專利名稱：用于加工液態(tài)的金屬材料的鑄模的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于加工液態(tài)的金屬材料的鑄模(Kokille)，其具有壁，在壁中布置有至少一個用于獲取鑄模的至少一部分的溫度和/或膨脹的傳感元件。
背景技術：
例如在文件DE 35 41 445 Al中公開了該類型的鑄模。在此，借助于熱元件在用于液態(tài)的金屬的連鑄模中實現(xiàn)局部的溫度測量。該溫度測量元件實施為探針(Sonde)，其調(diào)整熔融物的鑄造液面的位置和鑄模中的其它參數(shù)。文件WO 2004/082869 Al公開了一種類似的解決方案。在此，也使用用于獲得鑄模溫度的熱元件。此外，文件DE 34 36 331 Al顯示了一種用于借助于熱元件(其熱電偶絲布置在鑄模的金屬壁的孔中)測量連鑄模中的溫度的裝置。還已知應用用于測量溫度的光波導。為此在文件US 4，823，166中說明了原理和細節(jié)。在此，用于測量溫度的光波導以該形式應用，即例如在金屬管中引導玻璃纖維并且然后將金屬管固定在介質或構件中，在其中或在其處可測量溫度。為了能夠執(zhí)行準確的測量，必需的是，光波導或圍繞光波導的金屬管緊密地貼靠在構件或介質處，即盡可能無(絕緣的)空氣間隙。當經(jīng)由光波導應在鑄模中確定溫度時， 這尤其適用。為此，可將槽或開口(khlitz)銑入鑄模、尤其鑄模背面中，光波導被安置在其中。在此有問題的是，可僅僅困難地保證光波導或圍繞它的金屬管緊密地貼靠在開口或槽底中，使得確保在槽或開口底與光波導或金屬管之間可靠的熱傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于這樣改進開頭提及的類型的鑄模，使得解決所提及的問題。相應地，應提供鑄模的設計方案，利用其使能夠以成本有利的方式安裝用于鑄模的有效的監(jiān)控元件。在此，鑄模的溫度的連續(xù)的且精確的監(jiān)控應是可能的，其可成本有利地實現(xiàn)。該目的通過本發(fā)明的解決方案特征在于，傳感元件包括至少一個光波導，其布置在鑄模的壁中的槽中，其中，光波導貼靠在槽的槽底中，并且其中，槽的未由光波導填充的空間至少很大程度上、優(yōu)選地完全地利用填充件(FUllstUck)來封閉。在此，光波導可布置在圍繞它的管中。為了也可測量鑄模的壁的膨脹，根據(jù)改進方案設置成，光波導或圍繞它的管與槽底固定地連接。優(yōu)選地，槽加(einarbeiten)在背對壁的熱側的側面處。優(yōu)選地，冷卻通道鄰接到背對壁的熱側的、設有槽的側面處。優(yōu)選地，填充件由金屬或塑料構成。其可構造成剛好匹配于槽的形狀。在此，本發(fā)明的特定的設計方案設置成，通過將填充件的材料澆注(Vergiessen)或噴注(Spritzen)到槽中產(chǎn)生填充件。由此，使構成填充件的材料可澆注(在金屬的情況中)或者可噴注(在塑料的情況中)，并且那么將其澆注或噴注到槽(光波導必要時連同管被插入其中)中。背對壁的熱側的、設有槽的側面連同布置在槽中的填充件可設有覆層，其中，該覆層優(yōu)選地由金屬的或者有機的材料構成。有利地，覆層平地且連續(xù)地覆蓋壁和填充件。金屬的覆層可電鍍地施加到壁上。在鑄模的壁的至少一個端側處最終可加有槽或開口，其寬度至少對應于光波導的直徑。由此，可明顯簡化光波導在鑄模壁中的裝配。因此，光波導或圍繞它的金屬管即被放置到鑄模壁中的槽或開口中并且利用填充件剛好匹配地固定在槽或開口中。優(yōu)選地由金屬構成的填充件也可由其它材料構成。為了保證沒有水從水箱出來朝向測量平面滲入槽中，在引入填充件之后，整個水側或冷卻側可金屬地或者還有機地如所提及的那樣來涂覆。如果打算將光波導曲折狀地引入鑄模板的背面中，那么鑄模板在上面的和下面的端側處獲得所提及的開口，其寬度至少對應于光波導或金屬管的直徑并且其長度至少對應于光波導或金屬管的拱形(Bogen)的彎曲半徑的兩倍。光波導或金屬管(來自槽或開口) 被轉向直至180°到該開口中，以便然后又可浸入下一個槽中。該開口的密封通過密封的蓋板(Verschlussplatte)或者通過密封的覆層實現(xiàn)。這種將光波導引入鑄模板的背面中或鑄模管中使其成為可能，即光波導或金屬管經(jīng)由槽的幾何形狀跟隨熱側的輪廓，從而該結構形式也可用于薄板坯設備和板坯或板坯拱形設備(Brammen-Bogenanlage)的漏斗式鑄模(Trichterkokille)以及單件式和兩件式的塊坯或梁坯(Beam Blank)鑄模。


在附圖中示出了本發(fā)明的實施例。其中圖1顯示了板坯鑄模的壁的透視圖，圖2顯示了根據(jù)圖1的壁的截段的正視圖，圖3顯示了穿過根據(jù)圖2的壁的剖面A-B以及圖4顯示了根據(jù)圖3的放大部“X”。
具體實施例方式在圖1和圖2中可看出連鑄模的壁1。壁1的熱側6與背對的側面7相面對，其可在圖1中看出；在圖2中可辨識出背對的側面7。在壁1中曲折狀地安置有光波導2。經(jīng)由光波導2可能獲得沿著導體的溫度分布，如下面所詳細解釋的那樣。光波導2由基礎纖維(Grundfaser)構成，其具有在大約100至150 μ m之間的范圍中的厚度。如果光波導布置在套管中，那么其具有至少大約800至2000 μ m的直徑。在此，光波導或其基礎纖維(其可在帶有或不帶有套管的情況下被使用)可無問題地承受溫度直至600°C持續(xù)負載。通過光波導2的曲折狀地安置可良好地在溫度分布方面監(jiān)控壁1的面。從根據(jù)圖3的剖面圖以及從根據(jù)圖4的放大的圖示中可看出光波導2 (帶有或者不帶有套管)的具體的布置。
由此，將槽3銑入鑄模的壁1的背對的側面7中。光波導2插入直至槽底4中。為了其在此保留并且具有與壁1的周圍的材料的良好的接觸，將填充件5插入槽3中，從而光波導2被保持就位。為了使光波導2在壁1中相對于冷卻水密封，在背對的側面7上施加有覆層8。在此可以是電鍍地產(chǎn)生的層，例如由鎳或銅構成。如果光波導2 (如在該實施例中所設置的那樣)應被曲折狀地安置，那么在壁的端側9中的開口 10(對此參見圖1)證實可形。該開口略寬于光波導2(必要時連同套管)的直徑，并且略長于光波導的拱形的彎曲半徑的二倍。相應地，在將光波導2安置到槽3中時可將導體從槽中引出、彎曲180°并且引入鄰近槽中，以便產(chǎn)生曲折狀的走向。為了密封地閉合在端側9中的開口 10，可設置有蓋板11。為了提高信號傳遞的穩(wěn)健性，經(jīng)由所謂的透鏡插頭(Linsenstecker)將光波從鑄模引導至評估單元(參見下面)。作為溫度傳感器的組成部分起作用的玻璃纖維與未示出的溫度獲取系統(tǒng)相連接。 借助于獲取系統(tǒng)產(chǎn)生激光，其被輸入光波導2中。借助于獲取系統(tǒng)將由光波導纖維2收集的數(shù)據(jù)換算成溫度，并且與不同的測量點相關聯(lián)。評估例如可根據(jù)所謂的纖維布拉格光柵方法(FBG方法)來實現(xiàn)。在此，使用合適的光波導，其壓印得到帶有折射指數(shù)的周期性變化的測量部位或帶有這樣的變化的光柵。折射指數(shù)的該周期性變化導致，根據(jù)針對一定的波長的周期性，光波導在測量部位處示出介電的鏡面。通過在一點處的溫度變化來改變布拉格波長，其中，剛好其被反射。不滿足布拉格條件的光基本上不顯著受布拉格光柵影響。 那么，不同的測量部位的不同的信號可由于運行時間差別而彼此相區(qū)別。這種纖維布拉格光柵的詳細結構以及相應的評估單元是普遍已知的。通過壓印的測量部位的數(shù)量給定局部分辨率的精度。測量部位的大小例如可處于Imm至5mm的范圍中。備選地，為了測量溫度也可應用“光頻域反射測量”方法(0FDR方法)或者“光時域反射測量”方法(0TDR方法)。該方法基于纖維光學的拉曼反向散射的原理，其中利用的是，在光導體的點處的溫度變化引起光波導材料的拉曼反向散射的變化。那么，借助于評估單元(例如拉曼反射計)可沿著纖維局部分辨地確定溫度值，其中，在該方法中在導體的一定的長度上來平均。該長度大約為幾厘米。又通過運行時間差別使不同的測量部位彼此分離。用于根據(jù)所提及的方法進行評估的這種系統(tǒng)的結構以及所需的在光波導2之內(nèi)產(chǎn)生激光的激光器是普遍已知的。附圖標記列表1鑄模的壁/鑄模板/冷卻板
2傳感元件/光波導(必要時連同套管)
3槽
4槽底
5填充件
6熱側
7背對的側面
8覆層
9端側
10槽/開口
Π蓋板
權利要求
1.一種用于加工液態(tài)的金屬材料的鑄模，其具有壁(1)，在所述壁(1)中布置有至少一個用于獲取所述鑄模的至少一部分的溫度和/或膨脹的傳感元件(2)，其特征在于，所述傳感元件( 包括至少一個光波導，其布置在所述鑄模的壁(1)中的槽C3)中，其中，所述光波導( 貼靠在所述槽(3)的槽底中，并且其中，所述槽(3)的未由所述光波導( 填充的空間至少很大程度上、優(yōu)選地完全地利用填充件( 來封閉。
2.根據(jù)權利要求1所述的鑄模，其特征在于，所述光波導(2)布置在圍繞它的管中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鑄模，其特征在于，所述光波導(2)或者所述圍繞它的管與所述槽底(4)固定地連接。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的鑄模，其特征在于，所述槽C3)加在背對所述壁 (1)的熱側(6)的側面(7)處。
5.根據(jù)權利要求4所述的鑄模，其特征在于，冷卻通道鄰接到背對所述壁(1)的熱側 (6)的、設有所述槽(3)的所述側面(7)處。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的鑄模，其特征在于，所述填充件( 由金屬或者由塑料構成。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的鑄模，其特征在于，所述填充件( 構造成剛好匹配于所述槽(3)的形狀。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的鑄模，其特征在于，通過將所述填充件的材料澆注或噴注到所述槽(3)中來產(chǎn)生所述填充件(5)。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的鑄模，其特征在于，背對所述壁⑴的熱側(6) 的、設有所述槽(3)的所述側面(7)連同布置在所述槽(3)中的所述填充件( 設有覆層 (8)，其中，所述覆層(8)優(yōu)選地由金屬的或者有機的材料構成。
10.根據(jù)權利要求9所述的鑄模，其特征在于，所述覆層(8)平地且連續(xù)地覆蓋所述壁 (1)和所述填充件(5)。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的鑄模，其特征在于，金屬的所述覆層(8)電鍍地施加到所述壁⑴上。
12.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的鑄模，其特征在于，在所述鑄模的壁(1)的至少一個端側(9)處加有槽或開口(10)，其寬度至少對應于所述光波導O)的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加工液態(tài)的金屬材料的鑄模，其具有壁，在壁中布置有至少一個用于獲取鑄模的至少一部分的溫度和/或膨脹的傳感元件。為了使能夠以成本有利的方式安裝用于鑄模的有效的監(jiān)控元件，本發(fā)明設置成，傳感元件(2)包括至少一個光波導，其布置在鑄模的壁(1)中的槽(3)中，其中，光波導(2)貼靠在槽(3)的槽底(4)中，并且其中，槽(3)的未由光波導(2)填充的空間至少很大程度上、優(yōu)選地完全地利用填充件(5)來封閉。
文檔編號B22D2/00GK102574200SQ201080045138
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權日2009年9月30日
發(fā)明者B·巴茨, D·里夫圖希特, G·費勒曼, T·蘭貝爾蒂 申請人:Sms西馬格股份公司