CN102470432A - 用于确定所铸造的金属坯料的液相端的位置的方法和连铸设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定所铸造的金属坯料(2)的液相端(1)在连铸设备中的位置的方法，连铸设备具有由在铸造方向(G)上相继的辊段(3)构成的支辊架，其中，每个辊段(3)具有带有一些辊子(5)的部段下框架(4)和带有一些辊子(7)的部段上框架(6)，其中，部段下框架(4)的辊子(5)和部段上框架(6)的辊子(7)为了定义用于金属坯料(2)的下轧制线和上轧制线(U，O)被调整到预定的间距(a₀)。为了能够以更简单的方式确定液相端的位置，本发明设置成，该方法具有如下步骤：a)将用于至少一个辊子(7′)的测量段(3′)的部段下框架(4)和部段上框架(6)的辊子(5，7)的间距(a₀)增大到值(a₁)，其超过凝透的金属坯料(2)到测量段(3′)中的所设置的进入厚度；b)监测至少一个在间距上被增大地调整的辊子(7′)的至少一个工作参数(F，M，n)，其中，工作参数在辊子(7′)与金属坯料(2)不存在接触的情况下对应于额定值；c)当处于辊子(7′)的区域中时，一旦该至少一个辊子(7′)的被监测的工作参数(F，M，n)的值偏离于额定值，则报告液相端(1)的位置。此外，本发明涉及一种连铸设备。

Description

用于确定所铸造的金属坯料的液相端的位置的方法和连铸设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定所铸造的金属坯料(Metallstrang)的液相端(Sumpfspitze)在连铸设备中的位置的方法，连铸设备具有由在铸造方向上相继的辊段(Rollensegment)构成的支辊架(Stuetzrollengeruest)，其中，每个辊段具有带有一些辊子的部段下框架(Segmentunterrahmen)和带有一些辊子的部段上框架(Segmentoberrahmen)，其中，部段下框架的辊子和部段上框架的辊子为了定义用于金属坯料的下轧制线(Passlinie)和上轧制线被调整到预定的间距。此外，本发明涉及一种连铸设备。

背景技术

为了能够最佳地推动所提及类型的连铸过程，了解关于所铸造的金属坯料的液相端的位置是必需的。在现有技术中存在能够如何确定该位置的不同的可能性。

文件WO 2007/115744A1描述了一种用于确定在连铸时液相端的位置的方法，在其中辊段的经旋转驱动的上辊子被对着铸造坯料安置，其中，用于过程的测量装置被与横梁(Traverse)相联系地操纵。被旋转支撑在横梁处的、驱动的上辊子被振荡地对着凝结的铸造坯料安置且由此连续地获得由通过铸造坯料的取决于位置的强度得出的调整力的幅度构成的测量值。由这些测量值推断出液相端的位置。

在文件WO 2005/068109A1中，通过每个长度单元核液体体积(Kernfluessigkeitvolume)的可移动的量的间接测量由所建立的关于在固定的或可调整的单个支辊或者固定的或可调整的支辊对的组处的力信号和/或位移信号的过程参数的直接测量来执行，实现液相端的位置的确定。基于这些测量值实现对液相端的瞬时位置的模型计算，根据其连续地匹配可变的铸造参数。

从K.

等“Roll Load Measurements On Thin Slab Caster ForLiquid Core Detection”(“Ironmaking and Steelmaking”杂志，金属协会，伦敦，GB，第25卷，第2册，1998，159至162页)的公布中已知一种用于测量辊力(Rollenkraft)(对于较薄的坯料用于确定液相端)的方法。对此，在特定结构型式的多个辊段中应变片(Dehnmessstreife)被固定在支承辊子的横梁处，除了支辊对之外，该横梁设置在支辊段的下框架和上框架处。所记录的测量值应使能够推断液相端的位置。在此，在横梁处的变形的过程被测量且测量值被用作用于负载模拟的有限元计算的基础。作为结果获得液态的核或铁磁静态压力存在于仅部分凝结的铸造坯料横截面的内部中。

用于确定液相端的位置的另外的解决方式从文件DE 10 2007 063098A1、从文件EP 0 980 295B1和从Ch.Geerkens等的论文“TheLatest Continuous Casting Design”(在“Iron & Steel Technology”，2007年7月，116至123页中)中已知。

如果液相端的位置的确定应通过评估所测得的接触金属坯料的辊子所提供的信号来实现，得出下面的缺点：

用于板坯连铸的坯料引导部由一个接一个排列的部段构成，其中，部段与部段之间，在这些部段中的辊子之间的开口尺寸仅减少十分之几毫米，以便跟随坯料的收缩(Schrumpfung)。如果坯料在某一部段中尚未凝固，坯料壳由于铁磁静态内压力被分开。该内压力须通过部段上框架来保持，部段上框架通过例如位置控制的气缸与部段固定侧相连接。内压力与部段长度和板坯宽度相乘扣除凝结的棱边的影响得出在该部段中起作用的力。通过该力，该部段被分开，该部段于是弹起(auffedern)。该部段的弹起根据该部段的刚性、板坯宽度和所涉及的部段在坯料引导部中的安装位置是在大约0.5mm与4mm之间。如果该部段(在其中板坯凝结)例如在无负载的情况下处于250mm，则板坯由于弹起例如以252mm的厚度凝结。随后的部段处于例如249.8mm的辊子开口尺寸上。厚了大约2mm的板坯因此挤压通过随后的部段且加压该部段。因此，当板坯在所涉及的部段之前凝结时，对于带有力测量的位置控制的气缸也测量力。同样地，由于板坯的挤过(Durchquetschen)所有辊子与凝透的板坯接触且旋转；驱动辊(以其驱动板坯)具有高于空转力矩的驱动力矩。

板坯在其中凝透的部段的弹起大小取决于在相应的部段中的凝透点(Durcherstarrungspunkt)；凝透点至部段端部越远，由于铁磁静态负载的弹起越大。这由于板坯到下一部段中的更大的进入厚度引起更高的力。另一方面，凝透的板坯更热且由此“更软”，这降低了在下一部段中的力上升。如果液相端此时从一个部段行到下一个部段中，附加地还产生上升的铁磁静态负载。

因此，在液相端进入某一部段中时，为了确定液相端的位置，力-驱动力矩信号或转速信号的解释是非常困难的且是不明确的。

发明内容

因此，本发明的目的在于这样改进开头所描述的类型的方法且提出一种所属的装置，利用该方法或利用该装置可能以更简单且更精确的方式确定液相端在连铸时的位置。尤其应可得出关于液相端在坯料引导部中的位置的明确的结论。

该目的通过本发明的解决方案特征在于，该方法具有如下步骤：

a)将用于至少一个辊子的测量段的部段下框架和部段上框架的辊子的间距增大到超过凝透的金属坯料到测量段中的所设置的进入厚度的值；

b)监测至少一个在间距上被增大地调整的辊子的至少一个工作参数，其中，工作参数在辊子与金属坯料不存在接触的情况下对应于额定值；

c)当处于辊子的区域中时，一旦至少一个辊子的被监测的工作参数的值偏离于额定值，则报告液相端的位置。

根据本发明的一个实施方式，测量段的所有辊子的间距可被调整到增大的间距。

所监测的工作参数可以是金属坯料以其压到该至少一个辊子上的力。在此，力可直接地(例如经由集成到辊子中的测量元件)或间接地(例如经由活塞气缸系统的力，其支承辊子且垂直于金属坯料的表面挡住该辊子)来测量。

所监测的工作参数也可以是至少一个构造成驱动的辊子的辊子以其驱动金属坯料的驱动力矩。此外可能的是，所监测的工作参数是该至少一个辊子以其旋转的转速。

所监测的工作参数的额定值优选地为零。

在执行上述步骤a)至c)之前可这样选择铸造速度，使得液相端的位置到达在铸造方向上位于测量段之前的区域中。

此外可设置成，根据上述步骤a)实现到对应于凝透的金属坯料到测量段中的所设置的进入厚度加上安全额的值的间距的增大。安全额优选地在0.1mm与1mm之间。

所提出的连铸设备，其具有由在铸造方向上相继的辊段构成的支辊架，其中，每个辊段具有带有一些辊子的部段下框架和带有一些辊子的部段上框架，其中，部段下框架的辊子和部段上框架的辊子为了定义用于金属坯料的下轧制线和上轧制线可调整到预定的间距，根据本发明特征在于，存在运动器件，以便将用于至少一个辊子的测量段的部段下框架和部段上框架的辊子的间距增大到超过凝透的金属坯料到测量段中的所设置的进入厚度的值，且存在测量器件，以便监测至少一个在间距上被增大地调整的辊子的至少一个工作参数，以便将所测得的值与额定值相比较。

测量器件可以与比较和报警器件处于连接中，当工作参数的由测量器件测得的值与额定值不一致时，比较和报警器件被触发。

运动器件可构造用于增大在部段下框架与部段上框架之间的间距。其还可构造用于测量金属坯料以其压到该至少一个辊子上的力。此外，测量器件可构造用于测量至少一个构造成驱动的辊子的辊子以其驱动金属坯料的驱动力矩。最后可设置成，测量器件构造用于测量该至少一个辊子以其旋转的转速。

借助于在坯料引导部内的凸起的产生或者允许，根据所提出的方式即可非常精确地确定液相端的位置。这通过抬起部段上框架或至少一个驱动辊或者其起重横梁成为可能。凸起的评估利用力信号、驱动力矩信号或转速信号实现。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例。

其中：

图1示意性地显示了连铸设备的支辊架的一部分、即在正常运行期间三个在铸造方向上相继的辊段，

图2示意性地以根据图1的图示显示了在液相端处于测量段之前的情况下的辊段，其中，中间的辊段被准备为用于测量的测量段，

图3显示了在液相端进入测量段中的情况下的根据图2的辊段，

图4显示了在液相端进一步进入测量段中的情况下的根据图2的辊段，

图5显示了对于正常运行的图表，在其中关于时间绘制作用到测量辊上的在辊子与金属坯料之间的接触力，其中，液相端在零时刻处于测量辊之前且液相端在示出的时间的进程中在测量辊下面移动通过，

图6显示了根据图5的对于测量操作的图表，在其中关于时间绘制作用到测量辊上的在辊子与金属坯料之间的接触力，其中，液相端从零时刻直至t₀时刻处于测量辊之前，且其中，液相端在t₀时刻到达测量辊，

图7示意性地显示了在正常运行期间三个在铸造方向上相继的辊段，其中，部段上框架的辊子可经由起重横梁从金属坯料提起，

图8示意性地以根据图7的图示显示了在液相端处于测量段之前的情况下的辊段，其中，处于起重横梁处的辊子被准备用于测量，以及

图9显示了在液相端进入测量段中的情况下的根据图8的辊段。

具体实施形式

在图1中可看见连铸设备的支辊架的一部分，即三个在金属坯料2的铸造方向G上一个接一个布置的辊段3。为了简单起见示出，金属坯料2水平地移动通过辊段3；这大多在与水平面成角度的情况下实现，以便使从模具中竖直地离开的坯料转向到水平面中。

每个辊段3具有部段下框架4和部段上框架6。在部段下框架4中布置有辊子5，其形成用于金属坯料2的下轧制线U。相应地在部段上框架6中布置有辊子7，其形成用于金属坯料2的上轧制线O。轧制线特征在于存在于辊子5与7之间的间距a₀。

辊子可被旋转驱动，以便在铸造方向G上输送金属坯料2。

部段上框架相对于部段下框架的精确的定位通过位置可调节的活塞气缸系统10实现。

如果例如垂直于金属坯料2的表面到部段上框架6的辊子7上的力被测量，则得出在金属坯料2通过时的过程，如其示例性地在图5中关于时间所示出的那样。

如可在图1中所看见的那样，金属坯料2的液相端1在铸造方向G上处于中间的辊段3之前。该中间的辊段接下来被称作测量段3′。然而就此而言应说明，支辊架的每个辊段原理上可被用作测量段。

如由图2所得知的那样，金属坯料2的液相端1的测量由此来准备，即测量段3′的部段上框架6被抬起(参见箭头)，也就是说在辊子5与7之间代替间距a₀得到更大的间距a₁。间距a₁是对应于金属坯料2到测量段3′中的所设置的进入厚度加上在0.1mm与1mm之间的安全额的值。

由此确保，如果金属坯料2在进入测量段3′中时硬透，则不发生金属坯料2与此时作为测量辊起作用的上部的辊子7′的接触。

在测量辊7′中的至少一个处布置有测量器件(未示出)，其可采集辊子7′的工作参数。替代地或附加地其在此优选地是在垂直于金属坯料表面的方向上的被施加到辊子7′上的力F、是辊子7′施加到金属坯料2上的驱动力矩M或者是辊子7′的转速n(在非驱动的辊子的情况下)。当辊子7′与金属坯料2没有接触时，所有这些参数为零(或者存在空转力矩M)。关于力F的测量原理上也可能经由活塞气缸系统10(利用其可垂直于金属坯料2的表面移动测量辊7′)或者通过测量器件(其集成到活塞气缸系统10中)来检测力F。

当液相端1朝向测量段3′移动(特别地，通过铸造速度提高且由此液相端1在图1至3中向右移动)时，带有液相端1的金属坯料2进入测量段3′中，如其在图3中所示样。因为测量段3′的辊子7′被调节到值a₁且由此被从轧制线O提起，所以金属坯料2在其上侧处缺少由辊子7′的支撑和导向。相应地，导致金属坯料2的在图3中示出的凸起8。

凸起8(其在图3中如间距a₁相比于间距a₀那样夸大地示出)导致，测量段3′的左上辊子7′与金属坯料2相接触且测量器件相应地检测对于不等于零的力、驱动力矩M或转速n的测量值(或者在驱动力矩的情况下检测超过空转力矩的值)。因为凸起8可引回到液相端1的位置，因此现在可得出该结论，即在辊子7′处测得不等于零的测量值的时刻液相端1处于测量段3′的进入区域中。

在图4中可看见，液相端1如何缓慢地在升高的铸造速度的情况下在铸造方向G上移动。

为了说明参照图6。此处，类似于图5关于时间绘制了作用到测量辊7′上的在辊子7′与金属坯料2之间的接触力。直至t₀时刻，液相端1还处于在测量段3′左边的辊段3中。相应地在辊子7′与金属坯料2之间没有接触；力F为零。而如果在t₀时刻液相端1进入测量段3′中且产生在金属坯料2的凸起8与测量辊7′之间的接触，则报告液相端1进入测量段3′中的力被传递。

本发明的目前所描述的实施例即可再次这样总结：液相端的精确的位置根据本发明通过金属坯料2中的凸起8的允许而变得可能。对此优选地首先通过铸造速度的相应的选择将液相端至少移动到在在其中应产生凸起的部段之前的部段中。随后部段上框架被提起直至其恰好从凝透的板坯提起。因此，位置可调节的气缸(利用其彼此安置上框架和下框架的辊子)不再显示有力或者仅还显示有对应于部段上框架的重量的力。在此，提起的程度对应于处于其前的部段的膨胀(Auffederung)(由于在这些部段中起作用的、铁磁静态的负载)加上十分之几毫米的较小的安全间距。部段的膨胀根据部段的刚性、板坯宽度和部段在坯料引导部中的安装位置在0.5与4mm之间。部段提起该数额不干扰连铸过程。

在部段上框架提起之后此时提高铸造速度，直至液相端进入被抬起的段中。板坯中的内压力(由液态的集水包决定)使坯料外壳彼此分开，直至其接触部段上框架或者部段松边(Segmentlosseite)的辊子。坯料外壳与辊子的接触引起到部段上框架或到部段松边上的力。该力由部段气缸(Segmentzylinder)吸收且可被测量。附加地或者替代地，辊子支承可装备有支承力测量装置，使得代替气缸力也可分析辊子的支承力。

在液相端进入被抬起的部段中时在部段入口侧上的气缸处或在辊子支承处的明显的力上升被检测且是对于液相端在力上升的时刻的位置的度量。在了解液相端在该时刻的位置的情况下，例如可平衡一起运行的凝结模型或者温度模型。

所说明的用于确定液相端的位置的方式不仅通过提起整个部段上框架或者部段松边是可能的，而且通过提起驱动辊的起重横梁是可能的。在图7至9中可看见本发明的这样的实施例，在其中即不是整个部段上框架6被抬起，而是仅单独的由起重横梁9保持的测量辊7′被抬起。此外，该方式对应于与根据图1至6的实施例相联系地说明的方式。

对此，起重横梁9紧随部段上框架的辊毡(Rollenteppich)的轧制线之后被拉动，例如利用位置可调节的活塞气缸系统10。为了评估那么可如在提起整个上框架的情况下那样引用起重横梁9的气缸的力的上升、驱动辊的支承力和辊子的驱动力矩的上升。

如已所述的那样，检测液相端1进入测量段3′中的第二种可能性在于在部段上框架6中的驱动的测量辊7′的驱动力矩M的检测和评估。

部段上框架6中的驱动辊7′或者在可单独地安置的起重横梁9中或者在部段实施成所谓的Cyberlink部段的情况下固定地集成在部段上框架6中。在支承在起重横梁9中的驱动辊7′的实施方案中，这些驱动辊在部段提起时被抬起到轧制线中。在两种情况下，通过提起部段上框架6或者部段松边，驱动辊7′不再与凝透的板坯接触。因此，驱动装置不能再传递驱动力矩，驱动装置以其空转力矩旋转。

在提起部段上框架之后，铸造速度此时被提高，直至液相端1在驱动的辊子7′之下进入被抬起的部段(测量段3′)中。板坯中的内压力(由液态的集水包决定)使坯料外壳彼此分开，直至其接触驱动辊。坯料外壳与驱动辊7′的接触引起带该辊子上的力。通过该力此时可再次传递驱动力矩。该驱动力矩可被测量。

在液相端进入被抬起的部段中时在驱动辊处的驱动力矩的明显的上升被检测且是对于液相端在力矩上升的时刻的位置的度量。在了解液相端在该时刻的位置的情况下可再次平衡一起运行的凝结模型或者温度模型。

检测液相端1进入被提起的部段中的第三种可能性是检测和评估在部段上框架中或者在部段松边中的非驱动的辊子的转速。

固定地集成在部段上框架中的非驱动的坯料导向辊在提起部段上框架的情况下或者在部段松边上失去与凝透的板坯的接触且不再旋转。如果非驱动的坯料导向辊装备有转速表，则可检测辊子的转速。

在提起部段上框架之后，铸造速度此时被提高，直至液相端进入被抬起的段中。板坯中的内压力(由液态的集水包决定)使坯料外壳彼此分开，直至其接触部段上框架或部段松边的辊子。坯料外壳与辊子的接触引起到辊子上的力。通过金属坯料2在铸造方向G上的输送，辊子被转动。其转速可被测量。

转速的上升被检测且是对于液相端在辊子的旋转开始的时刻的位置的度量。在了解液相端在该时刻的位置的情况下可再次平衡一起运行的凝结模型或者温度模型。

所说明的方式不仅适合用于检测液相端在非静止的情况下的位置，而且适合于静止的情况。

附图标记清单

1    液相端

2    金属坯料

3    辊段

3’  测量段

4    部段下框架

5    辊子

6    部段上框架

7    辊子

T    辊子(测量辊)

8    凸起

9    起重横梁

10   活塞气缸系统

G    铸造方向

U     下轧制线

O     上轧制线

a₀    间距

a₁    增大的间距

F     力

M     驱动力矩

N     转速

Claims (15)

1.一种用于确定所铸造的金属坯料(2)的液相端(1)在连铸设备中的位置的方法，所述连铸设备具有由在铸造方向(G)上相继的辊段(3)构成的支辊架，其中，每个辊段(3)具有带有一些辊子(5)的部段下框架(4)和带有一些辊子(7)的部段上框架(6)，其中，所述部段下框架(4)的辊子(5)和所述部段上框架(6)的辊子(7)为了定义用于所述金属坯料(2)的下轧制线和上轧制线(U，O)被调整到预定的间距(a₀)，

其特征在于，

所述方法具有如下步骤：

a)将用于至少一个辊子(7′)的测量段(3′)的所述部段上框架(6)和所述部段下框架(4)的辊子(5，7)之间的间距(a₀)增大到值(a₁)，其超过凝透的所述金属坯料(2)到所述测量段(3′)中的所设置的进入厚度；

b)监测所述至少一个在间距上被增大地调整的辊子(7′)的至少一个工作参数(F，M，n)，其中，所述工作参数在所述辊子(7′)与所述金属坯料(2)不存在接触的情况下对应于额定值；

c)当处于所述辊子(7′)的区域中时，一旦所述至少一个辊子(7′)的被监测的工作参数(F，M，n)的值偏离于所述额定值，则报告所述液相端(1)的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量段(3′)的所有辊子(5，7)的间距被调整到增大的间距(a₁)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述被监测的工作参数是所述金属坯料(2)以其压到所述至少一个辊子(7′)上的力(F)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述被监测的工作参数是构造成驱动的辊子的所述至少一个辊子(7′)以其驱动所述金属坯料(2)的驱动力矩(M)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述被监测的工作参数是所述至少一个辊子(7′)以其旋转的转速(n)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述被监测的工作参数(F，M，n)的额定值为零。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在执行根据权利要求1的步骤a)至c)之前这样选择铸造速度，使得所述液相端(1)的位置到达在铸造方向(G)上位于所述测量段(3′)之前的区域中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，实现所述间距根据权利要求1的步骤a)增大到值(a₁)，所述值(a₁)对应于凝透的所述金属坯料(2)到所述测量段(3′)中的所设置的进入厚度加上安全额。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述安全额在0.1mm与1mm之间。

10.一种尤其用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的连铸设备，其具有由在铸造方向(G)上相继的辊段(3)构成的支辊架，其中，每个辊段(3)具有带有一些辊子(5)的部段下框架(4)和带有一些辊子(7)的部段上框架(6)，其中，所述部段下框架(4)的辊子(5)和所述部段上框架(6)的辊子(7)为了定义用于所述金属坯料(2)的下轧制线和上轧制线(U，O)能够调整到预定的间距(a₀)，其特征在于，存在运动器件，以便将用于至少一个辊子(7′)的测量段(3′)的所述部段下框架(4)和所述部段上框架(6)的辊子(5，7)的间距(a₀)增大到值(a₁)，其超过凝透的所述金属坯料(2)到所述测量段(3′)中的所设置的进入厚度，并且存在测量器件，以便监测所述至少一个在间距上被增大地调整的辊子(7′)的至少一个工作参数(F，M，n)，以便将所测得的值与额定值相比较。

11.根据权利要求10所述的连铸设备，其特征在于，所述测量器件与比较和报警器件处于连接中，当所述工作参数(F，M，n)的由所述测量器件所测得的值与所述额定值不一致时，所述比较和报警器件被触发。

12.根据权利要求10或11所述的连铸设备，其特征在于，所述运动器件构造用于增大部段下框架(4)与部段上框架(6)之间的间距。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的连铸设备，其特征在于，所述测量器件构造用于测量所述金属坯料(2)以其压到所述至少一个辊子(7′)上的力(F)。

14.根据权利要求10至12中任一项所述的连铸设备，其特征在于，所述测量器件构造用于测量构造成驱动的辊子的所述至少一个辊子(7′)以其驱动所述金属坯料(2)的驱动力矩(M)。

15.根据权利要求10至12中任一项所述的连铸设备，其特征在于，所述测量器件构造用于测量所述至少一个辊子(7′)以其旋转的转速(n)。

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