專利名稱：用于在起動(dòng)鑄造過(guò)程時(shí)控制鑄坯鑄造設(shè)備中的鑄坯的凝固的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在配備有過(guò)程計(jì)算機(jī)的鑄坯鑄造設(shè)備(StranggieBanlage) 中鑄造鑄坯的方法，該鑄坯鑄造設(shè)備具有至少一個(gè)鑄造機(jī)器，其中該過(guò)程計(jì)算機(jī)包括第一軟件，該第一軟件實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算并且調(diào)節(jié)鑄造過(guò)程。
背景技術(shù)：
在鋼的鑄坯鑄造中，通過(guò)鋼在硬模中的一次冷卻和在鑄坯引導(dǎo)裝置的區(qū)域中的二次冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn)凝固。在鑄坯引導(dǎo)裝置內(nèi)，水或水氣混合物在鑄坯引導(dǎo)輥之間空出的區(qū)域中的壓力下被直接噴射到鑄坯外殼上；由此從鑄坯中提取熱。凝固的過(guò)程可以劃分為不同的階段。在硬模中，首先凝固的是具有幾毫米厚度的薄鑄坯外殼，該鑄坯外殼的特點(diǎn)是細(xì)粒的組織。由于高的凝固速度，化學(xué)組成的區(qū)別基本上不能通過(guò)擴(kuò)散被平衡。因此，鑄坯外殼中的合金元素的組成與熔化物中的相應(yīng)元素的份額不同。例如幾個(gè)元素在熔化物中積聚。隨著鑄坯外殼的厚度增加，液態(tài)鋼在鑄坯芯中穿過(guò)鑄坯外殼向外的熱傳遞變差。 定向的樹(shù)枝狀凝固的階段開(kāi)始，其中樹(shù)枝狀結(jié)晶體的主軸沿著熱流方向取向。在此凝固速度也仍然如此高，使得幾個(gè)合金元素繼續(xù)在剩余熔化物中積聚。積聚的熔化物的一部分留在樹(shù)枝狀結(jié)晶體臂之間，使得凝固的鑄坯外殼的化學(xué)組成可在短的間隔內(nèi)改變。根據(jù)凝固的剩余熔化物的流動(dòng)能力，生長(zhǎng)的鑄坯外殼之間的幾何比例從特定時(shí)刻起、即在達(dá)到所謂的臨界漿糊直徑(Sumpfdurchmesser)時(shí)阻止熔化物的進(jìn)一步交換。但是利用例如已經(jīng)從 EP 0 450 391 Bl中公知的軟度減小——即所謂的“Soft Reduction (軟度減小)”——的方法，存在用于減小不期望的熔析效應(yīng)的方法可用。在此，附加于熱收縮，鑄坯厚度在最終硬化的范圍內(nèi)通過(guò)外力被減小，以便由此平衡液態(tài)鑄坯芯的增強(qiáng)的體積減小并且防止積聚的剩余熔化物的吸入。從論文"Soft Reduction von Kniippeln auf der StranggieBanlage SO der Saarstahl AG ” (Stahl und eisen 127 (2007)Nr. 2，第 43 — 50 頁(yè))中公知有一種方法， 通過(guò)該方法可以用低成本判斷Soft Reduction、即軟度減小對(duì)鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量的影響。為此在二次冷卻的范圍內(nèi)升高所有的這樣的輥這些輥參與軟度減小或者位于軟度減小的區(qū)域之后。從該論文中還公知有，借助于數(shù)學(xué)物理模型來(lái)調(diào)節(jié)溫度、漿糊尖峰(Sumpfspitze) 或臨界漿糊直徑的位置。調(diào)節(jié)過(guò)程的操縱變量是二次冷卻的水量和鑄造速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，改善制造鑄坯時(shí)的生產(chǎn)率，其方式是已經(jīng)在金屬鑄坯的板坯、塊鋼或者鋼錠的最初幾米被鑄造出來(lái)以后就保持所期望的材料條件。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)在開(kāi)頭所述類型的方法中通過(guò)如下方式來(lái)解決過(guò)程計(jì)算機(jī)中的附加的快速計(jì)算的第二軟件在新投入的鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段期間或者在要鑄造的鑄坯在持續(xù)的過(guò)程期間參數(shù)改變時(shí)影響鑄造過(guò)程，其方式是第二軟件處理來(lái)自持續(xù)的鑄造過(guò)程的當(dāng)前獲得的數(shù)據(jù)和/或來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并且生成校正因子，借助于這些校正因子，第二軟件為鑄造過(guò)程生成經(jīng)過(guò)校正的額定數(shù)據(jù)，直到如下時(shí)刻從該時(shí)刻起利用實(shí)時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)完全表示鑄造過(guò)程并且第一軟件僅僅利用這些數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)鑄造過(guò)程。通過(guò)這種方式，尤其是在鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段中成功地減小了通常被設(shè)計(jì)為不可使用的鑄坯材料的長(zhǎng)度。通常，板坯或塊鋼的高達(dá)25m的鑄坯長(zhǎng)度常常是不可使用的。如果考慮到并行地多重鑄造和排列高達(dá)六個(gè)塊鋼鑄坯或者兩個(gè)板坯鑄坯，則由此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)得出150m的總塊鋼長(zhǎng)度的損失，該損失通過(guò)本發(fā)明被避免。但是由于在起動(dòng)階段中至少需要鑄坯的二次冷卻區(qū)域中的如下長(zhǎng)度直到該長(zhǎng)度，設(shè)備計(jì)算機(jī)的用于有規(guī)律地確定例如冷卻水量的額定數(shù)據(jù)的、實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算的第一軟件能夠檢查調(diào)節(jié)變量，并且由于經(jīng)過(guò)了調(diào)節(jié)變量可以被遵循以前的另外的時(shí)間，因此根據(jù)本發(fā)明，使用同一設(shè)備計(jì)算機(jī)中的第二軟件，以便通過(guò)這種方式能夠從外部輸送所需的調(diào)節(jié)參數(shù)，使得與現(xiàn)有技術(shù)不同，幾乎從鑄造過(guò)程開(kāi)始時(shí)起、即從在鑄造硬模之下產(chǎn)生鑄坯時(shí)起就可以不再出現(xiàn)不可使用的鑄坯材料。通過(guò)本發(fā)明，通過(guò)在最初鑄造的幾米中就能夠遵循所鑄造的鑄坯的針對(duì)持續(xù)運(yùn)行所預(yù)先給定的值或值范圍來(lái)提高生產(chǎn)率。這通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算的第一軟件并行地安裝另一軟件，快速計(jì)算的第二軟件用于在過(guò)程開(kāi)始時(shí)或者在諸如鑄坯的厚度和寬度的過(guò)程參數(shù)變化時(shí)生成額定數(shù)據(jù)。第二軟件的任務(wù)在于，在鑄造開(kāi)始時(shí)或在開(kāi)啟調(diào)節(jié)時(shí)就利用過(guò)程參數(shù)和額定量 (額定溫度、臨界漿糊直徑的額定位置或者額定漿糊尖峰)確定所需的冷卻劑量(水量)。這是特別重要的，因?yàn)轭~定量強(qiáng)烈地受到諸如實(shí)際分析的當(dāng)前過(guò)程參數(shù)、熔化物過(guò)熱、二次冷卻的冷卻劑(水)的當(dāng)前冷卻劑溫度和硬模中的散熱的影響。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和唯一的圖中得出。第二軟件優(yōu)選地使用鑄造過(guò)程的過(guò)程參數(shù)以及額定量。有利地作為額定量使用尤其是在鑄坯的鑄坯橫截面較大的情況下的額定鑄造速度，鑄坯在預(yù)先給定位置處的額定溫度或者在多個(gè)預(yù)先給定位置處、尤其是表面處的額定溫度，臨界漿糊直徑(CMD) (CMD = critical mushy diameter)的額定位置和/或鑄造機(jī)器的輸出端范圍內(nèi)的鑄坯的額定漿糊尖峰。尤其是應(yīng)將較大的鑄坯橫截面理解成大于200mm 的鑄坯橫截面。優(yōu)選地作為過(guò)程參數(shù)使用鋼分析的結(jié)果，中間罐(Tindish)中、鑄造硬模中的金屬熔化物的溫度，用于冷卻硬模和二次冷卻區(qū)域的冷卻水量，以及用于冷卻硬模和在二次冷卻區(qū)域中的冷卻水的冷卻水溫度。有利地也可以規(guī)定，當(dāng)?shù)谝卉浖?或第二元件被關(guān)閉時(shí)，用于在鑄坯鑄造設(shè)備與第一和第二軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌浖鹪陂_(kāi)啟第一和第二軟件持續(xù)確定的時(shí)間段以后，僅僅在使用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的情況下生成鑄坯鑄造過(guò)程的額定數(shù)據(jù)。同樣有利的是，第二軟件包括具有所存放的過(guò)程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述過(guò)程數(shù)據(jù)借助于模擬功能或重播功能事后模擬所執(zhí)行的鑄造過(guò)程的經(jīng)過(guò)。同樣有利的是，第二軟件使用經(jīng)過(guò)修改的模擬功能或重播功能，以便減少到使用第一軟件為止的死區(qū)時(shí)間。附加地，有利地規(guī)定，用于測(cè)量鑄坯的鑄坯長(zhǎng)度的裝置進(jìn)行測(cè)量并且在超過(guò)預(yù)先給定的鑄坯長(zhǎng)度的情況下可以開(kāi)啟重播功能。
5
通常，本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)為軟件解決方案以改善具有至少一個(gè)鑄坯硬模的鑄坯鑄造設(shè)備的本身公知的計(jì)算機(jī)的功能。但是可替代地，本發(fā)明也可以以附加的計(jì)算機(jī)或者配備有附加的工作存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，本發(fā)明還涉及一種用于控制鑄坯鑄造設(shè)備中的鑄造過(guò)程的裝置， 該鑄坯鑄造設(shè)備具有實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算的用于執(zhí)行如上所述的方法的調(diào)節(jié)設(shè)備。該裝置根據(jù)本發(fā)明特征在于，該裝置具有快速計(jì)算機(jī)，該快速計(jì)算機(jī)用于在鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段中或者在要鑄造的金屬或者金屬合金在持續(xù)的鑄造過(guò)程期間變化時(shí)提供額定數(shù)據(jù)，并且調(diào)節(jié)設(shè)備替代于實(shí)時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)而使用由快速計(jì)算機(jī)所提供的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，該裝置包括具有所存放的過(guò)程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中快速計(jì)算機(jī)借助于模擬功能(重播功能)事后模擬所執(zhí)行的鑄造過(guò)程的經(jīng)過(guò)。附加地規(guī)定，存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的過(guò)程數(shù)據(jù)在鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段期間或者在持續(xù)的鑄造過(guò)程內(nèi)發(fā)生變化時(shí)可以由調(diào)節(jié)設(shè)備來(lái)使用。另一優(yōu)點(diǎn)是，快速計(jì)算機(jī)使用經(jīng)過(guò)修改的模擬功能，以便減少到使用有規(guī)律的調(diào)節(jié)設(shè)備為止的死區(qū)時(shí)間。


下面在實(shí)施例中根據(jù)唯一的圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。該圖示意性地示出鑄坯鑄造設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。
具體實(shí)施例方式為了能夠盡可能快地執(zhí)行計(jì)算，在鑄造過(guò)程開(kāi)始時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)接口 5給用于產(chǎn)生用于鑄造鑄坯的過(guò)程的額定數(shù)據(jù)的軟件1 (圖)與以實(shí)時(shí)方式進(jìn)行計(jì)算的軟件2同時(shí)輸送鑄坯4的所有過(guò)程數(shù)據(jù)3。但是軟件1不獲得當(dāng)前的鑄造速度，而是獲得例如在生成用于冷卻鑄坯的數(shù)據(jù)的冷卻程序中所存儲(chǔ)的額定鑄造速度和額定量。禾Ij用這些信息，軟件1比實(shí)時(shí)方式顯著更快地模擬鑄坯鑄造過(guò)程并且在模擬內(nèi)通過(guò)改變諸如水量和鑄造速度的操縱變量來(lái)調(diào)節(jié)額定量。由此可以盡可能快地提供在鑄造過(guò)程中為了達(dá)到額定量所需的冷卻劑量。軟件1在鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段期間確定用于專門(mén)的冷卻劑施加的當(dāng)前校正因子6 ；校正因子6通過(guò)接口 5被轉(zhuǎn)發(fā)給用于利用軟件2進(jìn)行計(jì)算的電路部分。軟件2于是生成冷卻劑量、尤其是水量的額定數(shù)據(jù)7，并且將該額定數(shù)據(jù)7通過(guò)接口 5發(fā)送給鑄坯4。全部數(shù)據(jù)都被傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)8。軟件1從數(shù)據(jù)庫(kù)8中提取來(lái)自較早的鑄造過(guò)程的數(shù)據(jù)9，這些數(shù)據(jù)9可以用于調(diào)節(jié)恰好結(jié)束的鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段并且通過(guò)數(shù)據(jù)接口 5被輸出給軟件1。這尤其是在例如由于操作失誤計(jì)算設(shè)備在數(shù)據(jù)接口 5和屬于數(shù)據(jù)接口 5的軟件異常的情況下有一段時(shí)間未被開(kāi)啟時(shí)是可能和必需的。然后當(dāng)計(jì)算設(shè)備被開(kāi)啟時(shí)，軟件2首先從數(shù)據(jù)庫(kù)8接收所需的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口 5來(lái)提供。在鑄坯橫截面較大的情況下，借助于冷卻劑調(diào)節(jié)到鑄坯中的臨界漿糊直徑的額定位置是不合適的，因?yàn)榇嬖诒砻鏈囟冗^(guò)低的危險(xiǎn)，過(guò)低的表面溫度導(dǎo)致鑄坯的表面損傷。在這種情況下更合適的是為了調(diào)節(jié)臨界漿糊直徑(CMD = critical mushy diameter，臨界漿糊直徑)而調(diào)節(jié)鑄造速度。
6
經(jīng)過(guò)修改的重播功能使得鑄坯鑄造設(shè)備的操作者能夠再次模擬過(guò)去執(zhí)行的鑄造。 這借助于存放在數(shù)據(jù)庫(kù)8中的過(guò)程數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行。降低鑄坯鑄造的材料的次品或質(zhì)量下降的另一可能性在于，在過(guò)晚開(kāi)啟計(jì)算機(jī)的軟件1和/或軟件2時(shí)使用經(jīng)過(guò)修改的重播功能。經(jīng)過(guò)修改的重播功能使得減小到使用具有軟件1、2的計(jì)算過(guò)程為止的死區(qū)時(shí)間，其方式是模擬不是實(shí)時(shí)地進(jìn)行，而是以最大計(jì)算速度進(jìn)行。這通過(guò)在開(kāi)啟軟件1、2時(shí)檢查當(dāng)前的鑄造長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果鑄造長(zhǎng)度大于例如10 米，則自動(dòng)開(kāi)啟重播功能。現(xiàn)在給軟件不是輸送當(dāng)前的過(guò)程數(shù)據(jù)，而是借助于重播功能傳送存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)8中的過(guò)程數(shù)據(jù)。于是，軟件1、2盡可能快地進(jìn)行計(jì)算，并且在模擬的鑄造長(zhǎng)度與當(dāng)前鑄造長(zhǎng)度一致時(shí)才將軟件1、2再次切換到正常的調(diào)節(jié)模式中，在該正常的調(diào)節(jié)模式中，當(dāng)前的過(guò)程數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)地處理。附圖標(biāo)記列表
1軟件
2軟件
3過(guò)程數(shù)據(jù)
4鑄坯
5數(shù)據(jù)接口
6校正因子
7額定數(shù)據(jù)
8數(shù)據(jù)庫(kù)
9來(lái)自較早鑄造過(guò)程的數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種用于在配備有過(guò)程計(jì)算機(jī)的鑄坯鑄造設(shè)備中鑄造鑄坯(4)的方法，該鑄坯鑄造設(shè)備具有至少一個(gè)鑄造機(jī)器，其中該過(guò)程計(jì)算機(jī)包括第一軟件(2)，該第一軟件實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算并且調(diào)節(jié)鑄造過(guò)程，其特征在于，過(guò)程計(jì)算機(jī)中的附加的快速計(jì)算的第二軟件(1)在新投入的鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段期間或者在要鑄造的鑄坯在持續(xù)的過(guò)程期間參數(shù)改變時(shí)影響鑄造過(guò)程，其方式是第二軟件(1) 處理來(lái)自持續(xù)的鑄造過(guò)程的當(dāng)前獲得的數(shù)據(jù)和/或來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)(8)的所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并且生成校正因子，借助于這些校正因子，第二軟件(1)為鑄造過(guò)程生成經(jīng)過(guò)校正的額定數(shù)據(jù)， 直到如下時(shí)刻從該時(shí)刻起利用實(shí)時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)完全表示鑄造過(guò)程并且第一軟件(2)僅僅利用這些數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)鑄造過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二軟件(1)使用鑄造過(guò)程的過(guò)程參數(shù)以及額定量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，作為額定量使用尤其是在鑄坯(4)的鑄坯橫截面較大的情況下、尤其是在鑄坯橫截面大于200mm情況下的額定鑄造速度，鑄坯(4)在預(yù)先給定位置處的額定溫度或者在多個(gè)預(yù)先給定位置處、尤其是表面處的額定溫度，臨界漿糊直徑(CMD) (CMD = critical mushy diameter，臨界漿糊直徑)的額定位置和/或在鑄造機(jī)器的輸出端范圍內(nèi)或者在輸出端之下的鑄坯(4)的漿糊尖峰的額定位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，作為過(guò)程參數(shù)使用鋼分析的結(jié)果，中間罐中、鑄造硬模中的金屬熔化物的溫度，用于冷卻硬模和二次冷卻區(qū)域的冷卻水量，以及用于冷卻硬模和在二次冷卻區(qū)域中的冷卻水的冷卻水溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)?shù)谝卉浖?2)和/或第二元件(1)被關(guān)閉時(shí)，用于在鑄坯鑄造設(shè)備與第一和第二軟件 (2，1)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌浖?5)引起在開(kāi)啟第一和第二軟件(2，1)持續(xù)確定的時(shí)間段以后，僅僅在使用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的情況下生成鑄坯鑄造過(guò)程的額定數(shù)據(jù)。
6.一種用于控制鑄坯鑄造設(shè)備中的鑄造過(guò)程的裝置，該鑄坯鑄造設(shè)備具有實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算的用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法的調(diào)節(jié)設(shè)備，其特征在于，該裝置具有快速計(jì)算機(jī)，該快速計(jì)算機(jī)用于在鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段中或者在要鑄造的金屬或者金屬合金在持續(xù)的鑄造過(guò)程期間變化時(shí)提供額定數(shù)據(jù)，并且調(diào)節(jié)設(shè)備替代于實(shí)時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)而使用由快速計(jì)算機(jī)所提供的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該裝置包括具有所存放的過(guò)程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)(8)，快速計(jì)算機(jī)借助于模擬功能(重播功能)事后模擬所執(zhí)行的鑄造過(guò)程的經(jīng)過(guò)，并且存放在數(shù)據(jù)庫(kù)(8)中的過(guò)程數(shù)據(jù)在鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段期間或者在持續(xù)的鑄造過(guò)程內(nèi)發(fā)生變化時(shí)能夠由調(diào)節(jié)設(shè)備來(lái)使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置， 其特征在于，快速計(jì)算機(jī)使用經(jīng)過(guò)修改的模擬功能，以便減少到使用有規(guī)律的調(diào)節(jié)設(shè)備為止的死區(qū)時(shí)間。
全文摘要
一種用于在配備有過(guò)程計(jì)算機(jī)的鑄坯鑄造設(shè)備中鑄造鑄坯(4)的方法，該鑄坯鑄造設(shè)備具有至少一個(gè)鑄造機(jī)器，其中該過(guò)程計(jì)算機(jī)包括第一軟件(2)，該第一軟件實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算并且調(diào)節(jié)鑄造過(guò)程，其特征在于，過(guò)程計(jì)算機(jī)中的附加的快速計(jì)算的第二軟件(1)在新投入的鑄造過(guò)程的開(kāi)始階段期間或者在要鑄造的鑄坯在持續(xù)的過(guò)程期間參數(shù)改變時(shí)影響鑄造過(guò)程，其方式是第二軟件(1)處理來(lái)自持續(xù)的鑄造過(guò)程的當(dāng)前獲得的數(shù)據(jù)和/或來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)(8)的所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并且生成校正因子，借助于這些校正因子，第二軟件(1)為鑄造過(guò)程生成經(jīng)過(guò)校正的額定數(shù)據(jù)，直到如下時(shí)刻從該時(shí)刻起利用實(shí)時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)完全表示鑄造過(guò)程并且第一軟件(2)僅僅利用這些數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)鑄造過(guò)程。
文檔編號(hào)B22D11/16GK102216003SQ200980143962
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
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