参照图1和2，将要讨论在一个传统的双铸辊带材连铸装置中的 带材浇铸方法。首先，把熔融金属207容纳在钢包200之中，并通过 一个喷嘴205流入到中间包210内。然后该熔融金属207继续下降， 到达在一对铸辊220和安装在该对铸辊220的侧端面的边部挡板230 之间的空间中。接着，熔融金属207在两个以相对方向旋转的铸辊220 的表面凝固，凝固了的壳227在凝固位置处相互接触。该凝固位置一 般在比辊缝点，即两辊相邻最近的点更高的地方。因此该凝固了的壳 在这一段处在热轧状态。
随后，浇铸的带材240通过辊的咬入经过一个冷却过程，由卷取 系统(图中未示)卷取。在上述过程中，带材240的厚度依靠控制铸 辊220之间的间隔来调节，而对凝固了的壳227的适当压缩通过轧制 力控制单元235来实现，该单元包括铸辊装置，液压系统和控制系统。 在此条件下，铸辊220的轧制力能够利用与支持辊子轴承座220a的液 压缸杆237b相连的测压头来测量。
因此，在直接从熔融金属207中浇铸厚度为10mm或更薄的带材 240的双铸辊带材连铸工艺中，重要的是，该熔融金属207应适当地通 过喷嘴225从中间包210内注入水冷的一对铸辊220之间的空间中， 以便可以生产所需厚度的带材240。
如图1所示，在传统的边部挡板位置控制方法中，该边部挡板230 的底部定位到辊缝点222处。在日本特许公开申请第4-46656号中， 公布了一种具有利用液压装置控制一个预设定的力，将边部挡板230 靠在铸辊220的两个侧端面的支撑结构。
然而在上述已有技术中，已经注意到在连铸作业时，由于铸辊220 的轧制力或熔池250上形成渣壳(不可见)，该边部挡板将会在水平 方向上(垂直图1纸面的方向)向后退方向移动。在这个情况下，由 液压装置施加于边部挡板230上的力维持在恒定状态。一般边部挡板 的一个主要目的是防止熔融金属207从铸辊220的两个侧端面的泄 漏，但在这种情况下，不可能实现边部挡板的该主要目的。因而可能 得不到好的带材240的边缘质量。
具体的，当由于铸辊220的轧制力或熔池250上形成渣壳，使边 部挡板230向后退方向移动时，熔融金属207会从缝隙中泄漏。这将 在带材240的两个侧端面上形成不规则的飞翅边，使带材240的质量 恶化。而当凝固了的壳227插入到边部挡板230与铸辊220之间的缝 隙中时，边部挡板230与铸辊220均受到严重破坏。此外，当边部挡 板230以恒定力支撑靠在铸辊220上时，由于边部挡板230与铸辊220 在边缘的严重破坏，将导致严重的问题。

据此，本发明的目的是提供一种改进的，应用于双铸辊带材连铸 工艺中的边部挡板位置控制方法和装置，该方法和装置能够将连铸过 程中施加在边部挡板上的力减到最小，并减少该边部挡板的磨损程 度。
本发明的另一个目的是提供一种应用于双铸辊带材连铸工艺中的 边部挡板位置控制方法和装置。它们能有效的防止熔融金属的泄漏。 这是因为，该边部挡板即使施加很轻的外力，也不会出现后退运动， 从而确保带材的质量。
根据本发明的一个方面，提供一种应用于双铸辊带材连铸工艺中 的边部挡板位置控制方法，通过控制边部挡板位置，来改善带材的质 量，所述的方法包括以下步骤：计算与双铸辊的轧制力对应的凝固位 置；应用测压头测量出该双铸辊在连铸过程中的真实轧制力；确定与 测量的双铸辊的轧制力对应的凝固位置是否与当前的边部挡板的高度 相适应；并且将该边部挡板移动到一位置，在该位置上，所述的边部 挡板的高度与测量的铸辊轧制力的凝固位置对应。
根据本发明的另一个方面，提供一种边部挡板位置控制装置，通 过控制应用于双铸辊带材连铸工艺中的边部挡板位置，来改善带材的 质量，该工艺中，设置一对铸辊并在辊的两侧端面上设置了边部挡板， 连铸带材在两个铸辊之间用熔融金属中连铸成型，所述的装置包括：
边部挡板水平控制单元，它有适合与边部挡板连接的第一液压 缸，该边部挡板分别安装在铸辊的两个端面上，从而允许边部挡板分 别在铸辊的两个端面的边缘部位保持一个预设定的力，还有水平位置 测量传感器，用来测量该边部挡板水平的位移；
在该边部挡板水平控制单元的下表面设置边部挡板垂直控制单 元，它有第二液压缸。该液压缸适合于使该边部挡板水平控制单元抬 起/下降，还有垂直位置测量传感器，用来测量该边部挡板垂直方向的 位移，以便以此控制该边部挡板的上下移动；
第一测压头，用来测量由于连铸施加给该边部挡板的外力；
第二测压头，用来测量该铸辊施加给带材的轧制力，该轧制力是 由于连铸和热轧的影响而引起的；以及
控制器，通过使用边部挡板垂直控制单元，将该边部挡板移动到 一个位置，在此该边部挡板的底边高度与熔池的凝固位置高度相当， 此凝固位置高度是根据由第二测压头测量的铸辊的轧制力计算得出。
附图说明
为进一步理解本发明，在此提供作为说明书的组成部分的附图，它们 图示了本发明的实施例，并且和说明书一起解释了本发明的原理。
附图中：
图1是表示传统的双铸辊带材连铸装置的示意图；
图2是图1所示的双铸辊带材连铸装置的平面图；
图3是表示本发明的边部挡板位置控制装置的示意图；
图4(a)和4(b)是表示图3所示的边部挡板位置控制装置的第一和 第二实施例的示意图，在图4(a)中，示意了在一个边部挡板垂直控制 单元上设置两个液压缸时的第一实施例，而图4(b)示意了在其上设置 一个单独的液压缸的第二实施例；
图5是图3所示的边部挡板位置控制装置的立体图；
图6是图3所示的边部挡板位置控制装置的详细侧视图；
图7是表示在本发明的边部挡板位置控制装置中，在带材连铸过 程中，边部挡板的高度和凝固位置的高度的示意图；
图8是表示一在本发明的边部挡板位置控制装置中，双铸辊的压 缩比与凝固位置高度的计算结果关系的曲线图；
图9是表示另一在本发明的边部挡板位置控制装置中，与双铸辊 的压缩比对应的凝固位置高度的计算结果关系的曲线图；
图10是表示在本发明的边部挡板位置控制装置中，与双铸辊的压 缩比对应的该双辊的轧制力的计算结果曲线图；
图11是表示在本发明的边部挡板位置控制装置中，与该双辊的轧 制力对应的一个凝固位置高度，和一个边部挡板的高度的计算结果曲 线图；
图12(a)和12(b)是表示本发明的边部挡板位置控制方法的流程 图；而
图13(a)和13(b)是带材边部形状的视图。图13(a)表示由传统的装 置制造的带材的边部形状，而图13(b)表示由本发明的装置制造的带材 的边部形状。

现在参考附图介绍本发明的优选实施例。
图3是表示本发明的一个边部挡板位置控制装置的示意图。图4(a) 和4(b)是表示图3所示边部挡板位置控制装置的第一和第二实施例的 示意图，而图5是图3所示的边部挡板位置控制装置的立体图。
如图3和图5中所示，边部挡板位置控制装置1包括：边部挡板 水平控制单元10，用于在水平方向给分别设置在双铸辊220的两个端 面上的边部挡板施加力；边部挡板垂直控制单元30，该单元有一个位 置测量传感器32，用于控制该边部挡板230垂直方向的位置，还有液 压缸34用于调节该边部挡板230的高度；此外，还包括第一和第二测 压头50和70，用来测量铸辊220的轧制力和施加给边部挡板230外 力。
如图4(a)所示，在本发明的该实施例中，边部挡板垂直控制单元 30的液压缸34，分别安装在边部挡板水平控制单元的下面。这样，该 液压缸34能相互独立的使这两个边部挡板230抬起/下降。在图4(b) 中所示的则相反，边部挡板垂直控制单元30的一单个液压缸34，安装 在一个连接框架37上，因此，该液压缸34能够使两个边部挡板230 同时升降。本发明的这种变化当然应认为是包含在本发明的范围之 内。
图5示出的示意图中，边部挡板垂直控制单元30的液压缸34， 分别装在边部挡板230上，因此，该液压缸34能使这两个边部挡板 230相互独立的改变位置。下面详细讨论图5的结构。应当指出的是图 5结构的工作原理与图4(b)相同。
在图5中，边部挡板水平控制单元10适合于对该边部挡板230 施加水平外力。从而保证该铸辊220的两个端面都封闭以保持熔融金 属。由该边部挡板水平控制单元10施加给该边部挡板230的这个外力 及该挡板230的位移，由第一测压头50和水平位置测量传感器12来 检测。测量结果作为电信号传给控制器100，这将在以后讨论。该边部 挡板水平控制单元10用来支持边部挡板230。因而在连铸过程中，该 边部挡板230将不会被从铸辊220的两个端面上推开。
此外，该边部挡板水平控制单元10适合于把边部挡板卡盒16， 该卡盒16包裹着边部挡板230的耐火材料本体14，与水平液压缸18 的缸杆20连接。结果，该缸杆20依靠供给到该水平液压缸18中的液 体的流入/流出来对边部挡板230施加水平外力。从而该边部挡板紧靠 在铸辊220的两个端面上将熔融金属封闭。此外在该缸杆20的前或后 表面上安装了测压头50，用来测量对边部挡板230施加的外力。
众所周知，该边部挡板230在水平方向的控制方法分为两种，一 种是恒位置控制方法，另一种是恒负荷控制方法。前者通过控制边部 挡板的负荷或压力来保持该边部挡板的预设定位置，而后者，即恒负 荷控制方法是使边部挡板维持在其预设定的负荷上，在本例中，位置 控制方法和压力控制方法都可应用。
在另一方面，该边部挡板垂直控制单元30的设置是为了控制边部 挡板230在垂直方向的高度HE，并且通过垂直液压缸34使该挡板230 上下运动。该边部挡板垂直控制单元30包括垂直液压缸34和垂直位 置测量传感器32，该传感器适于测量边部挡板230的垂直位移。边部 挡板水平控制单元10的底部与垂直液压缸34的缸杆36连接，以此使 边部挡板230垂直运动。在此，垂直液压缸34装配在支撑结构40上。
边部挡板垂直位置测量传感器32安装在液压缸34之上，并连续 的在垂直方向上测量到边部挡板水平控制单元10的液压缸18的距 离，并以此获得该边部挡板230的高度HE。然后将测量的高度以电信 号的形式传给控制器100。
同时，如图3中所示，测压头70适于测量施加到热带材240上的 轧制力。铸辊220以水平方向布置，且其轴承座220a上装有轴承(图 中不可见)，分别与该铸辊220的轴的两个端面连接。因此，即使铸辊 220旋转，但轴承座220a不转。轴承座220a还与轧制力控制单元235 的液压缸缸杆237b连接，以此来支撑铸辊。该测压头70安装在液压 缸237a的前或后表面上，如果该铸辊轧制力控制单元235控制轴承座 220a的位置，并从而使该铸辊220能够对带材240施加压力，则该测 压头70测量该铸辊220的轧制压力(分离轧辊力)。
而后，该测压头70将测量值以电信号的形式传送到控制器100。
该铸辊220的分离力，即铸辊220的轧制力，是铸造工况的一个 重要变量，并与凝固了的壳227从熔融金属207中生成的生成度有关。 凝固位置260的高度HS随着铸辊220的轧制力的大小而改变。因此， 当轧制力增加时，凝固位置260的高度升高。当铸辊220的轧制力增 加时，热变形带材240对边部挡板230表面上施加的力加大。
图7示出了在根据本发明的边部挡板位置控制装置1中，边部挡 板230的高度HE与该带材连铸工艺过程中的凝固位置260的高度HS 之间的相互作用。在双铸辊220之间注入的熔融金属207沿着铸辊220 的表面凝固。而由熔融金属凝固在两个铸辊220表面产生凝固了的壳 227，它们在凝固位置260处相互接触。表示在该凝固位置处两个铸辊 220的间隙距离的G要比表示两个铸辊辊缝点222的间隙距离的GO更 大；该辊缝点是辊子的接近点，在此点，两个铸辊相互靠得最近。因 此，带材将受到压缩并从辊的辊缝位置222轧出。在这时，铸辊220 的轧制力根据凝固位置260的高度HS而变化，且施加给边部挡板230 的力也改变。
因此在带材240的厚度和宽度相同的条件下，凝固位置260的高 度HS根据铸辊220的轧制力而变化。
依据本发明，用于双铸辊带材连铸工艺的该边部挡板位置控制装 置1，利用测压头70，用图表化的方式，根据铸辊220的轧制力得出 了凝固位置260的高度HS。该控制装置还利用在控制器100控制下的 边部挡板垂直控制单元30，将该边部挡板230移动到一个位置，在此 该边部挡板230的底边高度HE与凝固位置260高度HS相当。这个位 移能够将由熔融金属施加给边部挡板230的力减少到最少，以此来抑 制边部挡板230的损坏或磨损，并延长其寿命。同时，还可以将带材 240两边形成的边部飞翅减到最小，以此来确保带材240的质量。
更详细说，在本发明中，该边部挡板230的底边在浇铸过程中， 定位在接近铸辊220辊缝位置或是一个与预设定的该铸辊220轧制力 相关联的估计高度。然而，假设铸辊220的轧制压力增加且施加到边 部挡板230上的力也增加，边部挡板230底边的高度HE将被移动到 凝固位置260的高度HS，以此来使施加到该边部挡板230上的力最小 化。由此产生的结果是，该边部挡板230的损坏和磨损能得到控制， 而该边部挡板230的寿命能够延长。还有，带材240的两个边缘表面 上形成的飞翅能减到最少，从而得到高质量的带材240。
下面说明本发明的边部挡板位置控制方法。
使用边部挡板230的一个主要目的是防止熔融金属207的泄漏。 而为了保护该边部挡板230，该挡板230应当设置在存有熔融金属207 的位置，而避免设置在带材240发生变形的位置，该变形是在熔融金 属207连铸和凝固之后发生的。也就是说，在连铸过程中，如果由于 金属凝固和轧制引起了施加于边部挡板230上的力，并且如果在连铸 条件下，传给该边部挡板230的力超过限度，则会产生以下问题，即 该边部挡板可能损坏或磨损。如果该挡板230不能承受这种由带材240 热轧造成的超限的力，则该边部挡板将会向后退方向移动，由于熔融 金属207的泄漏，可能发生设备事故或使带材240的质量恶化。
因此，当轧制力在连铸过程中变化或如果该带材240的铸造是在 一个特定的轧制力条件下进行，该边部挡板230的高度HE应该考虑铸 辊220的轧制力和凝固位置260的高度HS而进行控制。
图12(a)和12(b)中，每个图显示了凝固位置260的高度HS与轧制 力之间的关系及边部挡板230的位置控制方法的流程图或流程示意 图。
应用于双铸辊带材连铸工艺中的，本发明的一个边部挡板位置控 制方法300，通过控制双辊带材连铸工艺中边部挡板230的垂直位置， 改善了带材240的质量，该双铸辊工艺安装有一对铸辊220，且在其两 个端面安装边部挡板230，带材240从该铸辊220中由熔融金属207 浇铸而成。
如图12(a)中所示，第一个步骤是步骤310，而第二个步骤，即步 骤320是计算与铸辊220的轧制力对应的凝固位置260的位置。如图 12(b)所示，所述的步骤320包括：计算与铸辊220的压缩比对应的凝 固位置260的步骤312，和计算与铸辊220压缩比对应的该铸辊220 的轧制力的步骤314。
对应的，本发明的该边部挡板位置控制方法的最终目的是获得凝 固位置260对应于该铸辊220由测压头测得的轧制力的位置。为此最 终目的，首先得到与铸辊220的压缩比对应的凝固位置260的位置， 其后得出与铸辊220的压缩比对应的辊220的轧制力。根据以上的关 系，就能得出与铸辊220的轧制力对应的该凝固位置260的位置。压 缩比可以表示为该铸辊220在凝固位置260处的两辊之间间隙的距离 G除该距离G与表示铸辊220在辊缝点222处的辊间距离GO的差值。 这可以由几何关系简单地计算出来。图8和图9中各示意了一种不同 直径辊子的连铸机的计算例子。图8示意辊径为750mm的结果，图9 是辊径1250mm时的结果。对应于铸辊220的压缩比的凝固位置260 的高度HS可以利用下面的数学表达式(1)和(2)得出：

$G=G_O+D(1-\cos \alpha ),\alpha ={\sin }^{-1}\left(\frac{2\times H_S}{D}\right)---\left(2\right)$
在双铸辊带材连铸装置中，表示在凝固位置260处两个铸辊220 之间的间距G由上述数学表达式(2)计算得出。而当把所得的间距G代 入数学表达式(1)中时，与凝固位置260的高度相对应的压缩比由下面 的数学表达式(3)得出：

参数″G″代表在凝固位置260处两个铸辊之间的间隙，″GO″是在辊 缝点222处两个铸辊之间的原始间隙，″D″是辊的直径，″HS″是从辊缝 点222处到凝固位置260处的高度，″α″是辊缝点222处与凝固位置 260在铸辊220中心的夹角。
如图8和图9所示，当铸辊220的压缩比增加时，凝固位置260 的位置上移，当铸辊220的直径加大时，该凝固位置260也上升。
当然，找出该凝固位置260随铸辊220压缩比变化的关系是重要 的。然而，由于在连铸过程中，获得压缩比很困难，因而在本发明的 实施例中，就希望用一种很容易辨认的数值来测量或指示该铸辊220 的压缩比，这就是在连铸过程中的轧制力。为了获得对应于该铸辊220 的压缩比的铸辊220的轧制力，在步骤314中就是要得出铸辊220的 轧制力与铸辊220的压缩比的关系。
在步骤314中，该铸辊220的轧制力与铸辊220的压缩比的关系， 是在热变形试验条件下，应用下面的西母斯(sim)公式得到的：
轧制力＝Km·Bm·Ld·Qp                       (4)
变量″Km″表示平均热变形抗力(Kg/mm2)，″Bm″是平均带材宽度， ″Ld″是接触弧长度(mm)，而Qp是几何因子。
$L_d=\alpha \times \frac{D}{2}---\left(5\right)$
$Q_p=0.8+(0.45\gamma +0.04)\sqrt{\frac{D}{2G}-0.5}---\left(6\right)$

$K_m=f(C,ϵ,\stackrel{·}{ϵ},T)=C{ϵ}^n\stackrel{·}{ϵ}{}^m\exp \left(\frac{A}{T}\right)---\left(8\right)$
变量″C ″代表化学成份，″ε″为应变， 为应变速率，而T是 温度(°K)。
在304不锈钢的情况下，在普通热轧工艺中，C＝0.24，n＝0.07， m＝0.05，而A＝5700，但是在带材连铸时，C＝0.2，n＝0.07，m＝0.05， 而A＝5300。
在表达式(7)中的应变等于铸辊220的压缩比。但仅有一点不同， 即铸辊220的压缩比是以百分数来表示的。应变速率在双辊带材连铸 条件时，考虑按3秒-1计算。而铸辊220的轧制力与该铸辊220的压缩 比之间的关系，通过将表达式(5)--(8)代入到表达式(4)中得到。
图10示出了根据带材240的厚度和铸辊220的直径计算的，与 铸辊220的压缩比对应的铸辊轧制力的结果。图10还显示了双铸辊220 中，每个辊子为铜质材料制作浇铸不锈钢时的计算结果。在计算中， 假设温度大约为1350℃，带材宽度约为350mm，带材厚度约为4mm， 辊径约为750mm，且应变速率为3秒-1，在表达式(5--8)中， Km＝4.7kg/mm2，Bm＝350mm，Qp＝1.58，且Ld＝12.9mm。作为计算结果， 参见图11，该铸辊220的轧制力大约是33.6吨。在这时，凝固位置260 的高度约为13mm。
通过以上步骤，凝固位置260的高度HS可以利用连铸过程中容易 测量的该铸辊220的轧制力计算出来。在图11中，铸辊220的轧制力 与凝固位置260之间的关系，通过用带材240的厚度和该铸辊220的 直径计算得出。如图11中指出的，当铸辊220的轧制力增加时，凝固 位置260的高度HS也增加。
如图11所示，当厚度约为4mm的带材在铸辊220的轧制力约为 20吨的条件下铸造时，凝固位置260的高度HS大约为8mm。因此， 如果边部挡板230的底边到辊缝点222的高度HE保持在大约8mm的 高度时，施加到该边部挡板230上的力可以减少到最小。该施加到边 部挡板230上的力由安装在边部挡板水平控制单元10中的测压头50 测量，并且最好控制在一个合适的数值。
当在步骤320计算出对应于铸辊220的轧制力的凝固位置260的 位置以后，在步骤330中应用测压头50测量出该铸辊220在连铸过程 中的下一个轧制力。在这个工况中，安装在轧制力控制单元235上的 测压头50不断地测量铸辊220施加到带材240上的轧制力，并把测量 数值提供给控制器100。
下一步，在步骤340将确定计算的相应于铸辊220的轧制力的凝 固位置的值，是否与当前的边部挡板230的高度相适应。如果合适， 该控制器100将在步骤320中，把通过凝固位置260的高度与铸辊220 的轧制力的相互关系，由辊220的轧制力计算出凝固位置260的高度 HS与边部挡板230的高度对比，这个高度通过连续测量距边部挡板水 平控制单元10的液压缸18的垂直方向距离得到，并以电信号的形式 传送。垂直位置测量传感器32用于边部挡板垂直控制单元30之中。 在步骤340，凝固位置260的高度HS与边部挡板230的高度HE相等， 则该边部挡板位置控制操作就在步骤360完成。而如果不相等时，该 边部挡板230要在步骤350上下移动到一位置，在该位置上，该边部 挡板230的高度HE与凝固位置260的高度相同，这个位移操作由该边 部挡板垂直位置控制单元30中的液压缸34完成。
本发明的边部挡板位置控制方法300，应用于双铸辊带材连铸工 艺上，该连铸工艺带有一对铸辊220和安装在其两个端面的一对边部 挡板230，用来在两个铸辊220之间铸造带材240。该控制方法包括以 下步骤：测量连铸过程中铸辊220对带材240的实际轧制力；以及将 边部挡板230的底边移动到与所测量的铸辊220轧制力对应的凝固位 置260的位置。
为了验证本发明的详细操作效果，在以下的说明中讨论了一系列 的实施例，并将其结果示于图13(a)和13(b)中。
实施例
图11显示了在以下条件下，即边部挡板230的高度HE变化时的 带材240的铸造结果。如图11所示，如果在铸辊220的轧制力大约为 10吨的条件下进行厚度大约2mm的带材240的浇铸，则把边部挡板 230的高度HE控制在大约6mm高度处，而如果是在铸辊220的轧制 力大约为50吨的条件下进行这个操作，则控制该边部挡板230的高度 HE在大约10mm的高度处。在依据本发明控制边部挡板230的位置时， 带材240的边部质量很好，且边部挡板230的磨损极大地减少。
当在铸辊220的轧制力约为50吨的条件下，进行厚度约2mm的 带材240的浇铸时，图13(a)示出了将边部挡板230的高度HE，依据已 有的工艺，定位到大约0mm时带材240的边缘端面；而图13(b)则示 出了依据本发明，将该边部挡板230的高度HE定位到约10mm时的带 材240的边缘端面。
当边部挡板230的高度HE定位在辊缝点222处，即依据传统的装 置和方法到达约0mm处时，凝固的钢粒子强烈地附着在带材240的边 部或在带材240的边部产生撕裂。然而，当该边部挡板230的高度HE， 定位于与凝固位置260的高度HS相当的位置，即到达依据本发明的 10mm处时，则带材240的边部的状况是非常好且符合要求的。
至此，如上所述，在双铸辊带材连铸工艺中，应用本发明的边部 挡板位置控制方法和装置，能够控制边部挡板的高度，使之与凝固位 置的高度相当，从而将熔融金属施加给该边部挡板上的力减到最小。 因此，可以使该边部挡板的磨损减至最小。此外，在双辊带材连铸工 艺中应用的本发明的边部挡板位置控制方法和装置能够有效地防止熔 融金属的泄漏。这是因为，该边部挡板即使施加很轻的外力，也不会 出现后退运动，从而确保得到高质量的带材。
显而易见，对那些熟知本技术领域的人来说，应用于双辊带材连 铸工艺的本发明的边部挡板控制装置和方法，能进行各种各样的修改 和变化，而不离开本发明的精神和范围。本发明试图覆盖那些纳入所 附的权利要求书及其等同物中的修改和变化。