CN113600770A - 一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，涉及金属连续铸造技术领域，解决了相关技术中由于更换下水口而存在钢坯接口切废量过多的技术问题。系统包括热检测机构，钢坯沿结晶器的钢坯出口依次经过切割设备和热检测机构，热检测机构用于检测到切割端部时发出开始更换下水口的信号，钢坯连铸生产存在预设钢坯定尺长度L₁、辊道可运输最短钢坯长度S和预设最小切除量y，钢坯出口与热检测机构之间的钢坯长度为L₂，L₂＝n*L₁+x，n为正整数，0≤x＜(S‑2y)。通过本系统处理下水口更换而产生的废钢的切废量为x+2y，而2y≤x+2y＜S，既满足废坯的切除、又减少切废量，具有经济价值，结构简单，成本低，应用简单，不需要人工跟踪钢坯接口的位置。

Description

一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统及方法

技术领域

本发明涉及金属连续铸造技术领域，尤其涉及一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统及方法。

背景技术

随钢铁业飞速的发展，品种钢的需求愈来愈大。品种钢大多对磷、硫、氧、氮等有害元素控制较严格，一般为达到降低有害元素得目的，都要进行脱氧、精炼处理。脱氧一般采用铝进行深度强脱氧，后续采用LF炉精炼，脱氧产物Al2O3在钢液中以固体夹杂物的形态存在，不能完全去除，在连铸过程中粘附在下水口内壁上，逐渐造下成水口内径减小，此时必须更换下水口。

每次更换下水口需要截断钢液，降低连铸机拉坯速度，更换下水口时间30秒到100秒不等，重新开浇的钢液和原来的钢液存在温度差，存在一个明显的分界线，就是钢坯接口。钢坯接口及附近存在铸造缺陷，在轧制过程中会造成产品质量缺陷，必须进行切除，最小切除量一般为接口前、后各200mm。

一般钢厂采取的做法是：连铸更换下水口后，台上工作人员联系台下负责连铸坯切割人员，寻找接口位置，根据接口前剩余钢坯长度情况进行切割。钢坯切割设有钢坯定尺长度，受限于辊道可运输最短钢坯长度(比如3m)，切除钢坯接口前后时最少需要切掉辊道可运输最短钢坯长度的钢坯作为废钢，存在钢坯接口切废量太多的不利情形。

发明内容

本申请提供一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，解决了相关技术中由于更换下水口而存在钢坯接口切废量过多的技术问题。

本申请提供一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，下水口穿设于结晶器，结晶器设有钢坯出口，结晶器配置有切割设备，切割设备用于切割钢坯且于钢坯形成切割端部，系统包括热检测机构，钢坯沿钢坯出口依次经过切割设备和热检测机构，热检测机构用于检测到切割端部时发出开始更换下水口的信号，钢坯连铸生产存在预设钢坯定尺长度L₁、辊道可运输最短钢坯长度S和预设最小切除量y，钢坯出口与热检测机构之间的钢坯长度为L₂，L₂＝n*L₁+x，n为正整数，x为非负数，0≤x＜(S-2y)。

可选地，x＝0，L₂＝n*L₁。

可选地，系统设有预设最小切除量，下水口更换时钢坯远离钢坯出口的一端为第一端，下水口更换过程中钢坯出口继续输出，下水口更换完成后第一端与钢坯出口之间的钢坯长度为(n*L₁+y)。

可选地，系统还设有控制面板，控制面板包括准备单元、提示单元和完成单元，准备单元用于连铸平台操作工在需要更换下水口时输出准备更换信号，提示单元用于热检测机构检测到切割端部时发出可更换信号，完成单元用于连铸平台操作工完成更换下水口时发出更换完毕信号。

可选地，y选为200毫米。

可选地，热检测机构包括热金属检测器。

可选地，提示单元包括声光报警器。

可选地，系统还设有总控室，总控室与控制面板信号连接，总控室用于控制切割设备。

可选地，钢坯包括品种钢。

一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的方法，应用于上述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，方法还包括控制切割设备，在热检测机构发出开始更换下水口的信号后，下水口更换过程中钢坯出口继续输出，将热检测机构与结晶器之间的钢坯先按照预设钢坯定尺长度L₁依次切割(n-1)段，接着按照长度(L₁+x)进行切割，后续按照预设钢坯定尺长度L₁继续切割；

将长度(L₁+x)的钢坯段切割掉x长的废坯。

本申请有益效果如下：本申请提供一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，在需要对结晶器处的下水口进行更换时，通过热检测机构来发出开始更换下水口的信号时，连铸平台上操作工开始更换下水口，对应地结晶器的钢坯出口继续输出、稍后产生钢坯接口，在这个过程中待切割的钢坯的长度为L₂+2y，亦即n*L₁+x+2y，将这部分待切割的钢坯先按照预设钢坯定尺长度L₁进行切割、并切割n-1次，形成定尺长度为L₁的正品钢坯，接着将剩余的L₁+x+2y进行切割，处理完钢坯接口后的钢坯进行正常切割，从而通过本系统处理下水口更换而产生的废钢，非正常的仅有长度L₁+x+2y段，因此该段还可以通过后续切割掉多余的x+2y而形成一个满足预设钢坯定尺长度L₁的正品钢坯，而且由于0≤x＜(S-2y)，因此2y≤x+2y＜S，因此通过本系统实际形成的切废量既满足钢坯接口前后一个预设最小切除量y的要求，该切废量还小于辊道可运输最短钢坯长度S，因此相较于相关技术中受限于最少需要切掉辊道可运输最短钢坯长度的钢坯作为废钢的情形，本申请提供的系统减少了切废量，尤其针对价值高的钢坯，具有良好经济价值，且本系统结构简单，具有成本低、应用简单的优点，且通过热检测机构实现了钢坯接口位置的自动定位切割，不需要人工跟踪，操作简单，具有推广性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为相关技术中更换下水口对钢坯接口进行切割的多种示意图；

图2为本申请提供的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统的结构示意图；

图3为图2中控制面板的示意图；

图4为本申请提供的热金属检测器的工作示意图。

附图标注：100-下水口，200-结晶器，210-钢坯出口，220-钢液，300-钢坯，400-切割设备，500-热检测机构，600-控制面板，610-准备单元，620-提示单元，630-完成单元，21-钢坯接口，22-接口前钢坯，23-接口后钢坯，24-废坯。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，解决了相关技术中由于更换下水口而存在钢坯接口切废量过多的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，下水口穿设于结晶器，结晶器设有钢坯出口，结晶器配置有切割设备，切割设备用于切割钢坯且于钢坯形成切割端部，系统包括热检测机构，钢坯沿钢坯出口依次经过切割设备和热检测机构，热检测机构用于检测到切割端部时发出开始更换下水口的信号，钢坯连铸生产存在预设钢坯定尺长度L₁、辊道可运输最短钢坯长度S和预设最小切除量y，钢坯出口与热检测机构之间的钢坯长度为L₂，L₂＝n*L₁+x，n为正整数，x为非负数，0≤x＜(S-2y)。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

为了解决现有技术中由于更换下水口100而存在钢坯接口21切废量过多的技术问题，本申请提供一种用于连铸更换下水口100时减少钢坯300废品量的系统。

首先，请允许发明人详细介绍相关技术中有关更换下水口100对钢坯接口21进行切割的多种情形，具体请参照图1。

钢坯300连铸生产存在预设钢坯定尺长度L₁，正常情况需将结晶器200输出的钢坯300切割成L₁长的一段段钢坯300。由于下水口100内径减小、需进行更换，而形成了钢坯接口21，在钢坯接口21及附近存在铸造缺陷，须将之进行切割，并且控制有最小切除量，在本处详细描述中最小切除量举例为200mm。且还有相关下到工序加热炉可装炉最短钢坯300的长为K，一般K＝0.75L₁，且存在辊道可运输最短钢坯长度，此处举例为3m。

其中，图1展示有钢坯接口21，钢坯接口21之前的接口前钢坯22部分，钢坯接口21之后的接口后钢坯23部分，以及各情形下形成的废坯24(即图1中的虚线框部分)。

具体地，请参照图1的最上部分图形示意，当钢坯接口21之前的接口前钢坯22长度大于(0.75L₁+200mm)时，在钢坯接口21前200mm处进行切割，并且在钢坯接口21后2.8m处切开，也就是说，需要切除3m长左右，即须满足辊道可运输最短钢坯长度，否则废坯24太短，在辊道上不能运输至连铸坯翻转冷床上，影响后续生产；

请参照图1的中间部分图形示意，当钢坯接口21之前的接口前钢坯22长度小于(0.75L₁+200mm)大于2.8m时，在钢坯接口21前不切割，并且在钢坯接口21后200mm处切开，也就是说，需要切除(0.75L₁+400mm)长的废坯24。假设钢坯定尺长度L₁为12m，需要切除9.4m，因为如果按最短切除长度进行切除，接口前一支钢坯300长度太短，不适合进入下到工序加热炉进行生产；

请参照图1的最下部分图形示意，当钢坯接口21之前的接口前钢坯22长度小于2.8m且大于200mm时，须从钢坯接口21后进行切除，总切除长度3m的废坯24。

因此，相关技术中有关更换下水口100对钢坯接口21进行切割，切除量最小为3m，最大切除量为(0.75L₁+400mm)，存在切废量过多的缺陷。

因此，请参照图2，发明人发明了一种用于连铸更换下水口100时减少钢坯300废品量的系统，下水口100穿设于结晶器200，结晶器200设有钢坯出口210，结晶器200内置有钢液220，结晶器200配置有切割设备400，切割设备400用于切割钢坯300且于钢坯300形成切割端部，系统包括热检测机构500，钢坯300沿钢坯出口210依次经过切割设备400和热检测机构500，热检测机构500用于检测到切割端部时发出开始更换下水口100的信号，钢坯300连铸生产存在预设钢坯定尺长度L₁、辊道可运输最短钢坯长度S和预设最小切除量y，钢坯出口210与热检测机构500之间的钢坯300长度为L₂，L₂＝n*L₁+x，其中n为正整数，x为非负数，0≤x＜(S-2y)。

在本系统中，需要对结晶器200处的下水口100进行更换，通过热检测机构500来发出开始更换下水口100的信号时，连铸平台上操作工才开始更换下水口100。对应地结晶器200的钢坯出口210继续输出、稍后产生钢坯接口21，在这个过程中待切割的钢坯300的长度为L₂+2y，亦即n*L₁+x+2y。

将这部分n*L₁+x+2y的待切割的钢坯300先按照预设钢坯定尺长度L₁进行切割、并将之依次先切割n-1次，形成定尺长度为L₁的正品钢坯300，接着将剩余的L₁+x+2y进行切割，处理完钢坯接口21后的钢坯300进行正常切割。从而通过本系统处理下水口100更换而产生的废钢，暂时非正常的仅有长度L₁+x+2y段，而该段还可以通过后续切割掉多余的x+2y而形成一个满足预设钢坯定尺长度L₁的正品钢坯300。

而且由于0≤x＜(S-2y)，因此2y≤x+2y＜S，因此通过本系统实际形成的切废量既满足钢坯接口21前后一个预设最小切除量y的要求，该切废量还小于辊道可运输最短钢坯长度S。因此相较于相关技术中受限于最少需要切掉辊道可运输最短钢坯长度的钢坯300作为废钢的情形，本申请提供的系统减少了切废量，尤其针对价值高的钢坯300，具有良好经济价值，且本系统结构简单，具有成本低、应用简单的优点。

此外，本系统还通过热检测机构500实现了钢坯接口21位置的自动定位切割，不需要人工跟踪钢坯接口21的具体位置而进行相应切割，省去了人工跟踪过程，操作简单且得到优化，具有推广性。

可以理解的是，当n取值1时，L₂＝L₁+x，只需要进行一段的长度L₁+x的钢坯300的一次切割。

可选地，在理想状态下，x＝0、L₂＝n*L₁的情形下的一种用于连铸更换下水口100时减少钢坯300废品量的系统，其造成的废钢长度x+2y＝0+2y＝2y，既满足钢坯接口21前后一个预设最小切除量y的要求，且该方式中切掉的废坯24长度最小，是为较优的可选技术方案。

可选地，在本系统中预设最小切除量y选为200毫米。

可选地，热检测机构500包括热金属检测器，请结合参照图4，相应通过热检测机构500检测到切割端部时发出开始更换下水口100的信号的具体原理：当热金属检测器处于检测到红钢状态时，红钢状态即为钢坯300高温状态，系统处于等待、不发出信号，平台上的操作工暂不更换下水口100；当热金属检测器处于未检测到红钢状态、且之后又检测到红钢状态，此时切割设备400将钢坯300切断形成的切割端部刚好经过热金属检测器的位置，此时向系统发出请开始更换下水口100的信号。并且注意的是，强调有在再次检测到红钢状态时发出请开始更换下水口100的信号。

热检测机构500除了热金属检测器，还可以采用其它的温测机构、或视觉抓捕机构等方式实现。

需要指出的是，为了在发出请开始更换下水口100的信号时，连铸平台的操作工能够及时更换下水口100，可将热检测机构500发出开始更换下水口100的信号的前提条件设置为操作工先给系统发出已作好更换下水口100准备的信号。

可选地，本系统还设有控制面板600，控制面板600包括准备单元610、提示单元620和完成单元630，准备单元610用于连铸平台操作工在需要更换下水口100时输出准备更换信号，提示单元620用于热检测机构500检测到切割端部时发出可更换信号，完成单元630用于连铸平台操作工完成更换下水口100时发出更换完毕信号。

在实际生产过程中，当连铸平台上操作工需要更换下水口100时，按下控制面板600的准备单元610所属的“准备更换”按钮，此时若热检测机构500处于检测到红钢状态，系统灯带不给出开始更换的信号，操作工暂不更换下水口100；如果热金属检测器开始检测不到红钢状态，并且之后又检测到红钢状态，在检测到红钢状态的同时给出开始更换下水口100的信号，操作面板的提示单元620所述的提示器提醒操作工开始更换下水口100。在操作工更换完毕后，通过操作面板的完成单元630所述的“更换完毕”按钮发出更换完毕信号，完成整个更换过程。

可选地，提示单元620包括声光报警器，能够发出声光的提示信息，提示操作工开始更换下水口100。提示单元620也可以由蜂鸣器等更多方式组成。

可选地，系统还设有总控室，总控室与控制面板600信号连接，总控室用于控制切割设备400。具体地，为在操作工进行了下水口100的更换情形中，有关n*L₁+x+2y的待切割的钢坯300，通过控制切割设备400，先按照预设钢坯定尺长度L₁进行切割、并将之依次先切割n-1次，形成定尺长度为L₁的正品钢坯300，接着将剩余的L₁+x+2y进行切割，之后按照正常状态切割。

可选地，系统设有预设最小切除量，下水口100更换时钢坯300远离钢坯出口210的一端为第一端，下水口100更换过程中钢坯出口210继续输出，下水口100更换完成后第一端与钢坯出口210之间的钢坯300长度为(n*L₁+y)。

每次更换下水口100需要截断钢液220，在更换下水口100期间的钢坯300连铸速度有改变，且还有更换下水口100的所耗时间，在这个过程中钢坯300前进，即钢坯出口210持续输出的钢坯300长度为更换下水口100期间的钢坯300连铸速度与更换下水口100的所耗时间的乘积，一般与预设最小切除量y。当该乘积值过大时，可以微调热检测机构500至切割设备400之间的钢坯300的长度，调整至下水口100更换完成后第一端与钢坯出口210之间的钢坯300长度为(n*L₁+y)，后续实际的废坯24量为2y，能够进一步节约钢坯300。

可选地，上述的技术方案中的钢坯300包括品种钢，也可以是其他的钢类。品种钢大多对磷、硫、氧、氮等有害元素控制较严格，一般为达到降低有害元素得目的，都要进行脱氧、精炼处理。

实施例2

一种用于连铸更换下水口100时减少钢坯300废品量的方法，应用于实施例1的用于连铸更换下水口100时减少钢坯300废品量的系统，包括控制切割设备400，在热检测机构500发出开始更换下水口100的信号后，下水口100更换过程中钢坯出口210继续输出，将热检测机构500与结晶器200之间的钢坯300先按照预设钢坯定尺长度L₁依次切割(n-1)段，接着按照长度(L₁+x)进行切割，后续按照预设钢坯定尺长度L₁继续切割；之后将长度(L₁+x)的钢坯300段切割掉x长的废坯24。

从而本实施例的方法，减少更换下水口100而切割钢坯300造成的切废量，具有经济价值，应用简单，实施方便，不需要人工跟踪钢坯接口21的位置，有利于进行推广。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述下水口穿设于结晶器，所述结晶器设有钢坯出口，所述结晶器配置有切割设备，所述切割设备用于切割所述钢坯且于所述钢坯形成切割端部；

所述系统包括热检测机构，钢坯沿所述钢坯出口依次经过所述切割设备和所述热检测机构，所述热检测机构用于检测到所述切割端部时发出开始更换下水口的信号；

钢坯连铸生产存在预设钢坯定尺长度L₁、辊道可运输最短钢坯长度S和预设最小切除量y，所述钢坯出口与所述热检测机构之间的所述钢坯长度为L₂，L₂＝n*L₁+x，其中，n为正整数，x为非负数，0≤x＜(S-2y)。

2.如权利要求1所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，x＝0，L₂＝n*L₁。

3.如权利要求2所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述系统设有预设最小切除量，所述下水口更换时所述钢坯远离所述钢坯出口的一端为第一端，所述下水口更换过程中所述钢坯出口继续输出，所述下水口更换完成后所述第一端与所述钢坯出口之间的所述钢坯长度为(n*L₁+y)。

4.如权利要求1-3中任一项所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述系统还设有控制面板，所述控制面板包括准备单元、提示单元和完成单元，所述准备单元用于连铸平台操作工在需要更换所述下水口时输出准备更换信号，所述提示单元用于所述热检测机构检测到所述切割端部时发出可更换信号，所述完成单元用于连铸平台操作工完成更换所述下水口时发出更换完毕信号。

5.如权利要求1-3中任一项所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，y选为200毫米。

6.如权利要求1所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述热检测机构包括热金属检测器。

7.如权利要求4所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述提示单元包括声光报警器。

8.如权利要求4所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述系统还设有总控室，所述总控室与所述控制面板信号连接，所述总控室用于控制所述切割设备。

9.如权利要求1所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，其特征在于，所述钢坯包括品种钢。

10.一种用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的用于连铸更换下水口时减少钢坯废品量的系统，控制所述切割设备，在所述热检测机构发出开始更换下水口的信号后，所述下水口更换过程中所述钢坯出口继续输出，将所述热检测机构与所述结晶器之间的所述钢坯先按照预设钢坯定尺长度L₁依次切割(n-1)段，接着按照长度(L₁+x)进行切割，后续按照预设钢坯定尺长度L₁继续切割；

将长度(L₁+x)的钢坯段切割掉x长的废坯。

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