CN109593933B - 一种铸坯自动在线淬火装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及炼钢连铸技术领域，提供了一种铸坯自动在线淬火装置，包括铸坯输送辊、往复运动辊、自动喷淋单元、架体结构、铸坯定位单元、处理器；铸坯输送辊用于铸坯运输；往复运动辊用于铸坯在自动喷淋单元下的往复运动，使铸坯表面均匀冷却；架体结构支撑自动喷淋单元；铸坯定位单元根据铸坯位置确定自动喷淋单元开始和结束喷淋；处理器控制往复运动辊、喷淋单元和铸坯定位单元。本发明自动化程度高，无需人为手动控制；铸坯表面淬火效率高，淬火作业时间小于铸坯产生的时间，不会对生产线的产能造成影响；可有效避免红送铸坯表面产生的裂纹；节约铸坯热量，减少加热时间，降低工序制造成本；产生的蒸汽妥善处理，避免对作业环境造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢连铸技术领域，特别涉及一种铸坯自动在线淬火装置及方法。
背景技术
在常规的连铸-加热炉-轧制生产工序中，在线生产的红热铸坯必须由天车吊下线到坯库堆垛冷却至500℃以下后，才能再返回辊道送至加热炉升温加热后进行轧制。热装热送工艺是铸机生产出的高温红热铸坯直接由辊道送至加热炉升温加热进行轧制，该工艺可极大的提高生产效率，降低铸坯表面氧化烧损、减少加热时间，可有效节约热能，降低工序制造成本。但是红热铸坯通常在800℃左右，某些钢种铸坯在送至加热炉升温加热后在轧制过程中钢板极易出现表面裂纹，大大限制了热送热装工艺的有效实施。
铸坯表面淬火工艺能够有效避免热送裂纹的产生。该方法是在连铸机至加热炉之间的辊道区域，利用介质对铸坯表面进行冷却淬火，将其表面温度快速降低到两相区温度以下，确保奥氏体向珠光体、贝氏体组织甚至是马氏体组织的完全转变。由于快冷时间短，铸坯心部热量损失少，温度仍然较高。快冷结束后，铸坯被送入加热炉，在此输送过程中，温度较高的心部对铸坯表面进行回火，表面组织更趋于稳定，故铸坯在热送过程中的高温塑性得以改善，进而防止热送裂纹的产生。
因次，一种能够自动识别铸坯位置、自动开启水阀、并且保证铸坯在线淬火过程中冷却均匀、并且对产生的蒸汽妥善处理的淬火装置及其淬火方法，将对热送热装工艺的有效实施起到至关重要的作用。进而有效降低铸坯表面氧化烧损、减少加热时间，可有效节约热能，降低工序制造成本。
一般情况下在常规的连铸-加热炉-轧制生产工序中，为避免产生热装热送裂纹，方法一为：在线生产的红热铸坯必须由天车吊下线到坯库堆垛冷却至500度以下后，才能再返回辊道送至加热炉升温加热后进行轧制。方法二为：将高温铸坯由天车吊起到设计好的水池中进行浸泡降温后再返回到辊道送入下游工序。
但是以上两种方法存在以下缺陷：
方法一：生产周期长、效率低下，铸坯温降大热量损失严重，增加了吊车工作量，增加了工序制造成本。
方法二：铸坯冷却剧烈，导致铸坯变形弯曲，冷却过程产生蒸汽对周围环境造成影响，尤其北方冬天，雾气太大影响厂房上方天车作业人员视线，并且蒸汽过大易导致周围工作环境结冰。往复吊装作业增加了吊车工作量，增加了工序制造成本。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种铸坯自动在线淬火装置及方法，旨在自动检测识别辊道运送来的高温铸坯，并且自动喷水将铸坯表面进行冷却，同时铸坯在冷却过程中随设定好的辊道旋转模式往复运动，提高铸坯表面冷却速度及均匀性，同时冷却过程产生的蒸汽可由该装置的保护罩及上方的抽气风扇随设计的管道向厂房外进行放散，从而达到避免高温铸坯送入加热炉在后续轧制过程中钢板产生表面裂纹的目的，冷却过程中产生的蒸汽也经过的妥善处理，不会对周边环境造成影响，进而提高了产线的生产效率，节约了工序制造成本及能源消耗。
本发明采用如下技术方案：
一种铸坯自动在线淬火装置，包括铸坯输送辊、往复运动辊、自动喷淋单元、架体结构、铸坯定位单元、处理器；
所述铸坯输送辊，位于所述喷淋单元的两端，用于铸坯的运输；
所述往复运动辊，用于铸坯在所述自动喷淋单元下的往复运动，获得铸坯表面的均匀冷却；
所述架体结构，用于支撑所述自动喷淋单元；
所述铸坯定位单元，根据铸坯的位置确定所述自动喷淋单元开始和结束喷淋；
所述处理器，用于控制所述往复运动辊、自动喷淋单元和铸坯定位单元。
进一步的，所述装置还包括保护罩，所述保护罩设置在所述往复运动辊和自动喷淋单元上，用于排出喷淋过程中产生的水蒸汽。
进一步的，所述自动喷淋单元包括进水主管、支路水梁、喷嘴；
所述进水主管设置电磁阀；各个所述支路水梁为并列设置的多个水管，且均与进水主管连通；各所述支路水梁均匀分布所述喷嘴；
所述架体结构为固定于所述往复运动辊的两侧的2个支架，所述支路水梁均由所述架体结构支撑。
进一步的，各个所述支路水梁的入口均设置阀门P，用以调节各支路水梁的入水量；所述支路水梁远离所述进水主管的一端为开放端，所述开放端由所述支架支撑，所述开放端开口向下，安装有用于排污及管道沉淀的阀门L。
进一步的，所述铸坯定位单元包括设置于所述往复运动辊前端的第一触发钢杆、及设置于所述往复运动辊后端的第二触发钢杆；
所述往复运动辊前端设置2个立柱M，2个立柱M顶端均设置轴承，横梁连接于2个轴承，横梁中部焊接有竖直向下的所述第一触发钢杆；横梁的一端连接检测挡板G；
所述往复运动辊后端设置2个立柱M’，2个立柱M’顶端均设置轴承，横梁连接于2个轴承，横梁中部焊接有竖直向下的所述第二触发钢杆；横梁的一端连接检测挡板G’；
所述第一触发钢杆、第二触发钢杆的最下端距离辊道标高均小于铸坯厚度，以保证铸坯通过时必然触碰触发钢杆；
所述检测挡板G、检测挡板G’对面分别设置挡板位置检测元件F、挡板位置检测元件F’；
所述挡板位置检测元件F、挡板位置检测元件F’分别与所述处理器连接。
进一步的，所述挡板位置检测元件为光电接近开关、电器元件接近开关、电器元件限位开关、光栅电气元件中的一种。
进一步的，所述保护罩上方设置用于放散蒸汽的管道；在所述保护罩的一侧安装风机，所述风机启动后在所述保护罩内形成负压，促使蒸汽由上方管道放散于厂房外。
进一步的，所述挡板位置检测元件正常情况下为得电状态，当红热的铸坯由输送辊道行进至触发装置的竖直第一触发钢杆后，铸坯触动竖直的第一触发钢杆，使检测挡板G转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号丢失，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀打开，各支路水梁上面的喷嘴开始喷水。当铸坯由铸坯输送辊继续行进至触发装置的竖直第二触发钢杆后，铸坯触动第二触发钢杆，使检测挡板G’转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号丢失，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀关闭，各支路水梁上的喷嘴停止喷水。
进一步的，所述挡板位置检测元件正常情况下为失电状态，当红热的铸坯由输送辊道行进至触发装置的竖直第一触发钢杆后，铸坯触动竖直的第一触发钢杆，使检测挡板G转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号得到，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀打开，各支路水梁上面的喷嘴开始喷水。当铸坯由铸坯输送辊继续行进至触发装置的竖直第二触发钢杆后，铸坯触动第二触发钢杆，使检测挡板G’转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号得到，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀关闭，各支路水梁上的喷嘴停止喷水。
一种铸坯自动在线淬火方法，运用前述的装置对铸坯进行自动在线淬火。
本发明的有益效果为：自动化程度高，无需人为手动控制；铸坯表面淬火效率高，铸坯表面淬火作业时间小于铸坯产生的时间，不会对生产线的产能造成影响；该铸坯表面淬火装置可有效避免红送铸坯表面产生的裂纹，节约铸坯热量，减少加热时间；可有效节约热能，降低工序制造成本；铸坯表面淬火过程产生的蒸汽可有效收集并妥善处理，避免对厂房内作业环境造成的影响；本发明装置结构简单合理，适于推广应用。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种铸坯自动在线淬火装置的结构示意图。
图2所示为实施例中保护罩的结构示意图
其中：1-铸坯；2-铸坯输送辊；3-往复运动辊；4-第一触发钢杆；5-立柱M；6-阀门P；7-阀门L；8-喷嘴；9-支路水梁；10-支架；11-第二触发钢杆；12-电磁阀；13-水管固定架；14-检测挡板G；15-接近开关F；16-接近开关F’；17-检测挡板G’；18-处理器；19-进水主管；20-保护罩；21-放散蒸汽管道；22-风机。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
如图1所示，本发明实施例一种铸坯自动在线淬火装置，包括铸坯输送辊2、往复运动辊3、自动喷淋单元、架体结构、铸坯定位单元、处理器18、保护罩20；所述铸坯输送辊2，位于所述喷淋单元的两端，用于铸坯1的运输；所述往复运动辊3，用于铸坯1在所述自动喷淋单元下的往复运动，获得铸坯1表面的均匀冷却；往复运动辊3可设定程序单独控制运动；所述架体结构，用于支撑所述自动喷淋单元；所述铸坯定位单元，根据铸坯1的位置确定所述自动喷淋单元开始和结束喷淋；所述保护罩20设置在所述往复运动辊3和自动喷淋单元上方，用于排出喷淋过程中产生的水蒸汽；所述处理器18，用于控制所述往复运动辊3、喷淋单元、铸坯定位单元、和风机22。
优选的，所述自动喷淋单元包括进水主管19、支路水梁9、喷嘴8；所述进水主管19设置电磁阀12，可控制进水主管19的进水，进水主管19的出水端固定在水管固定架13上；各个所述支路水梁9为并列设置的多个水管，且均与进水主管19连通；各所述支路水梁9均匀分布所述喷嘴8，喷嘴8型号可相同或不同，优选为型号相同；所述架体结构为固定于所述往复运动辊3的两侧的2个支架10（进水主管19一侧的支架10同时为主水管固定架13），所述支路水梁9均由所述架体结构支撑。各个所述支路水梁9的入口均设置阀门P 6，用以调节各支路水梁9的入水量，避免由于各支路与入口阀门之间的距离及管道内壁的结垢锈蚀情况对各支路冷却水量造成的偏差，保证铸坯1表面均匀冷却；优选的，所述支路水梁9远离所述进水主管19的一端为开放端，所述开放端由所述支架10支撑，所述开放端开口向下，安装有用于排污及管道沉淀的阀门L 7，可用于排污及管道沉淀。
所述铸坯定位单元可采用多种形式，例如可采用图像定位法等，下述为一种优选方式，结构简单、可靠。
优选的，所述铸坯定位单元包括设置于所述往复运动辊3前端的第一触发钢杆4、及设置于所述往复运动辊3后端的第二触发钢杆11；所述往复运动辊3前端设置2个立柱M5，2个立柱M 5顶端均设置轴承，横梁连接于2个轴承，横梁中部焊接有竖直向下的所述第一触发钢杆4；横梁的一端连接检测挡板G 14；所述往复运动辊3后端设置2个立柱M 5，2个立柱M 5顶端均设置轴承，横梁连接于2个轴承，横梁中部焊接有竖直向下的所述第二触发钢杆11；横梁的一端长于轴承并连接检测挡板G’ 17；所述第一触发钢杆4、第二触发钢杆11的最下端距离辊道标高均小于铸坯1厚度；所述检测挡板G 14、检测挡板G’ 17对面分别设置挡板位置检测元件F（本实施例中为接近开关F 15）、挡板位置检测元件F’（本实施例中为接近开关F’16）；所述挡板位置检测元件F、挡板位置检测元件F’分别与所述处理器连接。所述挡板位置检测元件可以为光电接近开关、电器元件接近开关、电器元件限位开关、光栅电气元件或其他限位元件。
所述挡板位置检测元件正常情况下可以为得电状态：当红热的铸坯1由铸坯输送辊道行进至触发装置的竖直第一触发钢杆4后，铸坯1触动第一触发钢杆4，使检测挡板G 14转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号丢失，信号传送到所述处理器18,从而传输信号使电磁阀12打开，各支路水梁9上面的喷嘴8开始喷水。当铸坯1由铸坯输送辊3继续行进至触发装置的竖直第二触发钢杆11后，铸坯1触动第二触发钢杆11，使检测挡板G’ 17转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号丢失，信号传送到所述处理器18,从而传输信号使电磁阀12关闭，各支路水梁9上面的喷嘴8停止喷水。
所述挡板位置检测元件正常情况下也可以为失电状态：当红热的铸坯1由输送辊道行进至触发装置的竖直第一触发钢杆4后，铸坯1触动竖直的第一触发钢杆4，使检测挡板G 14转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号得到，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀12打开，各支路水梁9上面的喷嘴8开始喷水。
当铸坯1由铸坯输送辊3继续行进至触发装置的竖直第二触发钢杆11后，铸坯1触动第二触发钢杆11，使检测挡板G’ 17转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号得到，信号传送到所述处理器18,从而传输信号使电磁阀12关闭，各支路水梁9上面的喷嘴8停止喷水。
优选的，保护罩20上方设置放散蒸汽管道21，可通到厂房顶端，实现蒸汽放散；保护罩20可将往复运动辊3和支路水梁9全部覆盖；在所述保护罩20的一侧安装风机22，所述风机22启动后在所述保护罩20内形成负压，促使蒸汽由上方蒸汽放散管道21放散于厂房外。。
本发明实施例的工作方式如下：
从铸机出来的红热铸坯1经铸坯输送辊2向前运动，当铸坯1运动触碰到第一触发钢杆4，改变检测挡板G 14的位置，产生信号传输给处理器18，处理器18控制打开主进水管19的电磁阀12，设置于支路水梁9的喷嘴8开始喷水；铸坯1行进到支路水梁9下方中间位置时，往复运动辊3开始往复运动，运动模式可根据铸坯1的断面及冷却效果进行设定，可使得铸坯1上下表面均匀冷却。保护罩20一侧的风机22处于工作状态，可使保护罩20内形成负压，铸坯1在冷却过程中产生的蒸汽可由保护罩20收集并由放散蒸汽管道21放散到厂房外的大气中，避免冬季结冰对生产造成的影响，同时避免大量蒸汽对厂房上方的天车作业造成的视觉影响。到达设定的淬火冷却时间后，铸坯1表面温度达到500℃以下，铸坯运送辊2将继续向前行进，运送铸坯1驶出保护罩20，待铸坯1触发到第二触发钢杆11后，检测挡板G’17开始转动，信号元件发出信号到电脑处理器18，并发出命令控制进水主管19入口电磁阀12关闭，完成铸坯1表面淬火，并节约用水。待下一块铸坯1行进后，继续上述过程的淬火作业。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (5)
1.一种铸坯自动在线淬火装置，其特征在于，包括铸坯输送辊、往复运动辊、自动喷淋单元、架体结构、铸坯定位单元、处理器；
所述铸坯输送辊，位于所述喷淋单元的两端，用于铸坯的运输；
所述往复运动辊，用于铸坯在所述自动喷淋单元下的往复运动，获得铸坯表面的均匀冷却；
所述架体结构，用于支撑所述自动喷淋单元；
所述铸坯定位单元，根据铸坯的位置确定所述自动喷淋单元开始和结束喷淋；
所述处理器，用于控制所述往复运动辊、自动喷淋单元和铸坯定位单元；
所述装置还包括保护罩，所述保护罩设置在所述往复运动辊和自动喷淋单元上，用于排出喷淋过程中产生的水蒸汽；所述保护罩上方设置用于放散蒸汽的管道；在所述保护罩的一侧安装风机，所述风机启动后在所述保护罩内形成负压，促使蒸汽由上方管道放散于厂房外；
所述自动喷淋单元包括进水主管、支路水梁、喷嘴；
所述进水主管设置电磁阀；各所述支路水梁为并列设置的多个水管，且均与进水主管连通；各所述支路水梁均匀分布所述喷嘴；
所述架体结构为固定于所述往复运动辊的两侧的2个支架，所述支路水梁均由所述架体结构支撑；
各个所述支路水梁的入口均设置阀门P，用以调节各支路水梁的入水量；所述支路水梁远离所述进水主管的一端为开放端，所述开放端由所述支架支撑，所述开放端开口向下，安装有用于排污及管道沉淀的阀门L；
所述铸坯定位单元包括设置于所述往复运动辊前端的第一触发钢杆、及设置于所述往复运动辊后端的第二触发钢杆；
所述往复运动辊前端设置2个立柱M，2个立柱M顶端均设置轴承，横梁连接于2个轴承，横梁中部焊接有竖直向下的所述第一触发钢杆；横梁的一端连接检测挡板G；
所述往复运动辊后端设置2个立柱M’，2个立柱M’顶端均设置轴承，横梁连接于2个轴承，横梁中部焊接有竖直向下的所述第二触发钢杆；横梁的一端连接检测挡板G’；
所述第一触发钢杆、第二触发钢杆的最下端距离辊道标高均小于铸坯厚度；
所述检测挡板G、检测挡板G’对面分别设置挡板位置检测元件F、挡板位置检测元件F’；
所述挡板位置检测元件F、挡板位置检测元件F’分别与所述处理器连接。
2.如权利要求1所述的铸坯自动在线淬火装置，其特征在于，所述挡板位置检测元件F和/或挡板位置检测元件F’为光电接近开关、电器元件接近开关、电器元件限位开关、光栅电气元件中的一种。
3.如权利要求2所述的铸坯自动在线淬火装置，其特征在于，挡板位置检测元件F和挡板位置检测元件F’正常情况下为得电状态：
当红热的铸坯由输送辊行进至触发装置的竖直第一触发钢杆后，铸坯触动竖直的第一触发钢杆，使检测挡板G转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号丢失，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀打开，各支路水梁上的喷嘴开始喷水；
当铸坯由铸坯输送辊继续行进至触发装置的竖直第二触发钢杆后，铸坯触动第二触发钢杆，使检测挡板G’转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号丢失，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀关闭，各支路水梁上的喷嘴停止喷水。
4.如权利要求2所述的铸坯自动在线淬火装置，其特征在于，挡板位置检测元件F和挡板位置检测元件F’正常情况下为失电状态：
当红热的铸坯由输送辊道行进至触发装置的竖直第一触发钢杆后，铸坯触动竖直的第一触发钢杆，使检测挡板G转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号得到，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀打开，各支路水梁上面的喷嘴开始喷水；
当铸坯由铸坯输送辊继续行进至触发装置的竖直第二触发钢杆后，铸坯触动第二触发钢杆，使检测挡板G’转动偏离，造成所述挡板位置检测元件信号得到，信号传送到所述处理器,从而传输信号使电磁阀关闭，各支路水梁上的喷嘴停止喷水。
5.一种铸坯自动在线淬火方法，其特征在于，运用如权利要求1-4任一项所述的装置对铸坯进行自动在线淬火。
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