CN111408708A - 具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,包括大包装置、中间罐装置和PLC主机,大包装置连接于中间罐装置,PLC主机分别连接于大包装置和中间罐装置;大包装置,用于将炼钢车间生产的钢水转移到中间罐装置;中间罐装置,用于接收大包装置浇铸的钢水,并将钢水输送入结晶器;PLC主机,通过采集大包装置和中间罐装置的现场模拟量数据以控制大包装置和中间罐装置的浇铸作业。所述浇铸系统实现了对中间罐内钢水的温度进行监控,从而实现钢水恒温低过热度匀拉速智能高效连铸作业生产,降低了浇铸过程中的生产成本并改善了钢的内部质量。
Description
技术领域
本发明涉及连铸生产设备技术领域,具体涉及一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统。
背景技术
到上世纪80年代末期,冶金工作者开始把工作重点转移到液态钢水变成固态铸坯的最后一个容器—中间罐,温度问题是影响钢凝固过程质量、成本和生产率的重要因素,因此,加热和控制连铸中间罐钢水温度技术开始应用于生产,并取得了很好的效果,中间罐应用等离子加热技术可以防止换包时钢液温度下降,中间罐等离子加热可以快速对中间罐内钢水进行加热补偿,控制中间罐温度波幅,实现恒速浇铸,保证铸坯质量,减少拉速变化而可能带来的缺陷和事故,在连铸机生产过程中每炉钢开浇和浇铸末期,一般钢水温度都偏低,而且多炉连浇时每炉钢水的温度是有差异的,在没有热补偿的情况下中间罐钢水温度很难控制在目标温度值左右,但使用了中间罐等离子加热就可以使中间罐浇铸温度能控制在目标温度的±2℃范围内,达到恒速浇铸的目的;中间罐采用等离子加热技术可以降低出钢温度15-40℃左右,提高钢水收得率,可以提高连铸机单位产量。为了确保优质铸坯,尤其是为了减少中心偏析和非金属夹杂物,必须将钢液温度保持在最佳浇铸温度范围内。
目前,在没有采用中间罐加热措施的连铸生产线为了避免出现钢水结瘤回炉停浇事故的发生,通常采用大幅提高过热度提高前级出钢温度的方式来实现连铸机的连续生产作业,这样的方式造成的后果就是:能耗提高,拉速降低,钢坯质量降低,成品收得率降低。
基于现有技术存在的上述技术问题,本发明人结合多年连铸工作经验,提出一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统。
为了实现本发明的目的,采用如下技术方案:
一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,包括大包装置、中间罐装置和PLC主机,大包装置连接于中间罐装置,PLC主机分别连接于大包装置和中间罐装置;
大包装置,用于将炼钢车间生产的钢水转移到中间罐装置;
中间罐装置,用于接收大包装置浇铸的钢水,并将钢水输送入结晶器;
PLC主机,通过采集大包装置和中间罐装置的现场模拟量数据以控制大包装置和中间罐装置的浇铸作业。
进一步地,大包装置包括大包本体、用于使大包本体转动的大包回转台、用于测量大包本体重量的大包重量传感器和用于和中间罐装置连通的大包长水口,其中,大包重量传感器连接于PLC主机以发送大包本体的重量信息,PLC主机连接于大包回转台的驱动机构以控制大包本体转动,大包回转台上安装有大包回转角度传感器,将大包本体的回转角度实时传送给PLC主机,并将大包回转角度值实时显示在操作员站上。
进一步地,中间罐装置包括中间罐本体、用于测量中间罐本体内钢液液位的中间罐液位计、用于测量中间罐本体内钢液温度的中间罐温度计、用于对中间罐本体内钢液进行加热的等离子电极和用于将中间罐本体内钢液输送的中间罐水口,其中,中间罐液位计、中间罐温度计和等离子电极均连接于PLC主机。
进一步地,大包长水口上安装有用于实时监测大包注入中间罐装置内的钢水温度的第一钢水连续测温装置;中间罐水口上安装有用于实时监测中间罐装置向结晶器内注入钢水的温度的第二钢水连续测温装置;第一钢水连续测温装置和第二钢水连续测温装置均连接于PLC主机以发送测温数据。
进一步地,等离子电极通过机械臂能够上下移动的设置在中间罐本体中,机械臂连接于用于控制机械臂提升机下降的提升柜,提升柜连接于PLC主机。
进一步地,等离子电极通过水气控制箱连接于PLC主机,水气控制箱设有水管路和气管路,水管路用于向等离子电极输送循环水以降低等离子电极的温度,气管路用于向等离子电极输送惰性气体。
进一步地,等离子电极依次通过短网、电抗器、整流器和变压器连接于市送电,整流器连接于PLC主机。
进一步地,PLC主机连接有操作台,操作台上设有电源启停按钮、电极操作按钮、急停按钮、指示灯报警蜂鸣器以及用于数据记录和统计归档的计算机以及人机交互接口。
进一步地,中间罐本体内设有挡墙及挡坝以降低钢水静压力,中间罐本体上设有投入保护渣和覆盖剂的外加剂投入口。
进一步地,中间罐水口连通于结晶器,结晶器水冷系统连接于PLC主机的水气控制柜。
进一步地,结晶器包括水套、铜管、水缝、支撑垫块,铜管通过支撑垫块固定在水套内,水套和铜管之间的空间作为水缝,铜管的外壁上还开有水冷槽,铜管的内壁设有镍钴合金层和镀铬层。
相对于现有技术,本发明的有益效果是:
本发明所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,通过PLC主机控制中间罐等离子加热系统对中间罐内钢水的加热启停以及加热功率的自动调整,以及控制结晶器水冷部分的水流量大小,以实现中间罐内钢水温度波幅大幅收窄,中间罐内钢水在时间轴上比较稳定;结晶器内钢坯温度保持相对恒定,出钢成品始终保持温度恒定,实现了对中间罐内钢水的温度进行监控,从而实现钢水恒温低过热度匀拉速智能高效连铸作业生产,降低了浇铸过程中的生产成本并改善了钢的内部质量。
附图说明
图1是本发明中具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统组成示意图;
图2是本发明中PLC主机连接于中间罐装置的示意图;
图3是本发明中挡墙及挡坝的结构示意图;
图4是本发明中结晶器的结构示意图。
附图标记如下:1-大包装置、11-大包本体、2-大包重量传感器、3-大包回转台、4-大包长水口、5-中间罐装置、51-中间罐本体、511-挡墙、512-挡坝、6-中间罐液位计、7-中间罐温度计、8-等离子电极、9-中间罐水口、10-结晶器、101-水套、102-铜管、103-水缝、104-支撑垫块、105-镍钴合金层、106-镀铬层、107-水冷槽、13-变压器、14-整流器、15-电抗器、16-短网、17-操作台、18-PLC主机、19-水气控制箱、20-提升柜、21-机械臂。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1-2所示,一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,包括大包装置1、中间罐装置5和PLC主机18,大包装置1连接于中间罐装置5,PLC主机18分别连接于大包装置1和中间罐装置5;
大包装置1,用于将炼钢车间生产的钢水转移到中间罐装置5;
中间罐装置5,用于接收大包装置1浇铸的钢水,并将钢水输送入结晶器10;
PLC主机18,通过采集大包装置1和中间罐装置5的现场模拟量数据以控制大包装置1和中间罐装置5的浇铸作业。
大包装置1包括大包本体11、用于使大包本体11转动的大包回转台3、用于测量大包本体11重量的大包重量传感器2和用于和中间罐装置5连通的大包长水口4,其中,大包重量传感器2连接于PLC主机18以发送大包本体11的重量信息,PLC主机18连接于大包回转台3的驱动机构以控制大包本体11转动,大包回转台3上安装有大包回转角度传感器,将大包本体11的回转角度实时传送给PLC主机18,并将大包本体11回转角度值实时显示在操作员站上。
在本实施例中,大包回转台3为T型结构件,T型结构件的两端各有一个钢水包座,两个钢水包座上各有一个大包本体11,当其中的一个大包本体11将盛满的钢水向连铸机中间罐装置5浇铸时,另一端的大包本体11已经将钢水放空,准备接收新的装满钢水的钢水包,如此往复循环,实现不同大包之间的轮回切换,以实现连续钢水连续性浇铸。
在实际的浇铸过程中,大包装置1内钢水上层、中层及下层温度不一致,一般来说,中间层温度高,大包装置1开浇初期和换包时,中间罐装置5内钢水温度要比大包装置1中层的温度低10℃甚至更多,所以采集大包装置1的重量便于根据大包装置1不同重量确定加热功率,大包装置1浇铸过程中,钢水温度呈现的是开浇温度低,随后钢水温度逐渐上升,在大包装置1的中部,钢水温度达到此包温度的最高点,然后随着浇铸时间的增长,到大包装置1钢水达到底部三分之一时,大包装置1钢水温度逐渐降低,可以在大包装置1开浇温度较低时将等离子电极8的加热系统功率自动调整为100%的输出功率,在大包装置1中部温度钢水温度较高时,将等离子电极8的加热功率自动调整为30%的输出功率,在大包装置1中部钢液温度最高时停止等离子电极8的加热,当大包装置1浇铸到末期钢水温度较低时,自动将等离子电极8的加热功率自动调整为100%的输出功率。
中间罐装置5包括中间罐本体51、用于测量中间罐本体51内钢液液位的中间罐液位计6、用于测量中间罐本体51内钢液温度的中间罐温度计7、用于对中间罐本体51内钢液进行加热的等离子电极8和用于将中间罐本体51内钢液输送的中间罐水口9,其中,中间罐液位计6、中间罐温度计7和等离子电极8均连接于PLC主机18。
大包长水口4上安装有用于实时监测大包装置1注入中间罐装置5内的钢水温度的第一钢水连续测温装置;中间罐水口9上安装有用于实时监测中间罐装置5向结晶器10内注入钢水的温度的第二钢水连续测温装置;第一钢水连续测温装置和第二钢水连续测温装置均连接于PLC主机18以发送测温数据。
为了能更好的控制中间罐装置5内钢水温度,在中间罐装置5顶部大包长水口4上安装第一钢水连续测温装置,目的是实时监测大包装置1注入中间罐装置5内的钢水温度,在中间罐水口9上安装第二钢水连续测温装置,目的是实时监测中间罐装置5内往结晶器10内注入钢水的温度,通过计算中间罐装置5内钢水输入输出温度差值,PLC主机18控制系统自动计算出需要投入中间罐装置5中的等离子加热装置的加热功率。
在本实施例中,大包装置1中的重量传感器2采集大包本体11内钢液的重量信息并将重量信息发送至PLC主机18,PLC主机18根据大包本体11内的重量和中间罐装置5内的钢液温度自动调节等离子电极8的加热功率,比如在大包本体11满包时钢水温度较低,PLC主机18自动将中间罐装置5的等离子电极8的功率调整为100%输出,当大包本体的重量在一半时,此时钢水温度达到此包钢水的最高温度,如果此时钢水温度还没有达到设定的温度,等离子电极8则继续进行加热,此时当钢水温度高于设定的钢水温度时,等离子电极8则停止加热,并调整增加结晶器10内的冷却水的水量,使钢水温度始终稳定在设定的稳定范围内。
等离子电极8通过机械臂21能够上下移动的设置在中间罐本体51中,机械臂21连接于用于控制机械臂21提升机下降的提升柜20,提升柜20连接于PLC主机18。
等离子电极8通过水气控制箱19连接于PLC主机18,水气控制箱19设有水管路和气管路,水管路用于向等离子电极8输送循环水以降低等离子电极8的温度,气管路用于向等离子电极8输送惰性气体。
等离子电极8依次通过短网16、电抗器15、整流器14和变压器13连接于市送电,整流器14连接于PLC主机18。
在本实施例中,等离子电极8采用多电极无底电极直流加热系统,以及采用中空的石墨电极,输送惰性气体为氩气或者是氮气。
在本实施例中,为了保持中间罐装置5内的钢水温度达到相对理想状态(利于连铸作业的的钢水温度),中间罐温度计应该为连续测温装置,通过连续测温,PLC主机18不断检测温度,如果发现与理想的温度目标值有差别,超过允许值则控制启动等离子电极8、加热功率和加热时间。达到温度目标值以后,PLC主机18控制等离子电极8停止加热。
在本实施例中,为了防止等离子电极8的离子弧损伤中间罐装置5的包底,当中间罐装置5上安装的中间罐液位计6检测到中间罐装置5内的液位较低时,PLC主机18控制停止等离子电极8的加热,当中间罐液位6计检测到中间罐装置5内的钢水液位较高时,PLC主机18发出报警提示操作人员注意控制中间罐装置5内的钢水液位。
当PLC主机18检测到连铸现场的水压水温水流量异常时,控制停止等离子电极8加热并报警。
当PLC主机18检测到整流系统、提升柜故障时,控制停止等离子电极8加热并报警。
PLC主机18连接有操作台17,操作台17上设有电源启停按钮、电极操作按钮、急停按钮、指示灯报警蜂鸣器以及用于数据记录和统计归档的计算机以及人机交互接口,在计算机上安装有专用于中间罐等离子加热的智能钢水低过热度恒温自动浇铸系统上位机软件。
中间罐水口9连通于结晶器10,结晶器10水冷系统连接于PLC主机18的水气控制箱19,在本实施例中,结晶器10设置有2-4套,通过中间罐水口9将钢液分配到不同的结晶器10,避免钢水与空气接触造成钢液氧化污染,有效防止钢水飞溅,通过水气控制箱19提供的冷却,钢水在结晶器10中冷却,以实现后续工序的顺利拉坯。
实施例2
如图3所示,中间罐本体51内设有挡墙511及挡坝512以降低钢水静压力,中间罐本体51上设有投入保护渣和覆盖剂的外加剂投入口。在本实施例中,通过在中间罐装置5内合理的设置挡墙511及挡坝512,通过投入保护渣和覆盖剂促进钢液中夹杂物进一步上浮,以净化钢液,在中间罐装置5上设置多个塞棒进行每个注流分流钢水,实现多流连铸。在本实施例中,仅对挡墙511及挡坝512进行设置,除上述限定之外,本实施例均与实施例1中相同。
实施例3
如图4所示,结晶器10包括水套101、铜管102、水缝103、支撑垫块104,铜管102通过支撑垫块104固定在水套101内,水套101和铜管102之间的空间作为水缝103,铜管102的外壁上还开有水冷槽107,铜管102的内壁设有镍钴合金层105和镀铬层106,水气控制箱19的水管路连通于水套101和水缝103并使冷却水在水套101和水缝103内循环,水冷槽107使铜管102外壁的受冷面积更大,使冷却效果更好。在本实施例中,仅对结晶器10的结构进行限定,除上述限定外,本实施例均与实施例1中相同。
本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。
Claims (10)
1.一种具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于,包括大包装置、中间罐装置和PLC主机,大包装置连接于中间罐装置,PLC主机分别连接于大包装置和中间罐装置;
大包装置,用于将炼钢车间生产的钢水转移到中间罐装置;
中间罐装置,用于接收大包装置浇铸的钢水,并将钢水输送入结晶器;
PLC主机,通过采集大包装置和中间罐装置的现场模拟量数据以控制大包装置和中间罐装置的浇铸作业。
2.根据权利要求1所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:大包装置包括大包本体、用于使大包本体转动的大包回转台、用于测量大包本体重量的大包重量传感器和用于和中间罐装置连通的大包长水口,其中,大包重量传感器连接于PLC主机以发送大包本体的重量信息,PLC主机连接于大包回转台的驱动机构以控制大包本体转动,大包回转台上安装有大包回转角度传感器,将大包本体的回转角度实时传送给PLC主机,并将大包回转角度值实时显示在操作员站上。
3.根据权利要求1所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:中间罐装置包括中间罐本体、用于测量中间罐本体内钢液液位的中间罐液位计、用于测量中间罐本体内钢液温度的中间罐温度计、用于对中间罐本体内钢液进行加热的等离子电极和用于将中间罐本体内钢液输送的中间罐水口,其中,中间罐液位计、中间罐温度计和等离子电极均连接于PLC主机。
4.根据权利要求3所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:等离子电极通过机械臂能够上下移动的设置在中间罐本体中,机械臂连接于用于控制机械臂提升机下降的提升柜,提升柜连接于PLC主机。
5.根据权利要求3所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:等离子电极通过水气控制箱连接于PLC主机,水气控制箱设有水管路和气管路,水管路用于向等离子电极输送循环水以降低等离子电极的温度,气管路用于向等离子电极输送惰性气体。
6.根据权利要求3所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:等离子电极依次通过短网、电抗器、整流器和变压器连接于市送电,整流器连接于PLC主机。
7.根据权利要求3所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:PLC主机连接有操作台,操作台上设有电源启停按钮、电极操作按钮、急停按钮、指示灯报警蜂鸣器以及用于数据记录和统计归档的计算机以及人机交互接口。
8.根据权利要求3所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:中间罐本体内设有挡墙及挡坝以降低钢水静压力,中间罐本体上设有投入保护渣和覆盖剂的外加剂投入口。
9.根据权利要求5所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:中间罐水口连通于结晶器,结晶器水冷系统连接于PLC主机的水气控制柜。
10.根据权利要求9所述的具有等离子加热的中间罐钢水低温恒温智能浇铸系统,其特征在于:结晶器包括水套、铜管、水缝、支撑垫块,铜管通过支撑垫块固定在水套内,水套和铜管之间的空间作为水缝,铜管的外壁上还开有水冷槽,铜管的内壁设有镍钴合金层和镀铬层。
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