述底部方块支撑件上的至少一个流动内。也可以通过停止下降器来中断所述底部方块的移动。一旦被固定，就使得操作者可访问铸造设备，操作者可以原地工作以处理识别的问题。

因此，本发明涉及使得可以控制和保护板或坯锭的多流立式铸造的铸造进程的方法和设备。它基于借助于安装在每个底部方块上的天平连续地监控产品的称重，允许：

-监控每个流动的填充

-监控铸造期间每个产品的状态

-检测悬挂。

通过阅读以非限制性实施例的方式并且参考附图给出的本发明的实施方案的以下描述，本发明的其他方面、目的和优点将变得更清楚。这些图不一定是按照所有示出的元件的比例，以便改善其易读性。在说明书的其余部分中，出于简化的原因，多个实施方案的相同元件、类似元件或等同元件具有相同的附图标记。

-图1是控制系统的实施方案的方块图。

-图2例示了用于控制流动的系统，该系统包括根据本发明的一个实施方案的与底部方块支撑件连成一体的底部方块。

-图3例示了根据本发明的一个实施方案的底部方块支撑件。

-图4例示了根据本发明一个实施方案的称重传感器。

-图5例示了根据本发明一个实施方案的称重传感器的保护罩。

-图6例示了根据本发明一个实施方案的底部方块。

-图7例示了两个作为时间的函数的产品质量改变曲线，示出了正常改变和悬挂问题的症状改变。

-图8例示了两个作为时间的函数的产品质量改变曲线，示出了正常改变和表面缺陷的症状改变。

-图9示意性地例示了两个作为时间的函数的产品质量改变曲线，示出了正常改变和填充缺陷的症状改变。

-图10示意性地例示了两个作为时间的函数的产品质量改变曲线，示出了正常改变和底部方块的错误定心的症状改变。

-图11示意性地例示了两个作为时间的函数的产品质量改变曲线，示出了正常改变和导向器的错误定心的症状改变。

图1是控制系统100的一个实施方案的方块图。控制系统100被集成在立式半连续直接冷却铸造机24内。它包括底部方块4，在该底部方块上安置铸造产品40和固定模具41和导向器43。底部方块4在铸造开始时在填充步骤期间构成固定模具41的底部。底部方块4支承在称重传感器3上，该称重传感器借助于保持构件6连接到底部方块支撑件2。底部方块支撑件2借助于连接构件42与下降器20连为一体。竖直保持装置18使得可以在脱模操作期间将底部方块4保持在称重传感器上，脱模操作发生在铸造结束时。称重传感器3包括允许底部方块相对于称重传感器的定位并且可选地允许保护罩(未示出)的定位的构件10。构件10可以覆盖保持构件6。底部方块4借助于容置部17保持在大体上竖直的轴线上，该容置部接收称重传感器3的构件10的端区域。该称重传感器被连接到处理单元21，该处理单元被配置为处理测量，针对集成在称重传感器中的每个天平计算在铸造期间铸造产品40的质量变化。天平的数目可以等于1、2、3或4。由每个天平测量的质量被连续地传送到处理单元21，这使得可以实时地知道作为铸造时间或持续时间的函数的质量改变。特别地，通过取每个天平的测量的平均值来连续地计算测量的每个产品(板或坯锭)的质量。处理单元21可以被连接到用于连续地显示所述产品的质量改变的界面22。此界面22可以是多个流动共用的。根据显示的曲线的趋势，操作员可以决定中断铸造。实际上，根据所述产品的质量改变，可以知道是否出现填充问题(图9)或悬挂(图7)，或是否产品将表现出表面缺陷(图8)。处理单元21还可以被连接到自动控制器23。然后，自动控制器23使用不同的处理算法来监控可能出现的多种异常，诸如模具填充缺陷、在连续操作中产品的表面缺陷和悬挂。此自动控制器23使得可以自动地中断铸造。

图2至图6示出了意在用于铸造坯锭的控制系统100的立体视图。以横截面示出了控制系统100。它包括底部方块支撑件2，称重传感器3被连接到该底部方块支撑件，底部方块4支承在该称重传感器上。底部方块支撑件2与下降器(未示出)连为一体，该下降器在铸造期间以竖直下降移动驱动它。底部方块4支承在称重传感器3上，该称重传感器被连接到底部方块支撑件2以便跟随其移动并且构成固定模具(未示出)的可移动的底部。为每个流动提供此设备。在一个未示出的实施方案中，底部方块支撑件2可以是多个流动共用的。因此，通过一个喷口将液体金属浇注到每个模具内，这在冷却过程中赋予金属所需的产品形式，所述产品形式在此是坯锭。然后，在凝固过程中金属由底部方块4承载，该底部方块下降，以便允许填充模具并且允许达到所需的坯锭的最终长度。制造的产品采用各种形式，诸如特别是坯锭或板。

如图1中例示的，称重传感器3的每个天平9被连接到一个处理单元，该处理单元被配置为处理测量，计算铸造期间的质量变化。此处理单元可以被连接到界面和/或自动控制器。该界面使得可以连续地显示质量变化并且使得可以在检测到显著异常时中断铸造。该自动控制器可以自动地实现此操作。

图3示出了底部方块支撑件2的立体视图。以横截面示出了底部方块支撑件2。它包括：支撑底部方块支撑件的板5，该板在水平方向上延伸并且用作用于容纳称重传感器3(在图3中未示出)的支撑件：以及支承在支撑板5下方的套1。支撑板5包括具有平行于竖直方向的方向的中心保持构件6。此保持构件6的目的是将支撑板连接到称重传感器，并且提供其定位和保持。此支撑板5具有通路孔径7，使得元件能够通过，所述元件通常是连接到称重传感器的电缆(未示出)。这些孔口7与图4中示出的称重传感器的电缆套管12协作。

图4示出了称重传感器3的立体视图。以横截面示出了称重传感器3。它包括用于称重传感器的水平支撑板8，在该水平支撑板上布置四个天平9，所述天平围绕竖直轴线规则地布置，此轴线是构件10的轴线。构件10是中心护套。在一个未示出的实施方案中，天平的数目可以等于1、2或3。用于支撑板5的保持构件6经由称重传感器的中心孔口11与中心护套10协作。中心护套10的端区域包括在中心护套10的外圆周上延伸的凹槽13，用于与底部方块的竖直保持装置(诸如螺钉18)协作。称重传感器具有电缆套管12；优选地并且非限制性地，存在与天平一样多的电缆套管。

图5示出了保护罩14的立体视图。以横截面示出了保护罩14。保护罩14的顶部盘16包括孔口15，孔口15被配置为允许围绕中心护套10接合，以便将该罩保持在大体上竖直的轴线上。该罩的重量被均匀地分布在四个天平9上。用于支撑板5的保持构件6经由保护罩14的中心孔口15与保护罩协作。

图6示出了底部方块4的立体视图。以横截面示出了底部方块4。它包括中心容置部17，该中心容置部接收中心护套10的端区域，该中心护套具有的高度小于所述容置部17的深度。底部方块4包括径向穿过底部方块4直到出现在容置部17中的钻孔19。钻孔19有螺纹(未示出)。所使用的竖直保持装置是螺钉18(在图6中未示出)，该螺钉被成形为与孔19协作。螺钉18具有的长度使得，一旦将其拧入到钻孔19内，它就可以接合在称重传感器的中心护套10的凹槽13中。护套10的凹槽13的高度大于螺钉18的直径。因此，此配置使得可以在脱模步骤期间将底部方块4保持在称重传感器3上。将护套的凹槽的内表面与与其协作的螺钉的接触分开的距离大于螺钉的行程。这是称重传感器的正确运行所必需的，以便不妨碍或干扰天平的测量。竖直保持装置使得可以在铸造产品结束时在产品脱模阶段的时候在通过提升取出产品时防止底部方块(4)从其支撑件的任何逃脱。

图7至图11例示了通过根据本发明的控制系统100检测到的多种异常。X轴线示出了流逝的时间，Y轴线示出了测量的质量。这些曲线是可以由界面22显示的表示的实例。图7至图11例示了用于制造坯锭的立式半连续直接冷却铸造的称重曲线。

图7示出了两个作为铸造时间或持续时间的函数的产品质量改变曲线。每个曲线对应于在相同的铸造期间出现的不同的流动。实线曲线25对应于产品质量的正常改变。质量在铸造持续时间期间增加。在时间t₁之前，它未表现出异常斜率转折：铸造正常发生，没有任何填充问题、没有产品的粘接或悬挂。虚线曲线26示出了这样一种产品质量改变，对于该产品质量改变，从时间t_p起已经发生了悬挂现象。曲线26表现出显著的斜率转折27，该斜率转折例示了悬挂的开始。实际上，在非常短的时间周期内、特别是在大约30秒的时段内、优选地在大约20秒内存在显著的质量减少，通常质量减少大于正常质量的大约50％、优选地60％证明是悬挂现象。实际上，在悬挂的情况下，产品不再安置在底部方块4上，这导致突然减轻并且因此导致称重曲线上的突然斜率转折。在质量突然下降之后，注意到，质量再次改变28，这示出的是产品再次与底部方块接触。然而，超过时间t₁，质量不再在虚线曲线26上改变。这对应于在时间t₁结束时铸造停止。曲线25从时间t₁起也不再改变，因为在用多个流动制造坯锭的情况下，即使只有一个流动出现悬挂问题，金属供应的中断也会中断所有流动的凝固过程。

图8示出了两个作为铸造时间或持续时间的函数的产品质量改变曲线。每个曲线对应于在相同的铸造期间出现的不同的流动。实线曲线29对应于产品质量的正常改变。质量在铸造持续时间期间增加。它未表现出异常斜率转折：铸造正常发生，没有任何填充问题、没有产品的粘接或悬挂。虚线曲线30示出了这样一种产品质量改变，对于该产品质量改变，观察到表面缺陷问题。虚线曲线30具有下沉31、32、33。这些下沉是导致表面缺陷的、金属在模具上的局部粘接的典型特征。实际上，每个表面缺陷导致产品在模具的壁上的摩擦的改变，并且因此导致产品的称重曲线的局部变化。在自动控制器上实施的信号处理算法包括：检测相对于理想称重曲线的变化的出现，并且基于结合这些变化的幅度和持续时间的标准来自动地触发铸造中的停止。理想称重曲线与铸造产品的密度、铸造速度、铸造产品的形式有关。基于结合减轻的幅度和持续时间的标准，自动控制于是能够区分产品的简单粘接(对铸造的其余部分没有任何影响)，和易于退化成刺穿的真正悬挂或明显的表面缺陷。

称重曲线还可以监控铸造的填充：在此情况下，信号处理算法包括检查，一旦在铸造开始之后已经过去了时间t_c，针对每个称重传感器的由天平9进行的测量计算的平均质量值大于或等于阈值质量值Ms。在相反的情况下，如果质量值中的至少一个小于阈值质量值Ms，则自动控制器在人员的最佳安全条件下自动地触发铸造停止。t_c的值和Ms的值取决于铸造产品和铸造条件；它们特别取决于铸造产品的形式、特别取决于坯锭的直径或板的尺寸、产品的密度和铸造速度。这些值被设定大小以使得在至少一个流动中出现填充缺陷的情况下，当下降器启动时不存在水/液体金属接触的风险。

图9示出了通过天平9测量的作为时间的函数的产品质量改变曲线的趋势。实线曲线34对应于正常铸造进程。填充从时间t₀起开始，质量规则地增加。在对应于适合于铸造配置的填充控制的持续时间的时间t_c结束时，由天平9测量的质量大于为该铸造配置限定的阈值质量值Ms。不存在填充问题。虚线曲线35具有类似于曲线34的趋势，但是在时间t_c结束时，通过天平9测量的质量小于阈值质量值Ms。存在填充问题。于是期望停止铸造，这通常在几秒之后，优选地在1秒之后短时间完成。

图10示出了两个作为铸造时间或持续时间的函数的产品质量改变曲线。每个曲线对应于在相同的铸造期间出现的不同的流动。实线曲线36对应于产品质量的正常改变。从时间t₀(对应于填充开始)起，质量根据线性改变而增加。它未表现出异常斜率转折：铸造正常发生。虚线曲线37表现出这样一种产品质量改变，该产品质量改变是底部方块在模具内的定心问题的症状。虚线曲线37表现出异常质量改变：在时间t₀和时间t_d(对应于下降器开始的时刻)之间，在对应于曲线37的流动上测量的质量明显大于对应于在曲线37上测量的质量的预期质量。在下降器启动时，测量的质量突然减小到接近预期质量值的值，该预期质量值对应于在曲线36上测量的质量。这指示底部方块已经恢复定心位置，并且不再与模具的壁相互作用。质量再次根据与曲线36相同的斜率线性增加。当记录这样的现象时，期望在下一次铸造期间检查底部方块的定位。当底部方块的未对准太大时，测量的质量可能在下降器启动时朝向非常低的值下降，于是根据图8中的原理导致铸造自动停止，可以理解的是，时间t_c(从该时间起发生相对于阈值Ms的质量控制)大于下降器启动的时间t_d。

图11示出了两个作为铸造时间或持续时间的函数的产品质量改变曲线。每个曲线对应于在相同的铸造期间出现的不同的流动。实线曲线38对应于产品质量的正常改变。从时间t₀(对应于填充开始)起，质量根据线性改变而增加。它未表现出异常斜率转折。虚线曲线39示出了这样一种产品质量改变，该产品质量改变是导向器在模具内对准的问题的症状。实际上，根据铸造速度和铸造设备的几何形状，特别是导向器和在铸造开始时底部方块的位置之间的距离，底部方块在下降器开始之后在时间t₁和t₂之间在导向器的壁之间经过。曲线38未示出底部方块在导向器之间经过时质量的任何干扰，而曲线39示出了质量交替下降的干扰或下沉39a。根据这些干扰的幅度，将期望自动停止铸造或不期望自动停止铸造。如果未停止铸造，则期望在下一次铸造期间检查导向器的定位。因此，根据本发明的控制系统100能够明确地检测和区分五种情形：

-至少一个流动上的填充缺陷的情况

-在至少一个流动上具有明显悬挂的铸造的情况

-在至少一个流动上仅产生表面缺陷的粘接或悬挂开始的情况

-底部方块的错误定心

-导向器的错误定向。

不言而喻，本发明不限于上文通过实施例的方式描述的实施方案，而是本发明包括所描述的手段的所有技术等同物和变体以及它们的组合。

Claims (12)

1.用于控制通过立式半连续直接冷却铸造特别地由铝合金在相应的固定模具(41)内制造至少一个产品的进程的系统(100)，所述控制系统(100)包括：

-至少一个相应的底部方块(4)，所述相应的底部方块被配置为形成所述相应的固定模具的可移动的底部基座并且在铸造期间承载所述产品，

-至少一个称重传感器(3)，所述相应的底部方块(4)被设置支承在所述称重传感器(3)上，所述称重传感器(3)被配置为在铸造期间进行表示由所述相应的底部方块(4)承载的所述产品的质量的测量，以及

-一个底部方块支撑件(2)，所述称重传感器(3)被连接到所述底部方块支撑件(2)，所述底部方块支撑件被配置为在铸造期间使所述/每个底部方块(4)大体上在竖直方向上相对于所述相应的固定模具(41)下降，

-至少一个处理单元(21)，所述处理单元被连接到所述/每个称重传感器(3)，并且被配置为处理测量，计算所述产品的质量随时间的变化。

2.根据权利要求1所述的控制系统(100)，其中所述称重传感器(3)借助于至少一个保持构件(6)连接到底部方块支撑件(2)，所述保持构件优选地被设置在所述底部方块支撑件(2)的支撑板(5)上。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统(100)，其中所述相应的底部方块(4)借助于至少一个容置部(17)保持在大体上竖直的轴线上，所述容置部接收所述称重传感器(3)的至少一个构件(10)的端区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统(100)，其中所述相应的底部方块(4)包括至少一个竖直保持装置(18)，所述竖直保持装置优选地被配置为被接合在设置在所述称重传感器(3)的所述构件(10)的所述端区域上的凹槽(13)内。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的控制系统(100)，其中所述称重传感器的所述构件(10)的所述端区域具有的高度小于所述底部方块(4)的所述容置部(17)的深度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统(100)，其中所述称重传感器(3)的所述构件(10)是在竖直方向上延伸并且用于覆盖设置在支撑板(5)上的保持构件(6)的护套，并且其中所述护套的端区域接合在所述相应的底部方块(4)的所述容置部(17)内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制系统(100)，包括一个保护罩(14)，在所述保护罩内容纳所述称重传感器(3)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制系统(100)，意在用于制造坯锭，其中所述称重传感器的所述构件(10)、设置在所述相应的底部方块支撑件(4)的支撑板(5)上的所述保持构件(6)以及底部方块(4)的容置部(17)被定位在所述控制系统的中心位置。

9.用于通过根据权利要求1至8所述的控制系统(100)控制通过立式半连续直接冷却铸造制造至少一个产品的方法，其中：

-在所述相应的模具(41)内执行铸造，以使得由所述相应的底部方块(4)承载所述产品；

-在铸造期间，借助于所述控制系统(100)进行表示由所述相应的底部方块(4)承载的所述产品的质量的测量；

-在铸造期间，借助于所述控制系统(100)处理测量，计算所述产品的质量随时间的变化；

-如果检测到填充或表面缺陷和/或悬挂中的异常，则停止铸造；

-如果未检测到异常，则继续铸造，直到达到所需量的产品并且执行脱模。

10.根据权利要求9所述的铸造方法，其特征在于，所述产品是坯锭或板。

11.根据权利要求9或10所述的铸造方法，其特征在于，界面(22)允许显示每个称重传感器(3)的所述产品的质量随时间的变化和/或根据所述产品的质量随时间的改变来指示填充问题和/或表面缺陷和/或悬挂问题和/或导向器的定心问题和/或底部方块的定心问题。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的铸造方法，其特征在于，当至少一个产品的质量随着时间的变化是填充问题的症状时，换言之一旦在铸造开始之后已经过去了时间t_c，当至少一个产品的质量小于或等于阈值质量值Ms时和/或当至少一个产品的质量随时间的变化是悬挂问题或表面缺陷问题的症状时，基于结合此质量变化的幅度和持续时间的预定条件，自动控制器(23)中断铸造。