CN113649538B - 板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统，从上至下包括钢包、中间包、结晶器，钢包下方设有长水口，中间包下方设有浸入式水口，所述中间包和结晶器之间装有渣线自动控制系统，渣线自动控制系统控制中间包带动浸入式水口在结晶器中上下移动，从而实现自动变渣线的作用，特别是：在中间包中加装连续测温热电偶，并将渣线自动控制系统与连续测温热电偶进行控制连接，连续测温热电偶测出的钢水温度返回渣线自动控制系统，并根据钢水当前过热度，调整中间包的位置进而带动浸入式水口插入结晶器钢水中的深度；本发明有效解决了因浸入式水口插入钢液深度不合理造成的铸坯表面纵裂，提高浸入式水口的使用寿命，降低了生产成本。

Description

板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统。本发明通过控制浸入式水口插入深度，在传统的浸入式水口插入深度自动控制方法上，除提高浸入式水口使用寿命外，还能有效改善异常钢水的铸坯质量。
背景技术
为了预防连铸浇钢过程中钢水的二次氧化，钢水从中间包到结晶器普遍采用浸入式水口+保护渣进行保护浇铸，这种方式大大减少了钢水的二次氧化，然而，保护渣液渣层及钢渣界面对浸入式水口耐火材料的侵蚀大大缩短了浸入式水口的使用寿命，冶金专家对浸入式水口渣线处的材料组成进行了抗侵蚀优化，但是浸入式水口的使用寿命没有获得根本的突破。
奥钢联作为国际知名的板坯连铸机设计企业，发明了一种板坯连铸机浸入式水口自动变渣线系统，连铸机生产前，事先设定好浸入式水口插入结晶器钢水的深度范围，生产过程中，板坯连铸机一级控制系统每隔一段时间自动变一次浸入式水口插入深度，从而有效避免了结晶器保护渣液渣层及钢渣界面对浸入式水口同一位置耐火材料的侵蚀，有效提高了浸入式水口的使用寿命，然而，这种设计并没有考虑浸入式水口插入深度对铸坯质量的影响。侵入式水口插入深度对铸坯质量有重要影响，在不同的钢水温度条件下，插入深度过浅，造成结晶器液面卷渣；插入深度过深，保护渣液渣面不活跃、化渣不良，这两种情况均很容易造成铸坯产生表面纵裂，导致生产成本增加。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的板坯连铸机自动变渣线系统没有考虑浸入式水口插入深度对铸坯质量的影响，很容易造成铸坯产生表面纵裂或结晶器液面卷渣的问题，提供一种板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统。本发明在奥钢联设计的浸入式水口自动变渣线控制基础上，除提高浸入式水口的使用寿命外，还考虑浸入式水口插入深度对铸坯质量的影响。
本发明的技术方案是：板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统，从上至下依次包括钢包、中间包、结晶器，钢包下方设有长水口向中间包提供钢水，中间包下方设有浸入式水口向结晶器提供钢水，所述中间包和结晶器之间装有渣线自动控制系统，渣线自动控制系统控制中间包带动浸入式水口在结晶器中上下移动，从而实现自动变渣线的作用，其特征在于：在中间包中加装连续测温热电偶，并将渣线自动控制系统与连续测温热电偶进行控制连接，渣线自动控制系统根据连续测温热电偶提供的钢水温度，调整中间包的位置进而带动浸入式水口插入结晶器钢水中的深度，具体是：在连铸浇钢过程中，根据钢水种类设定浸入式水口在结晶器中的插入深度，并根据钢水当前过热度与钢水典型过热度范围值的关系调整浸入式水口插入结晶器钢水中的位置，当中间包钢水过热度t在典型过热度T的中上限范围时，侵入式水口自动在设定插入深度H中上限范围内波动；当中间包钢水过热度t处于典型过热度中间值范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H的中间值范围内波动；当中间包钢水过热度t在典型过热度T中下限范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H中下限范围内波动。
一般情况下，所述钢水典型过热度T的范围为10～35℃，浸入式水口插入深度H的范围为100～160mm，根据钢水典型过热度范围值调整浸入式水口插入结晶器钢水中的位置，具体调整方式如下：
(1)当中间包钢水过热度25℃＜t≤35℃时，板坯连铸机渣线自动控制系统自动将侵入式水口插入钢水深度H控制在140～160mm之间变动；
(2)当钢水过热度在15℃≤t≤25℃之间时，板坯连铸机一级机系统自动将侵入式水口插入深度H控制在120～140mm之间变动；
(3)当中间包钢水过热度10℃≤t＜15℃时，板坯连铸机一级机系统自动将侵入式水口插入深度H控制在100～120mm之间变动。
一般情况下，所述渣线自动控制系统每3-6分钟根据钢水当前过热度调整一次浸入式水口的插入深度。优选每4-5分钟调整一次。
本发明相对现有技术的有益效果是：有效解决了因浸入式水口插入深度不合理导致的铸坯表面纵裂。当浇铸低温钢水时，如果渣线自动控制系统在较深的插入深度范围内变动，很容易造成钢水液面结冷钢、化渣不良；当浇铸高温钢水时，如果渣线自动控制系统在较浅的插入深度范围内变动，则保护渣液渣层过后，造成铸坯冷却不均匀。这两种情况均容易造成铸坯表面纵裂，而本发明的技术方案能有效的解决这个问题，通过现场试验，板坯纵裂比例降低约1.5％，按板坯年产量200万吨，纵裂铸坯清理费用10元/吨计，每年可节约成本30万元。
附图说明
图1是本发明系统在进行钢水浇注时的工作示意图；
图2是本发明中浸入式水口插入结晶器的插入区域示意图。
图中：1—钢包，2—中间包，3—结晶器，4—长水口，5—钢水，6—浸入式水口，7—渣线自动控制系统，8—测温热电偶，9—钢渣。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
参见图1、图2，本实施例的技术方案是：板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统，从上至下依次包括钢包1、中间包2、结晶器3，钢包下方设有长水口4向中间包2提供钢水5，中间包下方设有浸入式水口6向结晶器3提供钢水5，所述中间包2和结晶器3之间装有渣线自动控制系统7，渣线自动控制系统7控制中间包2带动浸入式水口6在结晶器3中上下移动，从而实现自动变渣线的作用，特别是：在中间包中加装连续测温热电偶8，并将渣线自动控制系统7与连续测温热电偶8进行控制连接，连续测温热电偶测出的钢水温度返回渣线自动控制系统，渣线自动控制系统根据连续测温热电偶提供的钢水温度，调整中间包的位置进而带动浸入式水口6插入结晶器3钢水中的深度，具体是：在连铸浇钢过程中，根据钢水种类设定浸入式水口在结晶器中的插入深度，并根据钢水当前过热度与钢水典型过热度范围值的关系调整浸入式水口插入结晶器钢水中的位置，当中间包钢水过热度t在典型过热度T的中上限范围时，侵入式水口自动在设定插入深度H中上限范围内波动；当中间包钢水过热度t处于典型过热度中间值范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H的中间值范围内波动；当中间包钢水过热度t在典型过热度T中下限范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H中下限范围内波动，钢渣9浮在钢水上表面。
一般情况下，所述钢水典型过热度T的范围为10～35℃，浸入式水口插入深度H的范围为100～160mm，根据钢水典型过热度范围值调整浸入式水口插入结晶器钢水中的位置，具体调整方式如下：
(1)当中间包钢水过热度25℃＜t≤35℃时，板坯连铸机渣线自动控制系统自动将侵入式水口插入钢水深度控制H在140～160mm之间变动；
(2)当钢水过热度在15℃≤t≤25℃之间时，板坯连铸机一级机系统自动将侵入式水口插入深度H控制在120～140mm之间变动；
(3)当中间包钢水过热度10℃≤t＜15℃时，板坯连铸机一级机系统自动将侵入式水口插入深度H控制在100～120mm之间变动。
一般情况下，所述渣线自动控制系统每3-6分钟根据钢水当前过热度调整一次浸入式水口的插入深度。优选每4-5分钟调整一次。
本实施例以板坯连铸机生产300mm*2200mm规格的Q235B钢为例，钢种的液相温度1515℃，典型过热度为15～35℃，其控制步骤为：
(1)开浇前在连铸机一级机系统选择生产的钢种为Q235B；
(2)设定浸入式水口插入深度范围对应的过热度范围：
过热度范围℃ 10～15℃ 15～25 25～35
插入深度mm 100～120 120～140 140～160
(3)铸机开浇，钢水充满中间包；
(4)开浇正常后，启动中间包钢水连续测温，实时测温数据传输至连铸机一级机系统，一级机每隔5min读取一次中包测温数据，根据中包温度自动调节浸入式水口插入深度范围，每次插入深度调整5mm，示例如下：
浇铸时间min 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 …
中包钢水温度℃ 1536 1541 1546 1540 1534 1532 1531 1530 1528 1531 …
过热度℃ 21 26 31 25 19 17 16 15 13 16
水口插入深度mm 140 145 150 145 140 135 130 125 120 125 …
按上述方案实施后，本次浇注的连铸坯，板坯纵裂由常规变渣线系统的2.97％下降至1.3％，说明本发明技术方案可有效降低板坯纵裂。
实施例2
本实施例的板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统同实施例1，本实施例以板坯连铸机生产300mm*2000mm规格的45钢为例，钢种的液相温度1492℃，其控制步骤为：
(1)开浇前在连铸机一级机系统选择生产的钢种为45钢；
(2)设定浸入式水口插入深度范围对应的过热度范围：
过热度范围℃ 10～15 15～25 25～35
插入深度mm 100～120 120～140 140～160
(3)铸机开浇，钢水充满中间包；
(4)开浇正常后，启动中间包钢水连续测温，实时测温数据传输至连铸机一级机系统，一级机每隔4min读取一次中包测温数据，根据中包温度自动调节浸入式水口插入深度范围，每次插入深度调整5mm：
浇铸时间min 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 …
中包钢水温度℃ 1515 1510 1512 1517 1508 1516 1507 1510 1509 1514 …
过热度℃ 23 18 20 25 16 24 15 18 17 22
水口插入深度mm 140 135 130 125 120 125 130 135 140 135 …
按上述方案实施后，本次浇注的连铸坯，板坯纵裂由常规变渣线系统的3.2％下降至1.4％，说明本发明技术方案可有效降低板坯纵裂。
板坯纵裂一直是钢水浇注工序不可避免的问题，板坯纵裂率每下降1％都非常困难，而本发明通过长期反复的经验摸索加理论研究，发现板坯纵裂率与浸入式水口插入深度之间的关系，将板坯纵裂率降低1.5％个百分比以上，克服了行业内长期以来存在的这个难题。
当然本发明的具体实施方式不限于上述实施例，比如，钢水过热度范围缩小，或者扩大时，根据本发明权利要求1的原理，重新划定过热度的上、中、下限的范围，及插入深度的上、中、下限范围，即可对对应钢种实施浇注，降低板坯纵裂。任何人在依据本发明权利要求的原理下，作出的同等变换，均应视为落入本发明权利要求范围。

Claims (1)

1.板坯连铸机基于钢水温度控制的自动变渣线系统，从上至下依次包括钢包、中间包、结晶器，钢包下方设有长水口向中间包提供钢水，中间包下方设有浸入式水口向结晶器提供钢水，所述中间包和结晶器之间装有渣线自动控制系统，渣线自动控制系统控制中间包带动浸入式水口在结晶器中上下移动，从而实现自动变渣线的作用，其特征在于：在中间包中加装连续测温热电偶，并将渣线自动控制系统与连续测温热电偶进行控制连接，渣线自动控制系统根据连续测温热电偶提供的钢水温度，调整中间包的位置进而带动浸入式水口插入结晶器钢水中的深度，具体是：在连铸浇钢过程中，根据钢水种类设定浸入式水口在结晶器中的插入深度，并根据钢水当前过热度t与钢水典型过热度T范围值的关系调整浸入式水口插入结晶器钢水中的位置，当中间包钢水当前过热度t在钢水典型过热度T的中上限范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H中上限范围内波动；当中间包钢水当前过热度t处于钢水典型过热度T中间值范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H的中间值范围内波动；当中间包钢水当前过热度t在钢水典型过热度T中下限范围时，浸入式水口自动在设定插入深度H中下限范围内波动；所述钢水典型过热度T的范围为10～35℃，浸入式水口插入深度H的范围为100～160mm，根据钢水典型过热度T范围值调整浸入式水口插入结晶器钢水中的位置，具体调整方式如下：
（1）当中间包钢水当前过热度25℃＜t≤35℃时，板坯连铸机渣线自动控制系统自动将浸入式水口插入深度H控制在140～160mm之间变动；
（2）当中间包钢水当前过热度在15℃≤t≤25℃之间时，板坯连铸机渣线自动控制系统自动将浸入式水口插入深度H控制在120～140mm之间变动；
（3）当中间包钢水当前过热度10℃≤t＜15℃时，板坯连铸机渣线自动控制系统自动将浸入式水口插入深度H控制在100～120mm之间变动；
所述渣线自动控制系统每3-6分钟根据钢水当前过热度t调整一次浸入式水口的插入深度。
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