TW469187B - Automation and device of high-speed continuous casting equipment - Google Patents
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Description
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 9 ί 8 7 Α7 Β7 _____ I _ 五、發明說明（丨） 本發明關於高速連續鑄造設備的自動化方法與裝置。 特別是在鋼板用的高速設備操作時，以及此處特別是 在配合滾壓機設備時’重要的一點，係要能夠將該連續鑄 造設備在受控制的高速度安全地挨作° 這種鑄造安全的必要性特別是在咼達1 〇米/分的咼鏤 造速度時，會使得許多程序資料（匕們複雜地互相息息相 關）的控制須藉助自動化爲之° 這種自動化作業的外在操作語言必須回復到一種簡單 的功能語言（它對於操作人員而言能一目了然）。 此外，自動化的程度〔其操作語言仍只是在操作者 (NO)方面或驅動器(ND)方面辨認鑄造速度及狹側熱流的控 制〕如果在以下之一定前條件被設定時，就必須要能做「 自動導航」（Autopilot)的運作方式’這些前條件爲： --在分配器中有受控制的鋼溫度， --鋼有良好的氧化性純度， --鑄造位面安靜無波動， -一寬側的熱流恆定旦均勻3 習知背景技術中有將一鋼板錠模的全部四個鋼板的的 熱流測量者(DE 41 Π0 73)，但此專利案前案並未提到與鑄 造速度的關係。因此，舉例而言，速度增加，對於錠模負 荷的影響（用MW/m2表示）變小，而對連續條帶殼的負荷 的影響（用MWh/in2表示）就變大。 第一圖顯示這種關係，且可看出在高鑄造速度時，且 當加入鑄造粉末且在一定鑄造速度時（例如>4.5米/分時 7 {請先闉讀背面之注意事項再填寫本頁)
------一5J» I I u f I I I I - , ——— — — — III I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 Χ 297公蹵） A7 4 6 91 87 B7____ 五、發明說明（> ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) )，錠模負荷近乎保持恆定’而條帶殼負荷大大減少。其 原因乃是在高鑄造速度時有恆定的熔渣潤滑膜以及與此相 關的恆定的熱通過路徑，然而條帶殻在錠模中的駐留時間 則隨鑄造速度上升成比例地變小。此圖可明顯看出，錠模 負荷並不再隨著鑄造速度升高而增高，且條帶殼負荷變較 小，如此，形成裂痕的危險減少，但條帶殼舉例而言在錠 模末端處也變得較薄且較熱。 第二圖顯示以下各因素之間的關係： --鏡造溶渣膜’ - 一條帶殼溫度（例如在錠模出口的溫度）、條帶殼厚度 、以及收縮(Schrumpf)， --錠鎮與條帶殼負荷或收縮， --在鑄造位面的最大之錠模表殼溫度，以及錠模使用壽 命與再結晶溫度（它使得冷鍛的銅變軟）的關係。 本發明的目的在於使連續鑄造程序能夠根據「線上資 料檢出」而自動化，這種自動化除了 一一半自動式（換言之，即狹側錐度與鑄造速度的控制） 之外，還能作， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一一全自動式，即自動導航進行方式， 並考慮到分配器中的鋼溫度，且爲該鋼溫度的函數， 其前提爲一種受控制的 --純度， ——鑄造位面， --寬側熱流。 8 本紙張尺度適用令國圉家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 91 8 7 A7 ____B7___ 五、發明說明（> ) 這種目的係利用申請專利範圍第1項方法項的特點或 裝置項的特點及其附屬項中本發明的設計而達成。 圖式顯示本發明的例子’並在以下說明。圖式中： 第一圖係錠模與條帶殼負荷與鑄造速度的關係， 第二圖係鑄造速度與以下因素之間的關係： ——熔渣膜厚度， --條帶殼溫度'收縮'以及在錠模出口處條帶殼厚度’ 一一錠模與條帶殼負荷及收縮， ——在鑄造位面中銅板的溫度負荷以及銅板的使用壽命與 該冷鍛銅板的再結晶溫度的關係。 第一、二圖內容已在上文中詳細說明，並用於使下文 更明瞭，該下文係關於對一般技術非顯而易知的內容且具 有獨特發明性者。 第三圖顯示： (a) —種鋼板錠模（1)，具有或不具鑄造料斗（1.1)，並顯示錐 度可調的狹側（1.2)以及錐度可調整的狹側（1.2)以及浸入 式噴嘴（Tauchausguss 英：immersion nozzle)(1.4)及鑄造粉 末， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (b) 寬側（WL)與（WF)及狹側（ND)與（NO)的錠模負荷（用 MW/m2表示）對鑄造時間的關係， (c) 寬側對狹側的熱流的比例，用NO/WL，NO/WF及 ND/WL，NO/WF表示，它們較簡單地描述熱流的走勢， 並使鑄造之時在錐度調整的修正上較易達成， 第四圖利用以下(a)(b)說明鑄造情況A，B，C， 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 91 37 五、發明說明（4 ) ⑷熱流，用MW/m2表示， (b)熱流的t匕伊J ND/WF ’ ND/WL 與 NO/WF，ΝΌ/WL，它 們藉調整狹側而將其從位置〇到位置1的錐度作修正， 第五圖顯示在分配器中鐵水的溫度在一小時的鑄造時 間中的走勢圖， 第六圖顯示鑄造窗孔，它係在分配圖的鐵水溫度與鑄 造速度曲線之間形成，並顯示各種不同鐵水的溫度走勢的 例子， 第七圖顯示在連續鑄造機的區域的資料檢出與控制回 路’並顯示極限値的輸入，它們係用於將狹側錐度作控制 及調整，並將最大鑄造速度呈分配器中鐵水溫度的函數的 形式控制及調整。 〔圖號說明〕 U) 具振動機構的鋼板錠模 (U) 料斗 (1.2) 錠模狹側 0.2.1) 在操作者側的狹側(NO) (1.2.2) 在驅動側的狹側 0-2.3)調整缸 (1.3) 寬側
(1.3.1)固定之寬側或後側，WF
0-3,2)鬆側的寬側或後側，WL (1.4) 液態鋼（鐵水）
0-5) 浸液式噴嘴(Tauchausgass)，SEN 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------—訂---一If--線 — . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 91 8 7 A7 ___B7___ 五、發明說明（< ) (1.6) 禱造粉末 (1.6.1) 濤造溶渣 (1.6.1.1) 錠模與條帶殼間的鑄造熔渣膜 (1.7) 條帶 (1.7.1) 條帶殼 (1.7.2) 鑄造位面 (1.8) 鑄造速度，V。 (1.8.1) 鑄造時刻，^，在此時刻後鋼溫度與分配器 成平衡 (3) 溫度上限 (3.1) 溫度下限 (3.3) 錠模中鋼溫度 (3.4) 「低碳」鋼物料的液相溫度範圍 (3.5) 在分配器入口在鋼溫度受控制的場合時在錠 模中造成鋼溫度上升 (4) 鑄造窗口，在分配器中有三種不同溫度的熔 融物，且與在鋼溫度/鑄造速度曲線間的鑄 造窗孔中有相同的溫度損失5°C/小時 (4.1) 情況1，其熔融物在鑄造開始時1造成分配 中1570°C的鋼溫度，在鑄造結束時造成丨565 °C的鋼溫度，且可容許4.0/米分到最大4.5米 /分的鑄造速度 (4.2) 情況2，其熔融物在鑄造開始時造成分配器 1560°C的鋼度，在鑄造結束時造成1560°C的 n n ϋ u ii I K n· .^1 1J ' I n I ϋ Ϊ 一5'，I n I n I I I I · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91 87 A7 B7 五、發明說明（ (4.3) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (5) (6) (6.1) (6.1.1) (6.2) (6.3) (6.3.1) (7) (7.1) (7.2) ⑻ (8.1) (8.2) (8.3) (8.3.1) (8.3.2) (9) (10) 溫度，且可容許5.0米/分到最大5.85米/分 的鑄造速度 情況3，其熔融物在鑄造開始時，在分配器 中造成150CTC的鋼溫度，而在鑄造結束時造 成1545°C的溫度，且容許7,0米/分到最大> 8.0米/分的鑄造速度 鐵水盛桶 分配器 栓塞或移動器封閉件 栓塞或移動器的運動 在分配器中鋼的不連續或連續式的溫度測量 受驅動的拉出滾子 驅動馬達 寬側之熱流測量，用MW/m2表示 後側的寬度，固定側WF 鬆側的寬度，WL 狹側的熱流測量，用MW/m2表示 操作者側的熱流測量(NO) 驅動側的熱流測量(ND) 狹側/寬側的熱流比例 整流比例操作者狹側/寬側 WL WF 整流比例驅動狹側/寬側（^，^) WL Wt 鑄造位面運動，用dx/dt表示 線上電腦 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注"事項再填寫本頁) --------訂---------線·- A7 4 6 91 8 7 B7 一 五、發明說明（Ί) (10.1) 界限値 (11) 操作表面操縱桿(Joystick) (11.1) 全自動/自動導航狀態 (11.2) 轉成半自動的警告 第三圖由三個部分圖（a)(b)(c)構成，第二圖a不意地顯 示一個鋼板或前鋼塊錠模U)，由各二個單獨的狹側（U)及 各二個寬側（丨.3)構成，該狹側在操作側（1.2.1)(N⑺上及驅動 側（1.2.2KND)設有調整缸U.2.3) ’而寬度包含後側U.3.1) (WF)及鬆側（1.3.2)(WL)。 錠模（1)可另外有利地設以一個鑄造料斗（Li) 3熔融鋼 (1.4)利用浸液噴嘴（1.5)(Tauchausgusss)在加入鑄造粉末（丨.6) 的情形下在槽液位置（丨.7.2)下方導入錠模中’形成鑄造熔 渣，且在錠模⑴與條帶殼（1.7.1)之間形成一層鑄造熔渣膜 ，它用於作潤滑及熱流控制之用。 第三圖⑹與(c)顯示在正常，非特殊的鑄造程序中’寬 側(WF)，WLG.3.2)與狹側 N0(1.2.1)，NDU.2.2)的特定熱流 走勢，用MW/m2表示，其中該鑄造時間從開始到時間 在該時間時，鋼與分配器呈溫度平衡。狹側的熱流係藉著 調整狹側的錐度相對於寬度呈現<1的比例，此比例在整 段鑄造時間範圍都要保持恆定。 如果沿著條帶周圍形成的熔渣膜（特別是在寬側與狹 側之間者）有不同，或鑄造速度不同，或者鋼溫度不同， 或者在錠模左半部與右半部流動比例不均，或鋼板從條帶 中央軸向鑄造方向偏轉，都會造成「比熱導離作用」的偏 13 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐）
6 91 SI A7 B7 ---—— ' — 五、發明說明U ) 差。 在第四圖中三個典型情況A，B，C(第四圖a)顯示 這種偏差，第四圖b利用比熱流表示，單位MW/m2表示， 第四圖c中用熱流比例狹側/寬側(N/W)表示。 在情況A中，在驅動側(ND)上的狹側（1.2.2)的熱流與 在厚側(NO)的狹側（L2.1)由於熱流太小而有偏差。將從位 置0到位置1的ND狹側上的錐度作較大的調整，可使熱 流配合(NO)狹側的熱流。 在情況B中，二狹側的熱流比起寬側者來是太高了。 將二狹側的錐度從位置〇調回位置1，可使其熱流對寬側 呈正確比例。 在情況C中，狹側的熱流大小，且可藉著將從位置0 到位置1狹側錐度同時放大，而調到其相對於寬側正確的 値。 第五圖顯示在分配器中在大約一小時的時間中許多熔 融物的溫度走勢，圖中可看出，例如當這些盛桶鐵水含量 約180噸時，鋼的溫度下降約爲rc/小時。這種在分配器 中鋼溫度的下降速度可保持較小，且主要與以下因素有關 --鋼在分配器中的駐留時間，亦即與鑄造產能有關，以 及 - -分配器的絕熱性。 鐵水進入分配器時的絕對溫度係由連續鑄造作業預設 ，且由煉鋼廠所調整，且舉例而言，係與以下因素有關： 14 (琦先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ► - — — —ill — -----I---*5^ — . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國圉家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 4 6 91 S 7 A7 ______B7 五、發明說明（？） • 盛桶運轉時間 • 盛桶年齢 • 盛桶的砌築構造 這些因素往往由於程序進行的方式失控而導致從標稱 溫度偏離。 第六圖顯示一鑄造窗孔，它係由分配器中的鋼溫度與 最大可能之鑄造速度的曲線形成。 鑄造窗孔⑷係由一溫度上限(3.2)與一溫度下限(3.1)形 成。此外，除了在錠模(3.3)中的鋼溫度外，亦顯示液相溫 度的區域（3.4)(例如低碳鋼品質者）。在錠模中的鋼溫度 當分配器入口的鋼溫度恆定時，隨以下變而增加： • 分配器體積變較大 • 分配器絕熱性改善 •在錠模中使用電磁刹止器 第六圖中的圖表顯具不同分配器溫度及不同之最大可 能鑄造速度的三種熔融物，但它們有相同的溫度損失5°C/ 小時。 在鑄造窗孔(4)中的這三種情況詳述如下： 在情況(4.i)中’鋼溫度在鑄造開始時爲1570°C，且容 許4.0米/分的最大鑄造速度（1.8)，且在一小時鑄時間後， 在盛桶鑄造時間結束時’這種1，565°C的鋼溫度可春許4.5 米/分的最大鑄造速度。 在情況(4.2)中’在分配器中的鋼溫度在鐵水的鑄造作 業開始時，係爲l560°c ’而在鑄造作業結束時爲丨555°C ’ 15 本紙張尺度適用中國國家標準' (CiVJS)A4規烙（210 X 297公釐） {請先閱璜背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 -------<— — — — — —(1 1 I ----I--------- - — J — — — — —— — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4 6 91 87 A7 _____B7 五、發明說明（I。） 它們可容許最大鑄造速度5.0米/分’而在鑄造結束時可爲 5.85米/分。 在情況(4.3)中，溫度爲1555°(：，且可容許7.2米/分的 鑄造速度，且在用1545°C作鑄造的作業結束時1可做鑄造 速度>8米/分。最大速度8米/分可在達到1548 3C的溫度時 達到。 第七圖顯示用於高速設備作鑄造的半自動或全自動/ 自動導航的構造。 此設備由鑄水盛桶(5)、一分配器(6)〔它具有一栓或移 動封閉件(6.1)〕及分配器中的溫度測量器（不連續式或連 續式）、一個連續鑄造設備〔它具有振動的錠模（1)以及可 調移的狹側（12)以及「拉出滾子」（6.3)〕構成，該拉出滾子 用一馬達驅動，且用受控制的鑄造速度（1.8)將條帶送出。 對於全自動運轉方式/自動導航，以下的資料檢出作業 係爲必要者： —一在分配器(6.2)中的鋼的溫度測量（用°C表示） 一—栓運動或移動器運動(6.n)(dy/dt) ——寬側⑺的熱流測量(MW/平方米） ——狹側⑻的熱流測量(MW/平方米） --栓塞運動 --鑄造位面運動(9)(dx/di) --實際鑄速度（1.8)(米/分） 這些資料在一線上電腦（10)中與界限資料比較。 在以下的前條件下、，例如： 16 本紙張尺度適用中@國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂-- ------- I I < I ! ] -----I----I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 9187 A7 _____B7___ 五、發明說明（) 一一土 0的^的检運動，亦即一種純淨鋼(clean steel)，它 在浸液噴嘴SEN中不會造成明顯的氧化物沈澱，也不 會造成栓塞侵蝕及SEN侵蝕 - 一在鑄造時間範圍中在寬側有恆定的熱流（在恆定鑄造 速度的場合），差裕度最大0.1MW/m2 -一在60秒的f尋造時間圍中，f舂造液面運動最大± 5 mm 一一狹側對寬側的熱流比例>0.9，且<0.4 則操作表面（11)可呈一程遊戲桿(Joystick)的形式，它具有以 下四種功能 --+/-濤造迷度 一—+/-個別狹側的推拔度（變窄細） 且代表一種半自動機構，且以操作安全的方式及很少中斷( <0.5%)的方式轉變成全自動或自動導航的狀態(Status)。 這種全自動機構隨著鑄造作業根據狹側與寬側之間的 熱流比例把各個別的錐度調整作用在例如狹側/寬側比例 N/W爲0.8>N/W>0.5之外時將之修正，並自動地進行最 大可能之鑄造速度’這種速度係根據分配器中的鋼溫度及 所設功能之可能最大速度。 本發明在最大可能之產能情況在避免中斷的狀況及受 控制的條帶品質情形下使連續鑄造設備的操作能重現 (repreuzienen) 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐〉 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------^ » ---—It---- -----
Claims (1)
- ABCD 46 91 87 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1.一種高速鋼板設備的自動化操作的方法，該設備速 度最大10米/分，具有一振動的錠模，一個浸液式噴嘴或 一個具有鑄造粉末及不具鑄造粉末的噴嘴，它具以下特點 --以線上(onlme)方式在鑄造時間範圍測量栓塞或移動器 的運動， --以線上方式測量槽液面運動的變化（用画/分表示）， --以線上方式測量寬側熱流， --以線上方式在鑄造時間範圍測量狹側熱流（用MW/m2 表示）， --測量在鑄造時間範圍中分配器內的鋼溫度， --以線上方式在鑄造時間範圍測量實際速度（用米/分表 - -以線上方式將栓塞與槽液面運動及寬側熱流之每單位 時間的變化與預設之界限値比較，當作一種自動操作 方式的標準， --將各個別的狹側/寬側的熱流比例作比較，以將狹側 之銅板錐度互相補償，並相對於寬側熱流作修正， --將分配器中的鋼溫度與該與它呈函數關係的最大 鑄造速度作比較，以將該實際鑄造速度作相關的補償。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該自動化作業可被切換到一種全自動化/自動導航進行 方式的狀態，且當超過界限値時可發出一警告，並切換回 到半自動。 木紙张又度適用中國國家標单（CNS ) A4規格U10X 297公釐） 8 8 8 8 ABCD α 6 91 87 六、申請專利範圍 3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： (请先閱讀背^·νί.';ί意事項存填寫本頁) 對於各鋼組，例如「低碳鋼」「中碳鋼」「高碳鋼」 設以下標準：「在分配器中的鋼溫度與最大可能鑄造速# 呈函數關係」。 4. 一種高速鋼板設備的自動操作裝置，其速度最大 米/分’且具一振動的錠模（1)，一浸液噴嘴（1.5)或一個具有 或不具鑄造粉末（1.5)的噴嘴，其由以下二件構成： ---個鋼板錠模，由二個寬側（1.3)與二個窄側（1.2)構成 ，它們在鑄造時，可利用調整缸（1.2.3)控制其錐度， 一 一栓塞或移動器運動(6丄1)的一個測量裝置， --槽液位面運動(9)的測量裝置， --由固定側(7.1)與鬆側(7.2)測寬側熱流的測量裝置， --由操作著側(8.1)與驅動器側(8.2)測狹側熱流⑻的測量 裝置， 線 --利用不連續式或連續式測量裝置測分配器(6.2)中的鋼 溫度的測量級， --鋼板或條帶的實際鑄造速度（1.8)的測量裝置， 經濟部皙总財-局肖工消費合作钍印製 --界限値（10.1)的確定裝置，用該界限値當作以下的標準 ， --最大±2隨/單位時間的栓塞運動(6.1.1)的變化， --±5 mm/單位時間的槽液位面運動(9)的變化， -- ±0.10 mm/m2之寬側熱流(7)的變化（絕對變化與互相之 相對變化）， --狹側對寬側之熱比例(8.3) 农紙張尺度適用中國國家標孳（CNS ) A4規格（2丨0X297公着） 4 6 918 Α8 Β8 C8 D8 申請專利範圍 0.9>^^>0.4 W W 俾能確保一種自動作業， 一-產生裝置，產生操作者狹側（8.3.1)與驅動側（8.3.2)的熱 流比例，並利用調整缸（1.2.3)將狹側錐度（1.2.1)與 (1.2.2)作調整而將之修正，使熱流比例（8.3)在以下範 圍 ο.8ϋ>α6 W W 中變動，且該修正作業宜呈自動方式一步一步地作， 例如各0.1画/每調整動作， - -將最大容許鑄造速度與鋼溫度呈函數對應於鑄造窗孔 (4)進行。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中： 該半自動模式可利用操作表面“遊戲桿”（〗1)及功能選 擇將鑄造速度（1.8)及熱流比例（8.3)的控制經由狹側調整 (1.2)的修正切換成一全自動/自動導航狀態（11.1) 1且當超 出界限値（10.1)時就釋放一警報（11.2)，共切換回半自動模 式(⑴。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中： 該鑄造窗(4)對應於鋼品質組及所用之鑄造粉末而改變 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標辛（CNS ) Α4規格（2!ΟΧ：297公釐）
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