專利名稱：雙鑄錕帶材連鑄工藝中用的邊部擋板位置控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制邊部擋板上下位置的邊部擋板位置控制的裝置和方法，該邊部擋板安裝在應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝的鑄輥的兩個(gè)端面之上，該連鑄工藝直接用熔融金屬生產(chǎn)帶材(熱軋卷)，而不需要有板坯生產(chǎn)的工藝過程。更具體的，本發(fā)明有助于將連鑄過程中施加在該邊部擋板上的力降到最小，使邊部擋板的磨損最小化，并改善帶材兩個(gè)側(cè)表面的質(zhì)量，這通過利用鑄輥的壓縮比和鑄輥的壓縮力計(jì)算凝固位置的高度，并且將連鑄過程中該邊部擋板的高度相應(yīng)于該凝固位置的高度進(jìn)行調(diào)整的手段來實(shí)現(xiàn)。
相關(guān)技術(shù)的討論參照

圖1和2，將要討論在一個(gè)傳統(tǒng)的雙鑄輥帶材連鑄裝置中的帶材澆鑄方法。首先，把熔融金屬207容納在鋼包200之中，并通過一個(gè)噴嘴205流入到中間包210內(nèi)。然后該熔融金屬207繼續(xù)下降，到達(dá)在一對(duì)鑄輥220和安裝在該對(duì)鑄輥220的側(cè)端面的邊部擋板230之間的空間中。接著，熔融金屬207在兩個(gè)以相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)的鑄輥220的表面凝固，凝固了的殼227在凝固位置處相互接觸。該凝固位置一般在比輥縫點(diǎn)，即兩輥相鄰最近的點(diǎn)更高的地方。因此該凝固了的殼在這一段處在熱軋狀態(tài)。
隨后，澆鑄的帶材240通過輥的咬入經(jīng)過一個(gè)冷卻過程，由卷取系統(tǒng)(圖中未示)卷取。在上述過程中，帶材240的厚度依靠控制鑄輥220之間的間隔來調(diào)節(jié)，而對(duì)凝固了的殼227的適當(dāng)壓縮通過軋制力控制單元235來實(shí)現(xiàn)，該單元包括鑄輥裝置，液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。在此條件下，鑄輥220的軋制力能夠利用與支持輥?zhàn)虞S承座220a的液壓缸桿237b相連的測(cè)壓頭來測(cè)量。
因此，在直接從熔融金屬207中澆鑄厚度為10mm或更薄的帶材240的雙鑄輥帶材連鑄工藝中，重要的是，該熔融金屬207應(yīng)適當(dāng)?shù)赝ㄟ^噴嘴225從中間包210內(nèi)注入水冷的一對(duì)鑄輥220之間的空間中，以便可以生產(chǎn)所需厚度的帶材240。
如圖1所示，在傳統(tǒng)的邊部擋板位置控制方法中，該邊部擋板230的底部定位到輥縫點(diǎn)222處。在日本特許公開申請(qǐng)第4-46656號(hào)中，公布了一種具有利用液壓裝置控制一個(gè)預(yù)設(shè)定的力，將邊部擋板230靠在鑄輥220的兩個(gè)側(cè)端面的支撐結(jié)構(gòu)。
然而在上述已有技術(shù)中，已經(jīng)注意到在連鑄作業(yè)時(shí)，由于鑄輥220的軋制力或熔池250上形成渣殼(不可見)，該邊部擋板將會(huì)在水平方向上(垂直圖1紙面的方向)向后退方向移動(dòng)。在這個(gè)情況下，由液壓裝置施加于邊部擋板230上的力維持在恒定狀態(tài)。一般邊部擋板的一個(gè)主要目的是防止熔融金屬207從鑄輥220的兩個(gè)側(cè)端面的泄漏，但在這種情況下，不可能實(shí)現(xiàn)邊部擋板的該主要目的。因而可能得不到好的帶材240的邊緣質(zhì)量。
具體的，當(dāng)由于鑄輥220的軋制力或熔池250上形成渣殼，使邊部擋板230向后退方向移動(dòng)時(shí)，熔融金屬207會(huì)從縫隙中泄漏。這將在帶材240的兩個(gè)側(cè)端面上形成不規(guī)則的飛翅邊，使帶材240的質(zhì)量惡化。而當(dāng)凝固了的殼227插入到邊部擋板230與鑄輥220之間的縫隙中時(shí)，邊部擋板230與鑄輥220均受到嚴(yán)重破壞。此外，當(dāng)邊部擋板230以恒定力支撐靠在鑄輥220上時(shí)，由于邊部擋板230與鑄輥220在邊緣的嚴(yán)重破壞，將導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。
發(fā)明概述據(jù)此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的，應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝中的邊部擋板位置控制方法和裝置，該方法和裝置能夠?qū)⑦B鑄過程中施加在邊部擋板上的力減到最小，并減少該邊部擋板的磨損程度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝中的邊部擋板位置控制方法和裝置。它們能有效的防止熔融金屬的泄漏。這是因?yàn)?，該邊部擋板即使施加很輕的外力，也不會(huì)出現(xiàn)后退運(yùn)動(dòng)，從而確保帶材的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝中的邊部擋板位置控制方法，通過控制邊部擋板位置，來改善帶材的質(zhì)量，所述的方法包括以下步驟計(jì)算與雙鑄輥的軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置；應(yīng)用測(cè)壓頭測(cè)量出該雙鑄輥在連鑄過程中的真實(shí)軋制力；確定與測(cè)量的雙鑄輥的軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置是否與當(dāng)前的邊部擋板的高度相適應(yīng)；并且將該邊部擋板移動(dòng)到一位置，在該位置上，所述的邊部擋板的高度與測(cè)量的鑄輥軋制力的凝固位置對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種邊部擋板位置控制裝置，通過控制應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝中的邊部擋板位置，來改善帶材的質(zhì)量，該工藝中，設(shè)置一對(duì)鑄輥并在輥的兩側(cè)端面上設(shè)置了邊部擋板，連鑄帶材在兩個(gè)鑄輥之間用熔融金屬中連鑄成型，所述的裝置包括邊部擋板水平控制單元，它有適合與邊部擋板連接的第一液壓缸，該邊部擋板分別安裝在鑄輥的兩個(gè)端面上，從而允許邊部擋板分別在鑄輥的兩個(gè)端面的邊緣部位保持一個(gè)預(yù)設(shè)定的力，還有水平位置測(cè)量傳感器，用來測(cè)量該邊部擋板水平的位移；在該邊部擋板水平控制單元的下表面設(shè)置邊部擋板垂直控制單元，它有第二液壓缸。該液壓缸適合于使該邊部擋板水平控制單元抬起/下降，還有垂直位置測(cè)量傳感器，用來測(cè)量該邊部擋板垂直方向的位移，以便以此控制該邊部擋板的上下移動(dòng)；第一測(cè)壓頭，用來測(cè)量由于連鑄施加給該邊部擋板的外力；
第二測(cè)壓頭，用來測(cè)量該鑄輥施加給帶材的軋制力，該軋制力是由于連鑄和熱軋的影響而引起的；以及控制器，通過使用邊部擋板垂直控制單元，將該邊部擋板移動(dòng)到一個(gè)位置，在此該邊部擋板的底邊高度與熔池的凝固位置高度相當(dāng)，此凝固位置高度是根據(jù)由第二測(cè)壓頭測(cè)量的鑄輥的軋制力計(jì)算得出。
附圖簡(jiǎn)述為進(jìn)一步理解本發(fā)明，在此提供作為說明書的組成部分的附圖，它們圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且和說明書一起解釋了本發(fā)明的原理。
附圖中圖1是表示傳統(tǒng)的雙鑄輥帶材連鑄裝置的示意圖；圖2是圖1所示的雙鑄輥帶材連鑄裝置的平面圖；圖3是表示本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置的示意圖；圖4(a)和4(b)是表示圖3所示的邊部擋板位置控制裝置的第一和第二實(shí)施例的示意圖，在圖4(a)中，示意了在一個(gè)邊部擋板垂直控制單元上設(shè)置兩個(gè)液壓缸時(shí)的第一實(shí)施例，而圖4(b)示意了在其上設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的液壓缸的第二實(shí)施例；圖5是圖3所示的邊部擋板位置控制裝置的立體圖；圖6是圖3所示的邊部擋板位置控制裝置的詳細(xì)側(cè)視圖；圖7是表示在本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置中，在帶材連鑄過程中，邊部擋板的高度和凝固位置的高度的示意圖；圖8是表示一在本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置中，雙鑄輥的壓縮比與凝固位置高度的計(jì)算結(jié)果關(guān)系的曲線圖；圖9是表示另一在本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置中，與雙鑄輥的壓縮比對(duì)應(yīng)的凝固位置高度的計(jì)算結(jié)果關(guān)系的曲線圖；圖10是表示在本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置中，與雙鑄輥的壓縮比對(duì)應(yīng)的該雙輥的軋制力的計(jì)算結(jié)果曲線圖；圖11是表示在本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置中，與該雙輥的軋制力對(duì)應(yīng)的一個(gè)凝固位置高度，和一個(gè)邊部擋板的高度的計(jì)算結(jié)果曲線圖；圖12(a)和12(b)是表示本發(fā)明的邊部擋板位置控制方法的流程圖；而圖13(a)和13(b)是帶材邊部形狀的視圖。圖13(a)表示由傳統(tǒng)的裝置制造的帶材的邊部形狀，而圖13(b)表示由本發(fā)明的裝置制造的帶材的邊部形狀。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)邊部擋板位置控制裝置的示意圖。圖4(a)和4(b)是表示圖3所示邊部擋板位置控制裝置的第一和第二實(shí)施例的示意圖，而圖5是圖3所示的邊部擋板位置控制裝置的立體圖。
如圖3和圖5中所示，邊部擋板位置控制裝置1包括邊部擋板水平控制單元10，用于在水平方向給分別設(shè)置在雙鑄輥220的兩個(gè)端面上的邊部擋板施加力；邊部擋板垂直控制單元30，該單元有一個(gè)位置測(cè)量傳感器32，用于控制該邊部擋板230垂直方向的位置，還有液壓缸34用于調(diào)節(jié)該邊部擋板230的高度；此外，還包括第一和第二測(cè)壓頭50和70，用來測(cè)量鑄輥220的軋制力和施加給邊部擋板230外力。
如圖4(a)所示，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，邊部擋板垂直控制單元30的液壓缸34，分別安裝在邊部擋板水平控制單元的下面。這樣，該液壓缸34能相互獨(dú)立的使這兩個(gè)邊部擋板230抬起/下降。在圖4(b)中所示的則相反，邊部擋板垂直控制單元30的一單個(gè)液壓缸34，安裝在一個(gè)連接框架37上，因此，該液壓缸34能夠使兩個(gè)邊部擋板230同時(shí)升降。本發(fā)明的這種變化當(dāng)然應(yīng)認(rèn)為是包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖5示出的示意圖中，邊部擋板垂直控制單元30的液壓缸34，分別裝在邊部擋板230上，因此，該液壓缸34能使這兩個(gè)邊部擋板230相互獨(dú)立的改變位置。下面詳細(xì)討論圖5的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)指出的是圖5結(jié)構(gòu)的工作原理與圖4(b)相同。
在圖5中，邊部擋板水平控制單元10適合于對(duì)該邊部擋板230施加水平外力。從而保證該鑄輥220的兩個(gè)端面都封閉以保持熔融金屬。由該邊部擋板水平控制單元10施加給該邊部擋板230的這個(gè)外力及該擋板230的位移，由第一測(cè)壓頭50和水平位置測(cè)量傳感器12來檢測(cè)。測(cè)量結(jié)果作為電信號(hào)傳給控制器100，這將在以后討論。該邊部擋板水平控制單元10用來支持邊部擋板230。因而在連鑄過程中，該邊部擋板230將不會(huì)被從鑄輥220的兩個(gè)端面上推開。
此外，該邊部擋板水平控制單元10適合于把邊部擋板卡盒16，該卡盒16包裹著邊部擋板230的耐火材料本體14，與水平液壓缸18的缸桿20連接。結(jié)果，該缸桿20依靠供給到該水平液壓缸18中的液體的流入/流出來對(duì)邊部擋板230施加水平外力。從而該邊部擋板緊靠在鑄輥220的兩個(gè)端面上將熔融金屬封閉。此外在該缸桿20的前或后表面上安裝了測(cè)壓頭50，用來測(cè)量對(duì)邊部擋板230施加的外力。
眾所周知，該邊部擋板230在水平方向的控制方法分為兩種，一種是恒位置控制方法，另一種是恒負(fù)荷控制方法。前者通過控制邊部擋板的負(fù)荷或壓力來保持該邊部擋板的預(yù)設(shè)定位置，而后者，即恒負(fù)荷控制方法是使邊部擋板維持在其預(yù)設(shè)定的負(fù)荷上，在本例中，位置控制方法和壓力控制方法都可應(yīng)用。
在另一方面，該邊部擋板垂直控制單元30的設(shè)置是為了控制邊部擋板230在垂直方向的高度HE，并且通過垂直液壓缸34使該擋板230上下運(yùn)動(dòng)。該邊部擋板垂直控制單元30包括垂直液壓缸34和垂直位置測(cè)量傳感器32，該傳感器適于測(cè)量邊部擋板230的垂直位移。邊部擋板水平控制單元10的底部與垂直液壓缸34的缸桿36連接，以此使邊部擋板230垂直運(yùn)動(dòng)。在此，垂直液壓缸34裝配在支撐結(jié)構(gòu)40上。
邊部擋板垂直位置測(cè)量傳感器32安裝在液壓缸34之上，并連續(xù)的在垂直方向上測(cè)量到邊部擋板水平控制單元10的液壓缸18的距離，并以此獲得該邊部擋板230的高度HE。然后將測(cè)量的高度以電信號(hào)的形式傳給控制器100。
同時(shí)，如圖3中所示，測(cè)壓頭70適于測(cè)量施加到熱帶材240上的軋制力。鑄輥220以水平方向布置，且其軸承座220a上裝有軸承(圖中不可見)，分別與該鑄輥220的軸的兩個(gè)端面連接。因此，即使鑄輥220旋轉(zhuǎn)，但軸承座220a不轉(zhuǎn)。軸承座220a還與軋制力控制單元235的液壓缸缸桿237b連接，以此來支撐鑄輥。該測(cè)壓頭70安裝在液壓缸237a的前或后表面上，如果該鑄輥軋制力控制單元235控制軸承座220a的位置，并從而使該鑄輥220能夠?qū)Р?40施加壓力，則該測(cè)壓頭70測(cè)量該鑄輥220的軋制壓力(分離軋輥力)。
而后，該測(cè)壓頭70將測(cè)量值以電信號(hào)的形式傳送到控制器100。
該鑄輥220的分離力，即鑄輥220的軋制力，是鑄造工況的一個(gè)重要變量，并與凝固了的殼227從熔融金屬207中生成的生成度有關(guān)。凝固位置260的高度HS隨著鑄輥220的軋制力的大小而改變。因此，當(dāng)軋制力增加時(shí)，凝固位置260的高度升高。當(dāng)鑄輥220的軋制力增加時(shí)，熱變形帶材240對(duì)邊部擋板230表面上施加的力加大。
圖7示出了在根據(jù)本發(fā)明的邊部擋板位置控制裝置1中，邊部擋板230的高度HE與該帶材連鑄工藝過程中的凝固位置260的高度HS之間的相互作用。在雙鑄輥220之間注入的熔融金屬207沿著鑄輥220的表面凝固。而由熔融金屬凝固在兩個(gè)鑄輥220表面產(chǎn)生凝固了的殼227，它們?cè)谀涛恢?60處相互接觸。表示在該凝固位置處兩個(gè)鑄輥220的間隙距離的G要比表示兩個(gè)鑄輥輥縫點(diǎn)222的間隙距離的GO更大；該輥縫點(diǎn)是輥?zhàn)拥慕咏c(diǎn)，在此點(diǎn)，兩個(gè)鑄輥相互靠得最近。因此，帶材將受到壓縮并從輥的輥縫位置222軋出。在這時(shí)，鑄輥220的軋制力根據(jù)凝固位置260的高度HS而變化，且施加給邊部擋板230的力也改變。
因此在帶材240的厚度和寬度相同的條件下，凝固位置260的高度HS根據(jù)鑄輥220的軋制力而變化。
依據(jù)本發(fā)明，用于雙鑄輥帶材連鑄工藝的該邊部擋板位置控制裝置1，利用測(cè)壓頭70，用圖表化的方式，根據(jù)鑄輥220的軋制力得出了凝固位置260的高度HS。該控制裝置還利用在控制器100控制下的邊部擋板垂直控制單元30，將該邊部擋板230移動(dòng)到一個(gè)位置，在此該邊部擋板230的底邊高度HE與凝固位置260高度HS相當(dāng)。這個(gè)位移能夠?qū)⒂扇廴诮饘偈┘咏o邊部擋板230的力減少到最少，以此來抑制邊部擋板230的損壞或磨損，并延長(zhǎng)其壽命。同時(shí)，還可以將帶材240兩邊形成的邊部飛翅減到最小，以此來確保帶材240的質(zhì)量。
更詳細(xì)說，在本發(fā)明中，該邊部擋板230的底邊在澆鑄過程中，定位在接近鑄輥220輥縫位置或是一個(gè)與預(yù)設(shè)定的該鑄輥220軋制力相關(guān)聯(lián)的估計(jì)高度。然而，假設(shè)鑄輥220的軋制壓力增加且施加到邊部擋板230上的力也增加，邊部擋板230底邊的高度HE將被移動(dòng)到凝固位置260的高度HS，以此來使施加到該邊部擋板230上的力最小化。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，該邊部擋板230的損壞和磨損能得到控制，而該邊部擋板230的壽命能夠延長(zhǎng)。還有，帶材240的兩個(gè)邊緣表面上形成的飛翅能減到最少，從而得到高質(zhì)量的帶材240。
下面說明本發(fā)明的邊部擋板位置控制方法。
使用邊部擋板230的一個(gè)主要目的是防止熔融金屬207的泄漏。而為了保護(hù)該邊部擋板230，該擋板230應(yīng)當(dāng)設(shè)置在存有熔融金屬207的位置，而避免設(shè)置在帶材240發(fā)生變形的位置，該變形是在熔融金屬207連鑄和凝固之后發(fā)生的。也就是說，在連鑄過程中，如果由于金屬凝固和軋制引起了施加于邊部擋板230上的力，并且如果在連鑄條件下，傳給該邊部擋板230的力超過限度，則會(huì)產(chǎn)生以下問題，即該邊部擋板可能損壞或磨損。如果該擋板230不能承受這種由帶材240熱軋?jiān)斐傻某薜牧?，則該邊部擋板將會(huì)向后退方向移動(dòng)，由于熔融金屬207的泄漏，可能發(fā)生設(shè)備事故或使帶材240的質(zhì)量惡化。
因此，當(dāng)軋制力在連鑄過程中變化或如果該帶材240的鑄造是在一個(gè)特定的軋制力條件下進(jìn)行，該邊部擋板230的高度HE應(yīng)該考慮鑄輥220的軋制力和凝固位置260的高度HS而進(jìn)行控制。
圖12(a)和12(b)中，每個(gè)圖顯示了凝固位置260的高度HS與軋制力之間的關(guān)系及邊部擋板230的位置控制方法的流程圖或流程示意圖。
應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝中的，本發(fā)明的一個(gè)邊部擋板位置控制方法300，通過控制雙輥帶材連鑄工藝中邊部擋板230的垂直位置，改善了帶材240的質(zhì)量，該雙鑄輥工藝安裝有一對(duì)鑄輥220，且在其兩個(gè)端面安裝邊部擋板230，帶材240從該鑄輥220中由熔融金屬207澆鑄而成。
如圖12(a)中所示，第一個(gè)步驟是步驟310，而第二個(gè)步驟，即步驟320是計(jì)算與鑄輥220的軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置260的位置。如圖12(b)所示，所述的步驟320包括計(jì)算與鑄輥220的壓縮比對(duì)應(yīng)的凝固位置260的步驟312，和計(jì)算與鑄輥220壓縮比對(duì)應(yīng)的該鑄輥220的軋制力的步驟314。
對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明的該邊部擋板位置控制方法的最終目的是獲得凝固位置260對(duì)應(yīng)于該鑄輥220由測(cè)壓頭測(cè)得的軋制力的位置。為此最終目的，首先得到與鑄輥220的壓縮比對(duì)應(yīng)的凝固位置260的位置，其后得出與鑄輥220的壓縮比對(duì)應(yīng)的輥220的軋制力。根據(jù)以上的關(guān)系，就能得出與鑄輥220的軋制力對(duì)應(yīng)的該凝固位置260的位置。壓縮比可以表示為該鑄輥220在凝固位置260處的兩輥之間間隙的距離G除該距離G與表示鑄輥220在輥縫點(diǎn)222處的輥間距離GO的差值。這可以由幾何關(guān)系簡(jiǎn)單地計(jì)算出來。圖8和圖9中各示意了一種不同直徑輥?zhàn)拥倪B鑄機(jī)的計(jì)算例子。圖8示意輥徑為750mm的結(jié)果，圖9是輥徑1250mm時(shí)的結(jié)果。對(duì)應(yīng)于鑄輥220的壓縮比的凝固位置260的高度HS可以利用下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式(1)和(2)得出
G=GO+D(1-cosα),α=sin-1(2×HSD)---(2)]]>在雙鑄輥帶材連鑄裝置中，表示在凝固位置260處兩個(gè)鑄輥220之間的間距G由上述數(shù)學(xué)表達(dá)式(2)計(jì)算得出。而當(dāng)把所得的間距G代入數(shù)學(xué)表達(dá)式(1)中時(shí)，與凝固位置260的高度相對(duì)應(yīng)的壓縮比由下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式(3)得出
參數(shù)″G″代表在凝固位置260處兩個(gè)鑄輥之間的間隙，″GO″是在輥縫點(diǎn)222處兩個(gè)鑄輥之間的原始間隙，″D″是輥的直徑，″HS″是從輥縫點(diǎn)222處到凝固位置260處的高度，″α″是輥縫點(diǎn)222處與凝固位置260在鑄輥220中心的夾角。
如圖8和圖9所示，當(dāng)鑄輥220的壓縮比增加時(shí)，凝固位置260的位置上移，當(dāng)鑄輥220的直徑加大時(shí)，該凝固位置260也上升。
當(dāng)然，找出該凝固位置260隨鑄輥220壓縮比變化的關(guān)系是重要的。然而，由于在連鑄過程中，獲得壓縮比很困難，因而在本發(fā)明的實(shí)施例中，就希望用一種很容易辨認(rèn)的數(shù)值來測(cè)量或指示該鑄輥220的壓縮比，這就是在連鑄過程中的軋制力。為了獲得對(duì)應(yīng)于該鑄輥220的壓縮比的鑄輥220的軋制力，在步驟314中就是要得出鑄輥220的軋制力與鑄輥220的壓縮比的關(guān)系。
在步驟314中，該鑄輥220的軋制力與鑄輥220的壓縮比的關(guān)系，是在熱變形試驗(yàn)條件下，應(yīng)用下面的西母斯(sim)公式得到的軋制力＝Km·Bm·Ld·Qp(4)變量″Km″表示平均熱變形抗力(Kg/mm2)，″Bm″是平均帶材寬度，″Ld″是接觸弧長(zhǎng)度(mm)，而Qp是幾何因子。Ld=α×D2---(5)]]>Qp=0.8+(0.45γ+0.04)D2G-0.5---(6)]]>
Km=f(C,ϵ,ϵ.,T)=Cϵnϵ.mexp(AT)---(8)]]>變量″C″代表化學(xué)成份，″ε″為應(yīng)變，
為應(yīng)變速率，而T是溫度(°K)。
在304不銹鋼的情況下，在普通熱軋工藝中，C＝0.24，n＝0.07，mm＝0.05，而A＝5700，但是在帶材連鑄時(shí)，C＝0.2，n＝0.07，m＝0.05，向A＝5300。
在表達(dá)式(7)中的應(yīng)變等于鑄輥220的壓縮比。但僅有一點(diǎn)不同，即鑄輥220的壓縮比是以百分?jǐn)?shù)來表示的。應(yīng)變速率在雙輥帶材連鑄條件時(shí)，考慮按3秒-1計(jì)算。而鑄輥220的軋制力與該鑄輥220的壓縮比之間的關(guān)系，通過將表達(dá)式(5)--(8)代入到表達(dá)式(4)中得到。
圖10示出了根據(jù)帶材240的厚度和鑄輥220的直徑計(jì)算的，與鑄輥220的壓縮比對(duì)應(yīng)的鑄輥軋制力的結(jié)果。圖10還顯示了雙鑄輥220中，每個(gè)輥?zhàn)訛殂~質(zhì)材料制作澆鑄不銹鋼時(shí)的計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算中，假設(shè)溫度大約為1350℃，帶材寬度約為350mm，帶材厚度約為4mm，輥徑約為750mm，且應(yīng)變速率為3秒-1，在表達(dá)式(5--8)中，Km＝4.7kg/mm2，Bm＝350mm，Qp＝1.58，且Ld＝12.9mm。作為計(jì)算結(jié)果，參見圖11，該鑄輥220的軋制力大約是33.6噸。在這時(shí)，凝固位置260的高度約為13mm。
通過以上步驟，凝固位置260的高度HS可以利用連鑄過程中容易測(cè)量的該鑄輥220的軋制力計(jì)算出來。在圖11中，鑄輥220的軋制力與凝固位置260之間的關(guān)系，通過用帶材240的厚度和該鑄輥220的直徑計(jì)算得出。如圖11中指出的，當(dāng)鑄輥220的軋制力增加時(shí)，凝固位置260的高度HS也增加。
如圖11所示，當(dāng)厚度約為4mm的帶材在鑄輥220的軋制力約為20噸的條件下鑄造時(shí)，凝固位置260的高度HS大約為8mm。因此，如果邊部擋板230的底邊到輥縫點(diǎn)222的高度HE保持在大約8mm的高度時(shí)，施加到該邊部擋板230上的力可以減少到最小。該施加到邊部擋板230上的力由安裝在邊部擋板水平控制單元10中的測(cè)壓頭50測(cè)量，并且最好控制在一個(gè)合適的數(shù)值。
當(dāng)在步驟320計(jì)算出對(duì)應(yīng)于鑄輥220的軋制力的凝固位置260的位置以后，在步驟330中應(yīng)用測(cè)壓頭50測(cè)量出該鑄輥220在連鑄過程中的下一個(gè)軋制力。在這個(gè)工況中，安裝在軋制力控制單元235上的測(cè)壓頭50不斷地測(cè)量鑄輥220施加到帶材240上的軋制力，并把測(cè)量數(shù)值提供給控制器100。
下一步，在步驟340將確定計(jì)算的相應(yīng)于鑄輥220的軋制力的凝固位置的值，是否與當(dāng)前的邊部擋板230的高度相適應(yīng)。如果合適，該控制器100將在步驟320中，把通過凝固位置260的高度與鑄輥220的軋制力的相互關(guān)系，由輥220的軋制力計(jì)算出凝固位置260的高度HS與邊部擋板230的高度對(duì)比，這個(gè)高度通過連續(xù)測(cè)量距邊部擋板水平控制單元10的液壓缸18的垂直方向距離得到，并以電信號(hào)的形式傳送。垂直位置測(cè)量傳感器32用于邊部擋板垂直控制單元30之中。在步驟340，凝固位置260的高度HS與邊部擋板230的高度HE相等，則該邊部擋板位置控制操作就在步驟360完成。而如果不相等時(shí)，該邊部擋板230要在步驟350上下移動(dòng)到一位置，在該位置上，該邊部擋板230的高度HE與凝固位置260的高度相同，這個(gè)位移操作由該邊部擋板垂直位置控制單元30中的液壓缸34完成。
本發(fā)明的邊部擋板位置控制方法300，應(yīng)用于雙鑄輥帶材連鑄工藝上，該連鑄工藝帶有一對(duì)鑄輥220和安裝在其兩個(gè)端面的一對(duì)邊部擋板230，用來在兩個(gè)鑄輥220之間鑄造帶材240。該控制方法包括以下步驟測(cè)量連鑄過程中鑄輥220對(duì)帶材240的實(shí)際軋制力；以及將邊部擋板230的底邊移動(dòng)到與所測(cè)量的鑄輥220軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置260的位置。
為了驗(yàn)證本發(fā)明的詳細(xì)操作效果，在以下的說明中討論了一系列的實(shí)施例，并將其結(jié)果示于圖13(a)和13(b)中。實(shí)施例圖11顯示了在以下條件下，即邊部擋板230的高度HE變化時(shí)的帶材240的鑄造結(jié)果。如圖11所示，如果在鑄輥220的軋制力大約為10噸的條件下進(jìn)行厚度大約2mm的帶材240的澆鑄，則把邊部擋板230的高度HE控制在大約6mm高度處，而如果是在鑄輥220的軋制力大約為50噸的條件下進(jìn)行這個(gè)操作，則控制該邊部擋板230的高度HE在大約10mm的高度處。在依據(jù)本發(fā)明控制邊部擋板230的位置時(shí)，帶材240的邊部質(zhì)量很好，且邊部擋板230的磨損極大地減少。
當(dāng)在鑄輥220的軋制力約為50噸的條件下，進(jìn)行厚度約2mm的帶材240的澆鑄時(shí)，圖13(a)示出了將邊部擋板230的高度HE，依據(jù)已有的工藝，定位到大約0mm時(shí)帶材240的邊緣端面；而圖13(b)則示出了依據(jù)本發(fā)明，將該邊部擋板230的高度HE定位到約10mm時(shí)的帶材240的邊緣端面。
當(dāng)邊部擋板230的高度HE定位在輥縫點(diǎn)222處，即依據(jù)傳統(tǒng)的裝置和方法到達(dá)約0mm處時(shí)，凝固的鋼粒子強(qiáng)烈地附著在帶材240的邊部或在帶材240的邊部產(chǎn)生撕裂。然而，當(dāng)該邊部擋板230的高度HE，定位于與凝固位置260的高度HS相當(dāng)?shù)奈恢茫吹竭_(dá)依據(jù)本發(fā)明的10mm處時(shí)，則帶材240的邊部的狀況是非常好且符合要求的。
至此，如上所述，在雙鑄輥帶材連鑄工藝中，應(yīng)用本發(fā)明的邊部擋板位置控制方法和裝置，能夠控制邊部擋板的高度，使之與凝固位置的高度相當(dāng)，從而將熔融金屬施加給該邊部擋板上的力減到最小。因此，可以使該邊部擋板的磨損減至最小。此外，在雙輥帶材連鑄工藝中應(yīng)用的本發(fā)明的邊部擋板位置控制方法和裝置能夠有效地防止熔融金屬的泄漏。這是因?yàn)?，該邊部擋板即使施加很輕的外力，也不會(huì)出現(xiàn)后退運(yùn)動(dòng)，從而確保得到高質(zhì)量的帶材。
顯而易見，對(duì)那些熟知本技術(shù)領(lǐng)域的人來說，應(yīng)用于雙輥帶材連鑄工藝的本發(fā)明的邊部擋板控制裝置和方法，能進(jìn)行各種各樣的修改和變化，而不離開本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明試圖覆蓋那些納入所附的權(quán)利要求書及其等同物中的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種雙鑄輥帶材連鑄工藝中用的邊部擋板位置控制方法，通過控制邊部擋板位置來改善帶材的質(zhì)量，所述的方法包括以下步驟計(jì)算與雙鑄輥的軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置的位置；用測(cè)壓頭測(cè)量出該雙鑄輥在連鑄時(shí)的軋制力；確定與測(cè)量的雙鑄輥的軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置，是否與當(dāng)前邊部擋板的高度相對(duì)應(yīng)；并且將邊部擋板移動(dòng)一位置，在該位置上，所述邊部擋板的高度與測(cè)量的對(duì)應(yīng)于鑄輥軋制力的凝固位置的位置相應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，計(jì)算所述位置的步驟包括以下步驟計(jì)算與雙鑄輥的壓縮比對(duì)應(yīng)的凝固位置的位置；和計(jì)算與雙鑄輥的壓縮比對(duì)應(yīng)的該雙輥的軋制力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，計(jì)算與雙鑄輥的壓縮比對(duì)應(yīng)的凝固位置的位置的步驟，是利用將下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式(1)和(2)代入下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式(3)得出該雙鑄輥的壓縮比，進(jìn)而計(jì)算出凝固位置的
G=GO+D(1-cosα),α=sin-1(2×HSD)---(2)]]>
其中，變量″G″代表在凝固位置處兩個(gè)鑄輥之間的間隙，″GO″是在輥縫點(diǎn)處兩個(gè)鑄輥之間的原始輥縫間隙，″D″是輥的直徑，″HS″是從輥縫點(diǎn)到凝固位置處的高度，而″α″是輥縫點(diǎn)和凝固位置與任一鑄輥中心的連線間的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，計(jì)算與雙鑄輥的壓縮比對(duì)應(yīng)的該雙鑄輥的軋制力的步驟，是通過將下面的表達(dá)式(5)--(8)代入到下面的表達(dá)式(4)中，得到該雙鑄輥的壓縮比與雙鑄輥的壓縮比之間的關(guān)系軋制力＝Km·Bm·Ld·Qp(4)其中，變量″Km″表示平均熱變形抗力(Kg/mm2)，″Bm″是平均帶材寬度，″Ld″是接觸弧長(zhǎng)度(mm)，而Qp是幾何因子；且Ld=α×D2---(5)]]>Qp=0.8+(0.45γ+0.04)D2G-0.5---(6)]]>
Km=f(C,ϵ,ϵ.,T)=Cϵnϵ.mexp(AT)---(8)]]>這里，變量″C″代表化學(xué)成份，″ε″為應(yīng)變，
為應(yīng)變速率，而T是溫度(°K)，并且在澆鑄304不銹鋼時(shí)，在普通熱軋工藝中，C＝0.24，n＝0.07，m＝0.05，而A＝5700，但是在帶材連鑄時(shí)，C＝0.2，n＝0.07，m＝0.05，而A＝5300。
5.一種邊部擋板位置控制裝置，通過控制雙鑄輥帶材連鑄工藝中的邊部擋板的位置，來改善帶材的質(zhì)量，該工藝中，設(shè)置一對(duì)鑄輥并在輥的兩側(cè)端面上設(shè)置了邊部擋板，連鑄帶材用兩個(gè)鑄輥之間的熔融金屬連鑄成型，所述的裝置包括邊部擋板水平控制單元，它有適合與邊部擋板連接的第一液壓缸，該邊部擋板分別安裝在鑄輥的兩個(gè)端面上，從而允許邊部擋板分別在鑄輥的兩個(gè)端面的邊緣部位保持一個(gè)預(yù)設(shè)定的力，還有水平位置測(cè)量傳感器，用來測(cè)量該邊部擋板的水平位移；在該邊部擋板水平控制單元的下表面上設(shè)置邊部擋板垂直控制單元，此控制單元有第二液壓缸，該液壓缸適合于使該邊部擋板水平控制單元抬起/下降，還有垂直位置測(cè)量傳感器，用來測(cè)量該邊部擋板垂直方向的位移，以便以此控制該邊部擋板的上下移動(dòng)；第一測(cè)壓頭，用來測(cè)量由于連鑄施加給該邊部擋板的外力；第二測(cè)壓頭，用來測(cè)量鑄輥施加給帶材的軋制力，該軋制力是由于連鑄和熱軋而引起的；以及控制器，通過使用邊部擋板垂直控制單元將邊部擋板移動(dòng)到一個(gè)位置，在此位置，該邊部擋板的底邊高度與熔池的凝固位置高度相對(duì)應(yīng)，此凝固位置高度根據(jù)由第二測(cè)壓頭測(cè)量的鑄輥的軋制力計(jì)算得出。
全文摘要
用于雙鑄輥帶材連鑄工藝中的邊部擋板位置控制的裝置和方法,計(jì)算鑄輥的壓縮和鑄輥的軋制力,求得凝固位置的高度,并調(diào)整連鑄過程中的邊部擋板高度,使其與所得凝固位置的高度相對(duì)應(yīng)。這將使連鑄過程中施加在該邊部擋板上的力降到最小,降低邊部擋板的磨損程度,并改善帶材兩個(gè)邊緣部分的側(cè)表面的質(zhì)量。這種新方法包括以下步驟:計(jì)算與雙鑄輥的軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置,并將計(jì)算結(jié)構(gòu)圖表化;應(yīng)用測(cè)壓頭測(cè)量出該雙鑄輥在連鑄過程中的實(shí)際軋制力;確定與測(cè)量的雙鑄輥的實(shí)際軋制力對(duì)應(yīng)的凝固位置,是否與當(dāng)前的邊部擋板的高度相適應(yīng);并且將該邊部擋板移動(dòng)到一位置,在該位置上,該邊部擋板的高度與測(cè)量的對(duì)應(yīng)于鑄輥軋制力的凝固位置的位置相同。
文檔編號(hào)B22D11/16GK1248188SQ98802678
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月20日
發(fā)明者鄭成仁, 金東君, 宋帝明 申請(qǐng)人:浦項(xiàng)綜合制鐵株式會(huì)社, 浦項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院