用于连续铸造机器的测量方法、系统以及传感器技术方案

一种测量方法、测量系统以及测量传感器，该测量方法、测量系统以及测量传感器用于基于至少一个检测信号发射朝向结晶器的传输阶段并且取决于所发射检测信号接收至少一个测量信号的接收阶段、测量液态金属在连续铸造机器的结晶器中的物理量，并且涉及一种设有所述测量系统的模具和连续铸造机器。

Measuring methods, systems and sensors for continuous casting machines

A measurement method, measurement system and measurement sensor, the measuring method, measuring system and measuring sensor for physical quantity receiving stage, based on at least one transmission phase detection signal emission toward the crystallizer and depends on the emission signals receiving at least one measurement signal measurement of liquid metal in the mould of continuous casting machine., and relates to a mould with the measuring system and continuous casting machine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于连续铸造机器的测量方法、系统以及传感器
本专利技术涉及一种测量方法、测量系统和测量传感器，用于测量至少一个物理量，该至少一个物理量选自用于铸造熔融金属的模具的至少一个部分的温度和所述熔融金属在模具内水平位置。本专利技术还涉及一种模具以及涉及使用所述系统的连续铸造机器。定义在本说明书和所附权利要求书中，以下术语须根据下文中给出的定义来理解。术语“上部”、“在上部部件上”、“下部”、“在下部部件上”须理解成参照重力方向。在本专利技术中，关于术语“液态金属”，会意指包括处于液态的纯金属和金属合金两者，这些纯金属和金属合金处于至少等于它们的熔点的温度。在本专利技术中，关于术语“超声”，会意指具有高于0.5MHz频率的弹性波。现有技术在钢或一般而言金属和金属合金的生产的领域中，连续铸造机器起着关键的作用。连续铸造是这样的生产工艺，该生产工艺允许生产钢结构半成品，这些钢结构半成品取决于它们的尺寸和形状而称为钢坯、方坯和板坯。半成品的生产从处于熔融状态的金属或金属合金开始，该金属或金属合金在借助冷却流体冷却的模具中铸造，该冷却流体根据相对于在模具体积内逐渐地形成的金属半成品的前进方向逆流的方向流动。该模具根据基本上垂直的布置放置。模具在其下部端部处打开，所形成的半成品从该下部端部中出来。模具在其上部端部处打开，液态金属从该上部端部进入，并且逐渐地开始在模具内固化以然后从模具的下部端部中提取。该工艺是静止的，这意味着，在时间单位中，至少部分地固化的金属量从模具的下部部件中出来，该金属量与在模具的上部部件上进入该模具的液态金属的量相对应。一旦铸造工艺在连续铸造机器中已开始，液态金属在模具内的液位就须总是保持恒定，也就是说，液态金属的自由液面的位置、也就是说所谓的弯液面相对于模具的内壁的位置须在工艺期间实时保持恒定。为了使得液态金属的液位保持恒定，也就是说使得弯液面的位置保持恒定，可通过增大或减小在模具内所形成的半成品材料的提取速度起作用或者可通过增大或减小从模具的上部端部进入该模具的液态金属的流量起作用。为了获得对弯液面的位置的测量值，以控制提取速度或者控制穿透模具的液态金属的流量，目前在市场上可获得两种类型的传感器。用于测量液态金属在模具中的液位的第一种类型传感器由放射性传感器构成。放射性传感器包括放射性源和闪烁体，该放射性源放置在模具的第一侧上，而闪烁体放置在模具的与第一侧相对的第二侧上。该闪烁体吸取一定量的辐射，这取决于液态金属的弯液面在放射性源和闪烁体自身之间的位置，并且从此种测量值可获得对弯液面的位置的测量值。因此，放射性传感器做出模具的与钢的弯液面相对应的一种放射照片，并且允许以大约1mm的精确度来相当精确地确定弯液面自身的位置。用于测量液态金属在模具中的液位的第二种类型传感器由电磁传感器构成。电磁传感器基于电磁场的发射，该发射与含有液态金属的结晶器的壁相对应。所生成的电磁场在结晶器上产生一些寄生电流，这些寄生电流的所生成电磁场进而由传感器自身的接收线圈吸取。寄生电流取决于结晶器的在生成寄生电流自身的区域中的电导率，并且该电导率进而取决于结晶器在生成寄生电流的区域中的温度，因此该电导率间接地取决于液态金属的弯液面的位置，该液态金属的热量由经过结晶器的冷却流体吸收。此外，还已知用于测量结晶器的壁的温度的系统，这些系统基于热电偶插入到结晶器的厚度中。在不同位点测量结晶器的壁的温度允许获得对结晶器的壁的温度的测图。通过监控结晶器的壁的温度，可获得警报以防止不期望的现象，例如从模具提取出的部分固化金属的表层破裂或者例如液态金属在结晶器的壁上的局部粘连。从对结晶器的壁进行热测图开始，对所描述现象的识别根据算法发生，这被认为针对本专利技术的目的是已知的。专利申请JPH10185654描述了一种用于检测熔炉内部液体的液位的方法，其中，所述液位能长时间稳定地检测，而不受发射和接收系统的增益波动影响，其中，这些波动由弹性波发射元件和接收元件对于熔炉壁的接触力所引起。弹性波发射元件和弹性波接收元件设置在熔炉外壁上，该熔炉外壁的周缘由耐火材料覆盖，且弹性波从弹性波发射元件发射到熔炉中，以通过弹性波的发射来基于从弹性波接收元件获得的所接收信号检测熔炉熔融物质的液体液位，传播过熔炉外壁表面的表面波和由熔炉内壁所反射的回波由弹性波接收元件接收，所反射的回波的波高度基于表面波的波高度被校正，并且液位基于经校正的所反射回波的波高度来检测。专利申请US3456715描述了一种用于通过将声能传递通过容器以产生代表处于参考液位的物质的信号来检测物质在容器中、例如往复连续铸造模具中的液位的系统。第二电信号响应于容器的往复运动，这代表该容器距参考位置的移位。第一和第二信号的组合给出指示物质的液位的输出信号。电声换能器装置设置成将声能发射通过冷却剂，该冷却剂在换能器装置和模具或器皿的壁之间连续地流动，该容器或器皿容纳须测量其液位的材料。当物质的水平达到设置换能器的水平时，发出电信号，该电信号具有指示存在处于该水平的材料的特性。在优选的实施例中，电声换能器装置包括发射器和接收器两者，该发射器和接收器设置在器皿或模具的相对两侧处，并且一起可操作以响应于检测到发射通过材料所占据空间、也就是说经过材料自身的声能而生成电信号。信号的传输根据相对于模具或容器的壁的正交方向发生。在替代的实施例中，提出仅仅安装一个超声装置，该超声装置在一定时间段内用作发射器而在其它时间段内用作接收器，并且此外在此种情形中，信号的传输根据相对于模具或容器的壁的正交方向发生，以使得仅仅一个超声装置能够接收所发射信号沿着相对于模具或容器的壁正交的同一轴向方向的回波。专利申请CA2310764描述了一种用于在容器上进行连续水平测量的方法，根据该方法，一系列兰姆波脉冲借助设置在容器壁上的兰姆波激发器发射到该容器壁上，并且由兰姆波接收器所接收，该兰姆波接收器在容器壁上设置在距兰姆波激发器一定距离处。系统将激发器和接收器之间的传播时间差确定为在容器空置时的传播时间和容器中存在某一水平时的传播时间之间的差。基于传播时间的时间差，得出容器内当前水平的位置，该位置与传播时间之间的差成正比。由于当不同的材料与容器的壁相接触时，兰姆波的传播时间会发生变化，因而该方法允许连续地监控容器内的水平。专利申请US4320659描述了一种超声系统，该超声系统使用由换能器生成并且在均匀的无缺陷固体构件中传播的中等方向横向模式声波来测量流体的阻抗或者液体液位。该横向波沿着之字形路径在固体中传播，并且在至少两个区域中的固体-流体界面处以入射角反射，该入射角超过第一临界角至少5度并且小于第二临界角至少10度。波由于固体和流体之间的声耦合引发的衰减幅度测量流体的阻抗或者阻抗相关参数。系统较佳地包括第二声路径，该第二声路径用作参考以补偿诸如温度、流体性质、换能器、换能器耦合以及固体-流体界面处残留物或腐蚀之类参数的变化。在另一形式中，参考机构是来自固体构件中凹口的一系列反射。为了降低液体液位测量对于液体阻抗变化的敏感性，固体是细长构件，该细长构件相对于液体的表面以斜角或者平行于该表面定向。其它液体液位测量系统利用多个接收器或反射器，这些接收器或反射器位于之字形波的反射点处。专利申请US2012/085164描述了一种用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量至少一个物理量的测量方法，该至少一个物理量选自：液态金属(37)的连续铸造机器的模具(34)的结晶器(35)的至少一个部分的温度；所述液态金属(37)的弯液面或液位(39)在所述结晶器(35)内的位置；其中，所述方法包括将至少一个检测信号发射朝向所述结晶器(35)的传输阶段，接收取决于所发射的检测信号的至少一个所接收测量信号的接收阶段以及测量阶段，该测量阶段基于所述至少一个所接收的测量信号执行，其中，所述至少一个检测信号的所述传输阶段是借助构造成超声发射器的至少一个第一超声元件(16)来发射至少一个传输超声弹性波(40)的传输阶段，且所述传输阶段根据朝向容纳所述液态金属(37)的所述结晶器(35)的壁定向的传输方向发生，其特征在于：所述至少一个传输超声弹性波(40)的所述传输方向根据相对于所述结晶器(35)的壁的入射角(Ai)倾斜，所述至少一个所接收测量信号的所述接收阶段包括借助构造成超声接收器的至少一个第二超声元件(20)接收所接收的超声弹性波(42)的至少一个第一接收阶段，该至少一个第二超声元件根据基本上平行于所述结晶器(35)的所述壁的纵向展开方向，设置在相对于所述第一超声元件(16)的位置隔开的位置中，所述所接收的超声弹性波(42)由所述传输超声弹性波(40)的一部分构成，该部分以在结晶器(35)内传输的横向模式波的形式已穿透并且发射到所述结晶器(35)的所述壁内，该横向模式的波沿着由后续反射所限定的之字形路径在结晶器(25)的壁内部移动，在结晶器(35)中传输的所述横向模式的波被反射朝向所述第二超声元件(20)，所述测量阶段包括在所述至少一个检测信号的所述传输阶段和所述至少一个所接收的测量信号的所述接收阶段之间经过的时间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.20 IT UD2015A0000201.一种用于测量至少一个物理量的测量方法，该至少一个物理量选自：液态金属(37)的连续铸造机器的模具(34)的结晶器(35)的至少一个部分的温度；所述液态金属(37)的弯液面或液位(39)在所述结晶器(35)内的位置；其中，所述方法包括将至少一个检测信号发射朝向所述结晶器(35)的传输阶段，接收取决于所发射的检测信号的至少一个所接收测量信号的接收阶段以及测量阶段，该测量阶段基于所述至少一个所接收的测量信号执行，其中，所述至少一个检测信号的所述传输阶段是借助构造成超声发射器的至少一个第一超声元件(16)来发射至少一个传输超声弹性波(40)的传输阶段，且所述传输阶段根据朝向容纳所述液态金属(37)的所述结晶器(35)的壁定向的传输方向发生，其特征在于：所述至少一个传输超声弹性波(40)的所述传输方向根据相对于所述结晶器(35)的壁的入射角(Ai)倾斜，所述至少一个所接收测量信号的所述接收阶段包括借助构造成超声接收器的至少一个第二超声元件(20)接收所接收的超声弹性波(42)的至少一个第一接收阶段，该至少一个第二超声元件根据基本上平行于所述结晶器(35)的所述壁的纵向展开方向，设置在相对于所述第一超声元件(16)的位置隔开的位置中，所述所接收的超声弹性波(42)由所述传输超声弹性波(40)的一部分构成，该部分以在结晶器(35)内传输的横向模式波的形式已穿透并且发射到所述结晶器(35)的所述壁内，该横向模式的波沿着由后续反射所限定的之字形路径在结晶器(25)的壁内部移动，在结晶器(35)中传输的所述横向模式的波被反射朝向所述第二超声元件(20)，所述测量阶段包括在所述至少一个检测信号的所述传输阶段和所述至少一个所接收的测量信号的所述接收阶段之间经过的时间。2.根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述入射角(Ai)在15和35度之间。3.根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述入射角(Ai)在20和30度之间，优选地约25度。4.根据任一前述权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述传输超声弹性波(40)具有从1到10MHz范围的频率。5.根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述传输超声弹性波(40)具有从1.5到5MHz范围的频率，优选地约2MHz。6.根据任一前述权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述传输超声弹性波(40)的所述传输阶段是一系列传输超声弹性波(40)脉冲的传输阶段。7.根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：传输超声弹性波(40)的每个所述脉冲具有0.1和3微秒之间的持续时间。8.根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述至少一个所接收的测量信号的所述接收阶段包括：借助构造成超声接收器的所述第二超声元件(20)，所述接收的超声弹性波(42)的所述第一接收阶段；借助构造成超声接收器的第三超声元件(24)，所述所接收的超声弹性波(42)的至少一个第二接收阶段；其中，所述第三超声元件(24)放置在所述第一超声元件(16)和所述第二超声元件(20)之间。9.根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述测量阶段包括：用于测量第一飞行时间的测量阶段，该第一飞行时间对应于由所述第一超声元件(16)进行的所述至少一个检测信号的所述传输阶段和由所述第二超声元件(20)接收的所述至少一个测量信号的所述接收阶段之间经过的时间；用于测量第二飞行时间的测量阶段，该第二飞行时间对应于由所述第一超声元件(16)进行的所述至少一个检测信号的所述传输阶段和由所述第三超声元件(24)接收的所述至少一个测量信号的所述接收阶段之间经过的时间；所述第一飞行时间和所述第二飞行时间之间差值的计算阶段。10.根据前述权利要求8或9所述的测量方法，其特征在于：所述测量方法是用于测量所述液态金属(37)的弯液面或液位(39)在所述结晶器(35)内的位置的测量方法，对所述液态金属(37)的弯液面或液位(39)在所述结晶器(35)内的位置的所述测量是借助对经由所述第二超声元件(20)所接收的所述所接收的超声弹性波(42)和经由所述第三超声元件(24)所接收的所述所接收的超声弹性波(42)之间进行比较来获得。11.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于：所述至少一个所接收的测量信号的所述接收阶段包括：借助构造成超声接收器的所述第二超声元件(20)，所述所接收的超声弹性波(42)的所述第一接收阶段；借助构造成超声接收器的所述第三超声元件(24)，所述所接收的超声弹性波(42)的至少所述第二接收阶段；借助构造成超声接收器的附加超声元件(28、32)，所述所接收的超声弹性波(42)的一个或多个的第三接收阶段；其中，所述第三超声元件(24)放置在所述第一超声元件(16)和所述第二超声元件(20)之间，并且其中所述附加的超声元件(28、32)放置在所述第三超声元件(24)和所述第二超声元件(20)之间。12.根据权利要求9以及根据之前权利要求所述的测量方法，其特征在于：所述测量阶段包括：用于测量所述第一飞行时间的所述测量阶段，该第一飞行时间对应于由所述第一超声元件(16)进行的所述至少一个检测信号的所述传输阶段和由所述第二超声元件(20)接收的所述至少一个测量信号的所述接收阶段之间经过的时间；用于测量所述第二飞行时间的所述测量阶段，该第二飞行时间对应于由所述第一超声元件(16)进行的所述至少一个检测信号的所述传输阶段和由所述第三超声元件(24)接收的所述至少一个测量信号的所述接收阶段之间经过的时间；用于测量附加第三飞行时间的附加第三测量阶段，该每个附加第三飞行时间对应于由所述第一超声元件(16)进行的所述至少一个检测信号的所述传输阶段和由所述附加超声元件(28、32)的每个接收的所述至少一个测量信号的对应第三接收阶段之间经过的时间。13.根据权利要求11或12所述的测量方法，其特征在于：所述测量方法是用于测量所述结晶器(35)的沿着所述结晶器(35)的所述壁设置的几个部分的温度的测量方法，对所述结晶器(35)的每个部分的温度的测量是借助对经由所述第三超声元件(24)接收的所述所接收的超声弹性波(42)和经由所述第二超声元件(20)和所述附加超声元件(28、32)之间的一个超元件接收的所接收的超声弹性波(42)进行比较而获得，所述第二超声元件(20)和附加超声元件(28、32)的每个检测结晶器(35)的大致位于所述超声元件之间区域前面的对应部分的温度。14.一种用于测量至少一个物理量...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡诺·德蒙特，斯特凡诺·斯班努尔，伊莎贝拉·马扎，
申请(专利权)人：麦角灵实验室公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT