[发明专利]金属铸造用结晶器

说明书

技术领域

本发明涉及包括许多温度测量机构的金属铸造用结晶器，所述多个温度测量机构设置在结晶器壁中，用于测定在浇铸作业中在器壁中的温度分布。

背景技术

这样的包括多个温度测量机构的结晶器在现有技术中是已知的，例如在国际专利申请号WO2004/082869A1中被公开。根据该文献所述的技术教导，这些呈热偶形式的温度测量机构被单独安装在分别为其而设的结晶器中的独立孔内。这些独立的热偶以弹簧力被压在孔底面上，用于在那里保证其测点接触到结晶器材料。这些热偶以不同深度被安装在结晶器板中。这对确定结晶器板中的热流密度是非常有意义的。

将各独立热偶安装在单独结晶器板中的上述方式要求高的安装成本。热偶的连接一般通过独立的哈廷连接器来实现。在安装时连接器通常被不小心损坏，对此将采取费事的正确连接方式的再建。热偶的相对定位是成问题的。在只有例如10毫米间距时，只有1毫米的孔深度偏差和进而热偶测量顶尖在深度方向上的位置偏差已经造成测量结果的10％偏差。

发明内容

源于该现有技术，本发明基于以下任务，如此改进已知的包括多个温度测量机构的金属铸造用结晶器，即所述多个温度测量机构的安装成本将被降低，但同时仍然保证高的可靠性和测量结果的可信度。

该任务将通过权利要求1的主题来完成，其特征是，所述多个温度测量机构相对固定定位地设置在一个模块中并连同模块一起构成一个结构单元，该结构单元为确定温度分布被安装在结晶器壁中或结晶器壁处。

本发明解决方案的巨大优势在于，该结构单元，即包括设于其中的多个温度测量机构的模块，可以在安装整个结晶器于设备中之前已经在工厂内由生产商来预安装。

这些温度测量机构在模块中的预安装有利地实现了这些温度测量机构的自由精确的相对定位，即按照期望的适当相互间距和适当的深度。尤其是，不必再通过用于拧紧水箱到结晶器上的、尤其呈热偶形式的温度测量机构像过去那样延伸于其中的紧固螺栓的距离来限定该间距。取而代之的是，在模块中的预安装也允许这些温度测量机构或者说其测量顶尖彼此相互间隔很近，例如10毫米，从而可以通过分析计算所测定的温度分布在整个铸坯宽度范围内连续监测在结晶器内变冷凝固的铸坯的纵向开裂并实现断裂早期识别。通常，可以通过自由定位该温度测量机构而将测量结果偏差减小到最小值，因此显著提高测量的可靠性。

于是在该结晶器的最终安装时，该结构单元连带温度测量机构在内地还只是完全被安装在器壁内或器壁上。尤其在结晶器最终安置时的温度测量机构的安装成本因而被限制到最低水平。

根据本发明的第一实施例，该结晶器壁具有用于容纳该结构单元的缺口。此时要注意保证在该结构单元和结晶器材料之间的尽量最佳的热传导。对此一方面重要的是，缺口深度匹配于模块的深度或者说高度，并且尤其在结晶器中的缺口的底面或壁面和模块顶面或测量机构的测量尖之间，形成尽量好的大面积接触，以保证模块和结晶器壁之间的最佳热传导。热传导例如可以通过使用导热膏来改善，但是导热膏必须耐受高温，例如在浇铸作业中在结晶器中出现的高温。

该结构单元例如从冷侧被装入结晶器壁中或者说被安装到其上。为了该结构单元不影响在结晶器壁的冷却通道中的冷却介质流动，该结构单元在此情况下安装在两个相邻的冷却通道之间。

或者，用于结构单元的缺口以在结晶器壁中的侧向的最好是水平的孔的形式形成在热侧和冷却通道的底面之间。

为了尽量少地干扰结晶器壁中的热流动，该缺口在结构单元装入之后通过板状盖最好与结晶器壁的外表面平齐地又被封闭。于是可以实现也经过盖的热流动。

该模块或者说结构单元和在结晶器冷侧内或结晶器冷侧上的缺口最好在结晶器壁的厚度方向上，即横向于浇铸方向或者说从冷侧到热侧地，呈阶梯状形成。这种阶梯形状有利地保证了该模块或者说结构单元在结晶器内抗翻转的稳固性。

不仅结晶器的冷侧如上所述地具有缺口，而且该模块本身也具有缺口，以下称之为温度测量机构缺口，用于分别容纳一个温度测量机构。此时，该温度测量机构如此安置在该温度测量机构缺口内，其测量顶尖接触该缺口的底面或壁面。

该温度测量机构例如可以呈热偶或光纤温度传感器的形式，其中在后者情况下，可以借助光时域反射测量OTDR方法或者法布里-布拉格光栅FBG法来实现温度测量。这种相位光学温度传感器很薄，这有以下优点，即许多温度测量点可以相互靠近布置，其信号或测量结果不会相互影响和失真。