CN106807908A - 一种新型连铸机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型连铸机，包括依次连接的钢包、中间包、结晶器、二次冷却系统、拉矫机、弯曲辊、矫直辊、火焰切割机；所述钢包的底部设有滑动水口；所述中间包中设置有塞棒，塞棒上连接有塞棒杆，塞棒下方设置有滑动水口；其特征在于：所述钢包连接N个中间包，N>3;所述中间包的容积为36t;所述二次冷却水分为四段，有8组支撑辊。本发明有一个比较大的中间包容积可以加长钢水缓冲时间，夹杂物有充分的时间分离上浮，同时保持液面稳定；还可以加强冷却强度、延长中间包和塞棒的使用寿命；监控整个连铸过程，及时发现问题，并进行调节；节省资源，提高利用率；提高铸坯的生产率和质量。

Description

一种新型连铸机

技术领域

本发明涉及连铸机，尤其是一种能够自动化运行的高效新型连铸机，还涉及到连铸机的控制系统和控制方法。

背景技术

把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。完成这一过程所需的设备叫连铸成套设备。浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连续铸钢核心部位设备，习惯上称为连铸机。连续铸钢对钢厂结构影响最大，连铸是钢厂炼钢生产主要方式。连铸已成为现代化钢铁企业炼钢生产的主要方式。目前连续铸钢技术已为全世界各产钢国普遍采用，不少发达国家连续铸钢的比例已达90％以上，不少炼钢厂已实现全连铸。实现全连铸钢厂，使钢铁企业结构发生了重大变化。由于连铸取代了模铸和初轧工序，替代了开坯工序，使联合企业的钢材产品向专业化方向发展；钢铁厂的车间布置、合理规模，甚至仓库设置、资金周转等，也随之发生了巨大变化。对钢厂结构而言，连续铸钢的影响非常之大。

连铸中由于中间包的容积比较小，钢水的缓冲时间短，夹杂物不能充分分离和上浮，所使用的材料耐火性能较差，塞棒的使用寿命比较短；原二次冷却段只有两段，冷却不充分，当拉速提高时，容易出现裂纹、鼓度等缺陷。

连铸过程十分复杂，导致铸坯的各种缺陷往往是关联和矛盾的，可能某一步的操作不当就会影响下一步或上一步的效果，需要对整个连铸过程进行监控和调节，合理的调派各个设备之间的合作，而现在的控制系统不够全面和合理。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新型的连铸机，中间包、二次冷却系统得到优化，对整个连铸过程的每一个细节都能进行监控，能及时的发现问题，并进行各方面的调控，使连铸方案达到最优，节省资源，使生产的钢坯的质量提高。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的新型连铸机，包括依次连接的钢包、中间包、结晶器、二次冷却系统、拉矫机、弯曲辊、矫直辊、火焰切割机；所述钢包的底部设有滑动水口；所述中间包中设置有塞棒，塞棒上连接有塞棒杆，塞棒下方设置有滑动水口；其特征在于：所述钢包连接N个中间包，N>3;所述中间包的容积为36t;所述二次冷却水分为四段，有8组支撑辊。

由于上述结构，钢包连接多个中间包，在更换中间包时可以不需要先停止钢包再换，为整个流程节省时间，如果连在一起，则增加中间包的容积；增大中间包的容积，可以加长钢水缓冲时间，夹杂物有充分的时间分离上浮，同时保持液面稳定；二次冷却水段数和支撑辊的增加，可以加强冷却强度，得到更充分的的冷却，从而提高拉速，避免因回温产生裂纹，出现鼓肚现象。

在实施中，所述中间包的工作液面高度为749mm,出口直径为21mm，水口侵入深度为210mm，采用镁质涂抹料，；所述塞棒采用铝碳质外加7％左右的酚醛树脂制成。

由于上述结构，中间包采用的镁质涂抹料耐火性能比较好，可以增加中间包的寿命；铝碳质外加7％左右的酚醛树脂制成的塞棒的抗热、抗钢能力非常好，可以延长塞棒的使用寿命。

在实施中，所述结晶器采用管式结晶器，结晶器的长度为1000mm，器壁的厚度为6-11mm,冷却水管的直径为5-7mm，水压为3-10kg/cm3,锥度值为0.7%-0.9%。

由于上述结构，采用长度为1000mm的管式结晶器，增加了结晶器的长度，增加钢水的停留时间，减少漏钢的可能性，选取的锥度值有利于拉速的提高。

在实施中，所述的一种新型连铸机包括控制系统，所述控制系统包括检测模块、PLC控制器、执行模块，所述检测模块包括：

钢包检测模块：包括设置于钢包中的液面检测传感器、热电偶，将钢包中的钢水的液面高度及钢水的温度分别转化为数字信号101和102，发送到PLC控制器；设置于滑动水口末端的电磁流量计，将流量信号转化为数字信号103，发送到PLC控制器；

中间包检测模块：包括设置于塞棒周围，距包壁350-450mm的热电偶，分别将钢包开浇5min、25min、浇注结束前5min测得的温度转化为数字信号201、202、203，发送到PLC控制器；设置于滑动水口末端的电磁流量计，将流量信号转化为数字信号204，发送到PLC控制器；设置于中间包内的液面检测传感器，将中间包内的钢水液面高度转化为数字信号205，发送到PLC控制器；

结晶器检测模块：包括设置于结晶器中的激光液面计，将中间包内的钢水液面高度转化为数字信号301，发送到PLC控制器；设置于结晶器内壁上的厚度检测仪的探头，将测得的保护渣的厚度传递到厚度检测仪，转化为数字信号302，发送到PLC控制器；

二次冷却系统检测模块：包括设置于冷却装置进出口处的流量计，将冷却水的进出流量分别转化为数字信号401、402，发送到PLC控制器；设置于冷却管中的温度传感器，将冷却水的温度转化为数字信号403，发送到PLC控制器；设置于铸坯上方的红外线传感器，将铸坯的辐射温度转化为数字信号404，发送到PLC控制器；

PLC 控制器： 接收检测模块发送的信号101，当｜液面高度h1-工作液位｜>50mm，向执行模块发送执行信号011；接收数字信号102，若所测温度大于预设温度值，向执行模块发送执行信号012；接收数字信号103，若所测的流量大于预设流量值，向执行模块发送执行信号013；接收数字信号201、202、203，当所测的温度（t1+t2+t3）/3<预设的温度，向执行模块发送执行信号021；接收数字信号204，若所测的流量大于预设流量值，向执行模块发送执行信号022；接收数字信号205，当液面高度h2>预设高度值，向执行模块发送执行信号023；接收数字信号301，当液面高度h3>预设高度值，向执行模块发送执行信号031；接收数字信号302，若所测的厚度大于预设厚度15mm, 向执行模块发送执行信号032；若所测的厚度小于10mm, 向执行模块发送执行信号033；接收数字信号401、402，若所测的流量小于预设值，向执行模块发送执行信号041；接收数字信号403，若所测温度大于预设值，向执行模块发送执行信号042；接收数字信号404，对数字信号404进行计算处理，若所得温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度，向执行模块发送执行信号043；

执行模块：接收PLC控制器发送的执行信号011，将钢包进钢口开大或钢包滑动水口开大；接收PLC控制器发送的执行信号012，进行吹氩调整；接收PLC控制器发送的执行信号013，将钢包的滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号021，对进水口加热；接收PLC控制器发送的执行信号022，将中间包滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号023，调高中间包滑动水口或调小钢包滑动水口；接收PLC控制器发送的执行信号031，将中间包滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号032，加快拉坯速度，接收PLC控制器发送的执行信号033，调大中间包滑动水口或减慢拉坯速度；接收PLC控制器发送的执行信号041，将冷却水进出水口的电子阀门开大；接收PLC控制器发送的执行信号042，将冷却水进出水口的电子阀门开大；接收PLC控制器发送的执行信号043，将冷却水进出水口的电子阀门调大。

在实施中，所述的一种新型连铸机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一： 对钢包中的液面高度、温度和流量进行检测，若液面高度超出预设值，将钢包进钢口开大或钢包滑动水口开大；若所测温度大于预设温度值，进行吹氩调整；若所测的流量大于预设流量值，将钢包的滑动水口调小；

步骤二：对中间包中钢包开浇5min、25min、浇注结束前5min的温度进行测量，当所测的温度（t1+t2+t3）/3<预设的温度，将进行水口加热；若所测的出口流量大于预设流量值，将中间包滑动水口调小；当中间包的液面高度h2>预设高度值，调高中间包滑动水口或调小钢包滑动水口；

步骤三：对结晶器的液面高度进行测量，当液面高度h3>预设高度值，将中间包滑动水口调小；若所测的保护渣的厚度大于预设厚度15mm, 加快拉坯速度，若所测的保护渣的厚度小于10mm,调大中间包滑动水口或减慢拉坯速度；

步骤四：对二次冷却水进行检测，若所测的冷却水流量小于预设值，将冷却水进出水口的电子阀门开大；若所测温度大于预设值，将冷却水进出水口的电子阀门开大；若所得的冷却水温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度，若所得的冷却水温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1 钢水缓冲时间，夹杂物有充分的时间分离上浮，同时保持液面稳定。

钢包连接多个中间包，在更换中间包时可以不需要先停止钢包再换，为整个流程节省时间，如果连在一起，则增加中间包的容积；增大中间包的容积，可以加长钢水缓冲时间，夹杂物有充分的时间分离上浮，同时保持液面稳定。

2 加强冷却强度

二次冷却水段数和支撑辊的增加，可以加强冷却强度，得到更充分的的冷却，从而提高拉速，避免因回温产生裂纹，出现鼓肚现象。

3 延长中间包和塞棒的使用寿命。

中间包采用的镁质涂抹料耐火性能比较好，可以增加中间包的寿命；铝碳质外加7％左右的酚醛树脂制成的塞棒的抗热、抗侵蚀能力非常好，可以延长塞棒的使用寿命。

4 增加钢水的停留时间

采用长度为1000mm的管式结晶器，增加了结晶器的长度，增加钢水的停留时间，减少漏钢的可能性。

5 监控整个连铸过程，及时发现问题，并进行调节。

对于连铸过程中的每一个流程的参数都进行测量，通过PLC控制器进行处理，根据测量值进行控制，从而远程对整个过程进行监控。

6 节省资源，提高利用率。

在连铸过程中，通过对各个设备中的液面进行测量和控制，减少和避免漏钢、遗钢。

7 提高铸坯的生产率和质量。

当影响铸坯拉速的各个因素稳定和达到最佳效果时，铸坯的拉速可以提高，从而提高铸坯的生产率，同时通过控制影响铸坯的质量出现问题的因素，减少形状缺陷、表面缺陷、内部缺陷等问题的发生，提高铸坯的质量。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是新型连铸机的结构示意图。

图中标记的1为钢包，2为中间包，3为塞棒，4为塞棒杆，5为滑动水口，6为结晶器，7为二次冷却系统，8为拉矫机，9为弯曲辊，10为矫直辊，11为火焰切割机。

图2是新型连铸机的动控制系统框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 ，本发明的新型连铸机，包括依次连接的钢包、中间包、结晶器、二次冷却系统、拉矫机、弯曲辊、矫直辊、火焰切割机；所述钢包的底部设有滑动水口；所述中间包中设置有塞棒，塞棒上连接有塞棒杆，塞棒下方设置有滑动水口；其特征在于：所述钢包连接N个中间包，N>3;所述中间包的容积为36t;所述二次冷却水分为四段，有8组支撑辊。

在实施中，所述中间包的工作液面高度为749mm,出口直径为21mm，水口侵入深度为210mm，采用镁质涂抹料，；所述塞棒采用铝碳质外加7％左右的酚醛树脂制成。

在实施中，所述结晶器采用管式结晶器，结晶器的长度为1000mm，器壁的厚度为6-11mm,冷却水管的直径为5-7mm，水压为3-10kg/cm3,锥度值为0.7%-0.9%。

如图2，在实施中，所述的一种新型连铸机包括控制系统，所述控制系统包括检测模块、PLC控制器、执行模块，所述检测模块包括：

钢包检测模块：包括设置于钢包中的液面检测传感器、热电偶，将钢包中的钢水的液面高度及钢水的温度分别转化为数字信号101和102，发送到PLC控制器；设置于滑动水口末端的电磁流量计，将流量信号转化为数字信号103，发送到PLC控制器；

中间包检测模块：包括设置于塞棒周围，距包壁350-450mm的热电偶，分别将钢包开浇5min、25min、浇注结束前5min测得的温度转化为数字信号201、202、203，发送到PLC控制器；设置于滑动水口末端的电磁流量计，将流量信号转化为数字信号204，发送到PLC控制器；设置于中间包内的液面检测传感器，将中间包内的钢水液面高度转化为数字信号205，发送到PLC控制器；

结晶器检测模块：包括设置于结晶器中的激光液面计，将中间包内的钢水液面高度转化为数字信号301，发送到PLC控制器；设置于结晶器内壁上的厚度检测仪的探头，将测得的保护渣的厚度传递到厚度检测仪，转化为数字信号302，发送到PLC控制器；

二次冷却系统检测模块：包括设置于冷却装置进出口处的流量计，将冷却水的进出流量分别转化为数字信号401、402，发送到PLC控制器；设置于冷却管中的温度传感器，将冷却水的温度转化为数字信号403，发送到PLC控制器；设置于铸坯上方的红外线传感器，将铸坯的辐射温度转化为数字信号404，发送到PLC控制器；

PLC 控制器： 接收检测模块发送的信号101，当｜液面高度h1-工作液位｜>50mm，向执行模块发送执行信号011；接收数字信号102，若所测温度大于预设温度值，向执行模块发送执行信号012；接收数字信号103，若所测的流量大于预设流量值，向执行模块发送执行信号013；接收数字信号201、202、203，当所测的温度（t1+t2+t3）/3<预设的温度，向执行模块发送执行信号021；接收数字信号204，若所测的流量大于预设流量值，向执行模块发送执行信号022；接收数字信号205，当液面高度h2>预设高度值，向执行模块发送执行信号023；接收数字信号301，当液面高度h3>预设高度值，向执行模块发送执行信号031；接收数字信号302，若所测的厚度大于预设厚度15mm, 向执行模块发送执行信号032；若所测的厚度小于10mm, 向执行模块发送执行信号033；接收数字信号401、402，若所测的流量小于预设值，向执行模块发送执行信号041；接收数字信号403，若所测温度大于预设值，向执行模块发送执行信号042；接收数字信号404，对数字信号404进行计算处理，若所得温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度，向执行模块发送执行信号043；

执行模块：接收PLC控制器发送的执行信号011，将钢包进钢口开大或钢包滑动水口开大；接收PLC控制器发送的执行信号012，进行吹氩调整；接收PLC控制器发送的执行信号013，将钢包的滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号021，对进水口加热；接收PLC控制器发送的执行信号022，将中间包滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号023，调高中间包滑动水口或调小钢包滑动水口；接收PLC控制器发送的执行信号031，将中间包滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号032，加快拉坯速度，接收PLC控制器发送的执行信号033，调大中间包滑动水口或减慢拉坯速度；接收PLC控制器发送的执行信号041，将冷却水进出水口的电子阀门开大；接收PLC控制器发送的执行信号042，将冷却水进出水口的电子阀门开大；接收PLC控制器发送的执行信号043，将冷却水进出水口的电子阀门调大。

在实施中，所述的一种新型连铸机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一： 对钢包中的液面高度、温度和流量进行检测，若液面高度超出预设值，将钢包进钢口开大或钢包滑动水口开大；若所测温度大于预设温度值，进行吹氩调整；若所测的流量大于预设流量值，将钢包的滑动水口调小；

步骤二：对中间包中钢包开浇5min、25min、浇注结束前5min的温度进行测量，当所测的温度（t1+t2+t3）/3<预设的温度，将进行水口加热；若所测的出口流量大于预设流量值，将中间包滑动水口调小；当中间包的液面高度h2>预设高度值，调高中间包滑动水口或调小钢包滑动水口；

步骤三：对结晶器的液面高度进行测量，当液面高度h3>预设高度值，将中间包滑动水口调小；若所测的保护渣的厚度大于预设厚度15mm, 加快拉坯速度，若所测的保护渣的厚度小于10mm,调大中间包滑动水口或减慢拉坯速度；

步骤四：对二次冷却水进行检测，若所测的冷却水流量小于预设值，将冷却水进出水口的电子阀门开大；若所测温度大于预设值，将冷却水进出水口的电子阀门开大；若所得的冷却水温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度，若所得的冷却水温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度。

本发明有一个比较大的中间包容积可以加长钢水缓冲时间，夹杂物有充分的时间分离上浮，同时保持液面稳定；还可以加强冷却强度、延长中间包和塞棒的使用寿命；监控整个连铸过程，及时发现问题，并进行调节；节省资源，提高利用率；提高铸坯的生产率和质量。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种新型连铸机，包括依次连接的钢包、中间包、结晶器、二次冷却系统、拉矫机、弯曲辊、矫直辊、火焰切割机；所述钢包的底部设有滑动水口；所述中间包中设置有塞棒，塞棒上连接有塞棒杆，塞棒下方设置有滑动水口；其特征在于：所述钢包连接N个中间包，N>3;所述中间包的容积为36t;所述二次冷却水分为四段，有8组支撑辊。

2.根据权利要求1所述的一种新型连铸机，其特征在于：所述中间包的工作液面高度为749mm,出口直径为21mm，水口侵入深度为210mm，采用镁质涂抹料，；所述塞棒采用铝碳质外加7％左右的酚醛树脂制成。

3.根据权利要求2所述的一种新型连铸机，其特征在于：所述结晶器采用管式结晶器，结晶器的长度为1000mm，器壁的厚度为6-11mm,冷却水管的直径为5-7mm，水压为3-10kg/cm3,锥度值为0.7%-0.9%。

4.根据权利要求3所述的一种新型连铸机，其特征在于：包括控制系统，所述控制系统包括检测模块、PLC控制器、执行模块，所述检测模块包括：

钢包检测模块：包括设置于钢包中的液面检测传感器、热电偶，将钢包中的钢水的液面高度及钢水的温度分别转化为数字信号101和102，发送到PLC控制器；设置于滑动水口末端的电磁流量计，将流量信号转化为数字信号103，发送到PLC控制器；

中间包检测模块：包括设置于塞棒周围，距包壁350-450mm的热电偶，分别将钢包开浇5min、25min、浇注结束前5min测得的温度转化为数字信号201、202、203，发送到PLC控制器；设置于滑动水口末端的电磁流量计，将流量信号转化为数字信号204，发送到PLC控制器；设置于中间包内的液面检测传感器，将中间包内的钢水液面高度转化为数字信号205，发送到PLC控制器；

结晶器检测模块：包括设置于结晶器中的激光液面计，将中间包内的钢水液面高度转化为数字信号301，发送到PLC控制器；设置于结晶器内壁上的厚度检测仪的探头，将测得的保护渣的厚度传递到厚度检测仪，转化为数字信号302，发送到PLC控制器；

二次冷却系统检测模块：包括设置于冷却装置进出口处的流量计，将冷却水的进出流量分别转化为数字信号401、402，发送到PLC控制器；设置于冷却管中的温度传感器，将冷却水的温度转化为数字信号403，发送到PLC控制器；设置于铸坯上方的红外线传感器，将铸坯的辐射温度转化为数字信号404，发送到PLC控制器；

PLC 控制器： 接收检测模块发送的信号101，当｜液面高度h1-工作液位｜>50mm，向执行模块发送执行信号011；接收数字信号102，若所测温度大于预设温度值，向执行模块发送执行信号012；接收数字信号103，若所测的流量大于预设流量值，向执行模块发送执行信号013；接收数字信号201、202、203，当所测的温度（t1+t2+t3）/3<预设的温度，向执行模块发送执行信号021；接收数字信号204，若所测的流量大于预设流量值，向执行模块发送执行信号022；接收数字信号205，当液面高度h2>预设高度值，向执行模块发送执行信号023；接收数字信号301，当液面高度h3>预设高度值，向执行模块发送执行信号031；接收数字信号302，若所测的厚度大于预设厚度15mm, 向执行模块发送执行信号032；若所测的厚度小于10mm, 向执行模块发送执行信号033；接收数字信号401、402，若所测的流量小于预设值，向执行模块发送执行信号041；接收数字信号403，若所测温度大于预设值，向执行模块发送执行信号042；接收数字信号404，对数字信号404进行计算处理，若所得温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度，向执行模块发送执行信号043；

执行模块：接收PLC控制器发送的执行信号011，将钢包进钢口开大或钢包滑动水口开大；接收PLC控制器发送的执行信号012，进行吹氩调整；接收PLC控制器发送的执行信号013，将钢包的滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号021，对进水口加热；接收PLC控制器发送的执行信号022，将中间包滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号023，调高中间包滑动水口或调小钢包滑动水口；接收PLC控制器发送的执行信号031，将中间包滑动水口调小；接收PLC控制器发送的执行信号032，加快拉坯速度，接收PLC控制器发送的执行信号033，调大中间包滑动水口或减慢拉坯速度；接收PLC控制器发送的执行信号041，将冷却水进出水口的电子阀门开大；接收PLC控制器发送的执行信号042，将冷却水进出水口的电子阀门开大；接收PLC控制器发送的执行信号043，将冷却水进出水口的电子阀门调大。

5.根据权利要求4所述的一种新型连铸机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对钢包中的液面高度、温度和流量进行检测，若液面高度超出预设值，将钢包进钢口开大或钢包滑动水口开大；若所测温度大于预设温度值，进行吹氩调整；若所测的流量大于预设流量值，将钢包的滑动水口调小；

步骤二：对中间包中钢包开浇5min、25min、浇注结束前5min的温度进行测量，当所测的温度（t1+t2+t3）/3<预设的温度，将进行水口加热；若所测的出口流量大于预设流量值，将中间包滑动水口调小；当中间包的液面高度h2>预设高度值，调高中间包滑动水口或调小钢包滑动水口；

步骤三：对结晶器的液面高度进行测量，当液面高度h3>预设高度值，将中间包滑动水口调小；若所测的保护渣的厚度大于预设厚度15mm, 加快拉坯速度，若所测的保护渣的厚度小于10mm,调大中间包滑动水口或减慢拉坯速度；

步骤四：对二次冷却水进行检测，若所测的冷却水流量小于预设值，将冷却水进出水口的电子阀门开大；若所测温度大于预设值，将冷却水进出水口的电子阀门开大；若所得的冷却水温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度，若所得的冷却水温度t4>1100摄氏度或t4<900摄氏度。