在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置及方法与流程

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置及测量方法。

背景技术：

模铸铸锭的冒口收缩形貌，直接反应了浇注工艺、绝热板和发热剂性能的优良情况。一般来说，冒口收缩深度小，则轧制后切除量少，成材率高；冒口收缩深度大，则轧制后冒口部分质量较差，为保证产品质量，切除量必须增加，影响经济效益。因此，对铸锭冒口收缩量的准确测量，是判断模铸浇注工艺、绝热板或发热剂优良的重要依据。然而，为了节约能源，铸锭都是红送，即完全凝固后脱模送入加热炉。在这个过程中，铸锭外表面温度有700～900℃，铸锭在高温条件下，难以直接用工具进行准确测量。因此，一般将铸锭完全冷却后进行测量。铸锭完全冷却后，冒口顶部具有大量凝结的发热剂和覆盖剂，难以剥落，若是直接测量则数据不准确。因此，必须退火后切割解剖冒口，再测量冒口二维形貌，从而需要耗费较长的周期，一般需要15天。综上所述，目前的冒口测量方法流程长、工艺复杂、时间长、成本高，并且是二维形貌。

技术实现要素：

本发明首先要解决的技术问题是提供一种可满足高温使用条件的在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置，包括框架和多根测量杆，框架和测量杆均由耐高温材质制成，框架上设置多个通孔或卡槽，测量杆可插入框架的通孔或卡槽内并可沿通孔或卡槽滑动，测量杆的一端为测量初始端，测量初始端位于通孔或卡槽的外部。

具体的：所述框架包括固定板和连接件，固定板至少两块，固定板之间通过一根或者多根连接件连接，固定板上设置多个通孔，通孔的大小与测量杆的横截面大小一致；每根测量杆上均设置长度刻度，长度刻度的零刻度位于测量初始端；测量杆分别插入通孔内，每根测量杆均可沿通孔滑动，每根测量杆穿过至少两块固定板。

进一步的是：所述固定板为2～3块，各块固定板所在平面相互平行，各根测量杆穿设于通孔后，各根测量杆的长度方向相互平行。

进一步的是：所述测量杆的测量初始端设置尖端，尖端呈圆台状。

具体的：所述固定板为不锈钢平板，不锈钢平板的厚度为4～10mm，不锈钢平板呈矩形，各块不锈钢平板的大小一致；连接件为角钢，不锈钢平板的四角之间分别通过角钢固定连接，相邻两块固定板的间距为100～300mm，固定板上设置的通孔为圆孔，各个圆孔的直径相等且为10～20mm，各个圆孔等间距布置且相邻圆孔的圆心间距为30～60mm，靠近固定板边缘的圆孔与固定板边缘的距离不低于60mm。

具体的：所述测量杆为不锈钢圆柱，不锈钢圆柱的长度为500～1500mm，不锈钢圆柱的长度刻度的最小分度为1mm，不锈钢圆柱的尖端呈圆台状，圆台的高度为20～40mm，圆台直径较小的底面的直径为4～10mm。

本发明在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置的有益效果是：框架相对铸锭固定放置后，测量杆沿通孔或卡槽滑动，测量杆的测量初始端可深入冒口顶面内部，再进行测量，确保测量的准确；由于框架上设置多根测量杆，不同位置的测量杆可以对冒口的不同位置进行测量，从而获得三维的冒口收缩形貌。在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置结构简单，易于制作，成本低廉，效益显著。

框架包括固定板和连接件，各块固定板相互平行，便于在固定板上均匀布置放置测量杆的通孔，并确保各测量杆相互平行。测量杆的测量初始端设置尖端，方便穿透覆盖剂和发热剂，到达冒口顶部，提高测量准确度。

本发明还提供一种在线测量铸锭冒口收缩形貌的方法，解决按现有在退火后先切割解剖冒口，再测量冒口收缩形貌的方法流程复杂、时间长，以及只能测量二维形貌的不足。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：在线测量铸锭冒口收缩形貌的方法，通过上述任一“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”在线测量铸锭的冒口收缩形貌，包括以下步骤：

s1.铸锭完全凝固后脱模前，将上述任一“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的测量杆分别插入框架上的通孔或卡槽内，再将框架放在金属模上，其中测量杆的测量初始端指向铸锭冒口的顶面；

s2.调整每一根测量杆在通孔或卡槽内的位置，使测量杆与铸锭冒口的顶面接触；

s3.读取每一根测量杆在框架上的长度刻度，得到铸锭冒口收缩三维形貌数据。

进一步的是：s2中，“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的框架设置通孔或卡槽的范围比铸锭冒口尺寸大100～140mm。

具体的：所述s4中，先将“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”整体取下，然后侧向放置，再读取每根测量杆与框架相交的长度刻度。

本发明在线测量铸锭冒口收缩形貌的方法的有益效果是：铸锭完全凝固后，无需破坏铸锭，就可直接对铸锭冒口收缩形貌实现快速准确地在线测量，而且得到的是铸锭冒口收缩的三维形貌，测量方法简单、步骤少、耗时短，有利于准确研究模铸浇注工艺、绝热板或发热剂的性质。

附图说明

图1是本发明第一主题在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置仅插入一根测量杆的示意图。

图中零部件、部位及编号：框架1、通孔11、固定板12、连接件13、测量杆2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置，包括框架1和测量杆2，框架1为一个，测量杆2位多根，其中图1中仅仅画一根测量杆2进行示意。框架1和测量杆2均由耐高温材质制成，耐高温材质是指框架1和测量杆2能在接触红送过程的铸锭的条件下少变形或不变形，例如框架1和测量杆2均为不锈钢材质。框架1用于放置测量杆2，框架1上设置多个通孔11或卡槽，通孔11或卡槽用于容纳测量杆2，故通孔11和卡槽的大小与测量杆2横截面大小一致。测量杆2可插入框架1的通孔11或卡槽内并可沿通孔11或卡槽滑动，测量杆2的滑动需要借助外力实现，在无外力的前提下，测量杆2可插入通孔11或卡槽后，可保持相对固定。测量杆2的一端为测量初始端，即图1中测量杆2的下端为测量初始端。测量初始端位于通孔11或卡槽的外部。

图1给出了框架1的一种具体形状及结构，框架1包括固定板12和连接件13，固定板12至少两块，从而至少有两块固定板12可对测量杆2进行固定，避免测量杆2使用过程中不稳定。固定板12最好为2～3块，可通过2～3个位置对测量杆2进行固定。各块固定板12最好为平板，且固定板12所在平面最好相互平行。固定板12之间通过一根或者多根连接件13连接，从而形成一个整体。例如，如图1所示，框架1包括两块固定板12，两块固定板12为不锈钢平板，两块固定板12均呈矩形，两块固定板12的四角通过连接件13相连，其中连接件13位角钢，连接件13也可为其他杆件。

固定板12上设置多个通孔11，通孔11最好为圆形，也可为诸如三角形、四边形或其他多边形或其他形状，但是通孔11的形状大小与测量杆2的横截面形状大小一致。固定板12可选用厚度为4～10mm的不锈钢平板，两块不锈钢平板通过连接件13连接后的间距为100～300mm。固定板12上的通孔11在固定板12上等间距均匀布置，例如通孔11为圆孔，各个圆孔的直径相等且为10～20mm，各个圆孔等间距布置且相邻圆孔的圆心间距为30～60mm，靠近固定板12边缘的圆孔与固定板12边缘的距离不低于60mm。两块固定板12上的圆孔相互对应，以确保各根测量杆2穿设于通孔11后，各根测量杆2的长度方向相互平行，且等间距均匀布置。

测量杆2上均设置长度刻度，长度刻度的零刻度位于测量初始端，长度刻度的分度可为1mm，测量杆2可为不锈钢圆柱，长度为500～1500mm。对应图1，则测量杆2的下端为测量初始端。测量杆2的测量初始端设置尖端，测量杆2的尖端利于穿透覆盖剂和发热剂，到达冒口顶部，提高测量准确度。例如，测量杆2的尖端呈圆台状，圆台的高度为20～40mm，圆台直径较小的底面的直径为4～10mm。

测量杆2可插入框架1的通孔11或卡槽内并可沿通孔11或卡槽滑动，测量杆2的滑动需要借助外力实现，在无外力的前提下，测量杆2可插入通孔11或卡槽后，可保持相对固定。测量杆2分别插入通孔11内，根测量杆2在无明显外力条件下，测量杆2卡于通孔11内保持相对固定。外界施加力量，例如直接通过率手施力后，测量杆2可沿通孔11滑动。此外，测量杆2和框架1之间还可设置卡位结构，例如在框架1的通孔11出设置卡位结构，打开卡位结构，测量杆2在通孔11可自由滑动；关闭卡位结构，测量杆2固定于通孔11内。本发明的第二个主题：在线测量铸锭冒口收缩形貌的方法，通过上述“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”在线测量铸锭的冒口收缩形貌，包括以下步骤：

s1.铸锭完全凝固后脱模前，将上述任一“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的测量杆2分别插入框架1上的通孔11或卡槽内，再将框架1放在金属模上，其中测量杆2的测量初始端指向铸锭冒口的顶面。“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的框架1设置通孔11或卡槽的范围比铸锭冒口尺寸大，保证整个铸锭冒口顶部均覆盖测量杆2，例如框架1设置通孔11或卡槽的范围比铸锭冒口尺寸大100～140mm。

s2.调整每一根测量杆2在通孔11或卡槽内的位置，即将每一根测量杆2向测量初始端方向向下插入到底，使测量杆2与铸锭冒口的顶面接触。

s3.读取每一根测量杆2在框架1上的长度刻度，得到铸锭冒口收缩三维形貌数据。三维形貌数据可反映冒口最大收缩深度。读取长度刻度，可直接读取，或者先将“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”整体取下，然后侧向放置，再读取每根测量杆2与框架1相交的长度刻度。

实施例1

对于3.2t的铸锭，其冒口尺寸为385mm×575mm，因此，选用的“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的固定板12的尺寸为490mm×680mm。测量时，首先，铸锭完全凝固后脱模前，将测量杆分别插入通孔11内，将框架1放在金属模上。其次，调整每根测量杆2，使每根测量杆2的测量初始端与铸锭冒口的顶面接触。最后，读取每一根测量杆2在框架1上的长度刻度，得到铸锭冒口收缩三维形貌数据。其中，铸锭冒口最大收缩深度190mm，测量时间大约为5分钟。

实施例2

对于3.35t铸锭，其冒口尺寸为480mm×480mm，因此，选用的“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的固定板12的尺寸为580mm×580mm。按照实施例1的测量方法，得到铸锭冒口收缩三维形貌数据。其中，铸锭冒口最大收缩深度为210mm，测量时间大约为6分钟。

实施例3

对于5.3t铸锭，其冒口尺寸为660mm×590mm，因此，选用的“在线测量铸锭冒口收缩形貌的装置”的固定板12的尺寸为760mm×800mm。按照实施例1的测量方法，得到铸锭冒口收缩三维形貌数据。其中，铸锭冒口最大收缩深度为250mm，，测量时间大约为8分钟。