CN1215357A - 优化铸件表面质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在铸造设备中生产铸件,尤其是铸钢的一种方法,其中铸件的运动过程被获取并受控。本发明的特征在于以下的方法步骤:a)熔料表面被覆盖一层形成流动的熔渣的熔料粉末,以在铸件表面和铸模内壁之间形成一润滑薄膜,b)一个反映铸件表层和铸铸模内壁之间摩擦力的测量值在振动装置中被获取,并且此信号被送到作为评估单元的计算机,c)反映铸件的路径－时间特性的测量信号也被送到计算机,d)在计算机中反映铸件路径－时间特性和铸模中铸件的摩擦力的测量值及测量信号被关联和联系到一个可比较的值,并且与一个规定值比较,其中,e)规定值作为铸件速度的平均值由铸件的路径－时间特性生成,f)从实际值与规定值的偏差产生一个信号,用以改变熔料粉末成分,使得系数和/或铸模振动减小。

Description

优化铸件表面质量的方法

本发明涉及一种优化在铸造设备中生产的铸钢的铸件表面质量的方法。

在连续铸造设备中铸造铸钢时铸件一般以恒定的速度输出。在铸模中熔料面的高度是通过调节从配料器来的金属液的输入量使之保持不变的。有一些铸造设备，尤其是棍棒或大钢坯铸造设备，采用从配料器恒定地输入金属液量的方法进行铸造，并且通过改变铸件输出速度来调节铸模中的熔料面。上述两种方法对专业技术人员来说是熟悉的，因而无需提出专门参考文献。

在上述两种情况下，其中第一种比第二种稍微简单些，为了确定铸模中的异常情况，进行了测量铸件和铸模间的摩擦性能的试验。这些测量是这样建立的：在铸造时为了移动铸模所需的力被测量并且将其与空载时出现的力相比较。其中至今不仅利用和研究机械方式而且也利用和研究液压方式传动的铸模振动传动装置。“连续铸锭标准报导”第30卷，1991年1月，第4至5页公开了应用机械的铸模传动装置的这种系统。

一种液压方式铸模传动装置系统已由DE3543790C2公开。

下述的方法在铸件表面的生成和质量方面是周知的(见例如“钢和铁”108(1998)第3期，第1125至1127页)：在振动的铸模中利用加入的熔料粉末在铸模壁与铸件表层之间形成一润滑薄膜是很有意义的。因此人们也研究(“钢和铁”107(1987)第14,15期，第673至677页)如何通过测量离模时的拉力来确定铸模中的铸件的性能。为此，一个相应结构的力测量装置被装在冷铸件中。这个方法当然仅适用于在离模时进行检验。而在真正的生产工序中是不能使用这种测量方法的。

因为除了铸模和铸件表层间的润滑程度之外，例如由振动参数(冲程高度，冲程频率，曲线形式)引起的铸模内部的变化，以及钢质本身，铸件输出速度，冷却条件，钢温以及尤其是用轧辊时铸件的引导方式，对于铸件的形成都起作用，单独比较空载运行和熔料运行情况下铸模振动过程不能得出直接的真实反映熔料运行的结果。

在所有这些考虑中都假设铸件在铸模中的速度是匀速的，此假设可能是基于以下事实作出的：铸件的输出是通过匀速旋转的轧辊完成的。然而实际的铸件速度主要受铸模中摩擦状况的影响。这可以从肉眼见得到的铸件随时间不同存在向上和向下的运动得知(见“钢和铁”(1987)，第14,15期，第673至677页)。DE3806583A1公开了以下内容：铸件运动过程在一个尽量邻近其离开铸模的区域中被获取，这时测量信号通过一个二极管行摄象机送到一个评估单元或一个显示单元去。该文所公开的方法用于考虑铸件或设备的固有振荡的影响并且调节全部设备的运行方式使其不超出临界范围。

本发明的目的在于改进现有的测量方法，从而可以对可控的运行参数直接进行控制，以改善铸件表面性能。

本发明的任务通过权利要求书中独立权利要求所述的技术得以完成。本发明的进一步解决方案在各从属权利要求中指出。

按照本发明，铸件的实际路径和其速度的时间分布以高精度被测量。这样得到的实际相对速度然后与其它的同时获取的影响值相比较，并且用一个适当的关联方法，主要用多次控制值计算(multipler Einfluss-groessen-rechnung)将它们相互联系起来。这种测量方法提供铸件路径时间分布的原始信息。通过与一个平均路径的差分求得相对于规定路径及规定速度的相对路径及相对速度的时间分布。由实际值和规定值的偏差构成一个控制信号，用以改变熔料粉末成份，使得摩擦系数和/或铸模振动减小。

通过测量传动装置的圆柱力确定传动系统铸模冲程中的摩擦功和摩擦功率，并且根据给定的目标值来优化控制值。

通过单线测量(one-line-Messung)和应用所找出的关联关系建立一个闭合的调节环，并且施加影响于诸如熔料标记深度和熔料标记间隔等“表面外形”目标值。

在一个优良的结构中，用于改变铸模振动的信号如此控制振动传动装置的控制单元，使得由铸模传递到铸件的运动脉冲尽可能减小或者尽可能接近于零。建议在液压传动装置中采用空载和运行状态液压缸中的压力差作为测量值。在机械传动设备中这个值通过一个测量力的单元获取。

对摩擦值的影响较多来自于铸件的润滑程度。按照本发明，当实际值偏离规定值时应如此改变熔料粉末，使得摩擦值减小。为此，建议改变各种熔剂粉末相互间混合的比例，并且必要时控制熔剂粉末的聚合状态，使得它至少由于预热而软化，且在某些情况下变成可流动的，所述控制在粉末供给铸模中的金属液之前进行。

下面结合附图说明本发明的一个实施例。附图中，

图1是原理性框图，

图2是铸件路径曲线的一个典型示图，

图3是铸件路径曲线的偏差。

图1示出一个铸件11，它被滚辊14引导着离开铸模12。

铸模12与一个熔料粉末馈送线相连接，它通过阀门16连接于熔料粉末容器15。此外熔料粉末馈送线17经过一个加热装置18。

在铸件11的窄侧面旁有一个传感器，此处是一个二极管行摄像机，它拍取铸件的二极管行，同时摄像机所对准的方向与熔料方向一致。

二极管行摄像机21通过测量线28与测绘器22连接，测绘出关于距离24和关于速度23的铸件运动情况。

关于铸件速度和铸件路径变化的信号被送到一台计算机和必要时一台显示设备25，必要时送到一台打印机。

计算机26此外还输入参数27。

计算机26的输出通过一根控制线31和一个控制单元32连接到熔料粉末容器15的可调阀门的调节器16，并且通过控制单元33连接到对熔料粉末的加热装置18。

计算机26还通过一根控制线34连接到一个控制振动器13的控制单元35。

图2示出获取的测量信号的一个典型图形。图中上部示出铸模平均速度的一段，在给出的例子中这一段平均速度按照正弦曲线摆动。

下面的一个图示出全部铸件的平均铸件速度，其中重迭着此范围内直接以铸模名义示出的铸件实际速度。应清楚地知道的是在铸模附近它与铸件表层与铸件的铸模内壁间的摩擦和必要时短时的粘合的关系。下面的正弦形曲线示出铸模的实际路径。再下面示出铸模附近铸件的实际路径。

在绘制铸件速度和铸件路径时涉及到的是测量值，而不是计算值。所示出的曲线是一个例子，它示出典型的实际形状及评估点。从最小点，最大点和换向点的排列使专业人员可以推断铸模中的铸件的实际性能。为了判断，可利用在时刻T铸件的位置和点A处曲线的形状。这里距离S是由速度V直接导出的。

图3示出铸件路径的偏差。这里应注意的是各条曲线在点A的曲率半径以及必要时，存在的方向变化。通过对铸模的振动及熔料粉末的控制来对铸件实际路径的结构进行控制。

Claims (7)

1．在铸造设备中生产铸件，尤其是铸钢的方法，其中流动的金属输入到一个通过式铸模中并在部分硬化状态下从铸模中输出，铸件在尽可能邻近离开铸模的区域内的运动过程被获取，运动过程的获取通过对光束有反应的传感器无接触地和无延迟地实现，并且这些传感器如此被配置和排列，使得它们产生一个关于铸件的路径-时间特性的有用测量信号，其特征在于以下的方法步骤，

a)熔料表面被复盖一层形成流动的熔渣的熔料粉末，以在铸件表层和铸模内壁之间形成一润滑薄膜，

b)一个反映铸件表层和铸模内壁之间的摩擦力的测量值在振动装置中被获取，并且此信号被送到作为评估单元的计算机，

c)反映铸件的路径-时间特性的测量信号也被送到上述计算机，

d)在计算机中反映铸件路径-时间特性和铸模中铸件的摩擦力的测量值及测量信号被关联以产生可比较的值，并且与一个规定值比较，其中

e)规定值作为铸件速度的平均值由铸件的路径-时间特性生成，

f)从实际值与规定值的偏差产生一个信号，用以改变熔料粉末成份，使得摩擦系数和/或铸模振动减小。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于改变铸模振动的信号是如此控制传动装置的控制单元的，使得从铸模传递给铸件的运动脉冲尽可能小或者接近于零。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于：反映铸模中铸件的摩擦力的测量值在铸模振动装置用液压传动装置时由空载和运行状态之间液压缸中的压力差构成。

4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，反映铸模中铸件的摩擦力的测量值在用机械传动装置时从一个设置在振动杆(Ozillations-gestaenge)中的力测量单元获得。

5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，各种熔料粉末相互混合的比例被改变。

6．如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，熔料粉末的聚合状态在其与铸模中的流动金属接触之前被改变，例如通过馈给热能而使其软化或变成可流动。

7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过侧面邻近铸件，在铸件窄侧面附近安装的一个二极管行摄像机用光学方法获取铸件的路径-时间特性，摄像机对准的方向与铸造方向一致。

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