CN108367343B - 用于执行连续铸造机的终止操作的设备和方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施方式的用于执行连续铸造机的终止操作的设备包括：重量检测单元，该重量检测单元用于检测中间包中钢水的重量；模具，该模具用于接收从中间包排出的钢水；热电偶，该热电偶用于测量由于中间包熔剂流入到模具中而导致的模具中的铜板的温度；以及结束信号处理单元，该结束信号处理单元用于基于中间包中的钢水的重量和铜板的温度来检测模具中的熔渣被转移的时间点，然后在熔渣被转移的时间点提供用于终止连续铸造机的操作的结束信号。

Description

用于执行连续铸造机的终止操作的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于执行连续铸造机的终止操作的设备和方法。

背景技术

作为终止连续铸造的一般方法，当中间包中的钢水达到一定重量时，使用使止挡件或滑动门关闭的方法来阻止钢水从中间包供应至模具。

在这种情况下，当连续铸造结束时，重要的是显著减少中间包中剩余的钢水的量，并且显著减少中间包中的钢水的量的目的在于通过增加钢水的铸造产率来提高铸造产率。

在将中间包中的钢水尽可能多得供应至模具的过程中，可能发生中间包熔剂流入到模具中的情况。

在这种情况下，当阻止中间包中的钢水的供应之后钢水表面从模具的下部部分排出时，钢水表面的凝固可能由于钢水表面的上部部分中过多的中间包熔剂而延迟。接着，当喷射到连铸流上的水流动到钢水表面中并且与未凝固的钢水反应时，会发生钢水散开的问题。并且，在钢水散开并且由此在渣壳附着至连铸流引导辊时损坏设备的情况下，只有在更换损坏的区段之后才可以再次开始铸造。

发明内容

技术问题

本公开的用来解决相关技术的问题的方面在于提供一种用于执行连续铸造机的终止操作的设备和方法，其中，可以显著减少中间包熔剂流入到模具中并且可以显著增加中间包中的钢水的铸造产率。

技术方案

根据本公开的方面，用于执行连续铸造机的终止操作的设备包括：重量检测单元，该重量检测单元检测中间包中钢水的重量；模具，该模具接收从中间包排出的钢水；钢水表面检测器，该钢水表面检测器检测模具中的钢水表面的位置；热电偶，该热电偶测量由于中间包熔剂流入到模具中而导致的模具中的铜板的温度；以及结束信号处理单元，该结束信号处理单元基于中间包中的钢水的重量和铜板的温度来检测模具中的熔渣被转移的时间点，并且接着在熔渣被转移的时间点提供用于终止连续铸造机的操作的结束信号。

根据本公开的方面，用于执行连续铸造机的终止操作的方法包括：重量检测步骤，该重量检测步骤检测中间包中钢水的重量；温度测量步骤，该温度测量步骤测量由于中间包熔剂流入到模具中而导致的模具中铜板的温度；检测步骤，该检测步骤基于中间包中的钢水的重量和高度变化来检测模具中的熔渣被转移的时间点，以及处理信号提供步骤，该处理信号提供步骤用于在熔渣被转移的时间点终止连续铸造操作。

有利效果

根据本公开中的示例性实施方式，可以快速检测中间包熔剂流动到模具中的情况，并且因而可以在模具中的熔渣被转移的时刻终止连续铸造。因而，与在中间包中的钢水为一定速率时终止相比，可以进一步对中间包中的钢水进行铸造，从而提高铸造产率。

附图说明

图1是图示了根据本公开中的实施方式的用于执行连续铸造机的终止操作的设备的图。

图2是图示了模具的示例的图，其中，在该模具中铸造板坯的牵拉速度与钢水的供应速度是平衡的。

图3是图示了中间包熔剂流动到模具中的图。

图4是图示了用于执行连续铸造机的终止操作的方法的流程图。

图5是图示了一种实施方式的图，在该实施方式中，通过考虑与中间包重量、模具液位、模具温度和止挡件行程的关联性而检测中间包熔剂被转移的时间点来终止铸造。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本公开的示例性实施方式进行详细描述。在以下描述中，当对实施方式进行详细描述时，将仅描述对于理解根据本公开中的实施方式的功能和构型所必需的实施方式，并且可以省略其他实施方式，以免混淆本公开的主题。另外，在所有附图中对于具有相同或相似功能和操作的元件将使用相同的附图标记。

另外，在整个说明书中，当元件被称为与另一元件“连接”时，这不仅包括元件与其他元件“直接连接”的情况，还包括元件与其他元件“间接连接”的情况，即在其间有介于中间的元件。而且，除非另有明确说明，“包括”元件意味着还可以包括其他元件，而不是排除其他元件。

在下文中，将参照附图对根据本公开中的示例性实施方式的用于执行连续铸造机的终止操作的方法进行详细描述。

图1是图示了根据本公开中的实施方式的用于执行连续铸造机的终止操作的设备和方法的图。

连续铸造是一种铸造方法，其中，通过在无底模具中使熔融金属凝固来连续地生产铸造板坯和钢锭。连续铸造用来制造主要用作轧制材料的钢板坯、大钢坯和小钢坯，以及具有简单横截面的长形产品，比如具有正方形、矩形或圆形横截面的钢产品。

参照图1，连续铸造机100可以包括铸桶10和中间包20、模具30、二次冷却区60和65、夹送辊70和控制器。

中间包20是在从铸桶10接收熔融金属之后将熔融金属供应至模具30的容器。在中间包20中，可以控制熔融金属流动到模具30中的给送速率，可以执行熔融金属向相应模具30的分配，可以储存熔融金属，并且可以分离熔融金属中的熔渣和非金属夹杂物。

模具30设置有水冷铜板，并且首先冷却被取入其中的钢水。模具30可以具有下述形式：其中，一对结构上相对的部分敞开成形成接收钢水的中空部分。在制造铸造板坯的情况下，模具30包括一对长壁和与壁连接的一对短壁。在这种情况下，短壁的面积小于长壁的面积。

模具30的壁——主要是短壁——可以在旋转成彼此距离较近时具有预定水平的锥度。该锥度设置成补偿由于模具30中的钢水M的凝固引起的收缩。钢水M的凝固程度将根据取决于钢类型的碳含量、粉末类型(减少钢水凝固时间的粉末对增加钢水凝固时间的粉末)和铸造速度等而不同。

模具30可以保持来自模具30的连续铸造板坯的形状，并且形成强凝固角或凝固壳以防止未凝固的熔融金属排出。通过振荡器使模具30振荡、例如进行往复运动，以防止钢水附着至模具的壁。可以使用润滑剂来减少模具30与凝固壳81之间的摩擦并且防止在振荡期间发生燃烧。可以使用通过喷射来使用的菜油和用来添加至模具30中的熔融金属的表面的粉末作为润滑剂。

粉末可以添加至模具30中的熔融金属以变成熔渣，并且粉末不仅可以用于模具30和凝固壳81的润滑，而且还可以用于防止模具30中的熔融金属的氧化/硝化以及对模具30中的熔融金属进行隔热。粉末还用来吸收表面的非金属夹杂物。

二次冷却区60和65可以进一步对经一次冷却的钢水进行冷却。经一次冷却的钢水在冷却区中被喷水的喷射单元65直接冷却，同时在冷却区中由支承辊60保持以防止凝固角变形。连续铸造板坯的大部分凝固可以通过二次冷却来实现。

使用夹送辊70的多驱动系统被用作牵拉装置，该牵拉装置用于牵拉出连续铸造板坯同时防止滑动。夹送辊70沿铸造方向牵拉钢水的已凝固的前端部分，以使已穿过模具30的钢水可以沿铸造方向连续地移动。

中间包20中的钢水M通过延伸到模具30中的浸入式管口25流动到模具30中。浸入式管口25在模具30的中央部分中布置成使得可以对称地提供从浸入式管口25的两个排出口排出的钢水M。

由安装在中间包20中的止挡件21决定钢水M通过浸入式管口25的排放的开始、速度和中断。详细地，止挡件21可以竖向地沿着与浸入式管口25相同的线移动以打开及关闭浸入式管口25的入口。钢水M通过浸入式管口25的流动的控制也可以由与止挡件方法不同的滑动门方法进行。滑动门在板材在中间包20中水平滑动时控制通过浸入式管口25的钢水M的排出流量。

模具30中的钢水M从与模具30的壁表面邻接的部分开始凝固，这是由于在模具30中，钢水M的外周而非中央易于损失热量。通过外周部分首先凝固的方法，连续铸造板坯80的在铸造方向上的后部部分形成为具有未凝固的钢水82由凝固壳81覆盖的形态。

随着夹送辊70拉动完全凝固的连续铸造板坯80的前端部分83，未凝固的钢水82与凝固壳81一起沿铸造方向移动。未凝固的钢水82在钢水移动期间由喷射冷却水的喷射单元65冷却，因此，连续铸造钢80中的未凝固的钢水82的厚度逐渐减小。当连续铸造板坯80到达一点85时，连续铸造板坯80整体上由凝固壳81填充。完全凝固的连续铸造板坯80在切割点91处被切割成预定尺寸并被分成铸造板坯P，比如板坯。

参照图1，根据本公开中的实施方式的用于执行连续铸造机200的终止操作的设备包括重量检测单元210、热电偶220和结束信号处理单元240。

重量检测单元210检测中间包中的钢水的重量。

热电偶220测量由于中间包熔剂流入到从中间包接收钢水的模具30中而导致的铜板的温度。在模具30的相同高度处可以沿周向方向设置至少一个或更多个热电偶220，在模具30的相同宽度处可以沿铸造方向设置至少一个或更多个热电偶。

例如，当中间包中的钢水的量几乎为空的状态时，覆盖中间包中的钢水的中间包熔剂通过浸入式管口流动到模具中。由于中间包熔剂的比重比钢水低，因此中间包熔剂可以浮在钢水表面上。由于钢水的供应逐渐降低

因此，随着钢水表面的液位降低以及例如模具中的钢水的量减少，热电偶220测量模具中的温度变化。

在结束信号处理单元240基于中间包中钢水的重量和模具的温度来检测模具中的熔渣被转移的时间点之后，结束信号处理单元240在模具中的熔渣被转移的时间点向控制器提供结束信号以终止连续铸造机的操作。

另一方面，根据本公开中的实施方式的用于处理连续铸造机的终止操作的设备200可以包括第一检测器230或第二检测器231。第一检测器120可以是涡流液位计(ECLM)，并且第二检测器231可以是辐射检测器。

第二检测器231通过检测来自模具中的熔渣的辐射量来检测钢水表面的高度变化。由于在熔渣流动到模具中时一定体积的熔渣通常被认为是钢水，因此钢水表面的绝对位置与实际设定位置相比较低。

图2是图示了模具的示例的图，在该模具中，铸造板坯的牵拉速度与钢水的供应速度是平衡的。参照图2，在钢水表面保持不变的条件下，附着至铜板的熔渣结块B存在于钢水的上方，并且钢水M上形成有熔融层16、熔结层C和模具粉末层A。另外，由于在正常操作条件下钢水表面被控制在±3mm的范围内，因此初始凝固层和熔渣结块B可以保持处于稳定状态。

图3是图示了中间包熔剂流动到模具中的图。参照图3，当中间包中的钢水的量几乎处于空的状态时，覆盖中间包中的钢水的中间包熔剂D通过浸入式管口流动到模具中，中间包熔剂D浮在钢水表面上，这是因为中间包熔剂的比重比钢水的比重低。在这种情况下，由于钢水的供应减少，因此模具中的钢水表面的水位逐渐降低。

图4是图示了根据本公开中的实施方式的用于执行连续铸造机的终止操作的方法的流程图。

如图4中图示的，根据本公开中的实施方式的用于执行连续铸造机的终止操作的方法S700可以包括通过重量检测单元210来检测中间包中钢水的重量的操作S710以及测量模具中的温度的操作S720。详细地，在操作S720中，可以通过热电偶来测量由于中间包熔剂流入到接收从中间包排出的钢水的模具中而导致的模具30中的铜板的温度。

当中间包中的钢水几乎处于空的状态时，覆盖中间包中的钢水的中间包熔剂通过浸入式管口流动到模具中。中间包熔剂可以浮在钢水表面上，这是因为中间包熔剂的比重比钢水的比重低。在这种情况下，由于钢水的供应减少，因此模具中的钢水表面的液位逐渐下降。

因此，在钢水表面的液位降低的情况下、例如在模具中的钢水的量减少的情况下，热电偶220测量模具中的温度变化。

另外，终止连续铸造机的操作的方法可以包括通过结束信号处理单元240基于钢水的重量、铜板的温度和钢水表面的高度变化来检测由于中间包熔剂流入到模具而导致的模具中的熔渣被转移的时间点的操作S730以及在熔渣被转移的时间点提供用于终止连续铸造机的操作的结束信号的操作S740。

根据本公开中的实施方式的用于终止连续铸造机的方法S700还可以包括通过使用第一检测器230或第二检测器231来检测模具中钢水表面的高度变化的操作。

在这种情况下，第一检测器230可以是涡流液位计(ECLM)，并且第二检测器231是辐射检测器，第二检测器231通过检测来自模具中的熔渣的辐射量来检测钢水表面的高度变化。由于在熔渣流动到模具中时一定体积的熔渣被认为是钢水，因此钢水表面的绝对位置可能低于实际设定位置。

图5是示出了一种实施方式的图，在该实施方式中，通过考虑与例如为中间包中的钢水的重量的中间包重量、模具液位、模具温度和止挡件行程的关联性来检测中间包熔剂被转移的时间点，以终止铸造。

参照图5，在铸造的结尾，可以从中间包重量为15吨的时刻开始检测中间包熔剂被转移的时间点。此时，从26030秒开始，钢水表面附近的铜板的温度略微降低，并且在26050秒的紧之前钢水表面下降约30mm，并且在26050秒的紧之后铜板的温度降低。

在这种情况下，可以确定熔渣已经在约26055秒时被转移。因此，可以停止钢水的供应，并且可以通过在熔渣被转移的时间点向连续铸造机的控制器发送结束信号来终止连续铸造。因而，如上所述的实验结果表明，与例如基于中间包钢水的量来终止连续铸造的相关技术方法相比，可以多铸造2吨至5吨的中间包钢水。

尽管已经参照本公开中的示例性实施方式对本发明进行了描述，但是本发明不限于此，而是可以在本公开的技术思想内做出各种修改。

因而，本文中公开的实施方式并非意在限制本发明的范围，而是为了说明本发明的技术构思的范围。本发明的技术思想的范围不受这些实施方式的限制。本发明的保护范围应当由权利要求解释，并且在相同范围内的所有技术思想应当被认为包括在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种用于执行连续铸造机的终止操作的设备，所述设备包括：

重量检测单元，所述重量检测单元检测中间包中的钢水的重量；

模具，所述模具接收从所述中间包排出的所述钢水；

热电偶，所述热电偶测量由于中间包熔剂流入到所述模具中而导致的所述模具中的铜板的温度；以及

结束信号处理单元，所述结束信号处理单元基于所述中间包中的所述钢水的重量和根据所述模具中的钢水表面的高度变化的所述模具的温度变化来检测熔渣被转移的时间点，然后在所述熔渣被转移的所述时间点提供结束信号以通过切断至所述模具的钢水供应来终止所述连续铸造机的操作。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括第一检测器，所述第一检测器检测所述模具中的钢水表面的高度变化，

其中，所述第一检测器是涡流液位计传感器。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括第二检测器，所述第二检测器使用辐射源来检测所述模具中的钢水表面的高度变化。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，沿所述模具的周向方向以相同高度位置设置至少一个热电偶并且沿铸造方向以所述模具的相同宽度位置设置至少一个热电偶作为所述热电偶。

5.一种用于执行连续铸造机的终止操作的方法，所述方法包括：

检测中间包中的钢水的重量；

测量模具的铜板的温度；

基于所述钢水的重量、所述模具中的钢水表面的高度变化和根据所述模具中的钢水表面的高度变化的所述模具的温度变化来检测所述模具的熔渣由于中间包熔剂流入到所述模具中而被转移的时间点；以及

在所述熔渣被转移的所述时间点提供结束处理信号以通过切断至所述模具的钢水供应来终止所述连续铸造机的操作。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括使用涡流液位计传感器来检测所述模具中的钢水表面的高度。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括使用辐射源来检测所述模具中的钢水表面的高度变化。

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