專利名稱：優(yōu)化鑄件表面質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)化在鑄造設(shè)備中生產(chǎn)的鑄鋼的鑄件表面質(zhì)量的方法。
在連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造鑄鋼時鑄件一般以恒定的速度輸出。在鑄模中熔料面的高度是通過調(diào)節(jié)從配料器來的金屬液的輸入量使之保持不變的。有一些鑄造設(shè)備，尤其是棍棒或大鋼坯鑄造設(shè)備，采用從配料器恒定地輸入金屬液量的方法進行鑄造，并且通過改變鑄件輸出速度來調(diào)節(jié)鑄模中的熔料面。上述兩種方法對專業(yè)技術(shù)人員來說是熟悉的，因而無需提出專門參考文獻。
在上述兩種情況下，其中第一種比第二種稍微簡單些，為了確定鑄模中的異常情況，進行了測量鑄件和鑄模間的摩擦性能的試驗。這些測量是這樣建立的在鑄造時為了移動鑄模所需的力被測量并且將其與空載時出現(xiàn)的力相比較。其中至今不僅利用和研究機械方式而且也利用和研究液壓方式傳動的鑄模振動傳動裝置?！斑B續(xù)鑄錠標準報導”第30卷，1991年1月，第4至5頁公開了應(yīng)用機械的鑄模傳動裝置的這種系統(tǒng)。
一種液壓方式鑄模傳動裝置系統(tǒng)已由DE3543790C2公開。
下述的方法在鑄件表面的生成和質(zhì)量方面是周知的(見例如“鋼和鐵”108(1998)第3期，第1125至1127頁)在振動的鑄模中利用加入的熔料粉末在鑄模壁與鑄件表層之間形成一潤滑薄膜是很有意義的。因此人們也研究(“鋼和鐵”107(1987)第14,15期，第673至677頁)如何通過測量離模時的拉力來確定鑄模中的鑄件的性能。為此，一個相應(yīng)結(jié)構(gòu)的力測量裝置被裝在冷鑄件中。這個方法當然僅適用于在離模時進行檢驗。而在真正的生產(chǎn)工序中是不能使用這種測量方法的。
因為除了鑄模和鑄件表層間的潤滑程度之外，例如由振動參數(shù)(沖程高度，沖程頻率，曲線形式)引起的鑄模內(nèi)部的變化，以及鋼質(zhì)本身，鑄件輸出速度，冷卻條件，鋼溫以及尤其是用軋輥時鑄件的引導方式，對于鑄件的形成都起作用，單獨比較空載運行和熔料運行情況下鑄模振動過程不能得出直接的真實反映熔料運行的結(jié)果。
在所有這些考慮中都假設(shè)鑄件在鑄模中的速度是勻速的，此假設(shè)可能是基于以下事實作出的鑄件的輸出是通過勻速旋轉(zhuǎn)的軋輥完成的。然而實際的鑄件速度主要受鑄模中摩擦狀況的影響。這可以從肉眼見得到的鑄件隨時間不同存在向上和向下的運動得知(見“鋼和鐵”(1987)，第14,15期，第673至677頁)。DE3806583A1公開了以下內(nèi)容鑄件運動過程在一個盡量鄰近其離開鑄模的區(qū)域中被獲取，這時測量信號通過一個二極管行攝象機送到一個評估單元或一個顯示單元去。該文所公開的方法用于考慮鑄件或設(shè)備的固有振蕩的影響并且調(diào)節(jié)全部設(shè)備的運行方式使其不超出臨界范圍。
本發(fā)明的目的在于改進現(xiàn)有的測量方法，從而可以對可控的運行參數(shù)直接進行控制，以改善鑄件表面性能。
本發(fā)明的任務(wù)通過權(quán)利要求書中獨立權(quán)利要求所述的技術(shù)得以完成。本發(fā)明的進一步解決方案在各從屬權(quán)利要求中指出。
按照本發(fā)明，鑄件的實際路徑和其速度的時間分布以高精度被測量。這樣得到的實際相對速度然后與其它的同時獲取的影響值相比較，并且用一個適當?shù)年P(guān)聯(lián)方法，主要用多次控制值計算(multipler Einfluss-groessen-rechnung)將它們相互聯(lián)系起來。這種測量方法提供鑄件路徑時間分布的原始信息。通過與一個平均路徑的差分求得相對于規(guī)定路徑及規(guī)定速度的相對路徑及相對速度的時間分布。由實際值和規(guī)定值的偏差構(gòu)成一個控制信號，用以改變?nèi)哿戏勰┏煞?，使得摩擦系?shù)和/或鑄模振動減小。
通過測量傳動裝置的圓柱力確定傳動系統(tǒng)鑄模沖程中的摩擦功和摩擦功率，并且根據(jù)給定的目標值來優(yōu)化控制值。
通過單線測量(one-line-Messung)和應(yīng)用所找出的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立一個閉合的調(diào)節(jié)環(huán)，并且施加影響于諸如熔料標記深度和熔料標記間隔等“表面外形”目標值。
在一個優(yōu)良的結(jié)構(gòu)中，用于改變鑄模振動的信號如此控制振動傳動裝置的控制單元，使得由鑄模傳遞到鑄件的運動脈沖盡可能減小或者盡可能接近于零。建議在液壓傳動裝置中采用空載和運行狀態(tài)液壓缸中的壓力差作為測量值。在機械傳動設(shè)備中這個值通過一個測量力的單元獲取。
對摩擦值的影響較多來自于鑄件的潤滑程度。按照本發(fā)明，當實際值偏離規(guī)定值時應(yīng)如此改變?nèi)哿戏勰?，使得摩擦值減小。為此，建議改變各種熔劑粉末相互間混合的比例，并且必要時控制熔劑粉末的聚合狀態(tài)，使得它至少由于預(yù)熱而軟化，且在某些情況下變成可流動的，所述控制在粉末供給鑄模中的金屬液之前進行。
下面結(jié)合


本發(fā)明的一個實施例。附圖中，圖1是原理性框圖，圖2是鑄件路徑曲線的一個典型示圖，圖3是鑄件路徑曲線的偏差。
圖1示出一個鑄件11，它被滾輥14引導著離開鑄模12。
鑄模12與一個熔料粉末饋送線相連接，它通過閥門16連接于熔料粉末容器15。此外熔料粉末饋送線17經(jīng)過一個加熱裝置18。
在鑄件11的窄側(cè)面旁有一個傳感器，此處是一個二極管行攝像機，它拍取鑄件的二極管行，同時攝像機所對準的方向與熔料方向一致。
二極管行攝像機21通過測量線28與測繪器22連接，測繪出關(guān)于距離24和關(guān)于速度23的鑄件運動情況。
關(guān)于鑄件速度和鑄件路徑變化的信號被送到一臺計算機和必要時一臺顯示設(shè)備25，必要時送到一臺打印機。
計算機26此外還輸入?yún)?shù)27。
計算機26的輸出通過一根控制線31和一個控制單元32連接到熔料粉末容器15的可調(diào)閥門的調(diào)節(jié)器16，并且通過控制單元33連接到對熔料粉末的加熱裝置18。
計算機26還通過一根控制線34連接到一個控制振動器13的控制單元35。
圖2示出獲取的測量信號的一個典型圖形。圖中上部示出鑄模平均速度的一段，在給出的例子中這一段平均速度按照正弦曲線擺動。
下面的一個圖示出全部鑄件的平均鑄件速度，其中重迭著此范圍內(nèi)直接以鑄模名義示出的鑄件實際速度。應(yīng)清楚地知道的是在鑄模附近它與鑄件表層與鑄件的鑄模內(nèi)壁間的摩擦和必要時短時的粘合的關(guān)系。下面的正弦形曲線示出鑄模的實際路徑。再下面示出鑄模附近鑄件的實際路徑。
在繪制鑄件速度和鑄件路徑時涉及到的是測量值，而不是計算值。所示出的曲線是一個例子，它示出典型的實際形狀及評估點。從最小點，最大點和換向點的排列使專業(yè)人員可以推斷鑄模中的鑄件的實際性能。為了判斷，可利用在時刻T鑄件的位置和點A處曲線的形狀。這里距離S是由速度V直接導出的。
圖3示出鑄件路徑的偏差。這里應(yīng)注意的是各條曲線在點A的曲率半徑以及必要時，存在的方向變化。通過對鑄模的振動及熔料粉末的控制來對鑄件實際路徑的結(jié)構(gòu)進行控制。
權(quán)利要求
1．在鑄造設(shè)備中生產(chǎn)鑄件，尤其是鑄鋼的方法，其中流動的金屬輸入到一個通過式鑄模中并在部分硬化狀態(tài)下從鑄模中輸出，鑄件在盡可能鄰近離開鑄模的區(qū)域內(nèi)的運動過程被獲取，運動過程的獲取通過對光束有反應(yīng)的傳感器無接觸地和無延遲地實現(xiàn)，并且這些傳感器如此被配置和排列，使得它們產(chǎn)生一個關(guān)于鑄件的路徑-時間特性的有用測量信號，其特征在于以下的方法步驟，a)熔料表面被復(fù)蓋一層形成流動的熔渣的熔料粉末，以在鑄件表層和鑄模內(nèi)壁之間形成一潤滑薄膜，b)一個反映鑄件表層和鑄模內(nèi)壁之間的摩擦力的測量值在振動裝置中被獲取，并且此信號被送到作為評估單元的計算機，c)反映鑄件的路徑-時間特性的測量信號也被送到上述計算機，d)在計算機中反映鑄件路徑-時間特性和鑄模中鑄件的摩擦力的測量值及測量信號被關(guān)聯(lián)以產(chǎn)生可比較的值，并且與一個規(guī)定值比較，其中e)規(guī)定值作為鑄件速度的平均值由鑄件的路徑-時間特性生成，f)從實際值與規(guī)定值的偏差產(chǎn)生一個信號，用以改變?nèi)哿戏勰┏煞?，使得摩擦系?shù)和/或鑄模振動減小。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于改變鑄模振動的信號是如此控制傳動裝置的控制單元的，使得從鑄模傳遞給鑄件的運動脈沖盡可能小或者接近于零。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反映鑄模中鑄件的摩擦力的測量值在鑄模振動裝置用液壓傳動裝置時由空載和運行狀態(tài)之間液壓缸中的壓力差構(gòu)成。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反映鑄模中鑄件的摩擦力的測量值在用機械傳動裝置時從一個設(shè)置在振動桿(Ozillations-gestaenge)中的力測量單元獲得。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各種熔料粉末相互混合的比例被改變。
6．如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，熔料粉末的聚合狀態(tài)在其與鑄模中的流動金屬接觸之前被改變，例如通過饋給熱能而使其軟化或變成可流動。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過側(cè)面鄰近鑄件，在鑄件窄側(cè)面附近安裝的一個二極管行攝像機用光學方法獲取鑄件的路徑-時間特性，攝像機對準的方向與鑄造方向一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及在鑄造設(shè)備中生產(chǎn)鑄件,尤其是鑄鋼的一種方法,其中鑄件的運動過程被獲取并受控。本發(fā)明的特征在于以下的方法步驟:a)熔料表面被覆蓋一層形成流動的熔渣的熔料粉末,以在鑄件表面和鑄模內(nèi)壁之間形成一潤滑薄膜,b)一個反映鑄件表層和鑄鑄模內(nèi)壁之間摩擦力的測量值在振動裝置中被獲取,并且此信號被送到作為評估單元的計算機,c)反映鑄件的路徑－時間特性的測量信號也被送到計算機,d)在計算機中反映鑄件路徑－時間特性和鑄模中鑄件的摩擦力的測量值及測量信號被關(guān)聯(lián)和聯(lián)系到一個可比較的值,并且與一個規(guī)定值比較,其中,e)規(guī)定值作為鑄件速度的平均值由鑄件的路徑－時間特性生成,f)從實際值與規(guī)定值的偏差產(chǎn)生一個信號,用以改變?nèi)哿戏勰┏煞?使得系數(shù)和/或鑄模振動減小。
文檔編號B22D11/053GK1215357SQ97193564
公開日1999年4月28日 申請日期1997年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月2日
發(fā)明者弗里茨－彼德·普萊修辛格, 勞薩爾·帕斯查特, 漢斯·古恩特·蘇爾姆, 漢斯·烏韋·弗蘭岑, 格德－堯奇姆·德培 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司