CN101396725B - 一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法及其装置。主要解决现有的稳定结晶器钢水温度或过热度的方法存在的能耗高、存在安全隐患的技术问题。一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法，包括以下步骤：a、先将中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置这三个装置中的一个或多个装置获得的钢水温度信号送到一级计算机系统；b、当钢水的温度偏离目标温度时，一级计算机系统将控制结晶器电磁制动或搅拌，通过控制钢水的流速使结晶器钢水温度动态稳定在目标温度上。其中中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置以及结晶器电磁制动或搅拌装置通过信号线与计算机控制系统连接。
Description
技术领域：本发明涉及一种连铸浇注方法及其装置，特别涉及一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法及其装置。
背景技术：随着工业技术的发展，人们对钢铁产品的质量要求越来越高，如输送天然气的管道用钢、海洋钻探、平台结构用钢等均要求具有高强度、高韧性、优良焊接性能以及良好抵抗氢致破裂性。连铸过程中常出现的铸坯表面裂纹、深的振痕、表面夹渣等缺陷将会严重影响铸坯表面质量问题，一直是限制钢铁产品质量和产量获得进一步提高的瓶颈问题。为此国内外已采用中间包等离子加热技术、液压振动技术、非正弦振动、电磁(制动)搅拌、热顶结晶器、结晶器铜板及水缝优化技术、高性能保护渣等技术来提高产品表面质量。通过在稳定控制结晶器液面钢水温度的方法，达到降低振痕深度、减少表面纵裂和其它表面裂纹和稳定结晶器保护渣化渣效果等目的。
对于稳定结晶器钢水温度或过热度的方法，目前国内已经有类似的工艺出现，但实现方法和途径大不相同。如，国内外已经申请的专利一部分主要是针对结晶器冷却方面，通过调整结晶器弯月面坯壳传热速度途径来实现，如专利CN02819136.6，CN03809520.3，EP0560061，US2005115695，一部分主要针对调整结晶器浇注钢水温度，通过特定不同的方法来调整浇注温度，它或通过对流入结晶器的钢水进行加热(加热炉)或冷却(水冷浸入式水口)如CN200510044099.6，CN200520091068.1。这些方法或需要耗费电能(加热炉)，或增加了浇注安全方面问题(水冷浸入式水口)，因而这些技术难以推广。公开发表的相关文章除了上述内容外，大多停留在对中间包钢水温度或过热度控制方面，如中间包等离子加热方法、减少中间包钢水热损失等等。钢水从钢包到中间包，影响钢水温度的因素太多，要非常稳定的控制在一个极窄的范围内很难实现，因而连铸坯表面质量问题一直无法稳定控制。一句话，只需要控制了结晶器浇注工艺的第一环节，连铸坯表面质量问题就解决了80％以上。
发明内容：本发明的目的是提供一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法及其装置，主要解决现有的稳定结晶器钢水温度或过热度的方法存在的能耗高、存在安全隐患的技术问题。
本发明的思路是通过测量结晶器液面钢水温度或中间包钢水温度来控制结晶器电磁制动(或搅拌)电流参数，达到恒温(或等过热度)结晶器浇注的目的。本发明的理论基础主要有两个，一个是结晶器钢液面过热度越高，铸坯表面的振痕深度就越浅，这样有利于减少铸坯表面夹渣与横裂、角裂缺陷。但如果结晶器钢液面温度过高或温度不均匀，又会增加铸坯表面纵裂的发生率和拉漏的危险，同时还会降低连铸坯的等轴晶率，因此工艺上只能通过降低拉速牺牲铸机的产能来避免；另一个是结晶器电磁制动(或搅拌)技术能够提高结晶器钢液面温度10～15℃，升温的原理是减缓热流股下移速度来达到提高液面温度的效果，工艺界到目前为止没有人充分利用这一特点来创造一种崭新的连铸工艺技术。
本发明的技术方案为：一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法，包括以下步骤：
a、先将中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置这三个装置中的一个或多个装置获得的钢水温度信号送到一级计算机系统；
b、当钢水的温度偏离目标温度时，一级计算机系统将控制结晶器电磁制动或搅拌，通过控制钢水的流速使结晶器钢水温度动态稳定在目标温度上。
一种能稳定结晶器钢液面温度的装置，包括中间包，中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置这三个装置中的一个或多个装置、结晶器、结晶器电磁制动或搅拌装置和计算机控制系统，中间包钢水连续测温装置设置在中间包内，中间包底部设有浸入式水口，浸入式水口插入结晶器，在靠近结晶器上端面和下端面各设一个结晶器电磁制动或搅拌装置，结晶器为三层结构，从内至外依次为结晶器内凝固坯壳、结晶器铜板和结晶器背板，结晶器钢水连续测温装置固定在结晶器上端面并插入结晶器内的钢水中，结晶器铜板温度测量装置分布在结晶器铜板上，中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置以及结晶器电磁制动或搅拌装置通过信号线与计算机控制系统连接。
本发明的有益效果是：本发明使用结晶器电磁制动或搅拌装置通过控制钢水流速来提高和稳定结晶器液面钢水温度，不是通过加热或冷却来稳定钢水温度的，而以往的技术是在大包或中间包内采用物理或化学加热的方法来实现，如中间包等离子加热技术，由于其噪音大消耗高成本高的缺点，目前已经淘汰；其二本发明实现的手段较为简单，成本低难度小效益高，可以通过中间包连续测温技术或结晶器钢水连续测温技术或结晶器铜板热电偶间接测得钢水温度来形成动态闭环控制。形成以下优点：
1.提高了结晶器钢液面处的钢水温度的控制精度，实现了结晶器钢水恒温浇注，降低对钢包钢水温度的均匀性和温度范围的要求。
2.本发明充分发挥出了结晶器电磁制动(或搅拌)装置的潜在功能。
3.本发明中的各种装置均利用的是成熟或已有的设备，可行性好，投资省。
4.本发明在连铸工艺意义重大，它不但能大幅提高连铸坯的表面与内在质量，而且还可能保持结晶器保护渣的良好化渣效果，减少漏钢事故的发生概率
附图说明：
附图为本发明结构示意图
图注标记：1-中间包，2-中间包钢水连续测温装置，3-浸入式水口，4-结晶器背板，5-结晶器电磁制动或搅拌装置，6-结晶器液面钢水连续测温装置，7-结晶器内凝固坯壳，8-结晶器铜板；9-结晶器钢水液面，10-浸入式水口钢流上滚流，11-浸入式水口钢流下滚流，12-结晶器铜板温度测量装置，13-计算机系统，14-结晶器。
具体实施方式：
例如连铸浇注管线钢X60钢种，结晶器液面钢水目标过热度为10℃，当中间包内钢水过热度只有15℃时，结晶器电磁制动装置上线圈电流为50A，下线圈电流调整为700A即可保证结晶器液面钢水过热度为10±3℃；当中间包内钢水过热度只有35℃时，结晶器电磁制动装置上线圈电流为300A，下线圈电流调整为250A即可保证结晶器液面钢水过热度为10±3℃。
参照附图，一种能稳定结晶器钢液面温度的装置，包括中间包1，中间包钢水连续测温装置2、结晶器液面钢水连续测温装置6、结晶器铜板温度测量装置12、结晶器14、结晶器电磁制动或搅拌装置5和计算机控制系统13，中间包钢水连续测温装置2设置在中间包1内，中间包1底部设有浸入式水口3，浸入式水口3插入结晶器14，在靠近结晶器上端面和下端面各设一个结晶器电磁制动或搅拌装置5，靠近上端面结晶器电磁制动或搅拌装置5将使钢水形成浸入式水口钢流上滚流10，靠近下端面结晶器电磁制动或搅拌装置5将使钢水形成浸入式水口钢流下滚流11，结晶器为三层结构，从内至外依次为结晶器内凝固坯壳7、结晶器铜板8和结晶器背板4，结晶器液面钢水连续测温装置6固定在结晶器上端面并插入结晶器内的钢水中，结晶器铜板温度测量装置12分布在结晶器铜板8上，中间包钢水连续测温装置2、结晶器液面钢水连续测温装置6、结晶器铜板温度测量装置12以及结晶器电磁制动或搅拌装置5通过信号线与计算机控制系统13连接。
用户首先将中间包钢水连续测温装置2、结晶器液面钢水连续测温装置6和结晶器铜板温度测量装置12获得的温度信号送到一级计算机系统，同时在一级计算机系统上建立结晶器电磁制动或搅拌装置5控制点，当接收到结晶器电磁制动或搅拌装置5参数调整信号时，可以自动按下达的参数进行调整到目标温度±3℃。
用户在一级计算机系统(推荐使用二级计算机系统)上建立简单的控制模型，模型构成的第一部分是对采集取的温度信号转化为结晶器钢液面温度值(结晶器液面钢水连续测温装置测得的温度无需转换)，转换关系式可使用结晶器液面钢水连续测温装置对进行标定确定；模型第二部分建立各钢种的最佳结晶器钢水浇注温度及其范围的数据库；模型第三部分根据转换得取的结晶器钢液面温度值与最佳结晶器钢水浇注温度参数来下达调整结晶器电磁制动或搅拌装置参数，直至达到结晶器钢液面温度值达到最佳结晶器钢水浇注温度参数的要求。
其中中间包钢水连续测温装置2、结晶器液面钢水连续测温装置6、结晶器铜板温度测量装置12是为了直接或间接获得结晶器钢液面处9的钢水温度；结晶器电磁制动或搅拌装置5是用来调节结晶器钢液面处的钢水温度；计算机控制系统13根据测温装置直接或间接获得结晶器钢液面处的钢水温度来设定结晶器电磁制动或搅拌装置的电流值的大小。
使用中间包钢水连续测温装置2、结晶器液面钢水连续测温装置6、结晶器铜板温度测量装置12直接或间接获得结晶器钢液面处的钢水温度参数来控制结晶器电磁制动或搅拌装置5来提高和稳定结晶器钢液面处9的钢水温度是本发明的关键。该发明突破了以调节浸入式水口参数和其在结晶器钢液内插入的深度来稳定结晶器钢液面钢水温度的传统方法，彻底消除了其难以稳定控制的缺点，可以实现连铸的顺行和连铸坯内外部质量。
中间包钢水连续测温装置目前在国内许多钢厂都在使用常规产品，主要生产厂家有沈阳贺利氏君城电子有限公司、沈阳市永旺企业、东北大学冶金研究所等，为HFC型号；结晶器铜板温度测量装置主要元件是热电偶，有K型与T型两种，法国SERT公司生产，一般结晶器漏钢预报系统都配有此硬件装置，无需额外投资；结晶器液面钢水连续测温装置，安徽工业大学冶金研究所等多家单位都有生产，型号为陶瓷探头型。
结晶器电磁制动或搅拌装置，选用ABB公司生产的FC-MOLD(II)型等，国内外许多连铸机结晶器配有此装置。
计算机控制系统，可以使用一级计算机系统单独控制，推荐基于一级计算机的二级计算机控制，有利使用工艺管理。
Claims (2)
1.一种能稳定结晶器钢液面温度的浇注方法，包括以下步骤：
a、先将中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置这三个装置获得的钢水温度信号送到一级计算机系统；
b、当钢水的温度偏离目标温度时，一级计算机系统将控制结晶器电磁制动或搅拌，通过控制钢水的流速使结晶器钢水温度动态稳定在目标温度上。
2.一种能稳定结晶器钢液面温度的装置，其特征是，包括中间包，中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置、结晶器、结晶器电磁制动或搅拌装置和计算机控制系统，中间包钢水连续测温装置设置在中间包内，中间包底部设有浸入式水口，浸入式水口插入结晶器，在靠近结晶器上端面和下端面各设一个结晶器电磁制动或搅拌装置，结晶器为三层结构，从内至外依次为结晶器内凝固坯壳、结晶器铜板和结晶器背板，结晶器钢水连续测温装置固定在结晶器上端面并插入结晶器内的钢水中，结晶器铜板温度测量装置分布在结晶器铜板上，中间包钢水连续测温装置、结晶器液面钢水连续测温装置、结晶器铜板温度测量装置以及结晶器电磁制动或搅拌装置通过信号线与计算机控制系统连接。
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