專利名稱：具有連鑄坯凝固狀態確定裝置的連鑄設備及其方法
技術領域：
本發明涉及具有連鑄坯凝固狀態確定裝置的連鑄設備及其方法。
背景技術：
連鑄設備在現有技術中是早就已知的。這種金屬液連鑄用連鑄設備按照典型的結 晶器方式具有包括多個鑄坯導向區段的連鑄坯支撐輥機架。在這種連鑄設備中發現連鑄坯 的凝固長度是非常重要的。此時，凝固長度或者說鑄坯完全凝固點是連鑄設備的一個運行 參數。在此，凝固點或者說凝固長度對應于連鑄坯具有100%固定組成成分的點，這意味著 連鑄坯的芯中不再有液態材料或粘軟材料。而且認識到，鑄坯凝固程度不到100%對鑄坯引 導和鑄坯冷卻是有意義的。在現有技術中公開這樣一種連鑄設備，其中，凝固長度通過測量單位長度內的液 芯液體體積的可移動量來完成，并且對于液穴尖端的瞬間長度，基于該測量值完成模型計 算。這樣的連鑄設備由W02005/068109A1公開。還公開了，通過在許多輥對上出現的壓力的測量及其比較，完全凝固平面被利 用來確定其上出現完全凝固的那個輥對，這是因為受力不再增大。這樣的連鑄設備由 DE2530032 公開。而且，EP1193007A1公開一種確定連鑄坯內的最終凝固位置的方法，其中設有多個 支撐區段，并且為了確定最終凝固位置，在至少其中一個支撐區段內測量拉坯輥的拉坯力 和/或該支撐區段的液壓活塞缸單元的閉合力，并且由測量值確定液穴尖端的范圍。還公開了，為了測定鑄坯的凝固，執行高溫測量法、射釘法、內開裂確定或者如上 所述進行升降缸作用力確定。但是，這些方法只是暫時使用的，在此也只能局部使用。還有以下可能性，僅靠計算機來確定鑄坯凝固位置，但這對每臺設備來說均需要 自己的模型，并且必須通過上述測量才能生效。材料的不同也會導致偏差，因此模型有可能 與材料相關地建立。
發明內容
本發明的任務是提供一種具有連鑄坯凝固狀態確定裝置的連鑄設備，在此可以進 行可靠連續的凝固狀態確定操作。此外，本發明的任務是提供這樣一種方法。根據本發明，在連鑄設備方面，該任務通過根據權利要求1的特征來完成，即一種 連鑄設備，它具有包括帶有輥的多個鑄坯導向區段的鑄坯導向裝置用于引導連鑄坯，其中 至少其中一個鑄坯導向區段被設計為測量區段，其中，設置至少一個測量點用來直接或間 接確定作用于一個或多個輥的力，所述至少一個測量點設置在一個軸承座上，最好在一個 軸承和該鑄坯導向區段的區段支架之間，并且設有一個依據所述至少一個測量點的數據求 出連鑄坯凝固狀態的數據處理單元。此時有利的是，該測量點設置在一個中央軸承或多個中央軸承的至少一個軸承座 上。由此能可靠檢測連鑄坯作用于輥的力。
根據另一個實施例，還合適的是，該測量點設置在一個輥的固定側和/或浮動側 的一個軸承座上。由此能有利地發現力在輥上的不均勻分布。還有利的是，在鑄坯導向裝置中設有許多彼此相關聯的測量點。這種關聯可適當 地通過數據線或以無線方式來實現。這種關聯也可以通過數據處理單元來實現。此時適當 的是，這種關聯通過用于一個或多個測量系統的數據處理單元來實現。還有利的是，單一構成的或分成多部分的輥的中央軸承被設計為測量點或者設有 測量點。還有利的是，可借助數據處理單元并通過分析統計計算法來確定測量參數級差并 由此推導出凝固狀態。還合適的是，凝固狀態的確定可以通過將一個凝固狀態與一個特征測量參數相關 聯對應來完成。此時適當的是，特征測量參數是軸承變形或者軸承件變形，例如是軸承的縫。還有利的是，凝固狀態的確定可以通過將凝固狀態與特征測量參數的數值分散相 關聯對應來完成。還有利的是，特征測量參數的數值分散是軸承變形數值分散或軸承件變形數值分散。還有利的是，通過數據處理單元并借助快速傅立葉分析或其它的統計計算法，可 以計算測量參數并因此求出設備對測量參數的影響。與方法相關的任務通過權利要求13的特征來完成，即一種用于確定在連鑄設備 的鑄坯導向裝置內的連鑄坯凝固狀態的方法，其中鑄坯導向裝置包括具有輥的多個鑄坯導 向區段，至少其中一個鑄坯導向區段被設計為測量區段，設有至少一個測量點或多個測量 點用來直接或間接確定作用于一個或多個輥的力，所述至少一個測量點設置在一個軸承座 上，優選在鑄坯導向區段的區段支架和一軸承之間，該方法測量代表力的參數，并且設有一 個依據該至少一個測量點的數據求出連鑄坯凝固狀態的數據處理單元。此時合適的是，該測量點設置在一個或多個中央軸承的至少一個軸承座上。還適 當的是，測量點設置在一個輥的固定側和/或浮動側的一個軸承座上。也可以有利地將多 個相互關聯的測量點設置在鑄坯導向裝置中。此時，關聯可以有利地通過用于一個測量系 統的數據處理單元來實現。還合適的是，單一構成的或分為多個部分的輥的中央軸承被設計為測量點。按照本發明，還合適的是，數據處理單元借助分析統計計算方法確定測量參數級 差并由此推導出凝固狀態。還適當的是，凝固狀態的確定通過將凝固狀態與特征測量參數相關聯對應來完 成。此時合適的是，特征測量參數是軸承力或軸承變形。還有利的是，凝固狀態的確定通過 將凝固狀態與特征測量參數的數值分散相關聯對應來完成。還有利的是，特征測量參數的數值分散是軸承變形或軸承力的數值分散。同樣有利的是，數據處理單元借助快速傅立葉分析或其它的統計計算方法計算該 測量參數并因此求出設備對測量參數的影響。在從屬權利要求中描述了有利的改進方案。
以下將結合附圖并依據實施例來詳細說明本發明。附圖所示為圖1示意表示具有不同凝固狀態的連鑄坯，圖2是曲線圖， 圖3示意表示連鑄設備，圖4示意表示軸承。
具體實施例方式圖1示意表示具有不同凝固狀態的連鑄坯10。連鑄坯10將被引導經過多個鑄坯 引導部件1。此時，鑄坯引導部件1具有多個輥2，這些輥借助滾柱軸承3支承。在圖1的 實施例中，示意示出四個區段1，每個區段具有五對輥2。連鑄坯10將被引導經過這些輥。 在第一區域I中，連鑄坯10處于具有小于20-30%凝固程度的凝固狀態。這意味著尚有 80-70%的液體成分或粘軟成分6。在第二區域II中，連鑄坯10處于具有20-80%固體成 分5的凝固程度的凝固狀態。在第三區域III中，連鑄坯10處于具有70-80%到不足100% 固體成分的凝固程度的凝固狀態。在第四區域中，相應存在100%的凝固狀態。液穴尖端4 因此處于最后的區域IV。如圖所示，代表輥受力的測量參數如變形位于第一區域I的中央區內。測量參數 的數值分散處于低水平。在區域II中，測量參數及其數值分散都處于高水平。在區域III 和區域IV中，測量參數處于低水平，但測量參數的數值分散處于中等水平。區域I對應于包括液芯的鑄坯液相。由此一來，鑄坯前行部分的至少部分處于潛 在較高水平的液相作用于坯殼并將坯殼從內向外壓。鋼水靜壓力因此必須由軸承力來承 受。該力與在完全凝固狀態時相比增大，結果，代表力的測量參數處于中等水平。軟鑄坯的 阻尼性良好，因此代表力的測量參數的標準偏差小。第一區域I根據鋼的材質結束于具有 20-30%固體成分的區域。區域II是過渡區域，在此過渡區域內，力水平或者代表力的測量參數的水平處于 比區域I高的水平。此區域具有30-70%凝固狀態。鑄坯10還是有液芯，其中存在堅固的 外表區域。除了鋼水靜壓力外，還出現一部分鑄坯變形。鑄坯阻尼性較小，因此力或代表力 的測量參數的變化比在區域I內大。區域III是近似完全凝固區域，在此區域內，力水平或代表力的測量參數的水平 在垂直于澆鑄方向的方向上低。在此區域III中，只有重力的一部分和拉坯力在作用。數 值分散或者說標準偏差因近似完全凝固鑄坯的阻尼性小而高。在此狀態下，盡管還有熔體， 但熔體通過橋相互分開，因此不存在連貫的鋼柱晶。區域IV是完全凝固區域，在此區域內，基本存在相同的力和變化狀況，就像在區 域III中。圖2表示曲線圖，在此曲線圖中畫出了在測量點獲得的測量結果，該測量點設置 在連鑄設備的一個區段上。在此例子中，此時沒有在不同區段設置多個測量點，而是采用在 一個區段上的測量點，并且凝固區域本身經過該測量點。在此情況下，兩個測量點設置在一 個輥軸承的一個固定軸承和一個浮動軸承上。圖2在下側區域表示用兩條下側曲線表示代 表力的測量縫的測量值。此時發現表示力的信號發生改變，由此可以如上所述地將其與狀態區域I-III相關聯對應。最上方的曲線以時間函數形式表示澆鑄速度。能夠看到，液穴 尖端的位置或者兩個狀態區之間的界限隨澆鑄速度的改變而移位。在高速情況下，含有大 量液體成分的狀態區I位于測量點。當速度降低時，含有中等量液體成分的狀態區II位于 測量點。在澆鑄速度緩慢的情況下，狀態區III位于測量點。因此能發現，隨著澆鑄速度遞 增，測量點上的液體成分遞減，在測量點上出現狀態區變換。圖3示意表示連帶連鑄坯21和六個區段22-27的連鑄設備20。如果澆鑄速度高， 則最好在最后區段的區域或倒數第二區段的區域內發現液穴尖端。因此，完全能夠出現在 高于6米/分鐘的例如7米/分鐘的高澆鑄速度下液穴尖端位于最后一個即第六區段27 內的情況。因此特別有利的是，能盡量始終測量凝固狀態并確定其分布或者說液穴尖端的 位置。作為測量點，例如可以選擇輥或滾柱軸承，其中完全可以選擇一個在一個輥的浮動軸 承和/或固定軸承上的測量點。通過將不同的測量點布置在最好是不同區段的不同輥上， 可以檢測凝固狀態的有利分布情況。因此，例如可以在具有6-7米/分鐘澆鑄速度的薄板坯連鑄設備中有利地長時間 做到對凝固狀態的檢測。液穴尖端于是例如位于第六區段26中，即在目前是最后的區段 中。為了測量凝固狀態，將進行軸承力測量。軸承力測量通過例如在軸承座30內的感 應間隙測量來進行，參見圖4。被測軸承座30在軸瓦33的下方借助縫32被水平切開，并且 被測軸承座配備有感應間隙傳感器34。縫34的縫高度變化幾乎與所存在的力成比例。被測軸承座30例如安裝在區段24和25的長形分段輥2和7的中央軸承上，在固 定側和/或浮動側。通過這種方式，在散布在設備長度范圍的2 X 4個點上確定軸承力。如圖4所示，如果一個分體的中央軸承的軸承座30在軸瓦下方開有縫，則這造成 一定的軸承減弱。縫的位置和幾何形狀最好如此借此來定，即，在最大載荷時出現縫上側的 最大彎曲，而沒有出現塑性變形。間隙傳感器34從支腳35側通過一個孔36居中裝入軸承 座30中并且有利地突入測量縫32。縫32因此如此構成，即，因為存在連鑄坯作用的力，所 以出現可測量的局部變形。與此相關，參見過去的DE102006027066，其公開內容明確屬于本 申請的公開范圍。另外看到了數據處理單元38，它從這些測量點的傳感器34中獲得數據并 確定凝固狀態。附圖標記列表1-鑄坯導向部件；2-輥；3-滾柱軸承；4-液穴尖端；5-固體成分；6_液體成分； 10-連鑄坯；20-連鑄設備；21-連鑄坯；22-區段；23-區段；24-區段；25-區段；26-區段； 27-區段；30-軸承座；32-縫，測量縫；33-軸瓦；34-傳感器；35-支腳；36-孔；37-測量縫 上邊緣；38-數據處理單元。
權利要求
一種連鑄設備(20)，具有包括帶有輥(2)的多個鑄坯導向區段的鑄坯導向裝置用于引導連鑄坯，其中，至少其中一個鑄坯導向區段(22，23，24，25，26，27)被設計為測量區段，其中設置至少一個測量點來直接或間接確定作用于一個或多個輥(2)上的力，所述至少一個測量點設置在一個軸承座(30)上，最好在一個軸承和該鑄坯導向區段的區段支架之間，并且設有一個依據所述至少一個測量點的數據求出該連鑄坯的凝固狀態的數據處理單元。
2.根據權利要求1的連鑄設備，其特征是，該測量點設置在一個中央軸承或者多個中 央軸承的至少一個軸承座(30)上。
3.根據權利要求1或2的連鑄設備，其特征是，該測量點設置在一個區段的固定側和/ 或浮動側的一軸承座(30)上。
4.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，在鑄坯導向裝置中設有許多彼此相 關聯的測量點。
5.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，所述關聯通過用于一個測量系統的 數據處理單元(38)來實現。
6.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，單一構成的或分成多個部分的輥 (2)的中央軸承被設計為測量點。
7.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，可借助數據處理單元(38)并通過分 析統計計算方法確定測量參數的級差并由此推導出凝固狀態。
8.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，凝固狀態的確定可通過將凝固狀態 與特征測量參數相關聯對應來完成。
9.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，特征測量參數是軸承變形。
10.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，凝固狀態的確定可通過將凝固狀態 與特征測量參數的數值分散相關聯對應來完成。
11.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，特征測量參數的數值分散是軸承變 形的數值分散。
12.根據前述權利要求之一的連鑄設備，其特征是，通過該數據處理單元(38)并借助 快速傅立葉分析或其它的統計計算方法，可以計算測量參數并由此求出設備對測量參數的影響。
13.一種用于確定在連鑄設備(20)的鑄坯導向裝置內的連鑄坯(6)凝固狀態的方法， 其中該鑄坯導向裝置包括多個具有輥(2)的鑄坯導向區段(22，23，24，25，26，27)，該方法 包括以下步驟在一個軸承座(30)上，最好在一個軸承和鑄坯導向區段的區段支架之間， 直接或間接確定作用在一個或多個輥(2)上的力，并且依據所確定的力求出連鑄坯的凝固 狀態。
14.根據權利要求13的方法，其特征是，借助分析統計計算方法，確定測量參數的級差 并由此推導出凝固狀態。
15.根據權利要求13至14之一的方法，其特征是，凝固狀態的確定通過將凝固狀態與 特征測量參數相關聯對應來完成。
16.根據權利要求13至15之一的方法，其特征是，特征測量參數是軸承力或軸承變形。
17.根據權利要求13至16之一的方法，其特征是，凝固狀態的確定通過將凝固狀態與 特征測量參數的數值分散相關聯對應來完成。
18.根據權利要求13至17之一的方法，其特征是，特征測量參數的數值分散是軸承變 形或軸承力的數值分散。
19.根據權利要求13至18之一的方法，其特征是，借助快速傅立葉分析或其它的統計 計算方法，計算該測量參數并因此求出設備對測量參數的影響。
全文摘要
本發明涉及具有連鑄坯凝固狀態確定裝置的連鑄設備及其方法，所述連鑄設備(20)具有包括帶有輥(2)的多個鑄坯導向區段的鑄坯導向裝置，至少其中一個鑄坯導向區段被設計為測量區段，其中，設置至少一個測量點用來直接或間接確定作用于一個或多個輥(2)的力，所述至少一個測量點也設置在一個軸承座(30)上，最好在一個軸承和鑄坯導向區段的區段支架之間，并且設有一個依據所述至少一個測量點的數據求出連鑄坯凝固狀態的數據處理單元。
文檔編號B22D11/16GK101932396SQ200880123339
公開日2010年12月29日 申請日期2008年12月23日 優先權日2007年12月28日
發明者A·朗格, H·貝耶-斯坦豪爾, I·休倫, M·賴弗謝德 申請人:Sms西馬格股份公司