專利名稱：連續(xù)鑄造中的斷裂檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬液的連續(xù)鑄造，更具體地涉及連續(xù)鑄造過(guò)程中的斷裂的檢測(cè)。
在連續(xù)鑄造過(guò)程中，金屬液被連續(xù)地引進(jìn)一個(gè)垂直設(shè)置、有液體冷卻、帶上、下開(kāi)口端的金屬模頂部。金屬通過(guò)該模下行，部分固化的金屬連續(xù)地從該模具的底部排出。更詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)金屬液通過(guò)該模具下行時(shí)，與該冷卻模的內(nèi)表面相接觸的金屬受到急冷，形成一個(gè)圍繞金屬液內(nèi)部的鑄造金屬殼，這個(gè)鑄造金屬殼一般是當(dāng)它從該模具底部排出時(shí)金屬的形狀。鑄造過(guò)程開(kāi)始時(shí)，通常采取的措施是在該金屬殼底部的金屬液固化之前，將它保留在該模具之內(nèi)。
在金屬殼通過(guò)模具下行的過(guò)程中，它逐漸變厚。鑄造過(guò)程中，在模具內(nèi)金屬液頂部表面稍下處的模具壁上產(chǎn)生一個(gè)熱點(diǎn)，該金屬液的頂部表面一般維持在模具上端附近。當(dāng)鑄造金屬殼通過(guò)模具下行，在粘結(jié)或吊鉤型斷裂發(fā)生過(guò)程中熱點(diǎn)以較慢的速率同樣地下行，在下降的熱點(diǎn)部位導(dǎo)致鑄造金屬殼發(fā)生裂縫或變薄。當(dāng)該熱點(diǎn)到達(dá)模具的底部開(kāi)口端時(shí)，出現(xiàn)金屬液的斷裂。這些斷裂是危險(xiǎn)的并造成浪費(fèi)。
存在二種主要的斷裂形式吊鉤型和粘結(jié)型。吊鉤型斷裂是由于金屬液溢出模具頂部造成的。粘結(jié)型斷裂是由于金屬殼的上部，或某部分粘結(jié)在模具壁上，并從其余的下行金屬殼上分離產(chǎn)生的。
熱點(diǎn)和斷裂的詳細(xì)討論以及與這兩個(gè)內(nèi)容有關(guān)的研究都記載在本發(fā)明人于1988年5月17日至19日在布魯塞爾召開(kāi)的關(guān)于連續(xù)鑄造第四次國(guó)際會(huì)議上發(fā)表的題為“粘結(jié)和吊鉤型斷裂的研究”論文(AnInvestigationofStickerAndHangerBreakouts)中第668頁(yè)至681頁(yè)上，這些被揭示的內(nèi)容在這里作為相關(guān)的參考資料。
在一般工業(yè)生產(chǎn)用的，垂直設(shè)置的連續(xù)鑄模中，冷卻液是通過(guò)模具側(cè)壁中垂直設(shè)置的管道來(lái)循環(huán)的。另外，多個(gè)熱電偶形式的溫度傳感器嵌入模具的側(cè)壁內(nèi)，它們沿垂直方向間隔放置，以便測(cè)量這些垂直間隔位置上每一處的溫度。這些溫度測(cè)量值表示出模具上各個(gè)垂直位置上模具內(nèi)金屬殼的對(duì)應(yīng)溫度。
現(xiàn)有技術(shù)中存在一種在連續(xù)鑄造模的底部開(kāi)口端預(yù)測(cè)金屬液斷裂可能性的方法。這種方法使用了上一段所描述的在模壁上配置熱電偶的方法，由數(shù)個(gè)垂直間隔開(kāi)的熱電偶，例如三個(gè)熱電偶測(cè)得連續(xù)的溫度測(cè)量值，并將其在圖上繪制出曲線，該圖的縱座標(biāo)是溫度，水平座標(biāo)是時(shí)間。將數(shù)個(gè)熱電偶的溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，繪制在同一張圖上。在不存在斷裂危險(xiǎn)的正常的鑄造過(guò)程中，讀出的溫度值隨向下順序的熱電偶應(yīng)該是逐漸減小的。當(dāng)模具頂部附近的熱電偶測(cè)量出一短暫的上升值，隨后又隨時(shí)間下降，并且當(dāng)這種溫度特性按向下的次序順序地在每個(gè)較低的熱電偶處重復(fù)出現(xiàn)時(shí)，它意味著存在一個(gè)下行的熱點(diǎn)，并且存在斷裂的危險(xiǎn)，除非采取校正措施。典型的校正措施是要將從模具排出的連續(xù)鑄造金屬殼的速度減慢或停下來(lái)，這樣就給予金屬殼內(nèi)的金屬在熱點(diǎn)的位置凝固和/或變粗的機(jī)會(huì)。
上述斷裂預(yù)測(cè)方法的更詳細(xì)說(shuō)明記載在促尼奧卡(Tsuneoka)等人在1985年美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)舉行的煉鋼會(huì)議上發(fā)表的題為“連續(xù)鑄造模具中固化的測(cè)量和控制系統(tǒng)”(MeasurementandCotrolSystemofSolidificationinContinuousCastingMold)的論文第3至10頁(yè)中，尤其是在第3至5頁(yè)。
依賴嵌入連續(xù)鑄造模具模壁內(nèi)的熱電偶裝置來(lái)預(yù)測(cè)斷裂的缺點(diǎn)是這些熱電偶要經(jīng)受非常嚴(yán)酷的工作條件，并需要頻繁地維修或更換。由于這種原因，不能總是依靠它們連續(xù)地提供模具內(nèi)所有高度上的溫度狀態(tài)的準(zhǔn)確讀數(shù)。
建立在模具摩擦或模具總熱傳導(dǎo)率隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上的其它一些斷裂預(yù)測(cè)裝置和方法都不能充分可靠地預(yù)測(cè)斷裂，因此不能用于這個(gè)目的。
本發(fā)明的方法和設(shè)備避免了先有技術(shù)中預(yù)測(cè)斷裂方法的這些固有缺點(diǎn)和不足。
在最廣義的方面，本發(fā)明包括這樣一種方法和設(shè)備，在這種方法和設(shè)備中可以連續(xù)地進(jìn)行下列測(cè)定(a)模具內(nèi)金屬液面位置(b)模具內(nèi)溫度峰值位置，上述兩者都是相對(duì)于模具頂部而言的;(a)與(b)之間的垂直距離被記錄下來(lái);對(duì)這個(gè)距離進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)控，以便檢測(cè)該距離的任何增量。該距離有顯著的增加表明如果不采取校正動(dòng)作就會(huì)存在斷裂的可能性。
在一個(gè)實(shí)施例中，溫度峰值的位置可以通過(guò)在模具壁的上、下模端之間多個(gè)垂直間隔開(kāi)的位置上設(shè)置的多個(gè)溫度傳感器來(lái)測(cè)定。在另一個(gè)實(shí)施例中，不需要在模壁中設(shè)置溫度傳感器。
在后一種實(shí)施例中，連續(xù)鑄造沒(méi)有使用用于冷卻液循環(huán)的垂直方向布置的管道，而是在該模具的上、下模端之間多處位置上使用了多個(gè)在垂直方向間隔開(kāi)、水平設(shè)置的冷卻管道。冷卻液通過(guò)這些管道進(jìn)行循環(huán)。使用溫度傳感器來(lái)測(cè)量溫度，但是沒(méi)有一個(gè)溫度傳感器嵌入模具的側(cè)壁內(nèi)，因此消除了溫度傳感器嵌在連續(xù)鑄造模的側(cè)壁內(nèi)時(shí)，所出現(xiàn)的使溫度傳感器暴露在嚴(yán)酷的工作條件下的情況。
更具體地說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，利用一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，在整個(gè)連續(xù)鑄造過(guò)程中測(cè)量進(jìn)入水平冷卻管道中的冷卻液溫度。還使用了若干個(gè)溫度傳感器連續(xù)地測(cè)量這些冷卻管道的每一個(gè)液體出口溫度，對(duì)每一根管道進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量，并且這些溫度測(cè)量工作在整個(gè)鑄造過(guò)程中進(jìn)行。最好是在整個(gè)鑄造過(guò)程中測(cè)量每一根冷卻管道中冷卻液的流速。所有這些測(cè)量都是在處于較好工作條件的模具外面進(jìn)行的。
根據(jù)該管道冷卻液的入口溫度和出口溫度計(jì)算每個(gè)水平管道的冷卻液溫度差。這個(gè)溫度差連同該管道液體進(jìn)入的流速一起可以用于計(jì)算在該管道處的模具的熱傳導(dǎo)率(MHTR)。溫度和流速的連續(xù)測(cè)量使人們能連續(xù)計(jì)算出溫度差和MHTR的瞬時(shí)值。
當(dāng)實(shí)行控制，以保證相等體積的冷卻液不斷地引入每一根冷卻管道時(shí)，每根管道中的流速測(cè)量是不必要的，在冷卻液分成多股流，每股引進(jìn)現(xiàn)有管道之前，測(cè)量它的流速就夠了。在下面所描述的步驟中，通過(guò)每個(gè)冷卻管道的冷卻液流速是相同的，人們可以省去計(jì)算MHTR值，而采用每個(gè)管道的冷卻液溫度差來(lái)代替，然而，最好是使用MHTR值。
在所有的實(shí)施例中，在整個(gè)鑄造過(guò)程中要連續(xù)地測(cè)定模具中金屬液面相對(duì)模具頂部的位置。上面所述的所有數(shù)據(jù)一旦獲得，下一步工作就是在圖上繪制曲線，圖中(a)一個(gè)座標(biāo)是模具的壁溫，或MHTR值，或冷卻液溫度差;(b)另一座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離。這種曲線描繪出模具的上、下端部之間，模具壁溫，或MHTR值，或溫度差沿模具垂直距離變化的曲線。在圖中還描繪了金屬液面相對(duì)于模具頂部的位置。
上一段描述的曲線是周期性變化的，反映出模具壁溫，或MHTR值或溫差的變化。同樣，該圖中金屬液面位置的描述也是周期性變化的，反映出金屬液面位置的相對(duì)模具頂部的變化，如果這種變化存在的話。
從該圖所表示的數(shù)據(jù)，人們可以用合適的座標(biāo)記錄下在(a)模具壁溫峰值的位置，或MHTR峰值的位置，或溫差峰值的位置與(b)金屬液面位置之間的垂直距離的關(guān)系曲線。在正常工作時(shí)，(a)溫差峰值或MHTR峰值，或模具壁溫峰值的位置是稍低于(b)金屬液面的位置。換言之，兩者之間的距離將是小的。該距離的任何增量可以檢測(cè)出來(lái)。如果該距離逐漸地連續(xù)地增加，并且這個(gè)增量相當(dāng)顯著，則表明已形成一個(gè)熱點(diǎn)，并且該熱點(diǎn)正逐漸移向模具下方。這也表明，如果不采取校正動(dòng)作，在連續(xù)鑄造模的底部將會(huì)出現(xiàn)金屬液斷裂的可能性。當(dāng)采取校正動(dòng)作時(shí)，下行的熱點(diǎn)就被消除，則(a)金屬液面位置和(b)模具壁溫，或MHTR值，或溫差的峰值的位置之間的距離將及時(shí)地回到正常值，兩者之間的距離相當(dāng)小。
本發(fā)明的方法最好使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)和與它配套的顯示設(shè)備(例如，一臺(tái)陰極射線管屏幕)，用以完成適當(dāng)?shù)挠?jì)算，繪制曲線和圖象顯示。當(dāng)(a)金屬液面位置和(b)模具壁溫，或MHTR值，或溫度差的峰值之間的距離增加到一預(yù)定的量時(shí)，可由該計(jì)算機(jī)促動(dòng)一個(gè)適當(dāng)?shù)哪恳暤幕虬l(fā)聲的警報(bào)器。
本發(fā)明的斷裂預(yù)測(cè)方法和設(shè)備用于預(yù)測(cè)所謂的吊鉤型和粘結(jié)型兩種斷裂型式。
其它一些特征和優(yōu)點(diǎn)在要求保護(hù)和公開(kāi)的方法和設(shè)備中是固有的，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中將會(huì)更加清楚。


圖1是用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)鑄模的立體圖;
圖2是圖1所示模具的平面圖;
圖3是說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示意圖;
圖4是說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一部分的局部示意端視圖;
圖5是說(shuō)明本發(fā)明方法的方框圖;
圖6是與圖2相似的平面圖，說(shuō)明用于本發(fā)明模具的另一實(shí)施例;
圖7是圖1所示模具的局部剖視圖;
圖8是用以說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所顯示的一組曲線圖;
圖9是用以說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施例所顯示的一組曲線圖;
圖10是一組標(biāo)繪模具壁溫與離模具頂部的距離的關(guān)系的曲線圖，它說(shuō)明了斷裂的發(fā)生和防止;
圖11是一組標(biāo)繪模具熱傳導(dǎo)率與離模具頂部距離的關(guān)系的曲線圖，表示了斷裂的發(fā)生和防止。
首先參考圖1、圖2和圖7，一般以標(biāo)號(hào)20所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)的連續(xù)鑄模。模具20一般由銅制成。它具有形成矩形水平橫斷面(圖2)的兩端壁33、33和兩側(cè)壁39、39，以及敞口的上端21和下端22。模具20包括多根在垂直方向間隔開(kāi)，水平設(shè)置的位于模具上端21和下端22之間的內(nèi)部冷卻管道23、23。與每一根冷卻管道23連通的是一個(gè)入口24和一個(gè)出口25。在圖1所示的實(shí)施例中，入口24、24和出口25、25以交替的關(guān)系在垂直方向上層疊排列，以便在垂直方向上順序交替地改變通過(guò)管道23、23的冷卻液流動(dòng)方向。
參考圖3，每個(gè)入口24通過(guò)入口導(dǎo)管26與入口集液器28連接，該入口集液器28由主管道30連接至冷卻液源32上(如，水箱、蓄水器或家用總水管)。參考圖4，每個(gè)出口25通過(guò)導(dǎo)管27與出口集液器29連接，該出口集液器29由管路31例如轉(zhuǎn)接至下水道或冷卻液再循環(huán)系統(tǒng)，這兩者都未示出。主管道30上的泵34使冷卻液通過(guò)主管道30、入口集液器28、入口導(dǎo)管26、26、入口24、24、冷卻管道23、23、出口25、25、出口導(dǎo)管27、27、出口集液器29以及出口管路31進(jìn)行循環(huán)。
如圖3所示，溫度傳感器35和流速測(cè)量裝置36沿主管道30配置。裝置35和36都是普通的裝置，易于從設(shè)備供應(yīng)商買到。參考圖4，每個(gè)出口導(dǎo)管27、27上設(shè)有溫度傳感器37，同主管道30上使用的傳感器35一樣。參考圖3和圖4，用于測(cè)定模具20內(nèi)金屬液面高度的裝置38設(shè)置在模具20的上敞口端21上方。裝置38是一件普通的裝置，易于從設(shè)備供應(yīng)商買到。
裝置36可以連續(xù)測(cè)量進(jìn)入管道23，以及管道23的上游端的各種流道其中包括入口24、入口導(dǎo)管26、入口集液器28和主管道30中的冷卻液流速。溫度測(cè)量裝置35能連續(xù)測(cè)量進(jìn)入冷卻管道23，以及管道23的上游端各種流道的冷卻液溫度。溫度測(cè)量裝置37、37能連續(xù)地分別對(duì)每個(gè)管道的排出管道23的液體溫度進(jìn)行測(cè)量。裝置38能連續(xù)測(cè)定模具20內(nèi)金屬的液面高度。
在圖3和圖4所示出的實(shí)施例中，從入口集液器28流入入口導(dǎo)管26的冷卻液的體積，在任何時(shí)間內(nèi)對(duì)每根導(dǎo)管26來(lái)說(shuō)總是相等的，由此保證以相等的流速通過(guò)各個(gè)管道。在這種情況下，對(duì)所有的管道，只需要一個(gè)例如在主管道30上安置的流速測(cè)量裝置。在其它實(shí)施例中，可以對(duì)每個(gè)管道分別測(cè)量流速，如在每個(gè)入口導(dǎo)管26上用各自的裝置36進(jìn)行測(cè)量。同樣，可以不在一個(gè)入口位置，如在主管道30上測(cè)量冷卻液入口溫度，而是對(duì)每個(gè)冷卻管道23分別測(cè)量入口溫度，例如，在每個(gè)入口導(dǎo)管26處用各自的溫度傳感器35進(jìn)行測(cè)量。可以使用一個(gè)以上的入口集液器28，每個(gè)這種集液器與一個(gè)或多個(gè)入口導(dǎo)管26連接，在這種情況下可能至少每個(gè)集液器需要一個(gè)流速測(cè)量裝置36。
在連續(xù)鑄造過(guò)程中，在圖1和圖7中用標(biāo)號(hào)40表示的金屬液由模具20的上敞口端21引入，并且基本上注滿該模具，隨后金屬通過(guò)該模具的下敞口端22連續(xù)地排出。該模具由通過(guò)冷卻管道23循環(huán)的冷卻液(例如，處于室溫或低于室溫的水)來(lái)冷卻。當(dāng)金屬液40通過(guò)模具下行時(shí)，與冷卻模內(nèi)表面接觸的金屬受到急冷，形成一圍繞著內(nèi)部金屬液43的鑄造金屬殼42，金屬殼42一般是從模具20的下敞口端22排出的金屬的形狀。如圖7所示，金屬殼42在通過(guò)冷卻模下行過(guò)程中變厚。金屬液40的頂部表面41通常保持在模具上敞口端21附近。
鑄造時(shí)，圖7中用標(biāo)號(hào)44所指的點(diǎn)劃線表示一熱點(diǎn)，它在模具側(cè)壁上形成。熱點(diǎn)44，一般是在稍低于模具中金屬液頂部表面處生成。在許多產(chǎn)生吊鉤型或粘結(jié)型斷裂的條件下，出現(xiàn)下列情況。隨著鑄造金屬殼42通過(guò)模具20下行，熱點(diǎn)44同樣以較緩慢的速率下行，通常是金屬殼42下行速度的二分之一，在下行的熱點(diǎn)位置引起鑄造金屬殼42的凹入或減薄。熱點(diǎn)通過(guò)模具連續(xù)下行，直到該熱點(diǎn)到達(dá)下敞口端22處，這時(shí)出現(xiàn)金屬液的斷開(kāi)。
如熱點(diǎn)能盡早檢測(cè)出來(lái)的話，可以防止斷裂的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明，防止斷裂的應(yīng)急辦法，包括減慢鑄造金屬殼從模具排出的速率，或提高模具20內(nèi)金屬液40的液面或頂部表面41。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用上面描述的結(jié)構(gòu)和設(shè)施用以檢測(cè)熱點(diǎn)的位置和預(yù)測(cè)出現(xiàn)斷裂的可能性。為了這個(gè)目的，也使用了另外的如下所述應(yīng)急手段。
本發(fā)明的另一實(shí)施例，在模具20的側(cè)壁內(nèi)，模具的上、下端21和22之間的垂直方向間隔開(kāi)的位置上設(shè)置了多個(gè)溫度傳感器，如熱電偶62(見(jiàn)圖7)。例如，這些熱電偶可以設(shè)置在冷卻管道23之間，或在使用垂直冷卻管道的實(shí)施例中設(shè)置在模具冷卻管道23的位置。豎排熱電偶可以設(shè)置在模具側(cè)壁39內(nèi)(圖7)，或端壁33內(nèi)，二排或多排的豎排熱電偶可以設(shè)置在二個(gè)或多個(gè)模壁內(nèi)。
圖5是說(shuō)明本發(fā)明方法各實(shí)施例的方框圖。利用裝置38測(cè)量金屬液面高度的測(cè)量值表示在方框48中。用溫度測(cè)量裝置35和37，以及流速測(cè)量裝置36進(jìn)行的溫度和流速測(cè)量值表示在方框49中。用熱電偶62測(cè)量的模具壁溫測(cè)量值也包括在用方框49表示的測(cè)量值中。所有這些測(cè)量值48、49分別通過(guò)普通電路50、52送到一臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)51中。將模具20的預(yù)置垂直高度尺寸靠人工輸入計(jì)算機(jī)中，這些數(shù)據(jù)用圖表示在方框53中。
計(jì)算機(jī)51是具有常規(guī)特性的，并包括能編程的常規(guī)電路，用以完成下述各個(gè)功能。計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入計(jì)算機(jī)51的溫度和流速測(cè)量值49計(jì)算各個(gè)管道23的熱傳導(dǎo)率(MHTR)。計(jì)算機(jī)MHTR值的公式如下MHTR＝ (F/R×B×Td×D)/(A)
MHTR值是以千瓦/米2/秒表示。
F/R是單個(gè)冷卻管道23中冷卻液的體積流速，F(xiàn)/R的是以升/秒表示。
B是冷卻液(如水)的熱容量，B是以千焦?fàn)?K°/克表示。
Td是單個(gè)管道23中冷卻液的溫度差。該溫度差是管道的入口溫度，如在35處測(cè)量的，和管道的出口溫度，如在37處的測(cè)量值之間的差值。Td是以K°表示。
D是冷卻液的密度，D是以克/米3表示。
A是由單個(gè)冷卻管道23冷卻的模具內(nèi)表面面積，A是以米2表示。
在上述公式中，B、D和A都是常數(shù)，因此，如果F/R對(duì)每個(gè)冷卻管道是相同的，則Td也可用來(lái)代替MHTR。B、D和A一般是靠人工輸入計(jì)算機(jī)的，它們被表示在圖5的方框53中。
根據(jù)輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)所計(jì)算出的數(shù)據(jù)包括金屬液面相對(duì)模具頂部的位置，在圖5中用方框57表示，圖5中方框56表示下列數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)每個(gè)冷卻管道23的MHTR值，或?qū)?yīng)各個(gè)管道23的溫度差(Td)，或模具壁溫(對(duì)應(yīng)于每個(gè)熱電偶62的Tm)，上述各項(xiàng)值都是相對(duì)于距模具頂部的距離。
連接至計(jì)算機(jī)51上，并與其配合工作的是一臺(tái)常規(guī)的顯示裝置54，例如一臺(tái)普通的陰極射線管屏幕。計(jì)算機(jī)51和顯示裝置54合作，顯示一種其中一個(gè)座標(biāo)是MHTR值，或模具壁溫，另一座標(biāo)是距該模具頂部的垂直距離(圖8和圖9)的曲線圖。在適合于替換的情況下，可以用冷卻液的溫差來(lái)代替MHTR作為一個(gè)座標(biāo)。
在上段所述的曲線圖上，計(jì)算機(jī)51和顯示器相配合繪制一條用以表示MHTR值或模具壁溫沿模具上端21和下端22之間的垂直尺寸變化的曲線(圖8和圖9)。計(jì)算機(jī)51還和顯示裝置54相配合在該圖上描繪出金屬液面相對(duì)于模具頂部的位置57(在圖10和圖11中以“液面”表示)。
給計(jì)算機(jī)編程序使繪制在該圖上的曲線周期性地變化，以反映MHTR值或模具壁溫的變化。同樣，給該計(jì)算機(jī)編程序，以便周期性地變化圖上所標(biāo)繪出的金屬液面位置的曲線，以反映金屬液面相對(duì)模具20的頂部位置的變化。給計(jì)算機(jī)51編程序，從曲線上表示的數(shù)據(jù)記錄下(a)MHTR的峰值(圖8中的58)或模具壁溫的峰值(圖9中的68)與(b)金屬液面57之間的垂直距離。該計(jì)算機(jī)包括按程序檢測(cè)上述距離的任何增加的電路。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，金屬液在模具下端22處出現(xiàn)斷裂的可能性可以預(yù)測(cè)出來(lái)，其方法包括下述的幾個(gè)步驟。在鑄造過(guò)程中，冷卻液連續(xù)地通過(guò)管道23、23進(jìn)行循環(huán)。在整個(gè)鑄造過(guò)程中，對(duì)進(jìn)入每根管道23、23的冷卻液的流速連續(xù)地測(cè)量。在整個(gè)鑄造過(guò)程中，對(duì)進(jìn)入每根管道23、23的冷卻液的溫度也連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量。在整個(gè)鑄造過(guò)程中，還要分別對(duì)每個(gè)管道23在它各自的溫度測(cè)量裝置27處連續(xù)地測(cè)量流出每根管道23、23的冷卻液溫度。利用計(jì)算機(jī)51從上述各步驟測(cè)量的數(shù)據(jù)連續(xù)地計(jì)算每根管道23處的模具熱傳導(dǎo)率(MHTR)。
該方法還包括在整個(gè)鑄造過(guò)程中用裝置38連續(xù)地測(cè)定模具20中金屬液面的高度。參考圖8，該方法包括在以Y座標(biāo)為MHTR值，以X座標(biāo)為離模具20頂部的垂直距離的圖中繪制一條用以表示MHTR值隨模具上端和下端之間的垂直距離變化的曲線56。該方法還包括在該圖上繪制金屬液面相對(duì)模具頂部的位置57。對(duì)曲線56進(jìn)行周期性變化以反映MHTR值的變化。對(duì)金屬液面57進(jìn)行周期性變化，則反映金屬液相對(duì)模具頂部的位置可能發(fā)生的任何變化。
從圖8中可以看出，曲線56上有一個(gè)MHTR峰值58。從該圖上顯示的數(shù)據(jù)，可以記錄下(a)MHTR峰值58的位置與(b)金屬液面位置57之間的垂直距離(即圖8中沿X座標(biāo)的距離)，該距離的任何增加可以檢測(cè)出來(lái)。
在正常的工作條件下，如沒(méi)有熱點(diǎn)，則MHTR峰值58的位置與金屬液面位置57之間的垂直距離是相當(dāng)小的，例如，在3/4英寸和2英寸(1.8-5.0厘米)之間。如果MHTR峰值58的位置與金屬液面位置之間的垂直距離逐漸連續(xù)增大，而且增大是顯著的，則表示有熱點(diǎn)形成，并且它正逐漸地向模具下方移動(dòng)。這也表明如果不采取校正動(dòng)作金屬液在模具的下端22處有斷開(kāi)的可能性。
MHTR峰值58的位置與金屬液面位置57之間的垂直距離顯著地增大，是指約大于3英寸(7.6厘米)的增量，它取決于模具的垂直尺寸大小。一般地說(shuō)，如果57和58之間的垂直距離大于模具垂直尺寸的15%，人們可以斷定，已存在顯著的增量，應(yīng)該采取校正動(dòng)作以防止斷裂。
計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行編程序，以便在MHTR峰值58的位置與金屬液面位置57之間的垂直距離顯著增大時(shí)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)報(bào)警器60(圖5)。該報(bào)警器可以是一種音頻信號(hào)報(bào)警器或是目視報(bào)警器，例如，在顯示裝置54的屏幕上出現(xiàn)背景顏色的變化。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，屏幕上的背景顏色變化以兩個(gè)不同的階段出現(xiàn)，在第一報(bào)警階段(例如，黃色)，向觀察者報(bào)警可能發(fā)生危險(xiǎn)情況，第二階段報(bào)警是變成第二種顏色(如，紅色)，表明如果不采取校正動(dòng)作則即將出現(xiàn)斷裂情況。
圖8至圖11中示出的數(shù)據(jù)是從一臺(tái)小型的連續(xù)鑄造設(shè)備獲得的，該設(shè)備生產(chǎn)正方形、水平橫截面上測(cè)量每邊為8.3厘米的金屬坯料。熔煉量是136kg。該模具的垂直尺寸是45.7厘米。該模具由無(wú)氧銅制成，并有一直的無(wú)錐度的內(nèi)表面。該模具的內(nèi)表面用連續(xù)鑄造中通常使用的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。鑄造時(shí)，金屬液面離模具頂部的設(shè)定距離是7.5厘米(3英寸)。
模具有27根連續(xù)的、均勻間隔開(kāi)的水平設(shè)置的冷卻液管道23、23，這些管道圍繞著模腔的整個(gè)周邊設(shè)置。冷卻液繞模具周邊流動(dòng)的方向在模具的頂部和底部之間改變了15次，以防止模具變形。冷卻液通道的直徑是11毫米，并設(shè)置在離模具熱的內(nèi)表面4.83毫米處。冷卻液進(jìn)、出口的溫度在適當(dāng)?shù)奈恢?，使用普通的電阻或溫度測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，冷卻液流動(dòng)速率在適當(dāng)?shù)奈恢?，用普通的電子流量?jì)進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)控。
鑄造時(shí)，模具壁溫用16個(gè)在垂直方向間隔開(kāi)、離模具熱的內(nèi)表面3毫米處設(shè)置的熱電偶進(jìn)行連續(xù)地測(cè)量。這樣做以便在(1)繪制的MHTR與離模具頂部距離的關(guān)系曲線和(2)繪制的模具壁溫與離模具頂部距離的關(guān)系曲線之間進(jìn)行比較，以表明描述熱點(diǎn)的發(fā)生和發(fā)展的第一種圖象與第二種圖象一樣精確。第一種類型的曲線圖即MHTR與離模具頂部距離的關(guān)系曲線表示在圖8中。第二種類型的曲線圖，即模具壁溫與離模具頂部距離的關(guān)系曲線表示在圖9中。在圖8中，Y軸上對(duì)應(yīng)MHTR值的刻度，每一時(shí)序是0-2400千瓦/米2/秒。在圖9中，Y軸對(duì)應(yīng)于模具溫度的刻度每一時(shí)序是0-240℃。模具壁溫測(cè)量值被送入用于計(jì)算MHTR測(cè)量值的同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中。
圖8和圖9都示出屏幕上所顯示的鑄造過(guò)程中五個(gè)不同時(shí)序的曲線。在圖8和圖9中示出的每一時(shí)序之間的時(shí)間間隔在6秒至13秒之間變化。盡管根據(jù)在一給定的時(shí)間所使用的工藝和設(shè)備參數(shù)可以采用最大至10秒的間隔。但實(shí)際上，屏幕上的顯示是以更頻繁的間隔變化的，例如，以少于5秒的間隔變化。1秒鐘那樣短的時(shí)間間隔也可以使用。反映兩個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)的曲線最好是同時(shí)在屏幕上顯示，以便于在兩個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行比較，并且便于檢查MHTR值峰值與金屬液面的位置之間的距離的任何變化。
人們通過(guò)圖8和圖9的比較可以看到，在這兩個(gè)圖中的曲線彼此間非常緊密地跟蹤一致。
當(dāng)鑄造過(guò)程開(kāi)始時(shí)，一般情況是多達(dá)并包括32秒鐘才進(jìn)入鑄造過(guò)程。換言之，MHTR峰值58(圖8)和模具壁溫68峰值(圖9)都位于離開(kāi)金屬液面位置57一個(gè)很小的垂直距離處。在34秒時(shí)，熱點(diǎn)(兩曲線圖上的峰值)開(kāi)始沿模具長(zhǎng)度向下發(fā)展，而金屬液面57基本上保持在相同的位置。在圖8和圖9中描述的鑄造過(guò)程中，沒(méi)有采取校正動(dòng)作，使熱點(diǎn)得以繼續(xù)發(fā)展，在模具的下端處斷裂。
圖10和圖11示出其熱點(diǎn)不允許發(fā)展到斷裂，采取了必要的校正動(dòng)作的一組連續(xù)的顯示圖象。在圖10中，Y座標(biāo)表示模具壁溫，而X座標(biāo)表示離開(kāi)模具頂部的距離，Y座標(biāo)上的溫度刻度對(duì)每一時(shí)間間隔來(lái)說(shuō)，是在25℃和275℃之間。在圖11中，繪出MHTR與離開(kāi)模具頂部距離的關(guān)系曲線，在Y座標(biāo)上的刻度(MHTR)是400-2500千瓦/米2/秒/。隨著連續(xù)鑄造過(guò)程的進(jìn)行，在正常情況下，在到達(dá)77秒左右并包括77秒在內(nèi)就進(jìn)入鑄造過(guò)程。在該時(shí)間段，MHTR峰值58(圖11)和模具壁溫峰值68(圖10)的位置都僅僅離開(kāi)金屬液面位置57約2厘米。熱點(diǎn)的是在進(jìn)入鑄造過(guò)程約79秒時(shí)開(kāi)始下行，該熱點(diǎn)沿著鑄造模具連續(xù)地向下面蔓延，直到進(jìn)入連續(xù)鑄造約110秒為止。當(dāng)從模具排出金屬的速度大大地減慢時(shí)，約在107秒時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行校正動(dòng)作。在107秒采取校正動(dòng)作之后，模具壁溫的峰值68和MHTR的峰值58隨時(shí)間的增加而減小，它表示從不正常的熱點(diǎn)情況恢復(fù)到正常情況。最后，在鑄造過(guò)程進(jìn)入127秒時(shí)，回到正常情況，此時(shí)模具壁溫的峰值68和MHTR的峰值58都位于離金屬液面位置57一個(gè)很短距離處。
如上所述，圖8和圖11繪制了MHTR離模具頂部距離的關(guān)系曲線，如果在適于用溫差代替MHTR值的條件下(上面所述的)人們想繪制冷卻液溫差與距模具頂部距離的關(guān)系曲線，則會(huì)出現(xiàn)形狀相同的關(guān)系曲線。
為了預(yù)測(cè)斷裂的可能性，繪制MHTR值或模具壁溫與離模具頂部距離的關(guān)系曲線是重要的。模具摩擦與時(shí)間的關(guān)系，或者模具總體MHTR值與時(shí)間的關(guān)系曲線除反映熱點(diǎn)之外還反映熱點(diǎn)以外的各種情況。因此，后面二種曲線不能可靠地標(biāo)志斷裂的可能性。在繪制MHTR值與離模具頂部距離的關(guān)系曲線，或模具壁溫與離模具頂部距離的關(guān)系曲線的圖中，MHTR峰值位置，或模具壁溫峰值位置移開(kāi)金屬液面一段較大的距離，表明有斷裂的可能性，而不是其它的問(wèn)題。除發(fā)生斷裂的可能性外，其它的情況都不會(huì)使用MHTR峰值的位置，或模具壁溫峰值位置遠(yuǎn)離(b)金屬液面位置。
圖8至圖11表明，模具M(jìn)HTR值與離模具頂部距離的關(guān)系曲線象模具壁溫與離模具頂部距離的關(guān)系曲線一樣，是預(yù)測(cè)斷裂可能性的好方法，而且消除了熱電偶放入模具側(cè)壁內(nèi)所帶來(lái)的缺點(diǎn)。與此相反，MHTR可以使用流速儀和設(shè)置在冷卻液管道進(jìn)、出口處的溫度傳感器在模具外面進(jìn)行測(cè)量。
圖1和圖2中示出的模具20的實(shí)施例，在每個(gè)水平面上使用了一個(gè)冷卻液入口24和一個(gè)冷卻液出口25。在圖6示出的模具120的實(shí)施例中，模具120在其每個(gè)壁上有一個(gè)分立的冷卻液入口124和冷卻液出口125。此外，模具120在每個(gè)側(cè)壁121、122和每個(gè)端壁127、128上有一分立的冷卻管道123。與使用圖1和圖2所示出的結(jié)構(gòu)形式時(shí)人們可以施加的控制相比，圖6中示出的結(jié)構(gòu)形式使人們能夠更精確地控制連續(xù)鑄模每個(gè)壁的溫度。
上面的詳細(xì)說(shuō)明僅是為了理解清楚起見(jiàn)，并不是用來(lái)不必要地限制本發(fā)明，對(duì)熟悉本技術(shù)的人來(lái)說(shuō)能做出各種變型是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種在形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造過(guò)程中預(yù)測(cè)在模具的下端部金屬液與所述的金屬殼斷裂可能性的方法，在連續(xù)鑄造過(guò)程中金屬液通過(guò)垂直設(shè)置、有液體冷卻的模具下行并排出，該模具具有模壁，敞口的上端部和下端部，并有預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于所述的方法包括下列步驟連續(xù)地測(cè)定該模具內(nèi)金屬液面相對(duì)于模具頂部的位置；連續(xù)地測(cè)定模具內(nèi)溫度峰值相對(duì)于模具頂部的位置；記錄下(a)所述溫度峰值位置與(b)所述金屬液面位置之間的垂直距離；連續(xù)地監(jiān)控所述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述測(cè)定溫度峰值位置的步驟包括在模具的上端和下端之間多個(gè)在垂直間隔開(kāi)的位置中的每一處測(cè)量模具的壁溫。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它包括在模具的上端和下端之間向模具提供多個(gè)在垂直方向間隔開(kāi)的水平設(shè)置的冷卻管道;將冷卻液通過(guò)上述每根管道進(jìn)行循環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于將所述冷卻液以相同的流速通過(guò)上述各管道進(jìn)行循環(huán);所述溫度峰值位置是通過(guò)測(cè)定每根管道的冷卻液進(jìn)、出口溫度差確定的。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述溫度峰值位置是通過(guò)在每根管道上測(cè)定模具的熱傳導(dǎo)率來(lái)確定的。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它還包括根據(jù)在上述距離上檢測(cè)出的顯著的增量來(lái)驅(qū)動(dòng)一報(bào)警裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它還包括當(dāng)所述距離大于約3英寸(7.6厘米)時(shí)，驅(qū)動(dòng)一報(bào)警裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它還包括當(dāng)所述的距離大于所述模具的垂直尺寸的15%時(shí)，驅(qū)動(dòng)一報(bào)警裝置。
9.與權(quán)利要求1所述的方法相結(jié)合的步驟，其特征在于，它包括根據(jù)在上述距離上檢測(cè)出的顯著的增量起動(dòng)一個(gè)用以防止斷開(kāi)的校正動(dòng)作。
10.與權(quán)利要求9相結(jié)合的校正動(dòng)作，其特征在于至少包括下列步驟之一(a)降低所述金屬殼從所述模具排出的速率，(b)提高所述模具中的金屬液面高度。
11.與權(quán)利要求10相結(jié)合的校正動(dòng)作，其特征在于它包括以下步驟提高所述模具中金屬液面的高度。
12.一種在形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造過(guò)程中預(yù)測(cè)在模具的下端部金屬液與上述金屬殼斷裂可能性的方法，在連續(xù)鑄造中，金屬液通過(guò)垂直設(shè)置、有液體冷卻的模具下行，該模具具有敞口的上端和下端部以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于所述的方法包括下列步驟在模具的所述上端部和下端部之間向所述的模具提供多個(gè)在垂直方向間隔開(kāi)的、水平設(shè)置的冷卻管道;將冷卻液通過(guò)所述的管道進(jìn)行循環(huán);在整個(gè)鑄造過(guò)程中，連續(xù)地測(cè)量冷卻液進(jìn)入每個(gè)管道的流速;在整個(gè)鑄造過(guò)程中，連續(xù)地測(cè)量每個(gè)冷卻液管道進(jìn)口的溫度;在整個(gè)鑄造過(guò)程中，分別對(duì)所述的各管道連續(xù)地測(cè)量冷卻液出口溫度;由上述三個(gè)步驟所得的測(cè)量值連續(xù)地計(jì)算上述各管道處的模具熱傳導(dǎo)率(MHTR值);在整個(gè)鑄造過(guò)程中，連續(xù)地測(cè)定模具內(nèi)金屬液面位置;在圖上繪制MHTR值沿模具上端部和下端部之間的垂直尺寸變化的曲線，該圖的一個(gè)座標(biāo)是所述的MHTR值，另一座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離;在上述圖中繪制出金屬液面相對(duì)模具頂部位置的曲線;周期性地變化所述曲線，以反映上述MHTR值的變化;周期性地變化圖中繪制出的所述金屬液面位置，以反映金屬液面相對(duì)模具頂部位置的變化;從所述的曲線中記錄下MHTR峰值相對(duì)模具頂部的位置;從所述圖上顯示的數(shù)據(jù)記錄下在(a)所述MHTR峰值位置與(b)所述金屬液面位置之間的垂直距離;連續(xù)地監(jiān)控上述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量。
13.一種在形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造過(guò)程中預(yù)測(cè)在模具的下端部金屬液與上述金屬殼斷開(kāi)可能性的方法，在連續(xù)鑄造中金屬液通過(guò)垂直設(shè)置、有液體冷卻的模具下行，該模具有敞口的上端部和下端部，以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于該方法包括下列步驟在所述模具的上端部和下端部之間，向該模具提供多個(gè)在垂直方向間隔開(kāi)、水平設(shè)置的冷卻管道;將冷卻液以相同的流速通過(guò)每一根管道進(jìn)行循環(huán);在整個(gè)鑄造過(guò)程中，連續(xù)地測(cè)量每個(gè)管道冷卻液進(jìn)口處的溫度;在整個(gè)鑄造過(guò)程中，分別對(duì)上述每個(gè)管道連續(xù)地測(cè)量冷卻液出口處的溫度;對(duì)上述各管道連續(xù)地計(jì)算通過(guò)該管道進(jìn)行循環(huán)的冷卻液溫度差;在整個(gè)鑄造過(guò)程中，連續(xù)地測(cè)定上述模具中金屬液面的位置;在圖上繪制表示溫度差沿所述模具上端部和下端部之間的垂直尺寸變化的曲線，圖中一個(gè)座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離;在圖中繪制出上述金屬液面相對(duì)于模具頂部的位置曲線;周期性地變化上述曲線，以反映上述溫度差的變化;周期性地變化所繪制的上述金屬液面位置的曲線，以反映該金屬液面相對(duì)模具頂部的位置變化;從上述曲線中記錄下溫度差峰值相對(duì)模具頂部的位置;從所述圖上顯示的數(shù)據(jù)，記錄下在(a)所述溫度差峰值位置與(b)所述金屬液面位置之間的垂直距離;連續(xù)地監(jiān)控所述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量。
14.如權(quán)利要求12和13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述曲線的周期性變化發(fā)生的時(shí)間間隔小于10秒。
15.如權(quán)利14所述的方法，其特征在于所述的繪制金屬液面位置的曲線周期性變化發(fā)生的時(shí)間間隔小于10秒。
16.如權(quán)利要求14和15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的時(shí)間間隔小于約5秒。
17.一種在形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造過(guò)程中預(yù)測(cè)在模具的下端部金屬液與所述的金屬殼斷裂可能性的方法，在連續(xù)鑄造中金屬液通過(guò)垂直設(shè)置、有液體冷卻的模具下行，該模具有敞口的上端部和下端部，以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于所述的的方法包括下步驟在模具所述的上端部和下端部之間多個(gè)垂直方向間隔開(kāi)的位置上的每一處連續(xù)地測(cè)量模具的壁溫;在整個(gè)鑄造過(guò)程中，連續(xù)地測(cè)定上述模具內(nèi)金屬液面位置;在圖上繪制表示模具壁溫沿所述模具的上端部和下端部之間垂直尺寸變化的曲線，該圖中的一個(gè)座標(biāo)是上述模具的壁溫，另一個(gè)座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離;在圖中繪制出上述金屬液面相對(duì)模具頂部位置的曲線;周期性地變化上述曲線，以反映該模具壁溫的變化;周期性地變化繪制在圖中的上述金屬液面位置曲線，以反映所述金屬液面相對(duì)模具頂部位置的變化;從所述曲線中記錄下模具壁溫峰值相對(duì)模具頂部的位置;從所述圖上顯示的數(shù)據(jù)中記錄下在(a)所述模具壁溫峰值位置與(b)所述金屬液面位置之間的垂直距離;連續(xù)地監(jiān)控上述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量。
18.一種在由金屬液形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造設(shè)備中，用于預(yù)測(cè)在模具的所述下端金屬液與所述金屬殼斷裂可能性的裝置，該鑄造設(shè)備包括垂直設(shè)置的模具，該模具有模壁、敞口的上端部和下端部，以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于所述的設(shè)備包括連續(xù)地測(cè)定所述模具內(nèi)金屬液面相對(duì)模具頂部的位置的裝置;連續(xù)地測(cè)定上述模具內(nèi)溫度峰值相對(duì)模具頂部的位置的裝置;用于記錄(a)所述溫度峰位置與(b)所述金屬液面位置之間的垂直距離的裝置;連續(xù)監(jiān)控上述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于所述的測(cè)定溫度峰值位置的裝置包括多個(gè)設(shè)置在模壁內(nèi)、位于所述模具上端部和下端部之間在垂直方向間隔開(kāi)的若干位置上的溫度傳感裝置。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于它包括多根位于所述模具的上端部和下端部之間若干位置上的在垂直方向間隔開(kāi)、水平設(shè)置的冷卻管道;將冷卻液通過(guò)所述的每根管道進(jìn)行循環(huán)的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于它包括將上述冷卻液以相同的流速通過(guò)所述的每根管道進(jìn)行循環(huán)的裝置;所述用于測(cè)定溫度峰值位置的裝置包括測(cè)定冷卻液在每個(gè)管道的進(jìn)口和出口處溫度差的裝置。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述的測(cè)定溫度峰值位置的裝置包括對(duì)每根所述的管道測(cè)定模具熱傳導(dǎo)率(MHTR值)的裝置。
23.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于它包括用以根據(jù)在上述距離檢測(cè)到的顯著增量驅(qū)動(dòng)警報(bào)器的裝置。
24.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于它包括當(dāng)所述距離大于約3英寸(7.6厘米)時(shí)，驅(qū)動(dòng)警報(bào)器的裝置。
25.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于它包括當(dāng)所述的距離大于模具的垂直尺寸約15%時(shí)，驅(qū)動(dòng)警報(bào)器的裝置。
26.一種在由金屬液形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造設(shè)備中，用于預(yù)測(cè)在模具的所述下端金屬液與上述金屬殼斷裂可能性的裝置，該鑄造設(shè)備包括垂直設(shè)置的模具，該模具有敞口的上端部和下端部，以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于該裝置包括多個(gè)位于所述模具的上端部和下端部之間的在垂直方向間隔開(kāi)、水平設(shè)置的冷卻管道;將冷卻液通過(guò)所述管道進(jìn)行循環(huán)的裝置;連續(xù)測(cè)量進(jìn)入每根管道的冷卻液流速的裝置;連續(xù)測(cè)量進(jìn)入每根管道的冷卻液溫度的裝置;分別對(duì)每根管道連續(xù)地測(cè)量流出每根冷卻管道的冷卻液的溫度的裝置;連續(xù)地測(cè)定所述模具中金屬液面位置的裝置;計(jì)算機(jī)裝置;將每個(gè)上述溫度和流速測(cè)量值輸入至計(jì)算機(jī)裝置的裝置;將金屬液面測(cè)定值輸入至上述計(jì)算機(jī)裝置的裝置;所述計(jì)算機(jī)裝置包括下列(a)至(i)各元件中每一元件(a)根據(jù)輸入至上述計(jì)算機(jī)裝置的溫度和流速測(cè)量值，計(jì)算在每根上述管道處模具熱傳導(dǎo)率(MHTR)值的裝置;(b)用以顯示其一個(gè)座標(biāo)是上述MHTR值，另一座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離的曲線的圖象顯示裝置;(c)在所述圖上繪制表示MHTR值沿所述的模具上端和下端之間的垂直尺寸交化的關(guān)系曲線的裝置;(d)在所述圖上繪制所述金屬液面相對(duì)模具頂部位置曲線的裝置;(e)周期性變化所述曲線，以反映所述MHTR值變化的裝置;(f)周期性地變化繪制在所述圖上的上述金屬液面位置，以反映所述金屬液面相對(duì)模具頂部位置變化的裝置;(g)記錄下上述曲線上MHTR峰值相對(duì)模具頂部的位置的裝置;(h)根據(jù)所述曲線上表示的數(shù)據(jù)記錄下上述MHTR峰值位置與上述的金屬液面的位置之間的垂直距離的裝置;(i)連續(xù)監(jiān)控上述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量的裝置。
27.一種在由金屬液形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造設(shè)備中，用于預(yù)測(cè)在模具的所述下端金屬液與所述金屬殼斷裂可能性的裝置，所述鑄造設(shè)備包括垂直設(shè)置的模具，該模具有敞口的上端部和下端部，以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于該裝置包括多個(gè)位于所述模具的上端和下端之間在垂直方向間隔開(kāi)、水平設(shè)置的冷卻管道;
將冷卻液以相同的流速通過(guò)每根管道進(jìn)行循環(huán)的裝置;連續(xù)測(cè)量冷卻液在各管道進(jìn)口處的溫度的裝置;分別對(duì)每根管道連續(xù)地測(cè)量冷卻液各管道出口處的溫度的裝置;連續(xù)測(cè)定所述模具中金屬液面位置的裝置;計(jì)算機(jī)裝置;將所述的溫度測(cè)量值輸入至上述計(jì)算機(jī)裝置的裝置;將所述的金屬液面測(cè)定值輸入至上述計(jì)算機(jī)裝置的裝置;上述計(jì)算裝置包括下列(a)至(i)元件中的每一元件(a)對(duì)每根冷卻管道計(jì)算通過(guò)該管道進(jìn)行循環(huán)的冷卻液溫度差的裝置;(b)用以顯示其上一個(gè)座標(biāo)是上述的溫度差，另一座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離的曲線的圖象顯示裝置;(c)在所述圖上繪制表示溫度差沿模具上端和下端之間的垂直尺寸變化曲線的裝置;(d)在所述圖上繪制所述金屬液面相對(duì)于模具頂部位置曲線的裝置;(e)周期性地變化上述曲線，以反映上述溫度差變化的裝置;(f)周期性地變化繪制在圖上的上述金屬液面位置曲線，以反映上述金屬液面相對(duì)于模具頂部位置變化的裝置;(g)記錄下上述曲線上溫度差峰值相對(duì)于模具頂部位置的裝置;(h)由上述曲線上表示的數(shù)據(jù)記錄所述溫度差峰值位置與所述金屬液面位置之間的垂直距離的裝置;(i)連續(xù)地監(jiān)控上述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量的裝置。
28.一種在由金屬液形成鑄造金屬殼的連續(xù)鑄造設(shè)備中，用于預(yù)測(cè)在模具的所述下端金屬液與所述金屬殼斷裂的可能性的裝置，該鑄造設(shè)備包括垂直設(shè)置的模具，該模具有模壁，敞口的上端部和下端部，以及預(yù)定的垂直尺寸，其特征在于該裝置包括在模具的所述上端部和下端部之間多個(gè)垂直間隔開(kāi)位置的每一處連續(xù)地測(cè)量模具壁溫的裝置;連續(xù)地測(cè)定所述模具內(nèi)金屬液面位置的裝置;計(jì)算機(jī)裝置;裝所述的每個(gè)溫度測(cè)量值輸入至上述計(jì)算機(jī)裝置的裝置;將金屬液面測(cè)定值輸入至上述計(jì)算機(jī)裝置的裝置;所述的計(jì)算機(jī)裝置包括下列(a)至(h)各元件中的每一元件(a)用于顯示其上一個(gè)座標(biāo)是所述模具的壁溫，另一座標(biāo)是離模具頂部的垂直距離的曲線的圖象顯示裝置;(b)用以繪制表示上述模具壁溫沿模具的所述上端和下端之間垂直尺寸變化的曲線的裝置;(c)在所述圖上繪制所述金屬液面相對(duì)模具頂部位置曲線的裝置;(d)周期性地變化所述曲線，以反映所述模具壁溫變化的裝置;(e)周期性地變化繪制在所述圖上的金屬液面位置，以反映所述金屬液面相對(duì)模具頂部位置變化曲線的裝置;(f)記錄下所述曲線上模具壁溫峰值相對(duì)模具頂部位置的裝置;(g)根據(jù)上述曲線上表示的數(shù)據(jù)記錄下上述模具壁溫峰值位置與所述的金屬液面位置之間的垂直距離的裝置;(h)連續(xù)監(jiān)控上述垂直距離，以檢測(cè)該距離的任何增量的裝置。
全文摘要
一種用于在垂直模具內(nèi)的金屬液連續(xù)鑄造過(guò)程中預(yù)測(cè)斷開(kāi)可能性的方法和設(shè)備。連續(xù)地測(cè)定(a)模具內(nèi)金屬液面的位置，(b)模具內(nèi)溫度峰值位置，上述二者都是相對(duì)模具頂部而言。記錄(a)和(b)之間的垂直距離，對(duì)該距離進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)控，以檢測(cè)該距離的任何增量。顯著的增量表明如果不采取校正動(dòng)作就會(huì)出現(xiàn)斷開(kāi)的可能性。
文檔編號(hào)B22D11/16GK1045720SQ9010133
公開(kāi)日1990年10月3日 申請(qǐng)日期1990年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月20日
發(fā)明者肯尼思·E·布萊澤克, 伊斯梅爾·G·薩切多 申請(qǐng)人:內(nèi)陸鋼鐵公司