CN112893828A - 一种用于连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，该发明突破了以往的长水口和钢包下水口密封方式，不采用下水口下部和长水口腕部接触面密封的方式，而是通过安装在钢包机构上的挂耳实现长水口的悬挂。在钢包机构上增加密封氩气环和密封垫圈，通过长水口顶部钢壳部分和钢包滑板机构密封垫圈配合，采用安装在钢包滑板机构内的氩气环辅助密封的方式进行气体密封。新开发跟随大包臂切换的氩气管路系统，通过采集大包臂信号和滑板开关信号以及大包钢水称重，实现氩气的自动控制和高效密封。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封方法，具体涉及一种用于连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，属于钢铁冶金连续铸造技术保护浇铸技术领域。
背景技术
在目前的钢铁行业连铸工艺中，连铸浇注过程中一般采用大包长水口作为钢包和中间包之间的钢水流通通道，大包长水口上部与钢包下水口对接，大包长水口下部插入中间包钢液内，钢水在大包长水口中的流速约为2～4米/秒，快速流动的钢流产生“喷射泵”的作用，对周围的空气产生巨大的抽吸力，会把周围空气吸入钢液中，若大包长水口与钢包下水口之间密封不严，会发生严重的钢液二次氧化问题。二次氧化将会严重污染连铸中间包的钢水，从而给后续生产出来的板坯造成夹杂质量缺陷，甚至由于夹杂物的聚集造成生产中断和其他严重的生产事故，因此，钢包下水口和大包长水口直接的密封保护浇铸就显得尤其重要。目前的长水口，都是采用在中间包车上的长水口机械手进行对钢包下水口的套接安装和固定。长水口的密封气体只能通过机械手的管路进入到长水口和钢包下水口的结合密封处。
目前钢包下水口和大包长水口之间都是采用密封垫和在长水口碗部通氩气进行密封。但是随着生产的持续进行，该处的结合面密封垫圈损坏和钢流冲刷和氧化，导致钢包下水口和长水口的密封接触面间隙增大，从而造成外部空气的吸入。即使在长水口碗部增加吹氩保护，以形成正压从而避免空气吸入，但氩气的吹入效果往往难以实现密封效果，钢液仍然易被氧化，导致钢水增氮、增氧。因此，如何安全有效的实现钢包下水口和长水口直接的密封，减少空气吸入防止二次氧化，是所有连铸工艺技术人员需要面对的问题。
目前的普遍的钢包长水口密封方式，都是采用和钢包下水口直接接触面的密封，增加密封垫圈以及在长水口碗部接入氩气进行密封,目前所做的改进和优化，普遍都是在该接触位置的接触形式，接触区材质设计以及氩气吹入形式等做优化和改进。如申请号为CN201510544048的一种连铸中间包防增氮长水口，其就是通过设有透气带和中空陶瓷管，提高了长水口本体的密封性能，氩气接入端直接与中空陶瓷管连接，使得吹入的氩气直接进入透气带，并在长水口本体的碗部内壁形成环状均匀等宽的气幕，确保在浇钢过程中有效隔绝了空气，防止了钢水增氮，提高了钢水的纯净度，进而保证了连铸坯的质量；
申请号为CN201810565453的一种曲面密封双路吹氩长水口结构技术，其主要通过长水口碗部区域的喇叭口状曲面和双路氩气控制可以实现更为可靠的密封，同时可以实现进入中间包的钢流携带大量弥散气泡，促进夹杂物在中间包内的上浮，从而来改善保护浇注效果。
综上所述，目前连铸钢包长水口和下水口直接的密封方式和保护浇注形式，都是通过长水口和钢包下水口接触部分进行密封，然后增加密封圈以及在长水口碗部接入氩气进行密封,目前所做的改进和优化，普遍都是在该接触位置的接触形式，接触区材质设计以及氩气吹入形式等做优化和改进。该密封方式最大的缺点就是随着长水口腕部不断的冲刷和氧化，其接触面很难保证密封效果，从而导致在长水口使用一段时间后的密封效果变差，从而导致空气吸入造成钢水的二次氧化。长水口腕部由于增加氩气通道，其抗热震性和使用寿命就会降低很多。同时目前的密封方式，都需要在长水口腕部接入一路氩气进行密封保护，从而必须在现有的中包浇注区域增加氩气管路。同时，随着连铸智能设备，大包机器人的陆续开始使用，长水口的套接和固定形式变成了在钢包滑板机构上固定和悬挂，正常生产过程中也就没有长水口机械手。因此，钢包长水口气体密封系统需要进一步的改善和优化。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种用于连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，该发明突破了以往的长水口和钢包下水口密封方式，不采用下水口下部和长水口腕部接触面密封的方式，而是通过安装在钢包机构上的挂耳实现长水口的悬挂。在钢包机构上增加密封氩气环和密封垫圈，通过长水口顶部钢壳部分和钢包滑板机构密封垫圈配合，采用安装在钢包滑板机构内的氩气环辅助密封的方式进行气体密封。新开发跟随大包臂切换的氩气管路系统，通过采集大包臂信号和滑板开关信号以及大包钢水称重，实现氩气的自动控制和高效密封。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种用于提高连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在原有钢包滑板机构上增加三个挂耳，目的在于解决钢包长水口悬挂在滑板机构上的问题，改变以往长水口需要用机械手固定的方式；
步骤2：设置长水口固定夹持器；
2.1所述的长水口固定夹持器包括带锁紧导向块旋入装置，固定弹簧组件；
2.2所述的锁紧导向块旋入装置，锁紧高度为12mm-18mm，实现钢包长水口在机构上的悬挂功能。新增加的导向锁紧块能让长水口悬挂装置能通过导向块旋紧并锁定固定。创新解决了长水口悬挂在钢板机构上的固定方式；
2.3所述的弹簧组件压缩量5mm，对应的压紧力为750N-1000N。所述的弹簧组件压缩行程范围为0mm-20mm。对应2.2步骤所设定的12mm-18mm的锁紧高度，能通过钢包长水口悬挂机构上设置弹簧压缩来解决长水口在钢包机构上的固定，保证长水口在新的固定方式下，能在通过钢水的时候有足够的压紧力来确保长水口的稳态浇注。同时又由于设置了一定的行程调节，能确保夹持器不给长水口(耐材组成)太大的压力造成的耐材开裂。
步骤3：依据滑板机构内腔尺寸设计长水口氩缝环；
3.1氩缝环由外径为20mm-24mm，内径为16mm-20mm的空心不锈钢管组成的圆环；
3.2在圆环一端设有氩气接入管路，其管径和氩缝环一致；
3.3在氩缝环内径朝内开20个直径为4mm的圆孔，用于弥散型氩气吹入；
3.4氩缝环外径设置两固定挂耳，用于和钢包机构的固定；
步骤4：设置石棉材质密封垫圈，安装在滑板机构氩缝环下端，用于在滑板机构内和钢包长水口碗部钢壳的接触密封；
4.1所述的密封垫圈厚度为22mm-28mm，对应弹簧压缩量的12mm-18mm压缩量，其压缩最小厚度为5mm；
4.2所述的密封垫圈内径要比钢包上水口内径大5mm-10mm。其内径尺寸取决于系统背压大小。当系统背压小于0.2Mpa,则内径选择大于上水口内径8mm-10mm；当系统背压大于0.2Mpa,则选择大于上水口内径5mm-8mm。内径大小变化选择，该创新的气体密封系统在长水口和下水口改换密封方式后所形成的腔体内有足够的正压，从而避免了空气的吸入，确保了保护浇注效果，能有效实现连铸浇注单炉增N量小于3ppm的国内先进水平。
步骤5：在钢包回转台上增加氩气控制回路，该回路由流量计、调节阀、压力表、单项换向阀、氩气管路组成。
步骤6：浇铸过程的密封；
6.1采集钢包浇铸位信息、大包臂(A、B两个臂)位置信息、滑板开关信号信息、钢包重量信息；
6.2当某臂到达浇铸位后，开始采集滑板开关信号和钢包重量T；
6.3当滑板打开信号收到，钢包重量T减少10吨以后，氩气控制回路换向阀接通到该臂；
6.4密封氩气吹入，通过氩缝环实现了对钢包长水口顶部和滑板机构内接触面的气体密封；
6.5设置工艺密封最低氩气压力Na；
6.6采集浇铸过程中的压力Nb，当Nb＜Na时，调节流量计设定流量，加大密封氩气流量从而保证浇铸规程的最低氩气压力；
步骤7.长水口气体密封工艺完成。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，该长水口气体密封系统解决了悬挂于钢包机构上的长水口密封难题，从而摆脱了大包长水口必须使用机械手的障碍，为大包实现机器人自动化奠定了工艺基础。梅钢炼钢厂使用该钢包长水口悬挂的气体密封系统以后，成功的实现了大包机器人的智能化，人员劳动效率提升了8％；同时气体密封效果良好，连铸铝烧损水平，控制在平均烧损5pp以内，最能体现连铸保护浇注水平的增N量能控制在小于3PPM以内，保证了连铸板坯质量。同时由于实现了机构吹氩自动控制，减少了依靠人工经验判断吹氩量的操作隐患。长水口和钢包下水口的有效密封，减少了长水口的腕部侵蚀，有效延长长水口使用寿命45min。
附图说明
图1为氩缝环示意图；
图2钢包滑板机构内安装挂耳、氩气密封环和石棉垫圈示意图；
图3为钢包滑板机构内长水口和下水口密封接触示意图；
图4为氩气密封系统控制回路图；
图5为长水口夹持器示意图；
图6为氩气密封控制流程图。
图中：1.滑板机构，2.挂耳，3.氩缝环，4.密封垫圈，5.钢包下水口，6.长水口，7、导向块旋入装置，8、长水口夹持器，9、弹簧组件，10、氩气接入管路，11、氩缝环固定挂钩。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1-图6，一种用于提高连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在原有钢包滑板机构上增加三个挂耳，目的在于解决钢包长水口悬挂在滑板机构上的问题，改变以往长水口需要用机械手固定的方式；
步骤2：设置长水口固定夹持器；
2.1所述的长水口固定夹持器包括带锁紧导向块旋入装置，固定弹簧组件；
2.2所述的锁紧导向块旋入装置，锁紧高度为15mm，实现钢包长水口在机构上的悬挂功能。新增加的导向锁紧块能让长水口悬挂装置能通过导向块旋紧并锁定固定。创新解决了长水口悬挂在钢板机构上的固定方式；
2.3所述的弹簧组件压缩量5mm，对应的压紧力为750N-1000N。所述的弹簧组件压缩行程范围为0mm-20mm。对应2.2步骤所设定的12mm-18mm的锁紧高度，能通过钢包长水口悬挂机构上设置弹簧压缩来解决长水口在钢包机构上的固定，保证长水口在新的固定方式下，能在通过钢水的时候有足够的压紧力来确保长水口的稳态浇注。同时又由于设置了一定的行程调节，能确保夹持器不给长水口(耐材组成)太大的压力造成的耐材开裂。
步骤3：依据滑板机构内腔尺寸设计长水口氩缝环；
3.1氩缝环由外径为20mm-24mm，内径为16mm-20mm的空心不锈钢管组成的圆环；
3.2在圆环一端设有氩气接入管路，其管径和氩缝环一致；
3.3在氩缝环内径朝内开20个直径为4mm的圆孔，用于弥散型氩气吹入；
3.4氩缝环外径设置两固定挂耳，用于和钢包机构的固定；
4：设置石棉材质密封垫圈，安装在滑板机构氩缝环下端，用于在滑板机构内和钢包长水口碗部钢壳的接触密封；
4.1所述的密封垫圈厚度为22mm-28mm，对应弹簧压缩量的12mm-18mm压缩量，其压缩最小厚度为5mm；
4.2所述的密封垫圈内径要比钢包上水口内径大5mm-10mm。其内径尺寸取决于系统背压大小。当系统背压小于0.2Mpa,则内径选择大于上水口内径8mm-10mm；当系统背压大于0.2Mpa,则选择大于上水口内径5mm-8mm。内径大小变化选择，该创新的气体密封系统在长水口和下水口改换密封方式后所形成的腔体内有足够的正压，从而避免了空气的吸入，确保了保护浇注效果，能有效实现连铸浇注单炉增N量小于3ppm的国内先进水平。
5：在钢包回转台上增加氩气控制回路，该回路由流量计、调节阀、压力表、单项换向阀、氩气管路组成。
6：浇铸过程的密封；
6.1采集钢包浇铸位信息、大包臂(A、B两个臂)位置信息、滑板开关信号信息、钢包重量信息；
6.2当某臂到达浇铸位后，开始采集滑板开关信号和钢包重量T；
6.3当滑板打开信号收到，钢包重量T减少10吨以后，氩气控制回路换向阀接通到该臂；
6.4密封氩气吹入，通过氩缝环实现了对钢包长水口顶部和滑板机构内接触面的气体密封；
6.5设置工艺密封最低氩气压力Na；
6.6采集浇铸过程中的压力Nb，当Nb＜Na时，调节流量计设定流量，加大密封氩气流量从而保证浇铸规程的最低氩气压力；
步骤7.长水口气体密封工艺完成。
应用实施例，参见图1-图6，
本实施例中，钢包回转台分A、B两个臂，钢包初始重量260吨，工艺要求浇铸过程中氩气压力不能低于0.2Mpa。
1.在原有钢包滑板机构上增加三个挂耳，目的在于解决钢包长水口悬挂在滑板机构上的问题，改变以往长水口需要用机械手固定的方式；
2.设置长水口固定夹持器(参加图5)；
2.1所述的长水口固定夹持器包括带锁紧导向块旋入装置，固定弹簧组件；
2.2所述的锁紧导向块旋入装置，锁紧高度为15mm，实现钢包长水口在机构上的悬挂功能。新增加的导向锁紧块能让长水口悬挂装置能通过导向块旋紧并锁定固定。创新解决了长水口悬挂在钢板机构上的固定方式；
2.3所述的弹簧组件压缩量5mm，对应的压紧力为920N。所述的弹簧组件压缩行程范围为0mm-20mm。对应2.2步骤所设定的15mm的锁紧高度，能通过钢包长水口悬挂机构上设置弹簧压缩来解决长水口在钢包机构上的固定，保证长水口在新的固定方式下，能在通过钢水的时候有足够的压紧力来确保长水口的稳态浇注。同时又由于设置了一定的行程调节，能确保夹持器不给长水口(耐材组成)太大的压力造成的耐材开裂。
3.依据滑板机构内腔尺寸设计长水口氩缝环(参加图1)；
3.1氩缝环由外径为24mm，内径为18mm的空心不锈钢管组成的圆环；
3.2在圆环一端设有氩气接入管路，其管径和氩缝环一致；
3.3在氩缝环内径朝内开20个直径为4mm的圆孔，用于弥散型氩气吹入；
3.4氩缝环外径设置两固定挂耳，用于和钢包机构的固定；
4.设置石棉材质密封垫圈，安装在滑板机构氩缝环下端，用于在滑板机构内和钢包长水口碗部钢壳的接触密封；
4.1所述的密封垫圈厚度为25mm，对应弹簧压缩量的15mm压缩量，其压缩最小厚度为5mm；
4.2所述的密封垫圈内径要比钢包上水口内径大5mm-10mm。其内径尺寸取决于系统背压大小。当系统背压小于0.2Mpa,则内径选择大于上水口内径8mm-10mm；当系统背压大于0.2Mpa,则选择大于上水口内径5mm-8mm。内径大小变化选择，该创新的气体密封系统在长水口和下水口改换密封方式后所形成的腔体内有足够的正压，从而避免了空气的吸入，确保了保护浇注效果，能有效实现连铸浇注单炉增N量小于3ppm的国内先进水平。
5.在钢包回转台上增加氩气控制回路，该回路由流量计、调节阀、压力表、单项换向阀、氩气管路组成；
6.浇铸过程的密封；
6.1采集钢包浇铸位信息、大包臂(A、B两个臂)位置信息、滑板开关信号信息、钢包重量信息；
6.2当A臂到达浇铸位后，开始采集滑板开关信号和钢包重量T；
6.3当滑板打开信号收到，钢包重量260吨减少10吨，即钢包重量达到250吨，氩气控制回路换向阀接通到A臂；
6.4密封氩气吹入，通过氩缝环实现了对钢包长水口顶部和滑板机构内接触面的气体密封；
6.5设置工艺密封最低氩气压力Na为0.05Mpa；
6.6采集浇铸过程中的压力Nb，当Nb＜0.05Mpa时，增加流量计设定流量，加大密封氩气流量从而保证浇铸规程的最低氩气压力；
步骤7.长水口气体密封工艺完成。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (5)
1.一种用于连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在原有钢包滑板机构上增加三个挂耳，
步骤2：设置长水口固定夹持器；
步骤3：依据滑板机构内腔尺寸设计长水口氩缝环；
步骤4：设置石棉材质密封垫圈，安装在滑板机构氩缝环下端，用于在滑板机构内和钢包长水口碗部钢壳的接触密封；
步骤5：在钢包回转台上增加氩气控制回路，该回路由流量计、调节阀、压力表、单项换向阀、氩气管路组成。
步骤6：浇铸过程的密封；
步骤7.长水口气体密封工艺完成。
2.根据权利要求1所述的用于提高连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，其特征在于，所述步骤2：设置长水口固定夹持器，具体如下：
2.1所述的长水口固定夹持器包括带锁紧导向块旋入装置，固定弹簧组件；
2.2所述的锁紧导向块旋入装置，锁紧高度为12-18mm，实现钢包长水口在机构上的悬挂功能；新增加的导向锁紧块能让长水口悬挂装置能通过导向块旋紧并锁定固定，
2.3所述的弹簧组件压缩量5mm，对应的压紧力为750N-1000N，所述的弹簧组件压缩行程范围为0mm-20mm。
3.根据权利要求2所述的用于提高连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，其特征在于，所述步骤3：依据滑板机构内腔尺寸设计长水口氩缝环，具体如下，
3.1氩缝环由外径为20mm-24mm，内径为16mm-20mm的空心不锈钢管组成的圆环；
3.2在圆环一端设有氩气接入管路，其管径和氩缝环一致；
3.3在氩缝环内径朝内开20个直径为4mm的圆孔，用于弥散型氩气吹入；
3.4氩缝环外径设置两固定挂耳，用于和钢包机构的固定。
4.根据权利要求2所述的用于提高连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，其特征在于，步骤4：设置石棉材质密封垫圈，安装在滑板机构氩缝环下端，用于在滑板机构内和钢包长水口碗部钢壳的接触密封，具体如下：
4.1所述的密封垫圈厚度为22mm-28mm，对应弹簧压缩量的12mm-18mm压缩量，其压缩最小厚度为5mm；
4.2所述的密封垫圈内径要比钢包上水口内径大5mm-10mm。
5.根据权利要求2所述的用于提高连铸钢包长水口悬挂方式的气体密封方法，其特征在于，步骤6：浇铸过程的密封，具体如下，
6.1采集钢包浇铸位信息、大包臂(A、B两个臂)位置信息、滑板开关信号信息、钢包重量信息；
6.2当某臂到达浇铸位后，开始采集滑板开关信号和钢包重量T；
6.3当滑板打开信号收到，钢包重量T减少10吨以后，氩气控制回路换向阀接通到该臂；
6.4密封氩气吹入，通过氩缝环实现了对钢包长水口顶部和滑板机构内接触面的气体密封；
6.5设置工艺密封最低氩气压力Na；
6.6采集浇铸过程中的压力Nb，当Nb＜Na时，调节流量计设定流量，加大密封氩气流量从而保证浇铸规程的最低氩气压力。
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