TWI478780B - 具有用於測定一鑄造條帶的凝固狀態的裝置的連續鑄造設備 - Google Patents

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Description

具有用於測定一鑄造條帶的凝固狀態的裝置的連續鑄造設備
本發明關於一種具有用於測定一鑄造條帶的凝固狀態的裝置的連續鑄造設備。
連續鑄造設備係在先前技術中長久以來習知者，這類用於鑄造液態金屬的連續鑄造設備依典型方式的錠模(Kokille)有一「支持滾子架」，它具有條帶(Strang)的導引片段，用於將「鑄造條帶」導引。在此連續鑄造設備的場合，特別重要的一點是要知悉該鑄造條帶的凝固長度。在此，條帶的凝固長度或完全凝固的點係為操作連續鑄造設備的一參數。在此，該凝固點或凝固長度對應於鑄造條帶的固體比例為100%的一個點，這點表示：在鑄造條帶的核心處不再有液態或麵糰狀的材料。此外對於條帶的導引和導帶的冷卻，還有一重要的事，即：要知悉條帶的凝固程度是否小於100%。
在先前技術在一些習知的連續鑄造設備中，凝固長度係藉由測量每長度單位的核心液體的體積之可移動的量而達成，且根據這些測量值對於窪池(鑄造條帶殼內未凝固的液體部分)(Sumpf，英：sump)尖端的瞬間長度作一種模型計算。這種連續鑄造設備見於國際專利WO 2005/068109 A1。
此外人們知道，藉著測量在多數滾子對上發生的壓力以及將它們作比較而利用完全固化的平面，俾測定完全凝固的現象係發生在那個滾子對上，因為在該處負荷不會進 一步提高。這種連續鑄造設備見於德專利DE 25 30 032。
此外歐洲專利EP 1 193 007 A1發表了一種測定在鑄造條帶中的終凝固的位置，其中設有支持片段，且為了測定終凝固的位置，至少在一支持片段中，測量「拉動滾子」的條帶拉出力量及/或支持片段的油壓活塞-缸-單元的保持力量，且由測量值決定窪池尖端的區域。
此外人們知道作高溫計(Pyrometer)測量、螺栓射出成形方法(Bolzenschußmethode)、內裂痕的測定、或如上述在往復缸上測量力量，以求出條帶的凝固情形。但此方法只能暫時使用，其中它們也只能局部使用。
此外可純粹用電腦測定條帶凝固的位置，但這點對於各設備而言，需要一本身的模型，且這點必須利用上述測量方式生效。而且從一種材料到另一種材料會有偏差，因此該模型要依材料而異實施。
本發明的目的在提供一種連續鑄造設備，它有用於測定鑄造條帶的凝固狀態的裝置，其中可確實而連續地測定凝固狀態。此外本發明的另一目的在提供一種作此測定的方法。
依本發明，這種目的達成之道，在連續鑄造設備方面，係利用申請專利範圍第1項的特點利用一種連續鑄造設備，具有條帶導件，該條帶導件具有連續鑄造片段，該連續鑄造片段具有滾子以將一鑄造條帶導引，其中至少有一連續鑄造片段設計成「測量片段」形式，其中至少設有一 測量位置以直接或間接測定該作用一個或數個滾子上的力量。此外，該至少一測量位置宜在一軸承座上設在一軸承與該連續鑄造片段的片段框上，且設有一資料處理單元，該資料處理單元根據至少一測量位置的資料求出該鑄造條帶的凝固狀態。
在此，如果該至少一測量位置設在一個或數個中軸承(Mittenlager)的至少一軸承座上，則甚有利。如此，由鑄造條帶作用到滾子的力量可確實檢出。
此外依另一實施例，如果該測量位置設在一片段的緊側及/或鬆側上的一軸承座上則甚宜。如此可有利地將力量不均勻地分佈到一滾子上的情形檢出。
此外，如果在該條帶導引件內設有多數測量位置，它們互相連接則甚有利。這種連接宜經由資料線路或無線方式達成，在此，如果該種連接係利用資料處理單元接到一測量系統則甚有利。
如此，如果分開成部分或數部分的滾子(亦即該滾子一次或數次分成數個「部分滾子」)的中軸承設計成測量位置則甚有利。
此外，如果利用該資料處理單元利用分析統計的分析方法可測定該測量值的位準差且由此可導出凝固狀態則甚有利。
如果可藉著將一凝固狀態對一特性測量值關聯而測定一凝固狀態也很有利。此特性測量值會造成一特定方式的軸承變形。
在此，如果一特性測量值為軸承變形或軸承元件的變形，例如軸承的一槽孔，則甚有利。
如果可藉著將一凝固狀態對一特定測量值的分佈作關聯，而測定凝固狀態，也甚有利。
此外如果一特性測量值的分佈為軸承變形的分佈。則甚有利。
此外如果藉著該資料處理單元利用快速傅立葉分析或其他方式之統計分析法可分析一測量值且因此可求出裝置對量值的影響，則甚有利。
此目的達成之道在方法方面係利用具有申請專利範圍第13項特點的方法，一種連續鑄造設備，具有條帶導件，該條帶導件具有連續鑄造片段，該連續鑄造片段具有滾子以將一鑄造條帶導引，其中至少有一連續鑄造片段設計成「測量片段」形式，其中至少設有一測量位置以直接或間接測定該作用一個或數個滾子上的力量，其中另外該至少一測量位置設在一軸承座宜在一軸承及該連續鑄造片段的片段框之間，該測量位置將一代表一力量的值檢出，且設有一資料處理單元，該資料處理單元根據至少一測量位置的資料求出該鑄造條帶的凝固狀態。
在此，如果該測量位置設在一個或數個中軸承的至少一軸承座上，則甚有利。
如果該測量位置設在一片段的緊側及/或鬆側上的一軸承座上，也甚有利。
如果在該條帶導引件內設有多數測量位置，它們互相 連接，也甚有利。
在此該種連接係利用資料處理單元接到一測量系統。
此外如果該中滾子由一次或數次分開的滾子形成當作測量位置，則甚有利。
此外，依本發明，如果利用分析統計的分析方法測定該測量值的位準差且由此可導出凝固狀態，則甚有利。
此外如果藉著將一凝固狀態對一特性測量關聯而測定一凝固狀態，則甚有利，在此，如果一特性測量值為軸承變形，則甚有利，此外，如果藉著將一凝固狀態對一特定測量值的分佈作關聯，而測定凝固狀態則甚有利。
一種特性測量值的分佈為軸承力量或軸承變形的分佈，則甚有利。
同樣地，如果利用快速傅立葉分析或其他方式之統計分析法可分析一測量值且因此可求出裝置對量值的影響，則甚有利。
有利的進一步特點見於申請專利範圍附屬項。
以下利用實施例配合圖式詳細說明本發明。
圖1以示意方式顯示一條具不同凝固狀態的鑄造條帶(10)，此鑄造條帶(10)利用多數條帶導引元件(1)導引，在此，該條帶導引元件(1)有滾子，它們利用滾子軸承(3)支承住，在圖1的實施例中，以示意方式顯示四個片段(1)，它們各有五個滾子對(成對滾子)(2)。該鑄造條帶(10)導經該滾子。在一第一區域(I)中，鑄造條帶(10)係呈一種凝固狀態， 其凝固程度小於20~30%，這表示：液態或麵糰狀的成份(6)有80~70%。在第一第二區域(II)中。該鑄造條帶(10)的凝固狀態的凝固程度為固體成份(5)為20~80%，在第三區域(III)中，鑄造條帶(10)的凝固狀態的凝固程度為固體成份為70~80%到小於100%，在第一四區域(IV)中，對應的凝固狀態為100%。因此「窪池尖端」(4)位在最後的區域(IV)中。
如圖所示：代表滾壓力量的測量值，例如一種變形，係位在第一區域中的中央區域，此測量值的分佈係在低位準。在區域(II)中，測量值及其分佈係在一高位準。在區域(III)及區域(IV)中，測量值在低位置，但測量值的分佈在一中位準。
區域(I)相當於具一液體核心的液相，如此，該有一部分位在位能較高的液相被條帶的預支承的部分施覆荷在條帶殼上並將條帶殼由內向外壓。因此這種鐵靜力(Ferrostatik)須經由軸承力量承受。此力量比凝固的狀態更大，這點使得代表此力量的測量值在一中間位準，此軟的條帶有很好的緩衝性，因此代表力量的測量值的標準偏差很小。此第一區域(I)終止位置依條帶品質而定，在20~30%固體比例。
區域(II)表示一過渡區域，其中，該力量位準或代表力量的測量值的位準在一比區域(I)更高的位準。此區域的凝固狀態為30~70%，條帶(10)也有一液體核心，其中有一個體的外區域，除了鐵靜力外，還有條帶變形的成份，此條帶的緩衝作用較小，因此力量的變化或代表力量的測量值的變化小於區域(I)。
區域(III)代表彷彿全凝固的區域，其中力量位準或代表垂直於鑄造方向的力量的測量值的位準很小。在此區域，只有重力及拉出力量的成份在作用。分佈或標準偏差由於此彷彿全凝固的條帶的緩衝作用小，因此很大。固然在此狀態還有熔融物，但它們被橋狀部分互相分隔，因此不會形成貫行的鋼柱。
區域(VI)為完全凝固的區域，在其中力量及變化性質大致和區域(III)相同。
圖2顯示一座標圖，其中顯示測量結果，此結果係在設在連續鑄造設備的一片段上的一測量位置得到者。在此處，在此實例中，並不在不同片段設不同的測量位，而使使用在一片段的測量位置，且凝固區域經過這些測量位置移動。在此情形，在一滾子軸承的一緊軸承及鬆軸承上設二個測量位置。圖2的具有下方二曲線的區域中顯示一代表力量的測量縫隙的測量值。在此，可看到該代表力量的信號的變化且因此可和狀態區域(I)~(III)作關聯，以上所述，最上方的曲線顯示速度，它是時間的函數，圖中可看出，隨著鑄造速度改變，窪地尖端的位置或狀態區域之間的界限也移動。在高速度時，其有高流體成份的狀態區域(I)位在測量位置。當速度減少時，具有中等液體成分的狀態區域(II)位在測量位置，當鑄造速度很小時，狀態區域(III)位在測量位置，因此，可看出，隨著速度增加，在測量位置的液體成份減少，且在測量位置造成狀態區域的過渡(變換)。
圖3顯示一連續鑄造設備(20)的示意圖，它具有一鑄造條帶(21)及六個片段(22)~(27)，如果鑄造速度大的話，該窪池尖端宜在最後或次最後的片段中。因此，在鑄造速度大於6米/分(例如7米/分)時，窪池尖端在最後的(第六個)片段(27)中。因此，特宜將凝固狀態儘量永久性地測量並能測量其分佈或窪地尖端的位置。舉例而言，可選擇滾子或滾子軸承當作測量點，其中可一直在一滾子的一鬆軸承及/或一緊軸承選出一測量點。藉著將不同測量位置設在不同滾子上(且宜在不同片段中)，可檢出凝固狀態的有利分佈。
因此，舉例而言，在薄鋼板連續鑄造設備，鑄造速度6~7米/分的場合，可有利地長期性地將凝固狀態檢出。如此，舉例而言，窪池尖端位在第六個片段(26)，它一直是最後一個片段。
為了檢出凝固狀態，故測量軸承力量，軸承力量的測量係利用電感性距離的測量，例如在軸承座(30)中，見圖4，「測量軸承座」(30)在軸承殼(33)下方設有水平槽孔(32)，且設有一電感式距離感測器。槽孔(32)高度的變化大約和所施力量成比例。
舉例而言，測量軸承(30)建入在片段(24)及(25)長的部分滾子(2)的中軸承中的緊側及/或鬆側上。用此方式，可在2×4個點測量軸承力量對設長度的分佈關係。〔2×4個點表示測量軸承或軸承座在每二個位置各用四個點測量或者在分佈在二個位置的共八個點作測量〕。
如圖4所示，一分開的中軸承的軸承座(30)在軸承下方 開有槽孔，這點造成軸承一定的變弱作用。此縫隙的位置和幾何形狀宜設計成在最大負荷時，縫隙表面發生有利的最大彎曲且無塑性變形。距離感測器(34)從軸承腳(35)開始經一孔(36)在中心放入軸承座(30)中且宜突伸到「測量縫隙」(32)中進去。因此，槽孔(32)做成使得由於鑄造條帶的作用力造成局部變形，它可以檢出。關於此點可參考較早之德專利DE 10 2006 027 066，其發表內容清楚地和本案的說明有關。此外可看到資料處理單元(38)，它從測量位置的感測器(34)得到資料並測定凝固狀態。
(1)‧‧‧條帶導件
(2)‧‧‧滾子1
(3)‧‧‧滾子軸承
(4)‧‧‧窪池尖端
(5)‧‧‧固體成份
(6)‧‧‧液體成份
(10)‧‧‧鑄造條帶
(20)‧‧‧連續鑄造設備
(21)‧‧‧鑄造條帶
(22)‧‧‧片段
(23)‧‧‧片段
(24)‧‧‧片段
(25)‧‧‧片段
(26)‧‧‧片段
(27)‧‧‧片段
(30)‧‧‧軸承座
(32)‧‧‧槽孔(測量縫隙)
(33)‧‧‧軸承殼
(34)‧‧‧感測器
(35)‧‧‧軸承腳
(36)‧‧‧孔
(37)‧‧‧測量縫隙上緣
(38)‧‧‧資料處理單元
圖1係具不同凝固狀態的一鑄造條帶的示意圖，圖2一座標圖，圖3係一連續鑄造設備的示意圖，圖4係一軸承的示意圖，
(1)‧‧‧條帶導引元件
(2)‧‧‧滾子1
(3)‧‧‧滾子軸承
(4)‧‧‧窪池尖端
(5)‧‧‧固體成份
(10)‧‧‧鑄造條帶

Claims (12)

  1. 一種連續鑄造設備，具有條帶導件，該條帶導件具有連續鑄造片段，該連續鑄造片段具有滾子(2)以將一鑄造條帶導引，其中至少有一連續鑄造片段(22)(23)(24)(25)(26)(27)設計成「測量片段」形式，其中至少設有一測量位置以直接或間接測定該作用一個或數個滾子(2)上的力量，此外，該至少一測量位置在一軸承座(30)上設在一軸承與該連續鑄造片段的片段框上，其中該軸承座(30)下在軸承殼(33)設有一水平槽孔(32)，以造成軸承之一定之變弱作用，且該槽孔(32)的位置和幾何形狀設計成使得在最大負荷時，槽孔上側發生最大彎曲而不發生塑性變形，且有一感應式之測距離的感測器(34)和該槽孔(32)配合，該感測器從該軸承座(30)的軸承腳(35)經一孔(36)放入該軸承座(30)中且突伸到該槽孔(32)進去，俾根據該鑄造條帶的作用力將該槽孔(32)的局部變形檢出，此局部變形資料可送到一資料處理單元，該資料處理單元與該感測器(34)連接且根據至少一測量位置的資料求出該鑄造條帶的凝固狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之連續鑄造設備，其中：該測量位置設在一個或數個中軸承的至少一軸承座(30)上。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：該測量位置設在一片段的緊側及/或鬆側上的一軸承座(30)上。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：在該條帶導件內設有多數測量位置，它們互相連接。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：該種連接係利用資料處理單元(38)接到一測量系統。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：該一次或數次分成數個「部分滾子」的滾子(2)的中軸承設計成測量位置。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：利用該資料處理單元(38)利用分析統計的分析方法可測定在該測量位置所測的資料的位準差且由此可導出凝固狀態。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：可藉著將一凝固狀態對一特性測量值關聯而測定一凝固狀態，此特性測量值係為和一特定方式之軸承變形有關者。
  9. 如申請專利範圍第8項之連續鑄造設備，其中：該特性測量值為該特定方式之軸承變形。
  10. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其中：可藉著將一凝固狀態對一特定測量值的分佈作關聯，而測定凝固狀態。
  11. 如申請專利範圍第8項之連續鑄造設備，其中：該特性測量值的分佈為軸承變形的分佈。
  12. 如申請專利範圍第1或第2項之連續鑄造設備，其 中：藉著該資料處理單元(38)利用快速傅立葉分析之統計分析法分析一測量值且因此可求出裝置對量值的影響。
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