CN103817303A - 一种连铸大包的浇注保护装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种连铸大包的浇注保护装置及控制方法，属于连铸大包浇注设备及方法技术领域，用于提高大包下水口的浇注密封保护效果。其技术方案是：在长水口与大包下水口的连接处的长水口内腔面上部开有水平环形凹槽，水平环形凹槽与氩气导入管相连接，氩气导入管与氩气供给管道相连接，在氩气供给管道中安装有自动调节阀及PID控制器。本发明依据密封部位对保护氩气量需求的按定压通过氩气自动调节阀进行氩气供给自动补偿，并且在密封失效时能提供报警，以便采取补救措施。本发明实施方便、密封效果良好，能有效地对大包下水口与长水口连接处进行密封，阻隔空气进入钢水中，杜绝钢水二次污染，保证钢水的质量，同时降低氩气消耗，具有显著的经济效益。

Description

一种连铸大包的浇注保护装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种连铸大包的保护浇注保护装置及控制方法，尤其是涉及一种长水口非敞口式定压供给氩气的保护装置及使用这种保护装置的浇注保护控制方法，属于连铸大包浇注设备及方法技术领域。
技术背景
在连铸过程中，当钢水由钢包经长水口流入中间包时，由于钢水流动在水口内部产生负压，水口外部的空气有通过水口壁和水口连接处进入钢液的趋势。通过水口或水口连接处进入钢液中的空气会对铸坯质量和水口堵塞产生重要影响。首先，空气中的氧与钢中的合金元素反应生成相应的氧化物夹杂进入钢中，同时氮气也会溶解于钢液，引起钢水增氮；其次，合金元素氧化后形成的氧化物夹杂还会在水口的内壁附着、堆积，进而使水口产生偏流和堵塞。因此，有效地控制吸入水口内部的空气量，减少钢中合金元素的氧化和溶入钢液中的氮含量，是防止水口堵塞和提高铸坯质量的重要手段。减少通过钢包下水口和长水口上部连接处进入水口内部钢液中的空气量，目前最有效的技术措施就是在其连接处加封密封垫以及在水口端部吹氩保护。绝大部分钢铁厂采用这两种措施并行的方式，以最大限度地减少钢水吸气，即在长水口上口碗部使用密封垫的同时通过长水口上口外接的吹氩管吹入氩气密封。
目前常规连铸大包浇注保护装置和方法是在大包下水口与长水口连接处加封密封垫，同时在长水口碗部增开狭缝外接吹氩管吹入定量氩气形成弥散的氩气团保护氛围，以最大限度地减少钢水与空气接触。在实际生产过程中，将密封垫放入长水口的上口后，操作者借助机械手将长水口套入大包下水口过程中因密封垫损坏、长水口内腔截面不圆、碗口配合面沾钢沾渣处理不净等因素影响，常导致密封失效，而敞开式定量供给氩气保护方式在密封部位轻微失效、吸入气量不足以破坏氩气团时保护有效，一旦密封部位破坏严重氩气团不能足够补偿负压时则保护失效，致钢水二次污染。
实际浇钢过程中密封部位人无法靠近、无法确认，此常规连铸大包浇注保护装置出现问题后操作者无法发现，因此谈不上进一步采取补救措施，故特钢连铸生产急需对现行的大包浇注保护装置和方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸大包的浇注保护装置及控制方法，这种浇注保护装置及控制方法在大包下水口与长水口连接处密封破坏时可以根据密封破坏的程度进行足够流量的氩气供给，以阻隔空气，杜绝钢水二次污染，保证钢水的质量。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种连铸大包的浇注保护装置，它的大包下水口与长水口连接处为锥面配合，大包下水口与长水口连接处的锥面之间有密封垫，其改进之处是，在长水口与大包下水口的连接处的长水口内腔面上部开有水平环形凹槽，水平环形凹槽与氩气导入管相连接，氩气导入管穿过长水口的管壁与氩气供给管道相连接，在氩气供给管道中安装有自动调节阀及PID控制器。
上述连铸大包的浇注保护装置，所述的氩气供给管道中安装有流量计和压力显示及报警仪。
一种使用上述浇注保护装置的控制方法，它采用以下步骤进行：
1．设定氩气供给压力值和氩气供给报警值，氩气供给压力值为0.6Mpa，氩气供给报警值为P≤0.55Mpa；
2．借助机械手将长水口套进大包下水口后摆正、并借助机械手顶升力向上顶紧长水口，打开氩气手动控制阀，将氩气自动调压阀转至PID控制器自动控制模式，打开氩气供给自动调压阀组向长水口连接密封部位水平环形槽供氩气，大包下水口开始通过长水口向中间包浇注钢水；
3. 压力显示及报警仪显示值～0.6Mpa、流量计显示值为“0”或近似“0”Nm3/h，大包保护浇注有效，氩气无消耗，继续浇注；
4．压力显示及报警仪显示值～0.6Mpa、流量计显示值在4～10Nm3/h,显示密封垫有损坏，有氩气补入，大包保护浇注有效，继续浇注；
5．压力显示及报警仪显示值≤0.55Mpa、出现压力报警，同时流量计显示值满量程时，显示密封部位密封破坏严重，大包保护浇注失效，停止该炉钢水浇注更换密封垫，或继续浇注填写工艺异常卡片，跟踪该炉钢后续质量检验结果。
本发明的有益之处在于：
本发明依据密封部位对保护氩气量需求的多寡按定压，氩气供给压力设定值为0.6Mpa，设定报警值为P≤0.55Mpa，通过氩气自动调节阀进行氩气供给自动补偿，在密封破坏出现极端情况不能维持设定压力时，则报警提醒操作者保护浇注失效，按工艺制度规定采取补救措施；本发明的氩气供给为非敞口式定压供给工作模式，故吨钢氩气消耗较现常规方式氩气需求量低，能有效降低氩气消耗。
本发明原理简单、密封保护效果良好，能有效地对大包下水口与长水口连接处进行密封，以阻隔空气进入钢水中，杜绝钢水二次污染，保证钢水的质量，同时能减少氩气的消耗，降低生产成本，具有显著的经济效益。
附图说明
图1是本发明的连铸大包的浇注保护装置结构示意图。
图中标记如下：大包下水口1、长水口2、密封垫3、水平环形凹槽4、氩气导入管5、氩气供给管道6。
具体实施方式
本发明的保护浇注理念与现常规保护浇注理念截然不同。
现有的常规保护浇注理念不论密封是否有效，均定量的在密封连接处的外部空间供给氩气形成氩气团保护氛围，这在密封轻微损坏条件下可有效，一旦密封破坏致定量氩气不能满足吸入气量需求时，则吸入空气补充，且现场操作者不能发现，造成钢水实质性二次污染。
本发明保护浇注理念是依据密封连接处对气量需求的多寡按定压（设定值0.6Mpa）通过PID控制器对自动调节阀进行氩气供给自动补偿，属定压不定量供给，在密封破坏出现极端情况不能维持设定压力值时，则报警提醒操作者保护浇注失效，按工艺制度规定采取补救措施。
图中显示，本发明的连铸大包的浇注保护装置的结构是：
大包下水口1与长水口2连接处为锥面配合，大包下水口1与长水口2连接处的锥面之间有密封垫3，在长水口2与大包下水口1的连接处的长水口2内腔面上部开有水平环形凹槽4，水平环形凹槽4与氩气导入管5相连接，氩气导入管5穿过长水口2的管壁与氩气供给管道6相连接。
在氩气供给管道6中安装有自动调节阀、PID控制器、流量计和压力显示及报警仪。
本发明的使用上述浇注保护装置的方法如下：
将长水口2装入机械手托架，借助扳手将氩气供给管道6前端的金属软管通过螺纹连接在长水口2的氩气导入管5接头上，将密封垫3放入长水口2上端部内腔内；
大包到位后，操作者借助机械手将长水口2套进大包下水口1后摆正、并借助机械手顶升力向上顶紧长水口2，打开氩气手动控制阀，将氩气自动调压阀转至PID控制器自动控制模式，大包下水口1开始通过长水口2向中间包浇注钢水；
大包浇注结束后，操作者借助机械手向下脱开长水口2后关闭氩气阀，人工清理长水口2内腔密封部位残渣后装入密封垫3，如此反复，进入下一个工作周期。
在上述保护浇注过程中，采取如下控制方法：
A．设定氩气供给压力值和氩气供给报警值，氩气供给压力值为0.6Mpa，氩气供给报警值为P≤0.55Mpa。
B．压力显示及报警仪显示值～0.6Mpa、流量计显示值为“0”或近似“0”Nm3/h，说明密封垫3未损坏即密封完好，说明大包保护浇注有效，氩气无消耗，继续浇注。
C．压力显示及报警仪显示值～0.6Mpa、流量计显示值在4～10Nm3/h,说明密封垫3局部出现裂缝或密封部位存在其它缺陷等失效情况，此时有氩气补入，补入量依据设定值0.6Mpa通过压力自动调节阀进行调节，氩气实际补入量取决于该密封部位维持0.6Mpa压力条件下钢水腔负压产生的抽吸力所需求的气量，此时大包保护浇注有效，继续浇注。
D．压力显示及报警仪显示值≤0.55Mpa、出现压力报警，同时流量计显示值满量程时，说明密封部位密封破坏严重、氩气供给补偿量不能满足需求已吸入外部空气，此种情况可以按工艺制度规定停止该炉钢水浇注更换密封垫3，也可以继续浇注填写工艺异常卡片，跟踪该炉钢后续质量检验结果后进行处理。

Claims (3)

1.一种连铸大包的浇注保护装置，它的大包下水口（1）与长水口（2）连接处为锥面配合，大包下水口（1）与长水口（2）连接处的锥面之间有密封垫（3），其特征在于：在长水口（2）与大包下水口（1）的连接处的长水口（2）内腔面上部开有水平环形凹槽（4），水平环形凹槽（4）与氩气导入管（5）相连接，氩气导入管（5）穿过长水口（2）的管壁与氩气供给管道（6）相连接，在氩气供给管道（6）中安装有自动调节阀及PID控制器。
2.根据权利要求1所述的连铸大包的浇注保护装置，其特征在于：所述的氩气供给管道（6）中安装有流量计和压力显示表及报警仪。
3.一种连铸大包的浇注保护控制方法，其特征在于：它使用权利要求1或2所述的连铸大包浇注保护装置，采用以下步骤进行：
A．设定氩气供给压力值和氩气供给报警值，氩气供给压力值为0.6Mpa，氩气供给报警值为P≤0.55Mpa；
B．借助机械手将长水口套进大包下水口后摆正、并借助机械手顶升力向上顶紧长水口，打开氩气手动控制阀，将氩气自动调压阀转至PID控制器自动控制模式，打开氩气供给自动调压阀组向长水口连接密封部位水平环形槽供氩气，大包下水口开始通过长水口向中间包浇注钢水；
C. 压力显示及报警仪显示值～0.6Mpa、流量计显示值为“0”或近似“0”Nm3/h，大包保护浇注有效，氩气无消耗，继续浇注；
D．压力显示及报警仪显示值～0.6Mpa、流量计显示值在4～10Nm3/h,显示密封垫有损坏，有氩气补入，大包保护浇注有效，继续浇注；
E．压力显示及报警仪显示值≤0.55Mpa、出现压力报警，同时流量计显示值满量程时，显示密封部位密封破坏严重，大包保护浇注失效，停止该炉钢水浇注更换密封垫，或继续浇注填写工艺异常卡片，跟踪该炉钢后续质量检验结果。
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