CN104884189B - 混合冷却喷嘴装置及使用其控制连续铸造设备的冷却喷嘴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合冷却喷嘴装置，该混合冷却喷嘴装置能够基于穿过区段的带材的速度选择喷射方式并进行喷射材料。本发明还涉及一种使用该喷嘴装置控制连续铸造设备的冷却喷嘴的方法。根据本发明的一个实施方式的混合冷却喷嘴装置为设置在连续铸造设备的区段中的多个喷射喷嘴装置，并且其包括：多个混合喷嘴；一个或更多个速度传感器；冷却水供给单元；空气供给单元；以及控制单元，该控制单元用于接收由速度传感器感测的带材的速度，并且基于所接收的带材的速度选择混合喷嘴的喷射方式，并控制冷却水供给单元和空气供给单元以控制供给至所述多个混合喷嘴的冷却水的压力和供给至多个混合喷嘴的空气的流量。

Description

混合冷却喷嘴装置及使用其控制连续铸造设备的冷却喷嘴的 方法

技术领域

本发明涉及一种装备在连续铸造机的区段中的混合冷却喷嘴装置，并且更具体地，涉及一种能够基于穿过连续铸造机的区段的金属带材的速度选择喷射方式并相应地执行喷射动作的混合冷却喷嘴装置，以及使用该混合冷却喷嘴装置控制连续铸造机的冷却喷嘴的方法。

背景技术

通常，连续铸造过程是将熔融钢水连续地凝固成呈特定形式的固体产品的过程。这里，在连续铸造机的各区段中的每个区段上设置多个喷嘴，以便在连续铸造过程期间冷却金属带材。

图1是示出了传统的连续铸造过程的视图。

在连续铸造过程中，精炼后的熔融钢水从钢水包30通过长喷嘴注入中间包40中，暂时地存储在中间包40中的熔融钢水通过中间包40与模具50之间的输送系统传送到模具50中，熔融钢水在模具中进行初级冷却，然后在模具50的下方进行二次冷却和凝固，从而产生诸如方坯，大方坯，扁坯等之类的金属带材60。

在模具50中初级冷却之后，从模具50中排出的熔融钢水在其外表面轻微凝固的状态下被引入到连续铸造机的区段20中的每个区段的上框架22和下框架23之间，在那里，通过经由多个喷嘴24将冷却水喷射在熔融钢水上，熔融钢水连续地并迅速地凝固成需制造的金属带材形式的产品。

图2是示出其上安装有在连续铸造中使用的喷嘴的区段的视图。

如图2中所示，区段20设置有多个导辊21和多个喷嘴24，所述多个导辊21通常由分别位于上框架和下框架的5至10个辊组成，所述多个喷嘴24喷射冷却水以使熔融钢水快速凝固。

这里，如果冷却水不能经由喷嘴24均匀地喷射，则在冷却水未喷射到的区域中会由于延迟凝固而发生膨胀现象，从而金属带材由于宽度方向的钢铁水静压力而在导辊之间扩展。这样的膨胀现象引起金属带材的内部缺陷或中心偏析，使得处于凝固界面层中的相对高密度的钢水在压缩状态下朝向熔融钢水的中心传播，从而被偏析。在发生这种偏析时，由于在压缩高密度的熔融钢水后供给相对低密度的熔融金属，因而随未偏析区域产生缺陷，不利地影响了最终产品的质量。

一方面，如果从喷嘴24中喷射过量的冷却水，或以其他方式使铸造速度在连续铸造过程中较低，则穿过各区段的金属带材可能因温度降低而具有诸如边缘裂纹之类的缺陷。诸如裂纹之类的缺陷使金属带材的表面质量降级，这些缺陷必须在进一步的加工中除去。问题在于，这种进一步的加工产生另外的成本。

为了解决上述问题，本领域中已知一种通过使用气雾喷射喷嘴控制金属带材的冷却来防止连续铸造中的金属带材边缘裂纹的装置和方法(韩国未审查专利公开No.10-2012-0074744)。

然而，现有技术未解决凝固延迟的问题，这是因为在高速连续铸造时，不能有效地冷却穿过各区段的金属带材。

此外，产生的问题在于，当冷却水的压力增大时，冷却水倒流至气雾喷射喷嘴的进气口中。

发明内容

技术问题

本发明涉及一种如下的混合冷却喷嘴装置，该混合冷却喷嘴装置能够基于穿过连续铸造机的区段的金属带材的速度选择喷射模式并执行喷射动作，从而防止由于凝固延迟而出现膨胀现象和由于金属带材的过冷却而出现的边缘裂纹，并涉及一种使用该混合冷却喷嘴装置控制连续铸造机的冷却喷嘴的方法。

另外，本发明涉及一种如下的混合冷却喷嘴装置，该混合冷却喷嘴装置在用于将空气供给至混合喷嘴的空气管线中设置有用于防止冷却水倒流的截止阀，从而增大调节比(TURN DOWN RATIO)。

技术方案

在本发明的一方面中，提供了一种冷却喷嘴装置，其包括多个混合喷嘴、至少一个速度传感器、冷却水供给部、空气供给部、以及控制器，所述多个混合喷嘴设置在连续铸造机的区段中并且构造成将冷却水以喷雾喷射模式或喷水喷射模式喷射到穿过该区段的金属带材上；至少一个速度传感器安装在该区段中并且构造成检测穿过该区段的金属带材的速度；该冷却水供给部构造成将冷却水供给至混合喷嘴；该空气供给部构造成将空气供给至混合喷嘴；该控制器构造成接收由速度传感器检测的金属带材的速度，并取决于所接收的金属带材的速度选择混合喷嘴的喷射模式，并通过控制冷却水供给部和空气供给部分别控制供给至混合喷嘴的冷却水的压力和供给至混合喷嘴的空气的流量。

冷却水供给部可以包括冷却水管线和冷却水阀，冷却水通过冷却水管线供给至混合喷嘴，冷却水阀安装在冷却水管线中以控制被供给至混合喷嘴的冷却水的压力；空气供给部可以包括空气管线、空气阀以及截止阀，空气通过空气管线供给至混合喷嘴，空气阀安装在空气管线中以控制被供给至混合喷嘴的空气的流量，该截止阀构造成防止冷却水倒流；控制器可取决于混合喷嘴的喷射模式控制冷却水阀和空气阀。

控制器可以构造成当供给至混合喷嘴的冷却水的压力为8巴或更大时，关闭截止阀以防止冷却水被引入到空气管线中。

在本发明的另一方面中，提供了一种控制设置在连续铸造机的区段中的多个混合喷嘴以将冷却水喷射到金属带材上的方法，该方法包括：检测穿过该区段的金属带材的种类和速度；取决于所检测到的金属带材的速度选择混合喷嘴的喷射模式；以及取决于所选定的混合喷嘴的喷射模式分别控制供给至混合喷嘴的冷却水的压力和供给至混合喷嘴的空气的流量。

喷射模式取决于穿过该区段的金属带材的种类和速度从喷雾喷射模式或喷水喷射模式中选择。

当选择喷水喷射模式时，冷却水的压力被控制为8巴或更大；以及当选择喷雾喷射模式时，冷却水的压力被控制为低于8巴。

有益效果

根据本发明，混合冷却喷嘴装置能够基于穿过连续铸造机的区段的金属带材的速度选择喷射模式并且执行喷射动作，从而防止因凝固延迟而出现的膨胀现象和因金属带材的过冷却而出现的边缘裂纹。

此外，防止了金属带材的边缘裂纹，从而减少用于去除这种裂纹的额外工序和成本。

此外，空气的流量和冷却水的压力取决于金属带材的速度来控制，从而防止浪费空气和冷却水，并降低加工成本。

此外，在将空气供给至混合喷嘴的空气管线中安装有截止阀以防止冷却水倒流，由此增大了调节比。

附图说明

图1是示出现有的连续铸造过程的视图；

图2是示出具有在现有的连续铸造过程中使用的喷射喷嘴的区段的视图；

图3是示出安装有根据本发明的实施方式的混合冷却喷嘴装置的视图；

图4是示出基于根据本发明的实施方式的混合喷射喷嘴的喷射模式的空气流量和冷却水的压力之间的相关性的图表；

图5是示出与根据本发明的实施方式的混合喷射喷嘴相适应的冷却性能的曲线图；以及

图6是示出控制根据本发明的实施方式的连续铸造机的冷却喷嘴的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本发明的优选实施方式。然而，本发明并不限于或限定于实施方式。作为参考，贯穿所有附图，相同的附图标记实质上指代相同的元件，因此这些附图标记在以下描述中可以从其它附图引用，并且可以省略被确定为对于本领域技术人员而言明显的内容或重复的内容。

图3是示出安装有根据本发明的实施方式的混合冷却喷嘴装置的视图。图4是示出基于根据本发明的实施方式的混合喷射喷嘴的喷射模式的空气流量和冷却水的压力之间的相关性的图表；以及图5是示出与根据本发明的实施方式的混合喷射喷嘴相适应的冷却性能的曲线图。

如附图中所示，混合冷却喷嘴装置10包括多个混合喷嘴100、至少一个速度传感器200、冷却水供给部300、空气供给部400、以及控制器500，所述多个混合喷嘴100设置在连续铸造机的区段20中并且构造成将冷却水以喷雾喷射模式或喷水喷射模式喷射到穿过区段20的金属带材60上；该至少一个速度传感器200安装在区段20的一侧，并且构造成检测穿过区段20的金属带材60的速度；该冷却水供给部300构造成将冷却水供给至混合喷嘴100；该空气供给部400构造成将空气供给至混合喷嘴100；以及该控制器500构造成接收由速度传感器200检测出的金属带材60的速度，并取决于所接收的金属带材的速度选择混合喷嘴100的喷射模式，且分别控制被供给至混合喷嘴100的冷却水的压力和被供给至混合喷嘴100的空气的流量。

混合喷嘴100以喷雾喷射模式或喷水喷射模式使穿过区段20的金属带材60冷却，在喷雾喷射模式中，冷却水与空气一起排出，从而呈喷雾形式喷射，在喷水喷射模式中只喷射冷却水。

速度传感器200检测穿过区段20的金属带材60的速度，并将检测到的速度发送至控制器500。

穿过区段20的金属带材60的速度被直接测量，或以其他方式通过测量设置在区段20中以便引导金属带材60的导辊21的旋转速度而被间接测量。

此处，速度传感器200可以是例如磁性传感器、测速发电机、频闪观测器类型的传感器或类似的传感器。速度传感器200可以不限于在上述实施方式中描述的那些传感器，而可以从能够检测金属带材60的速度或导辊21的旋转速度的各种类型的速度传感器中选择。

冷却水供给部300包括冷却水管线310和冷却水阀320，冷却水管线310与混合喷嘴100连接以供给冷却水，冷却水阀320被安装到冷却水管线310以控制被供给至混合喷嘴100的冷却水的压力。这里，冷却水阀320由控制器500取决于金属带材60的种类和由速度传感器200所检测的金属带材的速度来控制。

冷却水阀320可以包括，例如，泄压阀、减压阀、安全阀或类似物。冷却水阀320可以不限定于在上述实施方式中描述的那些阀，而是可以从能够调节被供给至混合喷嘴100的冷却水的压力的各种阀中选择。

空气供给部400包括空气管线410、空气阀420、以及截止阀430，该空气管线410与混合喷嘴100连接以便供给空气；该空气阀420安装到空气管线410以调节被供给至混合喷嘴100的空气的流量；截止阀430安装在空气阀420与混合喷嘴100之间，以在混合喷嘴100的喷射模式为仅喷射冷却水的喷水喷射模式时防止冷却水倒流至与混合喷嘴100连接的空气管线410中。当混合喷嘴100的喷射模式为喷雾喷射模式时，空气通过空气管线与冷却水一起被供给，使得冷却水以喷雾形式喷射。

空气阀420和截止阀430由控制器500取决于金属带材60的种类和由速度传感器200所检测的金属带材的速度来控制。

这里，空气阀420可以包括，例如，泄压阀、减压阀、安全阀、或类似物。空气阀420可以不限于在上述实施方式中描述的阀，而是可以从能够调节被供给至混合喷嘴100的空气流量的各种阀中选择。

截止阀430被构造成取决于金属带材60的种类和速度在混合喷嘴100的喷水喷射模式下关闭空气管线410，从而防止高压冷却水倒流至空气管线410中。

尽管在上一实施方式使用截止阀430来防止冷却水倒流至空气管线410中，但截止阀430并不限于所描述的那些阀，而是可以从诸如能够防止冷却水倒流至空气管线410中的止回阀之类的各种阀中选择。

控制器500被构造为使得将金属带材的种类和基于该种类的金属带材60的基准速度预先输入其中。控制器500执行控制动作使得当所检测的金属带材60的速度比基准速度更高时，截止阀被关闭以关闭空气管线410，并且冷却水阀320被控制成允许冷却水在喷水喷射模式下以8巴至25巴的压力被供给至混合喷嘴100。

此外，当所检测的金属带材60的速度低于基准速度时，控制器控制混合喷嘴100以喷雾喷射模式操作以防止因金属带材60的温度降低而使金属带材60出现边缘裂纹。这里，控制器500打开截止阀430并控制空气阀420以使被供给至混合喷嘴100的空气的流量的范围为0-15N m³/hr(标准立方米/小时)，并且还控制冷却水阀320以使被供给至混合喷嘴100的冷却水的压力的范围为0巴至8巴，从而允许冷却水以喷雾形式喷射。

现在将参照附图描述使用上述混合冷却喷嘴装置10控制连续铸造机的冷却喷嘴的方法。

图6为示出用于根据本发明的实施方式的连续铸造机的冷却喷嘴的控制方法的流程图。

如该图所示，使用混合冷却喷嘴装置10的控制方法包括：检测穿过区段20的金属带材60的种类和速度；取决于所检测的金属带材60的速度选择混合喷嘴100的喷射模式；以及取决于所选定的混合喷嘴100的喷射模式分别控制供给至混合喷嘴100的冷却水压力和空气流量。

将关于经由模具50被引入到区段20中的金属带材所检测的金属带材的种类和速度发送至控制器500。金属带材60的速度通过速度传感器200测量。

混合喷嘴100的喷射模式被选择为使得当接收金属带材60的种类和速度并将所测量的速度与根据金属带材60的种类预先输入到控制器中的基准速度进行比较时，如果判定由速度传感器200所感测的金属带材的速度比基准速度更高，则选择喷水喷射模式为混合喷嘴100的喷射模式，而如果判定所测量的速度比基准速度更低，则选择喷雾喷射模式为混合喷嘴100的喷射模式。

取决于混合喷嘴100的喷射模式对供给至混合喷嘴100的冷却水和空气在冷却水的压力和空气的流量方面进行调节。

图4示出取决于根据本发明的实施方式的混合喷嘴的喷射模式的空气流量与冷却水的压力之间的相关性。

如图4中所示，当金属带材60的速度相对较高时，选择喷水喷射模式为混合喷嘴100的喷射模式，控制器500关闭空气阀420以防止空气被供给至混合喷嘴100，关闭截止阀430以防止冷却水倒流至空气管线410，并同时取决于所测定的速度控制冷却水阀320使得供给至混合喷嘴100的冷却水具有的压力为8巴至25巴。

此外，当金属带材60的速度比较低时，选择喷雾喷射模式为混合喷嘴100的喷射模式，并且控制器500取决于所测定的速度将截止阀430打开，以控制空气阀420将空气以0-15N m³/hr的流量供给至混合喷嘴，并同时控制冷却水阀320，使得供给至混合喷嘴100的冷却水具有的压力为0巴至8巴。

在此，当被供给至混合喷嘴100的冷却水的压力为8巴或更高时，控制器500控制冷却水阀320、空气阀420和截止阀430，使得混合喷嘴100的喷射模式选择喷水喷射模式。此外，当供给至混合喷嘴100的冷却水的压力为低于8巴时，控制器500控制冷却水阀320、空气阀420和截止阀430，使得混合喷嘴100的喷射模式选择喷雾喷射模式。

尽管已经参照优选实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解的是在不脱离所附权利要求中公开的本发明的保护范围和精神的情况下各种修改、添加和替换均是可能的。

Claims (4)

1.一种混合冷却喷嘴装置，包括：

多个混合喷嘴，所述多个混合喷嘴设置在连续铸造机的区段中并且构造成将冷却水以喷雾喷射模式或喷水喷射模式喷射到穿过所述区段的金属带材上；

至少一个速度传感器，所述至少一个速度传感器安装在所述区段中并且构造成检测穿过所述区段的所述金属带材的速度；

冷却水供给部，所述冷却水供给部构造成将冷却水供给至所述混合喷嘴；

空气供给部，所述空气供给部构造成将空气供给至所述混合喷嘴；以及

控制器，所述控制器构造成接收由所述速度传感器所检测的所述金属带材的速度，并取决于所接收的所述金属带材的所述速度来选择所述混合喷嘴的所述喷射模式，并通过控制所述冷却水供给部和所述空气供给部分别控制被供给至所述混合喷嘴的所述冷却水的压力和被供给至所述混合喷嘴的空气的流量；其中，所述冷却水供给部包括冷却水管线和冷却水阀，所述冷却水通过所述冷却水管线供给至所述混合喷嘴，所述冷却水阀安装在所述冷却水管线中以控制被供给至所述混合喷嘴的所述冷却水的所述压力；

其中，所述空气供给部包括：空气管线、空气阀以及截止阀，空气通过所述空气管线供给至所述混合喷嘴，所述空气阀安装在所述空气管线中以控制被供给至所述混合喷嘴的空气的流量，所述截止阀构造成防止所述冷却水倒流；以及

其中，所述控制器取决于所述混合喷嘴的所述喷射模式控制所述冷却水阀和所述空气阀。

2.根据权利要求1所述的混合冷却喷嘴装置，其中，所述控制器构造成当供给至所述混合喷嘴的所述冷却水的所述压力为8巴或更大时，关闭所述截止阀以防止所述冷却水被引入到所述空气管线中。

3.一种控制根据权利要求1所述的混合冷却喷嘴装置以将冷却水喷射到金属带材上的方法，所述方法包括：

检测穿过所述区段的所述金属带材的种类和速度；

取决于所检测的所述金属带材的所述速度选择所述混合喷嘴的喷射模式；以及

取决于所选择的所述混合喷嘴的所述喷射模式分别控制被供给至所述混合喷嘴的所述冷却水的压力和被供给至所述混合喷嘴的空气的流量；

其中，所述喷射模式取决于穿过所述区段的所述金属带材的所述种类和所述速度从喷雾喷射模式或喷水喷射模式中选择；并且其中，当选择所述喷水喷射模式时，使用截止阀以防止冷却水倒流。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，当选择所述喷水喷射模式时，所述冷却水的所述压力被控制为8巴或更大；并且当选择所述喷雾喷射模式时，所述冷却水的所述压力被控制为低于8巴。