CN101066558A - 金属液连续浇注的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属液连续浇注的方法及其装置，其步骤为：将冶炼好的金属液存放在金属液贮存包内；将金属液贮存包移到中间包上的至少两个浇注工位，确保一个贮存包不断地向中间包内注入金属液；金属液从中间包内流入结晶器，经结晶冷却后凝固成铸件；该装置包括中间包和金属液贮存包，中间包上方至少设置有两个浇注工位和至少一个吊包工位，吊包工位上的金属液贮存包可以直线和旋转的方式移动至浇注工位，其优点是：消除了连浇换包过程出现的非稳态浇注现象，提高连铸操作的稳定性，实现连铸坯的恒拉速操作，减少铸件中的非金属夹杂物，提高铸件质量，用于纯净钢的高效生产。

Description

金属液连续浇注的方法和装置

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种金属液连续浇注的方法及装置，尤其涉及一种金属冶炼过程中向中间包内连续加注金属液的方法及装置。

背景技术

随着黑色、有色金属冶炼和连铸技术的不断发展，目前，采用金属液冶炼与连铸工艺进行连续生产金属铸件的比例也越来越高。以炼钢为例：随着精炼、连铸和中间包冶金技术的开发、中间包和结晶器侵入式水口等耐材质量的不断改善，中间包的连续浇铸包数越来越多，从而使得钢水收得率和产量得到相应提高。当金属液——如钢液进行连续铸造时，先将冶炼好的金属液从金属液贮存包中注入到中间包内，然后，中间包内的金属液再连续不断地流入连铸结晶器，通过结晶器结晶并冷却，最后，金属液凝固成一定几何尺寸的铸件，在这个连铸过程中，中间包除了要将金属液均匀不断地分流到一个或多个结晶器中以外，还要担负着使金属液的温度和成分均匀化、金属液中的夹杂物上浮排除、稳定结晶器中金属液面和连铸坯拉速等任务。中间包是人们在浇铸前对金属液进行处理的最后一个环节，中间包中金属液的纯净性、中间包中液面的波动等，都将直接影响到连铸坯内在和表面质量。在上述金属液冶炼和浇铸过程中，由于金属液的冶炼过程是一个非连续的生产过程，而金属液的浇铸却是一个连续的生产过程，因此，金属液贮存包向中间包内注入金属液时，必然存在着金属液贮存包的换包过程。在金属液贮存包换包时，由于没有金属液流入中间包，而中间包却又不停地向结晶器内注入金属液，因此，必然导致中间包的金属液面降低；而当新金属液贮存包再次开浇时，为使中间包内的金属液面上升到原来的液位高度，又必须加快金属液贮存包向中间包内注入金属液的速度。这种由换包过程所带来的金属液面及注入速度等的变化，极易引起金属液的二次氧化、中间包包覆盖和金属液贮存包渣卷入金属液形成外来夹杂物，并导致结晶器金属液液面和连铸坯拉速的较大变化，以及结晶器保护渣卷入金属液，即形成所谓的非稳态浇注现象。

非稳态浇注严重地影响着金属液的洁净度和连铸坯的内部和表面质量。为了降低非稳态浇注的不利影响，也有人采用大型的中间包，以降低换包时中间包液面变化程度，延长各种外来夹杂物在金属液中的停留时间，并易于这些夹杂物的上浮。它能使换包时金属液面基本保持稳定，不卷渣又不必降低拉速，提高钢的纯净度。目前，国内最大的中间包60吨，国外最大中间包达80吨，但过大的中间包，除了设备投资增大和原有设备改造困难外，大的中间包内的余钢量也增加，从而降低了金属液的收得率。另外，为了降低非稳态浇注带来的不利影响，人们还在中间包的设计上采用了各种控制金属液流动的方法，如设置挡墙、堰、坝、多孔挡板的过滤器以及气幕等，控制中间包内金属液的流动形态，使金属液流动合理，液面保持平稳，尽量减轻湍流的干扰，减少死区，增大钢水平均停留时间等，以有利于夹杂物的去除，提高金属液的清洁度。以上措施虽然降低了非稳态浇注影响，一定程度地改善了金属液的纯净度，但尚未能从根本上消除金属液贮存包换包过程的非稳态浇注现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属液贮存包能连续向中间包内均匀注入金属液，避免金属液贮存包换包时产生非稳态浇注现象的金属液连续浇注的方法。

本发明的进一步目的在于提供一种金属液贮存包能够稳定地向中间包内的注入金属液，并使金属液能在中间包内合理流动，防止产生湍流干扰的金属液连续浇注的方法。

本发明的另一发明目的在于提供一种金属液贮存包能够连续向中间包内注入金属液，消除金属液非稳态浇注现象的金属液连续浇注的装置。

本发明的另一进一步目的在于提供一种金属液贮存包可在浇注工位与吊包工位之间做直线式往复移动的金属液连续浇注的装置。

本发明的另一进一步目的在于提供一种金属液贮存包可在浇注工位与吊包工位之间通过旋转臂的转动实现旋转移动的金属液连续浇注的装置。

本发明的另一更进一步的目的在于提供一种金属液贮存包能够均匀且平稳地向中间包内浇注金属液的金属液连续浇注的装置。

为实现本发明的目的，一种金属液连续浇注的方法，其步骤主要包括：1、金属液的冶炼过程：先对金属液进行冶炼，冶炼好的金属液存放在金属液贮存包内；2、金属液贮存包的移动及浇注过程：在中间包上方设置有至少一个吊包工位和至少两个浇注工位，待浇注的金属液贮存包内由天车吊入吊包工位后，移到中间包的浇注工位上，在浇注工位上至少要确保有一个金属液贮存包，且有一金属液贮存包要连续不断地向中间包内注入金属液；3、金属液的浇注过程：中间包内的金属液连续不断地流入至少一个结晶器内，经结晶冷却后凝固成铸件。

为实现本发明的进一步目的：一种金属液连续浇注的方法还包括：在所述的金属液贮存包的移动及浇注过程中，金属液贮存包的金属液向中间包的接收部分内注入金属液的时候，由金属液贮存包内流出的金属液是沿着中间包连接通道流到中间包的金属液浇注部分内的。

为实现本发明的另一目的，一种金属液连续浇注的装置，包括中间包和金属液贮存包，设置在中间包上方的浇注工位，设置在中间包底部的保护套管，以及与保护套管相连接的结晶器，所述的中间包上方至少设置有两个浇注工位和一个吊包工位，使用时，这些浇注工位上至少设置有一个金属液贮存包进行浇注。

为实现本发明的另一进一步目的，一种金属液连续浇注的装置，还包括：所述的中间包上方设置有两个浇注工位及与之相对应的吊包工位，浇注工位与吊包工位之间分别设置有移动台车，移动台车上可分别设置金属液贮存包，移动台车设置在轨道上，并分别带有驱动装置。

为实现本发明的另一进一步目的，一种金属液连续浇注的装置，还包括：所述的中间包上方设置有两个浇注工位及与之相对应的吊包工位，浇注工位与吊包工位之间分别设置有旋转臂，旋转臂分别设置在两个立柱上，并分别与驱动装置相连，旋转臂上可分别设置金属液贮存包。

或者还包括：所述的中间包上方设置有两个浇注工位和一个吊包工位，两对旋转臂同时设置在一立柱上，并与驱动装置相连接，旋转臂上可分别设置有金属液贮存包，旋转臂转动时可分别与两浇注工位和一吊包工位相互对应。

为实现本发明的更进一步目的，一种金属液连续浇注的装置，还包括：所述的中间包由金属液接收区和金属液浇注区组成，金属液接收区和金属液浇注区之间至少有一个连接通道。

本发明的优点是：由于在金属连铸过程中，中间包上设置了至少两个浇注工位，因此，当金属液贮存包向中间包内注入金属液时，可实现金属液的连续注入，即，当一个金属液贮存包停止向中间包内注入金属液前，另一个金属液贮存包就可以已经开始向中间包注入金属液，从而保证了金属液贮存包换包时，中间包内的液面高度不变，彻底杜绝了换包时金属液面波动造成的卷渣、结晶器液面波动以及连铸坯拉速变化对铸坯质量的影响；采用本方法和装置可大大提高连铸操作的稳定性，实现连铸坯的恒拉速操作，减少非稳定浇注所产生的铸坯中的非金属夹杂物，从而改善铸坯质量，提高连浇炉次，特别适用于纯净钢的高效生产。

附图说明

下面结合附图对本发明一种金属液连续浇注的方法和装置作进一步的详细说明：

图1为本发明一种金属液连续浇注的装置的结构示意图；

图2为本发明一种金属液连续浇注的装置贮存包直线移动的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明另一金属液连续浇注的装置贮存包旋转移动的结构示意图；

图5为图4的俯视图。

图中：1、中间包，2、金属液贮存包，3、浇注工位，4、保护套管，5、结晶器，6、吊包工位，7、移动台车，8、轨道，9、旋转臂，10、立柱。

具体实施方式

如图1所示，一种金属液连续浇注的方法，其步骤主要包括：

1、金属液的冶炼过程：先对金属液进行冶炼，金属的冶炼过程是一个非连续的过程，冶炼好的金属液分别被存放在金属液贮存包2内，以备浇注到中间包1内，为防止金属液温度降低较快，通常在中间包1和金属液贮存包2上加有盖子；

2、金属液贮存包2的移动及浇注过程：在中间包1上方设置有至少两个浇注工位3，将金属液贮存包2分别移到中间包1的浇注工位3上，在浇注工位3上至少要确保有一个金属液贮存包2，且有一金属液贮存包2要连续不断地向中间包1内注入金属液；

3、金属液的浇注过程：中间包1内的金属液通过保护套管4连续不断地流入到至少一个结晶器5内，经结晶冷却后凝固成铸件，通常结晶器5可根据需要设置一个或者多个，在本实施例的图中只画出一个。

在上述金属液贮存包2的移动及浇注过程中，由于中间包1分金属液接收部分和金属液浇注部分，二个部分由通道相互连接，当金属液贮存包2的金属液向中间包1的接收部分内注入金属液的时候，由金属液贮存包2内流出的金属液是沿着中间包1连接通道流到中间包1的金属液浇注部分内的，该过程示意图中未画出。

在上述金属液贮存包2的移动及浇注过程中，当金属液贮存2包换包时，不存在金属液贮存包2停止向中间包1内注入金属液，即中间包1内的液面高度始终保持稳定，以确保其金属液到达中间包1内的流速是均匀稳定的，从而使中间包1内的金属液均匀地流入结晶器5中。

如图1所示，根据上述金属液连续浇注的方法而制造的装置，该装置包括中间包1和金属液贮存包2，设置在中间包1上方的浇注工位3，设置在中间包1底部的保护套管4，以及与保护套管4相连接的结晶器5，中间包1上设置有两个浇注工位3，使用时，两浇注工位3上至少设置有一个金属液贮存包2，且必须确保有一金属液贮存包2正在进行浇注，在本实施例中，上述的结晶器5只有一个，而在实际使用时，结晶器5的数量可根据需要设置，另外，其中的浇注工位3为二个，在实际使用时，也可根据需要设置三个或三个以上，但通常设置二个就可达到本发明的目的了。

如图2和3所示，一种金属液连续浇注的装置，其结构还包括：中间包1上方设置有两个浇注工位3及与之相对应的吊包工位6，浇注工位3与吊包工位6之间分别设置有移动台车7，移动台车7上可分别设置有金属液贮存包2，移动台车7设置在轨道8上，并分别带有驱动装置，驱动装置启动时可带动移动台车7在轨道8上作往复移动，带动金属液贮存包2在浇注工位3和吊包工位6之间移动，通常吊包工位6上的金属液贮存包2通过吊车来吊运。

该装置使用时，金属液贮存包2可以同时放在二个浇注工位3上进行浇注，当一个金属液贮存包2浇注完毕后，可以随移动台车7移动到吊包工位6上，由天车吊离吊包工位6；天车可以将另一包新的金属液吊到吊包工位6上，然后由移动台车7将它移动到浇注工位3上，等待开浇。

如图4和5所示，为另一种金属液连续浇注的装置，其结构还包括：所述的中间包1上方设置有两个浇注工位3和一个吊包工位6，两对旋转臂9同时设置在一立柱10上，并与驱动装置相连接，旋转臂9上可分别设置有金属液贮存包2，旋转臂9转动时可分别与两浇注工位3和一吊包工位6相互对应，该装置可以通过旋转臂9的转动，将金属液贮存包2送到所需的工位上去。其工作过程与上述实施例中的相类似。

参照上述两实施例，一种金属液连续浇注的装置，其结构还可设计成，在所述的浇注工位3与吊包工位6之间分别设置有旋转臂9，旋转臂9分别设置在两个立柱10上，并分别与驱动装置相连，旋转臂9上可分别设置金属液贮存包2。

在本实施例中，一种金属液连续浇注的装置，其中的中间包1可以由金属液接收部分和金属液浇注部分组成，二个部分之间由通道连接，其结构形式可采用“Y”型、“U”型、“H”型和“K”型等形式。

其中：当采用“Y”型的中间包1时，金属液贮存包2中的钢液可以从“Y”字型中间包的左上部“\”和右上部“/”上端注入中间包1，经“Y”字型中间包1的“丨”部上端流入中间包1，然后流入“Y”字型中间包1的“丨”部下端，再经中间包1与结晶器5相连的侵入式水口注入结晶器5中，该“Y”型中间包1可用于有1或2个铸流的浇铸系统。

当采用“U”型的中间包1，金属液贮存包2中的钢液可以从“U”字型中间包1的上部左右二端注入中间包1，然后流入“U”字型中间包1的下端，再经中间包1与结晶器5相连的侵入式水口注入结晶器5中，该“U”型中间包1可用于有1个铸流的浇铸系统。

当采用“H”型的中间包1，金属液贮存包2中的钢液可以从“H”字型中间包1的一边“丨”部的两端注入中间包1，经“H”字型中间包1的中间“-”部流入“H”字型中间包1的另一边“丨”部，然后再经中间包1与结晶器5相连的侵入式水口注入结晶器5中，该“H”型中间包1可用于有2个以上铸流的浇铸系统。

当采用“K”型的中间包1，金属液贮存包2中的钢液可以从“K”字型中间包1的右边上下“/”和“\”注入中间包1，然后流在“K”字型中间包1左边的“丨”部，再经中间包1与结晶器5相连的侵入式水口注入结晶器5中，该“K”型中间包1可用于有2个以上铸流的浇铸系统。

综上所述，当金属液贮存包2的金属液向中间包1的接收部分内注入金属液的时候，由金属液贮存包2内流出的金属液是沿着中间包1连接通道流到中间包1的金属液浇注部分内的，从而就可减少金属液流下时对中间包1内金属液面的冲击，防止铸造过程中夹渣现象的产生。

另外，前述的金属液贮存包2在浇注工位3时，还可与升降装置相连接，金属液开浇后，金属液贮存包2还可升降装置进行上下升降调节，这样可更进一步确保金属液流入中间包的速度均匀，有利于产品质量的稳定。金属液贮存包2开浇后，可以随其支撑结构下降到所需浇注位置，金属液贮存包浇注完毕后，可以随其支撑结构上升到所需的正常移动位置。这些升降装置均为现有技术，在此均不再进一步详细描述。

Claims (8)

1、一种金属液连续浇注的方法，其步骤主要包括：

1)金属液的冶炼过程：先对金属液进行冶炼，冶炼好的金属液存放在金属液贮存包内；

2)金属液贮存包的移动及浇注过程：在中间包上方设置有至少一个吊包工位和至少两个浇注工位，待浇注的金属液贮存包内由天车吊入吊包工位后，移到中间包的浇注工位上，在浇注工位上至少要确保有一个金属液贮存包，且有一金属液贮存包要连续不断地向中间包内注入金属液；

3)金属液的浇注过程：中间包内的金属液连续不断地流入至少一个结晶器内，经结晶冷却后凝固成铸件。

2、根据权利要求1所述的一种金属液连续浇注的方法，其特征是：在所述的金属液贮存包的移动及浇注过程中，金属液贮存包的金属液向中间包的接收部分内注入金属液的时候，由金属液贮存包内流出的金属液是沿着中间包连接通道流到中间包的金属液浇注部分内的。

3、根据权利要求1或2所述的一种金属液连续浇注的方法，其特征在于：在所述的金属液贮存包的移动及浇注过程中，当金属液贮存包换包时，不存在金属液贮存包停止向中间包内注入金属液，即中间包内的液面高度始终保持稳定，以确保其金属液均匀地流入结晶器中。

4、一种金属液连续浇注的装置，包括中间包(1)和金属液贮存包(2)，设置在中间包(1)上方的浇注工位(3)，设置在中间包(1)底部的保护套管(4)，以及与保护套管(4)相连接的结晶器(5)，其特征在于：所述的中间包(1)上至少设置有两个浇注工位(3)和一个吊包工位(6)，使用时，这些浇注工位(3)上至少设置有一个金属液贮存包(2)进行浇注。

5、根据权利要求4所述的一种金属液连续浇注的装置，其特征在于：所述的中间包(1)上方设置有两个浇注工位(3)及与之相对应的吊包工位(6)，浇注工位(3)与吊包工位(6)之间分别设置有移动台车(7)，移动台车(7)上可分别设置金属液贮存包(2)，移动台车(7)设置在轨道(8)上，并分别带有驱动装置。

6、根据权利要求4所述的一种金属液连续浇注的装置，其特征在于：所述的中间包(1)上方设置有两个浇注工位(3)及与之相对应的吊包工位(6)，浇注工位(3)与吊包工位(6)之间分别设置有旋转臂(9)，旋转臂(9)分别设置两个立柱(10)上，并分别与驱动装置相连，旋转臂(9)上可分别设置金属液贮存包(2)。

7、根据权利要求4所述的一种金属液连续浇注的装置，其特征在于：所述的中间包(1)上方设置有两个浇注工位(3)和至少一个吊包工位(6)，两对旋转臂(9)同时设置在一立柱(10)上，并与驱动装置相连接，旋转臂(9)上方可分别设置有金属液贮存包(2)，旋转臂(9)转动时可分别与两浇注工位(3)和一吊包工位(6)相互对应。

8、根据权利要求4、5、6或7所述的一种金属液连续浇注的装置，其特征在于：所述的中间包(1)由金属液接收区和金属液浇注区组成，金属液接收区和金属液浇注区之间至少有一个连接通道。

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