CN107552772A - 连铸浸入式水口预热的动态控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法，装置包括：中间包，中间包安装于浸入式水口的上方；塞棒，塞棒设置在中间包内，用于阻塞浸入式水口的热流通道；蓄热式烧嘴以及燃气通路，蓄热式设置在中间包的上方，用于对中间包进行加热，每一组的两个蓄热式烧嘴连接至燃气分管，燃气分管上设置有分管燃气调节阀，用于调节进入该燃气分管的燃气流量，多个燃气分管连接至燃气总管，燃气总管上设置有总管燃气调节阀；水口预热箱，浸入式水口的下端设置在水口预热箱中，水口预热箱连接至风机，风机用于对水口预热箱提供负压。采用本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法，实现了动态控制，提高了产品质量。

Description

连铸浸入式水口预热的动态控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种连铸浸入式水口预热的动态控制装置和控制方法。

背景技术

连铸的浸入式水口是连铸生产稳定和铸坯质量控制的关键，随着连铸产品表面质量和内部夹杂物等控制要求的日趋严格，钢铁生产成本控制的精细化，质量稳定的浸入式水口越来越受到各钢铁厂技术及管理人员的重视。而浸入式水口的质量，不但受到耐火材料在技术、材料、生产、运输等环节上的影响，在使用前的预热工艺及控制也是最重要的一个环节。

众所周知，浸入式水口在烘烤过程中，其强度变化规律为：随着烘烤温度(指水口内壁温度)的上升，水口强度下降，在500～600℃之间，强度最低；当温度继续上升，水口强度增加，到1300℃左右又恢复到原状；再升高温度，则水口强度又下降。鉴于这个原因，要求水口快速烘烤达到预定的温度。如果烘烤时间过短，温度过低，一方面水口在浇注初期容易发生裂纹，另一方面在开浇时，钢水流经水口的瞬间，容易产生冷钢，引起水口堵塞。如果时间烘烤过长，水口强度降低，水口的使用寿命也会降低。一般以在30-60min内烘烤达到或接近1100℃为宜,并保持到浇注开始，这样便可以使水口保持足够的机械强度，减少水口表面层的石墨氧化疏松，更重要地是可以降低水口与钢水之间的温差，提高水口的抗热震性。这就要求水口预热升温过程在开始阶段应快速升温，使其在尽快短的时间内便达到600℃以上，以便快速越过强度降低区，然后迅速升温至1100℃左右，并一直稳定保持到预热结束。

根据浸入式水口耐火材料的特性，在使用前需将其内衬温度在短时间内烘烤到1100℃左右后才能满足生产工艺要求。浸入式水口的预热目前经历了两代技术历程，第一代是向浸入式水口的预热箱内引入煤气空气的混合高温气体，以从水口的外部对水口进行加热。其弊端是水口预热不均匀，特别是水口的颈部容易预热不良导致水口断裂，同时需要消耗能源，目前已基本被淘汰；第二代是利用向水口预热箱外进行抽气造成负压，引入中间包内高温烟气对浸入式水口进行加热的方法，其优点是水口预热均匀、节约能源、使用安全性好，是目前的主流使用技术。经过对该技术的专利文献检索，现有技术主要是是对抽风引流方式的各种改进，以确保有足够的抽力将中间包内的高温烟气抽入浸入式水口。例如专利公开号：CN1565772A，名称为：一种连铸中间包浸入式水口的烘烤装置及烘烤方法的专利，公开了一种针对浸入式水口预热过程中进行降噪消音的技术；公开号为：CN2897499Y，名称为风冷型中间包水口预热装置的专利，公开了一种对水口预热管道进行风冷的技术。现有公开的技术中，没有与本发明相类似的技术。

目前的技术在使用中仍然会发生水口预热不良、使用中断裂等异常问题。经过我们对抽风引流式浸入式水口预热装置多年的使用经验分析，目前只靠增加引流抽风的抽力无法有效保证水口温度达到使用要求，更无法确保水口温度的均匀稳定，这就需要对现有技术进行一个有效的改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法，在改进了现有浸入式水口预热用负压抽引热风的方法的同时，进一步地对烘烤水口的热源进行动态的控制及调节，创造性地从供热及吸热两方面进行预热控制。

为实现上述目的，本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置，包括：中间包，所述中间包安装于浸入式水口的上方，用于浸入式水口进行预加热；

塞棒，所述塞棒设置在所述中间包内，用于阻塞所述浸入式水口的热流通道；

蓄热式烧嘴以及燃气通路，所述蓄热式设置在所述中间包的上方，用于对所述中间包进行加热，所述蓄热式烧嘴为两个一组，每一组蓄热式烧嘴之间的燃气通路上设置有换向阀，用于进行交替释放燃气以及吸收烟气，另外，每一组的两个所述蓄热式烧嘴连接至燃气分管，所述燃气分管上设置有分管燃气调节阀，用于调节进入该燃气分管的燃气流量，多个所述燃气分管连接至燃气总管，所述燃气总管上设置有总管燃气调节阀；

水口预热箱，所述浸入式水口的下端设置在所述水口预热箱中，所述水口预热箱连接至风机，所述风机用于对所述水口预热箱提供负压。

优选的，所述水口预热箱上还具备气嘴，所述气嘴通过气路连接至空气入口，所述气嘴的气路上并联设置有压缩空气电动阀和旁通手动阀。

优选的，还具备：

计时装置、温度测量装置以及控制装置，所述温度测量装置用于测试并输出所述浸入式水口的温度，所述计时装置用于记录浸入式水口预热时间，所述控制装置用于根据所述温度和所述浸入式水口预热时间，控制所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀的开闭和开度，以及控制所述风机、所述压缩空气电动阀的开闭。

本发明还提供一种连铸浸入式水口预热的动态控制方法，基于上述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，开始预热所述中间包，所述控制装置开启所述总管燃气调节阀至预设开度；

步骤二，所述控制装置开启所述分管燃气调节阀，开度为50％；

步骤三，将所述塞棒打开；

步骤四，根据开浇时间与当前时间间隔，所述控制装置确定浸入式水口的预热时的温度-时间曲线，开始对浸入式水口进行预热；

步骤五，所述控制装置控制所述压缩空气电动阀以及所述风机启动；

步骤六，所述温度测量装置检测浸入式水口的温度，并作为反馈温度值反馈给所述控制装置，所述计时装置开始计时，并将时间值反馈给所述控制装置；

步骤七，所述控制装置将所述反馈温度值与步骤四中温度-时间曲线中对应时间的模型温度值进行计算，计算方法为反馈温度值*校正系数-曲线温度值，当计算结果大于50℃则执行步骤八；当计算结果小于-50℃则执行步骤九；当计算结果大于等于-50℃且小于等于50℃，则执行步骤十；

步骤八，所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度减小5％，然后重复执行步骤六；

步骤九，所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度增加5％，然后重复执行步骤六；

步骤十，所述控制装置保持所述分管燃气调节阀的开度，所述控制装置判断所述时间值是否达到180分钟，否则返回步骤六；

步骤十一，所述控制装置关闭所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀、所述压缩空气电动阀以及所述风机。

优选的，所述步骤九还具备以下步骤，所述控制装置判断所述分管燃气调节阀的开度是否大于80％，若为是，则所述控制装置将所述总管燃气调节阀的开度增大5％，并返回步骤六；若为否，则直接返回步骤六。

优选的，所述步骤十还包括如下步骤，当前时间达到所述开浇时间，则直接执行步骤十一。

优选的，所述步骤四包括以下步骤：

若所述开浇时间与当前时间间隔小于等于90分钟，温度-时间曲线为：

当预热时间小于60分钟时，温度线性升高至1100℃，当预热时间为60分钟～105分钟时，温度保持1100℃；当预热时间为105分钟～120分钟时，温度保持1000℃；当预热时间为120分钟至180分钟时，温度保持900℃；

若所述开浇时间与当前时间间隔大于90分钟，温度-时间曲线为：当预热时间小于100分钟时，温度线性升高至1100℃，当预热时间为100分钟～130分钟时，温度保持1100℃，当预热时间为130分钟～150分钟时，温度保持1000℃；当预热时间为150分钟～180分钟时，温度保持900℃。

本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法，根据现有技术的不足，针对性地采用热源可调的方法，来保证浸入式水口预热能实现需要的温度并保持稳定，以此来提高水口的预热温度，保证水口有足够的机械强度及抗热震性能，改善浇注的稳定性，提高连铸坯的质量。

附图说明

图1为本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置结构图；

图2为本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制方法流程图；

图3为第一温度-时间曲线图；

图4为第二温度-时间曲线图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

如图1所示，本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置结构图。如图所示，本发明采用了中间包1对浸入式水口3进行加热，图1中示出中间包1对两个浸入式水口3进行加热，采用完全对称的结构，因此仅以组结构进行说明。中间包1安装于浸入式水口3的上方，在中间包1内还设置有塞棒2，塞棒2用于阻塞浸入式水口3的热流通道，塞棒2一般具备滑板，为人工手动开启或关闭。

蓄热式烧嘴5-1和蓄热式烧嘴5-2为一组，之间的燃气通路上设置有换向阀6，换向阀6用于进行交替释放燃气以及吸收烟气，每一组的两个蓄热式烧嘴连接至燃气分管，燃气分管上设置有分管燃气调节阀7，通过调节分管燃气调节阀7的开度，调节进入该燃气分管的燃气流量，另外，多个燃气分管连接至燃气总管，燃气总管上设置有总管燃气调节阀8，同理，调节该总管燃气调节阀8，调节总的燃气流量。

另外，本实施方式中还设置有水口预热箱4，浸入式水口3的下端设置在水口预热箱4中，水口预热箱连接至风机13，风机13用于对水口预热箱提供负压，启动风机13后造成中间包1与水口预热箱4之间产生负压，将中间包1内的热源经由浸入式水口3抽出，并经过抽风管道14排出。优选的，水口预热箱4上还具备气嘴9，气嘴通过气路连接至空气入口，气嘴9的气路上并联设置有压缩空气电动阀11和旁通手动阀12，当打开压缩空气电动阀11后高压空气经过气嘴9吹出，用以增加水口预热箱4内的负压，进一步提高热源的吸入能力。旁通手动阀12可以在压缩空气电动阀11发生故障时手动打开。

优选的，本实施方式还具备计时装置(未图示)、温度测量装置10以及控制装置(未图示)，温度测量装置10用于测试并输出浸入式水口3的温度，该温度作为反馈温度值输出至控制装置，计时装置用于记录浸入式水口3预热时间，控制装置(未图示)用于根据反馈温度值和浸入式水口预热时间，控制总管燃气调节阀8、分管燃气调节阀7的开闭和开度，以及控制风机13、压缩空气电动阀11的开闭。

另外，本发明还提供一种连铸浸入式水口预热的动态控制方法，流程如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤一S1，开始预热中间包1，控制装置开启总管燃气调节阀8至预设开度；

步骤二S2，控制装置开启分管燃气调节阀7，开度为50％；

步骤三S3，将塞棒2打开；

步骤四S4，根据开浇时间与当前时间间隔，控制装置确定浸入式水口3的预热时的温度-时间曲线，开始对浸入式水口进行预热；

具体的，若所述开浇时间与当前时间间隔小于等于90分钟，温度-时间曲线如图3所示的第一温度-时间曲线，具体为：

当预热时间小于60分钟时，温度线性升高至1100℃，当预热时间为60分钟～105分钟时，温度保持1100℃；当预热时间为105分钟～120分钟时，温度保持1000℃；当预热时间为120分钟至180分钟时，温度保持900℃；

若所述开浇时间与当前时间间隔大于90分钟，温度-时间曲线为如图4所示的第二温度-时间曲线：当预热时间小于100分钟时，温度线性升高至1100℃，当预热时间为100分钟～130分钟时，温度保持1100℃，当预热时间为130分钟～150分钟时，温度保持1000℃；当预热时间为150分钟～180分钟时，温度保持900℃；

步骤五S5，控制装置控制压缩空气电动阀11以及风机13启动；

步骤六S6，温度测量装置10检测浸入式水口的温度，并作为反馈温度值反馈给控制装置，计时装置开始计时，并将时间值反馈给控制装置；

步骤七S7，控制装置将反馈温度值与步骤四S4中温度-时间曲线中对应时间的模型温度值进行计算，计算方法为反馈温度值*校正系数-曲线温度值，当计算结果大于50℃则执行步骤八S8；当计算结果小于-50℃则执行步骤九S9；当计算结果大于等于-50℃且小于等于50℃，则执行步骤十S10；

步骤八S8，控制装置将分管燃气调节阀7的开度减小5％，然后重复执行步骤六S6；

步骤九S9，控制装置将分管燃气调节阀7的开度增加5％，然后重复执行步骤六S6，作为优选，步骤九S9还包括：控制装置判断分管燃气调节阀7的开度是否大于80％，若为是，则控制装置将总管燃气调节阀8的开度增大5％，并返回步骤六S6；若为否，则直接返回步骤六S6；

步骤十S10，控制装置保持分管燃气调节阀7的开度，控制装置判断时间值是否达到180分钟，否则返回步骤六S6，另外，当前时间达到所述开浇时间，则直接执行步骤十一S11。

步骤十一S11，控制装置关闭总管燃气调节阀8、分管燃气调节阀7、压缩空气电动阀11以及风机13。

本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法，根据现有技术的不足，针对性地采用热源可调的方法，来保证浸入式水口预热能实现需要的温度并保持稳定，以此来提高水口的预热温度，保证水口有足够的机械强度及抗热震性能，改善浇注的稳定性，提高连铸坯的质量。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种连铸浸入式水口预热的动态控制装置，其特征在于，包括：中间包，所述中间包安装于浸入式水口的上方，用于浸入式水口进行预加热；

塞棒，所述塞棒设置在所述中间包内，用于阻塞所述浸入式水口的热流通道；

蓄热式烧嘴以及燃气通路，所述蓄热式设置在所述中间包的上方，用于对所述中间包进行加热，所述蓄热式烧嘴为两个一组，每一组蓄热式烧嘴之间的燃气通路上设置有换向阀，用于进行交替释放燃气以及吸收烟气，另外，每一组的两个所述蓄热式烧嘴连接至燃气分管，所述燃气分管上设置有分管燃气调节阀，用于调节进入该燃气分管的燃气流量，多个所述燃气分管连接至燃气总管，所述燃气总管上设置有总管燃气调节阀；

水口预热箱，所述浸入式水口的下端设置在所述水口预热箱中，所述水口预热箱连接至风机，所述风机用于对所述水口预热箱提供负压。

2.如权利要求1所述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置，其特征在于，所述水口预热箱上还具备气嘴，所述气嘴通过气路连接至空气入口，所述气嘴的气路上并联设置有压缩空气电动阀和旁通手动阀。

3.如权利要求2所述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置，其特征在于，还具备：

计时装置、温度测量装置以及控制装置，所述温度测量装置用于测试并输出所述浸入式水口的温度，所述计时装置用于记录浸入式水口预热时间，所述控制装置用于根据所述温度和所述浸入式水口预热时间，控制所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀的开闭和开度，以及控制所述风机、所述压缩空气电动阀的开闭。

4.一种连铸浸入式水口预热的动态控制方法，基于如权利要求3所述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，开始预热所述中间包，所述控制装置开启所述总管燃气调节阀至预设开度；

步骤二，所述控制装置开启所述分管燃气调节阀，开度为50％；

步骤三，将所述塞棒打开；

步骤四，根据开浇时间与当前时间间隔，所述控制装置确定浸入式水口的预热时的温度-时间曲线，开始对浸入式水口进行预热；

步骤五，所述控制装置控制所述压缩空气电动阀以及所述风机启动；

步骤六，所述温度测量装置检测浸入式水口的温度，并作为反馈温度值反馈给所述控制装置，所述计时装置开始计时，并将时间值反馈给所述控制装置；

步骤七，所述控制装置将所述反馈温度值与步骤四中温度-时间曲线中对应时间的模型温度值进行计算，计算方法为：反馈温度值*校正系数-曲线温度值，当计算结果大于50℃则执行步骤八；当计算结果小于-50℃则执行步骤九；当计算结果大于等于-50℃且小于等于50℃，则执行步骤十；

步骤八，所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度减小5％，然后重复执行步骤六；

步骤九，所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度增加5％，然后重复执行步骤六；

步骤十，所述控制装置保持所述分管燃气调节阀的开度，所述控制装置判断所述时间值是否达到180分钟，否则返回步骤六；

步骤十一，所述控制装置关闭所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀、所述压缩空气电动阀以及所述风机。

5.如权利要求4所述的连铸浸入式水口预热的动态控制方法，其特征在于，所述步骤9还具备以下步骤，所述控制装置判断所述分管燃气调节阀的开度是否大于80％，若为是，则所述控制装置将所述总管燃气调节阀的开度增大5％，并返回步骤六；若为否，则直接返回步骤六。

6.如权利要求4所述的连铸浸入式水口预热的动态控制方法，其特征在于，所述步骤十还包括如下步骤，当前时间达到所述开浇时间，则直接执行步骤十一。

7.如权利要求4所述的连铸浸入式水口预热的动态控制方法，其特征在于，所述步骤四包括以下步骤：

若所述开浇时间与当前时间间隔小于等于90分钟，温度-时间曲线为：

当预热时间小于60分钟时，温度线性升高至1100℃，当预热时间为60分钟～105分钟时，温度保持1100℃；当预热时间为105分钟～120分钟时，温度保持1000℃；当预热时间为120分钟至180分钟时，温度保持900℃；

若所述开浇时间与当前时间间隔大于90分钟，温度-时间曲线为：当预热时间小于100分钟时，温度线性升高至1100℃，当预热时间为100分钟～130分钟时，温度保持1100℃，当预热时间为130分钟～150分钟时，温度保持1000℃；当预热时间为150分钟～180分钟时，温度保持900℃。