CN100376345C - 决定是再使用还是废弃耐火材料板的方法及为此的设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明的第一目的，本发明涉及一种使得可以客观决定滑门阀的耐火材料板是可以再使用还是应当被废弃的方法，该滑门阀用于在从上部容器向下部容器浇铸熔融金属的过程中控制所述熔融金属的流量。根据本发明的另一方面，本发明涉及一种用于实现上述方法的设备。本发明使得可以作出是再使用还是废弃所述板的客观决定。

Description

决定是再使用还是废弃耐火材料板的方法及为此的设备

技术领域

本发明的主要目的是涉及一种系统方法，该方法使得能够客观地决定在将熔融金属从上部容器浇铸到下部容器的过程中用于控制所述金属的流量的滑门阀的耐火材料板是否可以再使用还是应当废弃。根据本发明的另一方面，本发明涉及一种用于实现上述方法的设备。

背景技术

在将液态的液体从上部冶金容器向下部容器浇铸(特别是连续浇铸)的过程中，需要确保对金属流量以及尤其是浇铸流速的一定的控制水平。已知用于此目的的各种装置包括：内部装置例如塞棒或外部装置例如滑门阀(线性的或旋转的)。

大多数滑门阀包括一套耐火材料板，各耐火材料板设有至少一个浇注孔，并插入到允许耐火材料板相对移动同时确保耐火材料板压紧的设备中，这样取决于浇注孔的节流率的大小，金属流可以不同程度地容易流过相邻板的浇注孔。在已知的设备中，耐火材料板的相对移动(至少一个耐火材料板是可移动的，至少一个耐火材料板是固定或静止的)根据线性、旋转或任何其它轨迹的平移运动来实现。通常通过由缸(液压、气动或电动机械)施加的力或者甚至通过马达驱动设备来确保耐火材料板的相对移动。在浇铸的自始至终连续调节耐火材料板的节流率以便使浇铸条件(流速、在上部容器中的金属水平面等)维持在合适的限制范围内。

可以操作该滑门阀用于从熔炉向浇包或转炉、从转炉向浇包或从浇包向浇口盘的浇铸。本发明涉及这些不同的可能性。但是为了简洁的缘故，在此主要描述从浇包向浇口盘的浇铸。

在浇铸操作过程中，耐火材料板受到许多剧烈的应力，从长远来看，这些应力对耐火材料板的磨损负有责任。具体地说，这些应力是热(较高的浇铸温度)、化学(浇铸金属、炉渣的成分)、机械(节流的水平、相对移动的次数等)、热-机械(热冲击)等应力。另外，在浇铸操作过程中发生的一定的事件或事变会对耐火材料板的装置产生重要的影响。例如在浇铸过程中当上部容器非自然打开的情况下或浇注孔堵塞的情况下，可能需要采用焊炬或其它热杆来清理板的浇注孔。这种利用焊炬的帮助显然会对板的状态造成严重损害。所有这些应力产生浇注孔的径向磨损、节流唇缘(用于实施液体金属流节流的浇注孔的周边部分)的腐蚀、各种裂缝、耐火材料不同重要程度的分解或熔融、或者甚至外物穿透到耐火材料中。

在过去的这些年中，用于制造该板的耐火材料的质量以及其形状的优化使得其使用寿命显著增加，这样在从上部容器向下部容器浇铸的过程中当在滑门阀中第一次使用之后，确实可以一定次数地再次使用这些板。

因此在每次使用一组耐火材料板后，需要决定这些板是否可以再使用还是必须废弃。通常在冶金工业中操作的该方法在于实施耐火材料板的视觉检测，该决定基本在于板的外表。该视觉检测在所谓的“维护”区域(用于冶金容器)的水平面处操作，冶金容器在该区域被放下以便使得容易接近滑门阀。要注意该准备区域通常远离进行实际浇铸操作的浇铸区域，这样实际上在这些不同区域的操作者之间交换的信息很少。

耐火材料板的视觉检测的操作条件完全不是优选的。这些板实际上只能通过浇注孔可视；因此，这使得不能检测滑动表面的状态，而在该滑动表面处老化仍是最重要的。在多数情况下，由于该原因造成的门的部分分解是禁止的，因为这会产生人力的过度消耗和时间的大量损失，以及总的说因为该分解在板的水平面产生非常严重的热冲击。

因此耐火材料板的视觉检测是由在该特定领域具有一定经验的操作者来操作，因为操作者对于可能是再使用还是废弃耐火材料板的决定是至关重要的。失效的板的再使用实际上会引起非常严重的事故(破损)，该事故会危及操作者的安全或至少非常严重地损坏浇铸装置。另一方面，太早废弃板会引起经济(减量成本的增加)和环境(废物量的增加)的严重损失。这个决定非常主观并主要取决于操作者的经验和技巧。

JP-A-2003181625描述了一种测量用于控制熔融金属的流量的滑门阀的板的磨损水平的方法。在特定工具的帮助下确定磨损水平。该工具的一端与板的浇注孔相连用于直接测量。每个新的板必须装备有该工具。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明的目的在于使得可以客观地决定在熔融金属从上部容器浇铸到下部容器中的过程中用于控制该金属流量的滑门阀的耐火材料板是可以再使用还是必须废弃。该方法使用在浇铸装置中通常可以得到或测量的数据以及实际的板磨损的典型参数(例如节流率)。

要注意在本发明的范围中，当提及板的磨损时，所考虑的实际上是板的工作表面的磨损，因为当板有两个工作表面时，如专利EP-B1-817692所述可以单独使用板的这两个表面。

根据本发明的该方法的特征在于：是再使用还是废弃耐火材料板的决定是基于在连续使用板的过程中确定、计算或测量并接着在作决定的时候与临界值比较的一套参数。

该临界值是由使用的局部条件的函数来确定的，例如实际装置、浇铸过程、铸件金属的质量和可接受的安全极限的函数。

在浇铸过程中确定、测量或计算的参数是实际板磨损的典型参数并通过结合在板的使用过程中发生的各种事件或事变的数据考虑板的历史。该方法结合一定数量的通常可以在浇铸装置中得到的变量(例如在上部容器中的金属重量)。

根据本发明的第一实施例，该方法基于板磨损的瞬时确定。

根据本发明的该特定实施例的第一变型，该方法通过计算测量出的阀的节流率和通过物理法则计算出的节流率之间的差值来确定板的节流唇缘的磨损。该节流率之间的差值可以与临界值比较，超过该临界值就必须作出废弃该板的决定。

可以通过例如与板位移设备连接的指示相对板位移的传感器来测量该实际的节流率。而且，该理论节流率可以很容易地通过下述方法来计算。也可以计算液态金属通道的横截面面积，该横截面面积对应于瞬时测量的流速以及铁水静压力，该铁水静压力作为在上部容器中的金属的瞬时重量和所述容器的内部几何形状的函数。对于给定的浇注孔直径(新板或磨损的板)，该横截面通道对应于理论节流率。在测量的节流率和理论节流率之间的差值提供了磨损的度量方法。这样，节流率的差可以根据对应于唇缘的磨损部件的长度来表达。然后，该长度可以和最大长度比较，超过最大长度该板必须废弃。

根据本发明的该特定实施例的变型，该方法通过计算适合于阀的瞬时位置的实际流速和根据物理法则计算的同一流速之间的差值来评价磨损，对于瞬时铁水静压力(根据瞬时铁重量和在给定时间上部容器的内部几何形状的函数来计算)和给定的浇注孔直径(新板或磨损板)通过合适的设备来测量该实际流速。该流速的差值也可以和临界值比较，超过该临界值就必须作出废弃的决定。

根据另一个变型，该方法通过计算实际流速和在相同条件下根据物理法则计算的流速之间的差值来评价径向板磨损，对于瞬时铁水静压力(根据瞬时铁重量和同时上部容器的内部几何形状的函数来计算)在门完全打开时测量该实际流速。该流速的差值也可以和临界值比较，超过该临界值就必须作出废弃的决定。

根据本实施例的另一变型，该方法可以考虑用于滑动该移动板的能量(液压或电流)。该措施描述了移动板的滑动表面相对于固定板的粗糙度(即描述了板的接触表面的磨损)以及系统的机械状态，或更通常地说，描述了板的相对位移特征的变化。可以考虑用于废弃或检测板和门的临界值。

根据本发明的第二实施例，该方法结合了板在磨损条件下的使用时间。换句话说，考虑到耐火材料板已经实际受到磨损的时间。为此，需要从总的浇铸时间中推出完全关闭的时间和完全打开的时间，因为在这两个位置板很少或没有受到磨损。必须理解板在磨损条件下的使用时间累积了所有连续使用板的时间。因此，根据本发明的方法包括在磨损条件下板的使用时间与临界值比较。

根据本发明的该实施例的变型，计算由板实施的相对移动(线性或旋转)的次数。该移动的次数也可以和临界值比较，超过该临界值就必须作出废弃的决定。

根据同一实施例的优选变型，通过结合关于事变的次数来改善该决定的精度。可以看到，当要求采用焊炬的破坏动作来非自然打开冶金容器的情况下，所需焊炬的数量以及因此在焊炬动作下清除过程的强度和持续时间-以及由此导致的板的磨损-与板保持阻塞的时间成正比。此后，可以通过将非打开时间(由此板的浇注孔保持阻塞的时间)乘以给定系数(例如系数4)来考虑非自然打开。仍然可以通过推出焊炬的操作者介入之前经过的平均时间(例如2分钟)来改善上述考虑。也可以考虑板在两次连续使用之间的静止时间，该时间不能超过一定的值。

根据相同的原理，也可以考虑在浇铸过程中发生的浇注孔阻塞。该事件通常要求采取特别严格的措施来继续浇铸操作。此后，可以通过将阻塞时间(由此板的浇注孔保持阻塞的时间)乘以给定系数(例如系数8)来考虑浇注孔的阻塞。

根据相关的实施例，该方法考虑在板之间的任何金属泄漏(这可以与所述门完全关闭，仍然具有残余金属流速的事实相联系)。因为非常严重的事变会导致损坏浇铸装置，该方法提供了立即废弃耐火材料板的信号。

根据本发明的变型，给各事件或事变分配一个严重性指标。通过结合各事件或事变，如通过其严重性指标来加权，得到代表发生的事件或事变的值，该值可以和临界值比较，超过该临界值就必须作出废弃的决定。

根据第三特定优选实施例，用于决定的方法结合上述的两个或多个实施例(及其变型)：一旦与其相应的临界值比较的这些值中的一个超出临界值，就作出废弃板的决定。最后，在这种情况下，“非决定性区域”对应于如下情形：即这些值中没有一个超出临界值，但是这些值中至少有两个变量接近临界值。当该方法导致不能决定时，可以借助于视觉检测来决定。

根据本发明的另一方面，本发明涉及用于实现上述方法的设备。因此，这是一种用于作出是再使用还是废弃滑门阀的耐火材料板的决定的设备，该滑门阀用于在将熔融金属从上部容器向下部容器浇铸的过程中控制所述熔融金属的流量。该设备包括：与传感器、检测器或计数器连接的输入单元，用于引入所选的变量；用于存储临界值的单元；计算单元，能够对通过输入单元引入的变量进行运算并将所述参数或对这些变量进行所述运算的结果与临界值进行比较；以及输出单元，能够对应于是再使用还是废弃的决定来发出信号。

优选的是，该设备也存储在连续使用过程中涉及一套板的各个参数。为此，优选是各套板被单义标识。这可以通过例如采用条形码标识该套板来实施。当该套板被引入安装在给定浇铸容器上的滑门阀中时，不能再看见该套板，也需要单义标识该容器以便(由于在该套板和浇铸容器的标识符之间的联系)可以从上部容器的标识符来发现关于一套板的信息。

注意该设备的各个单元可以是一个远离其它的单元；因为浇铸区域可以远离维护区域。此后，还优选的是在不同单元之间的信号传送可以通过计算机网络、电话或赫兹网络来实施。

最后，注意通过实现本发明的方法产生的信息也可以在板的消耗和再订购管理的框架中加以利用。

附图说明

图1表示了应用到装备有液压传动滑门阀的钢连续浇铸浇包上的本发明的方法的示意图表；

图2中表示了使得可以实现所述方法的设备。

具体实施方式

下面参考图1和2来描述本发明。图1表示了应用到装备有液压传动滑门阀的钢连续浇铸浇包上的本发明的方法的示意图表。在该情况下存在存储步骤以便将保留的不同临界值输入到存储单元中。例如，设置浇铸时间值、相对移动次数以及唇缘磨损，超过该设置值必须作出废弃的决定或建议进行视觉检测。在该阶段也设置关于事变(阻塞、堵塞、泄漏...)的系数，以及如果需要的话设置严重性指标。这些值可以人工输入，但是优选是考虑到使用的局部条件，通过该设备从库中取得。

静态采集的步骤在于输入涉及浇包(内部几何形状)和该套板的信息，该套板是通过该系统的输入单元作出决定的对象。

接下来的四个步骤在浇铸操作的过程中实施。动态采集的步骤包括在所有浇铸操作的过程中采集这些保留参数的不同值。例如，随着浇注过程该浇包的浇铸时间、浇包的瞬时重量、移动的次数、缸的液压、缸端部的瞬时位置等。

计算步骤包括不同值的计算，这些值不是直接通过系统采集的，而是可以通过所采集的值来确定。这些值可以是流速(在浇包中的金属重量的瞬时变量)，浇包的内部几何形状(考虑到包衬的理论磨损通过原始几何形状来计算)，铁水静压力(通过瞬时几何形状和浇包中的金属重量来计算)，在缸的测量位置和理论位置之间的差值，在测量的流速和理论流速之间的瞬时差值等等。

处理步骤包括从在先采集的变量中确定不同的事变(阻塞、堵塞、泄漏)。

最后，比较步骤在于将由此确定或获得的变量与在存储单元中保存的临界值进行比较。这四个最后的步骤在浇包的浇注过程中重复。

当浇包离开浇铸区域时实施最后的决定步骤。该系统发出对应于废弃或再使用的决定或建议继续视觉检测的信号。

在图2中表示了使得可以实现所述方法的设备。其中表示了在浇铸区域中的浇包1。该浇包装备有线性或旋转的滑门阀并通过一连接件3与用于作出决定的设备4连接。该设备4自身包括存储单元、一个(或多个)采集、计算、处理和输出单元。最后，该设备4通过一连接件5与输出设备6(在此用交通灯来表示)连接。在此用线来表示的连接件可以通过电缆、赫兹方式和其它方式来实现。优选的是该输出设备6位于浇包的维护区域。

Claims (11)

1.一种用于决定是再使用还是废弃滑门阀的耐火材料板的方法，该滑门阀用于在从上部容器向下部容器浇铸熔融金属的过程中控制该熔融金属的流量，其特征在于：在所述板的连续使用过程中来确定、计算或测量一组参数并接着将这组参数与临界值比较，这些参数中的至少一个在浇铸过程中是通常测量的且这些参数中的至少一个是该板所特有的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述临界值的设定涉及局部使用条件。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法基于所述板磨损的瞬时确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：通过计算阀的节流率的测量值和计算值之间的差来确定所述板的节流唇缘的瞬时磨损。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：通过计算阀的瞬时位置的实际流速和根据物理法则计算的同一流速之间的差值来确定节流唇缘的瞬时磨损，对于瞬时铁水静压力和给定浇注孔直径通过合适的设备来测量该实际流速，该瞬时铁水静压力作为瞬时金属重量和上部容器在给定时间的内部几何形状的函数来计算。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：通过计算实际流速和在相同条件下根据物理法则计算的流速之间的差值来确定径向板磨损，对于瞬时铁水静压力，当所述门完全打开时测量该实际流速，该瞬时铁水静压力作为瞬时金属重量和此时上部容器的内部几何形状的函数来计算。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：根据用于所述板的相对位移的能量来确定所述板的相对位移特征的改变。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述决定中考虑所述板的使用历史。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在所述决定中考虑在浇铸过程中发生的各种事件和事变。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法基于考虑了板的使用历史的板磨损的瞬时确定。

11.用于实施根据权利要求1至10中任一所述方法的设备，其特征在于所述设备包括：用于引入所选择的变量的输入单元，该输入单元与传感器、检测器或计数器连接；用于存储临界值的单元；计算单元，该计算单元能够对通过输入单元引入的变量进行运算，并将所述参数或对这些参数进行所述运算的结果与临界值进行比较；处理单元；以及输出单元，该输出单元能够对应于是再使用还是废弃的决定来发出信号。

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