[发明专利]连续铸造中的断裂检测

说明书

本发明涉及金属液的连续铸造，更具体地涉及连续铸造过程中的断裂的检测。

在连续铸造过程中，金属液被连续地引进一个垂直设置、有液体冷却、带上、下开口端的金属模顶部。金属通过该模下行，部分固化的金属连续地从该模具的底部排出。更详细地说，当金属液通过该模具下行时，与该冷却模的内表面相接触的金属受到急冷，形成一个围绕金属液内部的铸造金属壳，这个铸造金属壳一般是当它从该模具底部排出时金属的形状。铸造过程开始时，通常采取的措施是在该金属壳底部的金属液固化之前，将它保留在该模具之内。

在金属壳通过模具下行的过程中，它逐渐变厚。铸造过程中，在模具内金属液顶部表面稍下处的模具壁上产生一个热点，该金属液的顶部表面一般维持在模具上端附近。当铸造金属壳通过模具下行，在粘结或吊钩型断裂发生过程中热点以较慢的速率同样地下行，在下降的热点部位导致铸造金属壳发生裂缝或变薄。当该热点到达模具的底部开口端时，出现金属液的断裂。这些断裂是危险的并造成浪费。

存在二种主要的断裂形式：吊钩型和粘结型。吊钩型断裂是由于金属液溢出模具顶部造成的。粘结型断裂是由于金属壳的上部，或某部分粘结在模具壁上，并从其余的下行金属壳上分离产生的。

热点和断裂的详细讨论以及与这两个内容有关的研究都记载在本发明人于1988年5月17日至19日在布鲁塞尔召开的关于连续铸造第四次国际会议上发表的题为“粘结和吊钩型断裂的研究”论文（An    Investigation    of    Sticker    And    Hanger    Breakouts）中第668页至681页上，这些被揭示的内容在这里作为相关的参考资料。

在一般工业生产用的，垂直设置的连续铸模中，冷却液是通过模具侧壁中垂直设置的管道来循环的。另外，多个热电偶形式的温度传感器嵌入模具的侧壁内，它们沿垂直方向间隔放置，以便测量这些垂直间隔位置上每一处的温度。这些温度测量值表示出模具上各个垂直位置上模具内金属壳的对应温度。

现有技术中存在一种在连续铸造模的底部开口端预测金属液断裂可能性的方法。这种方法使用了上一段所描述的在模壁上配置热电偶的方法，由数个垂直间隔开的热电偶，例如三个热电偶测得连续的温度测量值，并将其在图上绘制出曲线，该图的纵座标是温度，水平座标是时间。将数个热电偶的温度与时间的关系曲线，绘制在同一张图上。在不存在断裂危险的正常的铸造过程中，读出的温度值随向下顺序的热电偶应该是逐渐减小的。当模具顶部附近的热电偶测量出一短暂的上升值，随后又随时间下降，并且当这种温度特性按向下的次序顺序地在每个较低的热电偶处重复出现时，它意味着存在一个下行的热点，并且存在断裂的危险，除非采取校正措施。典型的校正措施是要将从模具排出的连续铸造金属壳的速度减慢或停下来，这样就给予金属壳内的金属在热点的位置凝固和/或变粗的机会。

上述断裂预测方法的更详细说明记载在促尼奥卡（Tsuneoka）等人在1985年美国机械工程师协会举行的炼钢会议上发表的题为“连续铸造模具中固化的测量和控制系统”（Measurement    and    Cotrol    System    of    Solidification    in    Continuous    Casting    Mold）的论文第3至10页中，尤其是在第3至5页。

依赖嵌入连续铸造模具模壁内的热电偶装置来预测断裂的缺点是这些热电偶要经受非常严酷的工作条件，并需要频繁地维修或更换。由于这种原因，不能总是依靠它们连续地提供模具内所有高度上的温度状态的准确读数。

建立在模具摩擦或模具总热传导率随时间变化的基础上的其它一些断裂预测装置和方法都不能充分可靠地预测断裂，因此不能用于这个目的。

本发明的方法和设备避免了先有技术中预测断裂方法的这些固有缺点和不足。

在最广义的方面，本发明包括这样一种方法和设备，在这种方法和设备中可以连续地进行下列测定：（a）模具内金属液面位置（b）模具内温度峰值位置，上述两者都是相对于模具顶部而言的;（a）与（b）之间的垂直距离被记录下来;对这个距离进行连续地监控，以便检测该距离的任何增量。该距离有显著的增加表明如果不采取校正动作就会存在断裂的可能性。

在一个实施例中，温度峰值的位置可以通过在模具壁的上、下模端之间多个垂直间隔开的位置上设置的多个温度传感器来测定。在另一个实施例中，不需要在模壁中设置温度传感器。