CN102909332A - 控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法。该设备包括用于测定连铸钢包或中间包中的钢水的温度的测温装置和用于控制连铸钢包或中间包中的钢水的温度的控温装置，所述控温装置包括：废坯料或钢棒；用于移动废坯料或钢棒的装置，所述用于移动废坯料或钢棒的装置能够使得废坯料或钢棒的第一端插入到连铸钢包或中间包中的钢渣的内部，并能够使得废坯料或钢棒的第一端插入到钢水的内部，钢渣位于钢水的上方并接触钢水；以及电渣加热装置，所述电渣加热装置电连接到废坯料或钢棒，用于在废坯料或钢棒的第一端插入到钢渣的内部的状态下使电流流经钢渣以加热钢渣。
Description
技术领域
本发明属于冶金连铸的技术领域，更具体地讲，涉及一种控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法。
背景技术
金属的凝固是一个放热过程。过热度的大小标志着金属液态超过熔点温度的大小程度。过热度越大，则金属凝固需要释放的热量越多，在相同热传递的情况下所需要的凝固时间增加。因此，过热度的大小影响着液态金属材料的凝固行为。
例如，过热度低时，能提供大量的等轴晶核，生成等轴晶，阻止凝固前期柱状晶的形成，并生成由细小等轴晶组成的大面积等轴晶区。在连铸过程中，当过热度大时，相同截面的铸坯凝固时间长，元素偏析大，中心偏析等级高；铸坯坯壳较薄，易形成表面裂纹或者诱发拉漏；表层树枝晶粗大，在二冷区位置形成中间裂纹的倾向增大。过热度的降低可以促进柱状晶向等轴晶的转变，提高等轴晶率，从而有利于铸坯组织的均质化。但是，如果过热度过小，则钢水粘度大，流动性差，不利于夹杂物的上浮，连铸过程中容易使水口堵塞甚至冻结，在连铸坯中易产生疏松和缩孔等缺陷。因此，钢水过热度直接影响着钢水连铸工艺参数、铸坯的表面质量、坯壳厚度、树枝晶枝晶间距大小以及铸坯的内部质量。
如上所述，钢水过热度对连铸坯质量具有重要影响，因此必须精确控制中间包中的钢水的过热度。中间包钢水过热度的控制主要通过准确地控制上道工序的出钢温度，最大限度减少炉后各工序的热损失的方式实现。为了减少过程温度损失和温度波动，采取必要的保温或升温措施，使钢水过热度控制在合适的范围之内。常用的措施有：钢包和/或中间包覆盖保温剂、钢包烧烤和/或中间包烘烤、钢包和/或中间包加盖、中间包等离子加热、中间包电磁感应加热等。这些措施可实行单一的升温或者降温作用，难以兼有升温和降温的作用。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够解决上述技术问题中的至少一个技术问题的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法。
本发明的上述目的可以通过提供一种控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备来实现，该设备包括用于测定连铸钢包或中间包中的钢水的温度的测温装置和用于控制连铸钢包或中间包中的钢水的温度的控温装置，所述控温装置包括：废坯料或钢棒；用于移动废坯料或钢棒的装置，所述用于移动废坯料或钢棒的装置能够使得废坯料或钢棒的第一端插入到连铸钢包或中间包中的钢渣的内部，并能够使得废坯料或钢棒的第一端插入到钢水的内部，钢渣位于钢水的上方并接触钢水；以及电渣加热装置，所述电渣加热装置电连接到废坯料或钢棒，用于在废坯料或钢棒的第一端插入到钢渣的内部的状态下使电流流经钢渣以加热钢渣。
测温装置可包括能够插入到钢水内部的至少一个测温探头、电连接到至少一个测温探头以确定钢水温度的处理单元以及电连接到处理单元以显示钢水温度的显示单元。
废坯料或钢棒可具有与钢水的化学成分基本相同的化学成分。
废坯料或钢棒可经过喷丸或扒皮处理。
用于移动废坯料或钢棒的装置可包括夹具、升降装置和支架，夹具的一端夹持废坯料或钢棒的与废坯料或钢棒的第一端相对的第二端，夹具的另一端固定于升降装置，升降装置附于支架并能够沿着支架移动。
用于移动废坯料或钢棒的装置可包括能够移动并夹持废坯料或钢棒的机械臂。
本发明的上述目的可以通过提供一种使用上述设备控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法来实现，该方法包括使用测温装置测定钢水的温度的步骤，并包括下述步骤中的至少一个：(a)使用测温装置测定的钢水的温度高于第一预定温度，通过所述用于移动废坯料或钢棒的装置移动废坯料或钢棒，使得废坯料或钢棒的第一端插入到钢水的内部，废坯料或钢棒升温或熔化而吸热，从而降低钢水的过热度；(b)使用测温装置测定的钢水的温度低于第二预定温度，通过所述用于移动废坯料或钢棒的装置移动废坯料或钢棒，使得废坯料或钢棒的第一端插入到钢渣的内部，同时电渣加热装置工作，使电流流经钢渣以加热钢渣，从而升高钢水的过热度。
附图说明
图1是示出根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备的示意图。
图2是示出根据本发明的降低连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法的示意图。
图3是示出根据本发明的升高连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法的示意图。
具体实施方式
在下文中，参照附图来详细说明根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法。
图1是示出根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备的示意图。参照图1，根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备100包括用于测定连铸钢包或中间包中的钢水的温度的测温装置110和用于控制连铸钢包或中间包中的钢水的温度的控温装置120。
测温装置110用于测定连铸钢包或中间包200中的钢水300的温度。如图1中所示，测温装置110包括能够插入到钢水300内部的测温探头111、电连接到测温探头111以确定钢水温度的处理单元112以及电连接到处理单元112以显示钢水温度的显示单元113。多个测温探头111可以分布在钢水300中的不同位置，测温探头111的个数可以是2-4个。在设置多个测温探头111的情况下，处理单元112可根据多个测温探头111的电信号利用预定的(例如，已知的)方法(或算法)确定钢水300的温度。显示单元113可显示多个不同位置的钢水温度，还可具有用户界面以便于用户控制和/或调整测温装置110的功能。然而，根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备中包括的测温装置不限于此，可以使用本领域已知的适于测定钢水温度的任何测温装置，例如带有陶瓷外保护管的测温热电偶、黑体空腔式连续测温装置等。
如图1中所示，控温装置120包括废坯料或钢棒121、夹持废坯料或钢棒121的夹具122、连接到夹具122的升降装置123、支持升降装置123的支架124以及电连接到废坯料或钢棒121的电渣加热装置125。
废坯料或钢棒121具有能够插入到钢水300内部的一端(例如，下端)和被夹具122夹持的另一端(例如，上端)。废坯料121的形状不受限制。优选地，废坯料或钢棒121经过喷丸、扒皮等表面处理。废坯料或钢棒121具有与钢水300相似或相同的化学成分，或者与钢水300基本相同的化学成分，使得当废坯料或钢棒121插入到钢渣400(处于钢水300上方)和/或钢水300内部时，不会对钢水300的成分造成实质影响。
夹具122的一端夹持废坯料或钢棒121的所述另一端，夹具122的另一端固定于升降装置123。夹具122的一端可以夹持废坯料或钢棒121的距废坯料或钢棒末端(例如，上部末端)的距离为废坯料或钢棒121的长度的1/10-1/8的部位。
升降装置123附于支架124，并能够沿着支架124移动。支架124的高度可以是连铸钢包或中间包200的高度的大约1.5倍-2倍。升降装置123可以是升降电机。因此，废坯料或钢棒121可以因升降装置123的移动而移动，例如，废坯料或钢棒121可以移动使得其一端插入到钢渣400和/或钢水300内部，并可以移动使得其一端脱离钢渣400和钢水300。
在图1中，用于移动废坯料或钢棒121的装置包括夹持废坯料或钢棒121的夹具122、连接到夹具122的升降装置123和支持升降装置123的支架124，但是本发明不限于此，可以通过任何合适的装置实现用于移动废坯料或钢棒121的装置。例如，可使用能够移动并夹持废坯料或钢棒121的机械臂作为用于移动废坯料或钢棒121的装置。
电渣加热装置125电连接到废坯料或钢棒121。虽然在图1中电渣加热装置125仅示出为连接到废坯料或钢棒121的导线的形式，但是本发明不限于此，电渣加热装置125可包括本领域已知的任何必要部件，例如，本领域已知的用于实现电渣重熔的任何必要部件，例如电源、底盘等。
当废坯料或钢棒121的一端插入到钢渣400内部，并且电渣加热装置125工作时，利用电渣重熔的原理，电流流经钢渣400产生电阻热，并通过热传递加热钢水300，从而升高钢水300的温度或过热度。在此过程中，废坯料或钢棒121的一端可以熔化，从而进入钢渣400中，然后下沉到钢水300中。
图2是示出根据本发明的降低连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法的示意图。参照图2，当通过测温装置110测定的钢水300的温度高于第一预定温度从而需要降低钢水温度或过热度时，通过用于移动废坯料或钢棒121的装置移动废坯料或钢棒121，使得废坯料或钢棒121的一端插入到钢水300内部，废坯料或钢棒121升温或熔化而吸热，从而降低钢水300的温度或过热度，直至钢水300达到期望的温度或过热度。在该过程中，电渣加热装置125处于关闭状态。
随着废坯料或钢棒121的一端熔化，用于移动废坯料或钢棒121的装置可以移动废坯料或钢棒121以将废坯料或钢棒121进一步送入钢水300。可以通过控制废坯料或钢棒121的截面积、插入到钢水300内部的长度和/或移动速率来控制钢水300的降温程度或速率。
因为废坯料或钢棒121可具有与钢水300相似或相同的化学成分，或者具有与钢水300基本相同的化学成分，因此废坯料或钢棒121的熔化不会对钢水300的成分造成实质影响。
图3是示出根据本发明的升高连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法的示意图。参照图3，当通过测温装置110测定的钢水300的温度低于第二预定温度(根据钢种，第二预定温度与前述的第一预定温度不同或相同，例如，在相同钢种的情况下，第二预定温度可低于或等于第一预定温度)，从而需要升高钢水温度或过热度时，通过用于移动废坯料或钢棒121的装置移动废坯料或钢棒121，使得废坯料或钢棒121的一端插入到钢渣400内部而不插入到钢水300内部。此时，电渣加热装置125工作，利用电渣重熔的原理，电流流经钢渣400产生电阻热，并通过热传递加热钢水300，从而升高钢水300的温度或过热度，直至钢水300达到期望的温度或过热度。在此过程中，废坯料或钢棒121的一端可以熔化，从而进入钢渣400中，然后下沉到钢水300中。
可以通过控制废坯料或钢棒121的截面积、插入到钢渣400内部的长度和/或移动速率、和/或电流强度来控制钢水300的升温程度或速率。随着废坯料或钢棒121的一端熔化，用于移动废坯料或钢棒121的装置可以移动废坯料或钢棒121以将废坯料或钢棒121进一步送入钢渣400。
在根据本发明的升高连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法中，不将废坯料或钢棒121的一端插入到钢水300内部。这是因为，钢渣400具有大的电阻，当电流流经钢渣400时可以产生大量的热，但是钢水300的电阻小，当电流流经钢水300时产生的热量少；此外，如果将废坯料或钢棒121的一端插入到钢水300内部，则熔化的废坯料或钢棒121未经钢渣400的过滤而直接进入钢水300，容易污染钢水300。
根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法具有对钢水升温和降温的作用，能够将连铸钢包或中间包中的钢水控制在合理的温度范围内，从而提高连铸坯质量。
此外，根据本发明的控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备和方法能够经济、方便和/或有效地控制钢水的过热度。
Claims (7)
1.一种控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的设备，其特征在于所述设备包括用于测定连铸钢包或中间包中的钢水的温度的测温装置(110)和用于控制连铸钢包或中间包中的钢水的温度的控温装置(120)，所述控温装置(120)包括：
废坯料或钢棒(121)；
用于移动废坯料或钢棒的装置，所述用于移动废坯料或钢棒的装置能够使得废坯料或钢棒(121)的第一端插入到连铸钢包或中间包中的钢渣的内部，并能够使得废坯料或钢棒(121)的第一端插入到钢水的内部，钢渣位于钢水的上方并接触钢水；以及
电渣加热装置(125)，所述电渣加热装置(125)电连接到废坯料或钢棒(121)，用于在废坯料或钢棒(121)的第一端插入到钢渣的内部的状态下使电流流经钢渣以加热钢渣。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于测温装置(110)包括能够插入到钢水内部的至少一个测温探头(111)、电连接到至少一个测温探头(111)以确定钢水温度的处理单元(112)以及电连接到处理单元(112)以显示钢水温度的显示单元(113)。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于废坯料或钢棒(121)具有与钢水的化学成分基本相同的化学成分。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于废坯料或钢棒(121)经过了喷丸或扒皮处理。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述用于移动废坯料或钢棒的装置包括夹具(122)、升降装置(123)和支架(124)，夹具(122)的一端夹持废坯料或钢棒(121)的与废坯料或钢棒(121)的第一端相对的第二端，夹具(122)的另一端固定于升降装置(123)，升降装置(123)附于支架(124)并能够沿着支架(124)移动。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述用于移动废坯料或钢棒的装置包括能够移动并夹持废坯料或钢棒(121)的机械臂。
7.一种使用根据权利要求1至6中的任一项所述的设备控制连铸钢包或中间包中的钢水的过热度的方法，其特征在于所述方法包括使用测温装置(110)测定钢水的温度的步骤，并包括下述步骤中的至少一个：
(a)使用测温装置(110)测定的钢水的温度高于第一预定温度，通过所述用于移动废坯料或钢棒的装置移动废坯料或钢棒(121)，使得废坯料或钢棒(121)的第一端插入到钢水的内部，废坯料或钢棒(121)升温或熔化而吸热，从而降低钢水的过热度；
(b)使用测温装置(110)测定的钢水的温度低于第二预定温度，通过所述用于移动废坯料或钢棒的装置移动废坯料或钢棒(121)，使得废坯料或钢棒(121)的第一端插入到钢渣的内部，同时电渣加热装置(125)工作，使电流流经钢渣以加热钢渣，从而升高钢水的过热度。
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