CN1191899C - 铸坯内元素集结的定位方法及实施此方法的设备 - Google Patents
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Abstract
为了确定在卧式生产的有色合金铸坯边缘区内元素集结的位置，从铸坯上切下一个纵段(3)并从这一构成试样(3)的纵段上至少一次借助于金属去除器(4)沿横向条状地去除规定厚度的表层。然后，借助于光谱分析头(14)沿条的纵向按直线顺序对金属成分进行点状的光谱分析试验。由此获知的元素浓度借助于计算机(11)在数量上和/或用图表说明。金属去除器(4)和光谱分析头(14)在金属去除和分析调节器(6)的影响之下，后者一方面通过可存储程序的控制器(9)另一方面通过分光计(16)与计算机(11)连接。
Description
技术领域
本发明一方面涉及卧式生产的有色合金铸坯边缘区内元素集结(konzentration)的定位方法；另一方面涉及实施此方法的设备。
背景技术
在卧式浇注尤其是矩形横截面的有色合金铸坯例如锡青铜带时，尽管在实际工作中作出了许多努力，但对于铸坯质量的可靠陈述仍然存在问题。这些困难尤其表现在锡集结(锡偏析)的确定上，锡集结超过了合金规范的多倍。这种锡集结主要是在铸坯边缘区内沿铸造方向延伸在全部带长中出现的异常，一般在锡青铜合金中往往存在这些异常。实际工作中流行的做法是通过去除有一定厚度的表层来消除它们，所以用这种铸坯便可以生产质量有保证的后续产品。
迄今根据经验数据确定被去除表层的厚度，在正常情况下这样做就够了。然而，在卧式浇注时由于某些原因形成的锡集结会在一些部位超过正常尺寸地进入铸坯内部。其起因大多是有意或无意地改变了冷却条件。但是这种异常只有经过多道工序后才能在车制和抛光的表面上看到，其表现形式为线状的浅黄色条带。这批料通常便成为废料。
发明内容
本发明以先有技术为出发点要达到的目的是，提供一种在卧式生产的铸坯边缘区内元素集结的定位方法以及实施此方法的一种设备，用此方法和设备，无论是在有意或无意改变冷却条件时还是没有在必要时应实施局部均匀冷却的情况下，都能可靠识别并消除元素的集结。
在以下将说明为达到方法部分目的采取的措施。
据此，在本发明的范围内，在卷绕成带卷的头和尾的铸坯上切下一个纵向段作为试样，并从此试样沿横向去除有规定厚度的条状表层。去除表层可通过铣、磨或其他机械加工方法进行。在这里重要的是，在去除表层时不添加任何润滑剂。这种去除是沿试样的全长并因而是沿铸坯的宽度进行。
接着，在试样上已显露出来的条上沿其纵向按直线的顺序对金属成分进行点状的光谱分析试验。之后，借助于计算机在数量上和用图线表述在此情况下获知的元素浓度(Elemeutkonzeutration)，对于锡青铜带则是锡的浓度。
若在这时获知在至少一个部位存在的元素浓度超过了预定的上限值，则接着沿此条再次去除一层，但这一层明显地比第一层薄。于是重新沿条的纵向进行材料元素的光谱分析试验并显示试验结果。若现在元素浓度低于极限值，则允许铸坯用于制造成品或用于进一步加工。如果总是存在不允许的异常，则再次去除一个薄层，然后进行另一次的光谱分析试验并据此决定此铸坯能否提供用于进一步加工。
因此，按本发明的方法可以精确地确定必须从铸坯上去除多少材料，以便能为进一步加工提供一种无可指摘的原材料。
在以下将说明为达到设备方面的目的采取的措施。
此设备有一个确定试样位置的传感器、一个金属去除器和一个光谱分析头，它们可相对于试样移动并处于一个金属去除和分析调节器的影响之下，后者一方面通过可存储程序的控制器及另一方面通过分光计与一计算机连接。计算机有一显示屏和一台打印机。
从铸坯上切下的试样在当地固定。传感器探测试样表面并调整金属去除器尤其是一个带铣刀的铣头，使之能去除一个厚度均匀的表层。此传感器同时处于一个与可存储程序的控制器连接的金属去除和分析调节器的影响之下。控制器本身又与计算机相连，计算机通过控制器和金属去除和分析调节器步进式确定传感器的位置，并除此之外检验设备的全部安全链和功能。
接着，借助于金属去除器条状地去除预定的层厚，例如0.6mm，所以现在存在一个裸露的表面，光谱分析头沿此条移动，它现在按直线顺序点状地确定金属成分，与此同时，分光计将浓度同样传送给计算机。
当计算机收集了全部位置数据与分析数据并且还修正了有关校准值的分析数据后，将分析和定位数据传输给一个图表，此图表在线显示在计算机的显示屏上。在显示屏上可以清楚看出，何处可能存在超过极限值的异常。若计算机确定了这种异常，它立即决定金属去除器在此纵段上再去除一层，不过这一次去除的厚度较小，例如为0.2mm。这种去除可沿纵段的横向在整个长度上进行，或只是在事先确定浓度过高的地方进行。
在去除了第二层之后，再次进行光谱分析，并确定是否始终还存在过高的浓度，或元素的浓度是否处于极限值范围内。若元素浓度处于极限值范围内，则便无异议地确定了异常，从而也确定了铸坯的加工量。若仍存在异常，那么再次去除一个薄层例如0.2mm，并接着对试样作光谱分析。
按照本发明的一种扩展结构有利的是，将金属去除和分析调节器通过光波导与分光计连接。
附图说明
下面借助于附图表示的实施例进一步说明本发明。其中：
图1 在铸坯内元素集结的定位设备示意图；
图2 铸坯构成试样的纵段俯视放大图；以及
图3至6偏析分析的各种图表。
具体实施方式
图1中用1标示在卧式生产的铜锡合金(CuSn4)矩形横截面的铸坯边缘区内确定元素集结位置用的设备。设备1包括一试验台2，试验台上可局部固定一个形式上的试样3的较短的铸坯纵段。在这一方面还可由图2看出，试样3从铸坯切下的长度L明显地小于宽度B，宽度B同时等于铸坯的宽度。试样3以宽度方向沿试验台2的纵向在当地固定。
形式上为带铣刀的铣头的金属去除器4可沿试验台2的纵向并因而也是平行于试样3的横向移动。铣刀5可向下从金属去除器4中移出。此外，金属去除器4可横向于试验台2移动。为此金属去除器4以没有表示的方式处于一个组合在试验台2内的金属去除和分析调节器6的影响之下。
为金属去除器4配设一传感器7，通过传感器7确定试样3在试验台2上的位置以及它沿横向的宽度B。
因为金属去除器4处于金属去除和分析调节器6的影响之下，所以它也通过导线8与可存储程序的控制器9连接，控制器9又通过导线10与具有显示屏12和打印机13的计算机11连接。
此外，光谱分析头14可沿试验台2的纵向并因而可以平行于试样3的宽度B移动。光谱分析头也处于金属去除和分析调节器6的影响之下，金属去除和分析调节器6本身通过光波导15与分光计16连接，而分光计再通过导线17与计算机11相连。
为了进行分析，首先通过控制器9和调节器6使传感器7在试样3上方移动，与此同时传感器探测试样的位置及其宽度B。控制器9通过传输给它的数据调整金属去除器4，使铣刀5沿宽度B从试样3上铣去深度为0.6mm的条状表层(也可见图2)。
在这之后，从计算机11出发通过控制器9使光谱分析头14沿铣削的条18的纵向运动，在这种情况下沿直线顺序19(分光计的焦点)对试样3的金属成分实施点状的光谱分析试验。此时分光计16从计算机11得到指令，应分析何种合金以及何时须去除缺陷。分光计16通过发射光谱测量确定成分并将浓度通报给计算机11。
箭头PF表示信息流。
计算机11收集位置数据和分析数据并修正可能涉及的校准值。计算机然后将分析和位置数据传输给图表，此图表按图3在线显示在显示屏12上。其中，横坐标A表示试样3按毫米计的宽度B，纵坐标0表示锡浓度的百分比。允许的锡浓度在约3.5至4.5％之间的范围内变动。
在作为范例的实施情况下，当铣削浓度约为0.6mm时，分光计16确定从位置375至425mm锡浓度20超出上限值OG，这一情况传输给计算机11并按图3所示显示。
现在，金属去除器4再次沿条18的纵向运动，与此同时再去除0.2mm材料。
然后，光谱分析头14沿条18的纵向运动并确定金属成分。
其结果可由图4看出，这一分析也表明在铣削浓度现在总共为0.8mm的情况下仍在375至425mm之间的区域内有高的锡集结20。当然还可看出，锡集结20的底部已变窄。
鉴于仍旧有高的锡集结20，所以金属去除器4再次沿条18的纵向运动并再去除0.2mm的一层。
于是光谱分析头14再次沿条18的纵向运动并确定目前的金属成分。
如图5所示，在目前的铣削深度总共约1mm的情况下仍旧在位置375至425mm之间存在高的锡集结20。但图5显示，锡集结20在底部明显变窄。
因此金属去除器4再次沿条18的纵向运动并用铣刀5去除厚度为0.2mm的另一层。
然后，光谱分析头14沿条18的纵向运动并确定金属成分。
若现在可见显示在计算机11显示屏12上的按图6的图表，则在铣削深度现在总共为1.2mm的情况下不再发现有任何过高的深度或异常。锡浓度的变化曲线在两条极限线OG与UG之间变动。
由此试验结果得知，加工此铸坯的铣削必须将铣削浓度调整为1.4mm，以便保证在卷绕成卷材的铸坯(金属带)内不存在任何不允许的高的锡浓度，否则在铸坯进一步加工时会导致该产品成为废品。
Claims (3)
1.在卧式生产的有色合金铸坯边缘区内元素集结(20)的定位方法，按此方法从铸坯切下一个纵段(3)并从这一构成试样(3)的纵段上至少一次沿横向条状地去除规定厚度的表层，然后沿条(18)的纵向按直线顺序(19)对金属成分进行点状的光谱分析试验，之后，借助于计算机(11)在数量上和/或用图表说明元素集结(20)。
2.实施按权利要求1所述方法的设备，它有一个确定试样(3)位置的传感器、一个金属去除器(4)和一个光谱分析头(14)，它们可相对于试样(3)移动并处于金属去除和分析调节器(6)的影响之下，后者一方面通过可存储程序的控制器(9)另一方面通过分光计(16)与计算机(11)连接。
3.按照权利要求2所述的设备，其中，金属去除和分析调节器(6)通过光波导(15)与分光计(16)连接。
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