CN114054705B - 结晶器液面稳定性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结晶器液面稳定性控制方法，通过在过渡节上设置闭路油液循环系统，由闭路油液循环系统限制与过渡节相连接的销轴的移动速度，以控制销轴的移动速度，阻止过渡节发生运动状态的跳变。本发明结晶器液面稳定性控制方法，通过设置闭路油液循环系统限制销轴的移动速度，避免了引锭杆在弯曲和拉直过程中出现瞬间运动而产生的抖动，从而可以减小结晶器液面波动，改善连铸开浇过程中结晶器液面稳定性和连铸坯质量。

Description

结晶器液面稳定性控制方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体地说，本发明涉及一种结晶器液面稳定性控制方法。

背景技术

冶金行业的快速发展，钢产量不断提高，连铸工艺得到广泛应用，并发挥着越来越重要作用。在连铸工艺生产过程中，连铸开浇前需要预装入的引锭杆，浇铸时由拉矫机牵引着引锭杆，把铸坯连续地从结晶器拉出，直到引锭杆出拉矫机后与铸坯分离，进入引锭杆存放装置。目前应用的引锭杆设计结构有柔性引锭杆和刚性引锭杆两大类。由于刚性引锭杆长度尺寸较大，存在使用、存放等诸多方面的不便，因此被逐渐淘汰，目前仅少量小方坯连铸机在用，柔性引锭杆由于其结构优势被广泛应用在各种连铸机中。

柔性引锭杆为链式结构，引锭头与过渡节1之间以及过渡节1与过渡节1之间采用双销轴链接，其中1号销轴2和1号销轴孔3设计成一定富余量，在引锭杆弯曲和拉直时存在一定上下运动空间，进而实现引锭杆柔性链接，如图7所示。

柔性引锭杆装入弧形连铸机时，在自然状态下，在拉矫机前端引锭杆过渡节1坐落在支撑辊上，其存在状态如图8所示。连铸开浇后，在拉矫机牵引下，引锭杆开始不断向前运动。在引锭杆运动过程中，每个过渡节1都受到前端过渡节1牵引力、后端过渡节1的拖拽力及自身重力和支撑辊的支撑力四个作用力共同作用，在过渡节1运动到一定位置，会出现不需要支撑力而过渡节1的受力就能平衡的状态。此时过渡节1会脱离支撑辊，逐步区域过渡节1拉直，随着过渡节1运动，所处的位置不同，牵引力和拖拽力方向发生变化，将会导致受力平衡打破，过渡节1的运动状态发生跳变，引起引锭杆出现一定程度抖动，尤其在1号销轴2与1号销轴孔3之间润滑不佳时，抖动程度更为严重。

由于此种柔性引锭杆设计和结构特点，引锭杆在拉坯运动过程中不可避免出现抖动，抖动通过所拉铸坯传递至结晶器内钢水，引起了该时间段内结晶器液面出现连续的液面波动，如图9所示，大大增加了卷渣几率，严重影响到结晶器液面稳定性及连铸坯质量，严重时会出现漏钢事故。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种结晶器液面稳定性控制方法，目的是减小结晶器液面波动，改善连铸开浇过程中结晶器液面稳定性和连铸坯质量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：结晶器液面稳定性控制方法，通过在过渡节上设置闭路油液循环系统，由闭路油液循环系统限制与过渡节相连接的销轴的移动速度，以控制销轴的移动速度，阻止过渡节发生运动状态的跳变。

所述闭路油液循环系统包括与所述销轴相接触的第一活塞和第二活塞、与第一活塞相对布置的第一油塞以及与第二活塞相对布置的第二油塞，销轴位于第一活塞和第二活塞之间且第一活塞和第二活塞为可移动设置，第一活塞与第一油塞之间为容纳液压介质的第一主油腔，第一油塞具有容纳液压介质的第一储油腔以及与第一储油腔和第一主油腔连通的第一阻尼孔，第二活塞与第二油塞之间为容纳液压介质的第二主油腔，第二油塞具有容纳液压介质的第二储油腔以及与第二储油腔和第二主油腔连通的第二阻尼孔。

所述第一活塞、第二活塞、第一油塞和所述第二油塞设置于所述过渡节的内部。

所述过渡节的内部设置连通所述第一储油腔和所述第二储油腔的油路。

所述第一活塞与所述过渡节之间设置第一密封圈。

所述第二活塞与所述过渡节之间设置第二密封圈。

所述液压介质为液压油或水乙二醇。

所述第一油塞和第二油塞通过螺钉固定在所述过渡节上。

本发明结晶器液面稳定性控制方法，通过设置闭路油液循环系统限制销轴的移动速度，避免了引锭杆在弯曲和拉直过程中出现瞬间运动而产生的抖动，从而可以减小结晶器液面波动，改善连铸开浇过程中结晶器液面稳定性和连铸坯质量。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是图2中A-A剖视图；

图2是本发明柔性链式引锭杆连接示意图；

图3是图2中B-B剖视图；

图4是图2中C-C剖视图；

图5是实施本发明之后结晶器液面波动曲线图；

图6是实施本发明前后引锭杆影响坯制造成产品后大尺寸夹杂物数量对比图；

图7是现有技术的柔性链式引锭杆连接示意图；

图8是现有技术的在弧形连铸机中自然状态柔性引锭杆特征示意图；

图9是现有技术的结晶器液面波动曲线图；

图中标记为：1、过渡节；2、1号销轴；3、1号销轴孔；4、2号销轴；5、2号销轴孔；6、销轴；7、第一活塞；8、第一油塞；9、第一密封圈；10、第一主油腔；11、第一储油腔；12、第一阻尼孔；13、第二活塞；14、第二油塞；15、第二密封圈；16、第二主油腔；17、第二储油腔；18、第二阻尼孔；19、工艺间隙；20、油路；21、螺钉；22、轴孔。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图4所示，本发明提供了一种结晶器液面稳定性控制方法，通过在过渡节1上设置闭路油液循环系统，由闭路油液循环系统限制与过渡节1相连接的销轴6的移动速度，以控制销轴6的移动速度，阻止过渡节1发生运动状态的跳变。

具体地说，如图1至图4所示，引锭杆为链式结构，引锭杆包括引锭头和过渡节1，过渡节1设置多个且所有过渡节1为依次布置，相邻两个过渡节1之间通过销轴6连接，引锭头通过销轴6与过渡节1连接。过渡节1上设置让销轴6嵌入的轴孔22，轴孔22为圆孔或椭圆形孔，轴孔22的直径大于销轴6的直径。闭路油液循环系统包括与销轴6相接触的第一活塞7和第二活塞13、与第一活塞7相对布置的第一油塞8以及与第二活塞13相对布置的第二油塞14，销轴6位于第一活塞7和第二活塞13之间且第一活塞7和第二活塞13为可移动设置，第一活塞7与第一油塞8之间为容纳液压介质的第一主油腔10，第一油塞8具有容纳液压介质的第一储油腔11以及与第一储油腔11和第一主油腔10连通的第一阻尼孔12，第二活塞13与第二油塞14之间为容纳液压介质的第二主油腔16，第二油塞14具有容纳液压介质的第二储油腔17以及与第二储油腔17和第二主油腔16连通的第二阻尼孔18。

这只闭路油液循环系统利用运动学原理，利用阻尼孔的阻尼特性，采用特殊设计和装置，防止物体在运动时瞬间发生大幅变化的科学原理，解决了引锭杆运动过程中出现抖动而引起结晶器液面波动的问题。本发明中巧妙使用液压油缸的工作原理，把活塞嵌入每一个过渡节1的销轴6部位，并与阻尼孔配合，连通上下油腔，工作稳定可靠。过渡节1内椭圆孔的设计提高了活塞的可控范围，增加了装置应用适应性和可靠性。

如图1至图4所示，第一活塞7、第二活塞13、第一油塞8和第二油塞14设置于过渡节1的内部，过渡节1内部具有第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔为圆形腔体，轴孔22位于第一容置腔和第二容置腔之间，第一容置腔和第二容置腔处于与轴孔22的轴线相垂直的同一直线上。第一活塞7和第一油塞8位于第一容置腔中且第一活塞7和第一油塞8与第一容置腔同轴，第二活塞13和第二油塞14位于第二容置腔中且第二活塞13和第二油塞14与第二容置腔同轴。第一活塞7位于第一油塞8与销轴6之间，第一油塞8为固定设置在过渡节1上，第一活塞7为沿轴向可移动设置，第一主油腔10为第一容置腔的一部分，第一阻尼孔12为在第一油塞8的面对第一活塞7的端面的中心处设置的圆孔，第一储油腔11为在第一油塞8内部中心处设置的圆形腔体，第一储油腔11的直径大于第一阻尼孔12的直径。第一活塞7的一端可伸入轴孔22中且第一活塞7的该端与销轴6的外圆面相接触，当销轴6在轴孔22中相对于过渡节1进行移动时，销轴6会推动第一活塞7在第一容置腔中沿轴向进行移动，进而第一活塞7推动第一主油腔10中的液压介质经第一阻尼孔12缓慢进入第一油塞8的第一储油腔11中。由于第一阻尼孔12处流量的限制，使第一活塞7受到液压介质的压力作用不能快速移动，从而间接迫使活动销轴6不能快速移动，从而起到消除跳变的目的。第二活塞13位于第二油塞14与销轴6之间，第二油塞14为固定设置在过渡节1上，第二活塞13为沿轴向可移动设置，第二主油腔16为第二容置腔的一部分，第二阻尼孔18为在第二油塞14的面对第二活塞13的端面的中心处设置的圆孔，第二储油腔17为在第二油塞14内部中心处设置的圆形腔体，第二储油腔17的直径大于第二阻尼孔18的直径，第一阻尼孔12和第二阻尼孔18的直径大小相同。第二活塞13的一端可伸入轴孔22中且第二活塞13的该端与销轴6的外圆面相接触，当销轴6在轴孔22中移动时，销轴6会推动第二活塞13在第二容置腔中沿轴向进行移动，进而第二活塞13推动第二主油腔16中的液压介质经第二阻尼孔18缓慢进入第二油塞14的第二储油腔17中。同样由于第二阻尼孔18处流量的限制，使第二活塞13受到液压介质的压力作用不能快速移动，从而间接迫使活动销轴6不能快速移动，从而起到消除跳变的目的。

如图1至图4所示，过渡节1的内部设置连通第一储油腔11和第二储油腔17的油路20，第一储油腔11和第二储油腔17通过油路20相连通，第一储油腔11和第二储油腔17内的液压介质可以通过油路20来回流动。液压介质为液压油或水乙二醇。

如图1至图4所示，第一活塞7与过渡节1之间设置第一密封圈9，第一密封圈9用于实现第一活塞7与过渡节1之间的密封，以防止液压介质泄漏。第一密封圈9为套设于第一活塞7上的O型圈，第一密封圈9设置多个且所有第一密封圈9为沿第一活塞7的轴向依次布置。

如图1至图4所示，第二活塞13与过渡节1之间设置第二密封圈15，第二密封圈15用于实现第二活塞13与过渡节1之间的密封，以防止液压介质泄漏。第二密封圈15为套设于第二活塞13上的O型圈，第二密封圈15设置多个且所有第二密封圈15为沿第二活塞13的轴向依次布置。

如图1至图4所示，在本实施例中，第一密封圈9和第二密封圈15均设置两个。

如图1至图4所示，在本实施例中，第一油塞8是通过螺钉21固定在过渡节1上，螺钉21设置三个且所有螺钉21是以第一活塞7的轴线为中心线沿周向均匀分布。第二油塞14是通过螺钉21固定在过渡节1上，螺钉21设置三个且所有螺钉21是以第二活塞13的轴线为中心线沿周向均匀分布。

为适应不同的连铸机对扇形段弧半径的要求，与销轴6相配合的轴孔22可以圆孔或椭圆孔，而设计成椭圆孔更有利于弧半径较小的连铸机。如图1至图4所示，在本实施例中，轴孔22为椭圆形孔，椭圆形孔的长轴方向与弧的切线方向垂直，这给销轴6更大的调整余地，销轴6移动时，带动第一活塞7和第二活塞13沿轴向进行运动，使液压介质进行流动，通过活塞与阻尼孔配合以及油液的缓冲作用，确保了对销轴6运动状态跳变控制的高可靠性，将销轴6的移动速度控制在设定范围内，从而可以阻止过渡节1发生运动状态的跳变。

如图1至图4所示，在初始状态下，销轴6不移动，销轴6位于轴孔22的中心处，第一主油腔10、第二主油腔16、第一储液腔、第二出油腔和油路20内均充满液压介质，第一活塞7和第二活塞13的端部都与销轴6的外圆面相接触。

如图1至图4所示，在销轴6的轴向上的两端均设置有闭路油液循环系统。

正常工作情况下，引锭杆在拉矫机的拖动下，沿既定弧运动，逐渐被拉出结晶器，第一阻尼孔12和第二阻尼孔18中液压介质的流量能够满足液压介质循环需要。

当引锭头在结晶器内遇阻力或引锭杆的各过渡节1润滑不良时，引锭杆的每一过渡节1都可能发生运动状态的跳变，而这时销轴6推动第一活塞7或第二活塞13沿轴向进行移动，迫使液压截止经过第一阻尼孔12进入第一储油腔11，或迫使液压截止经过第二阻尼孔18进入第二储油腔17。由于第一阻尼孔12或第二阻尼孔18中流量的限制，使第一活塞7或第二活塞13受到液压油的压力作用不能快速移动，从而间接迫使销轴6不能快速移动，从而起到消除跳变的目的。

跳变消除后，引锭杆就会平稳运动，在其拉坯过程中不会引起结晶器内液位波动。从而避免了连铸浇铸时卷渣的发生，提高了连铸浇铸过程稳定性，改善了铸坯质量。

实施本发明后，改善引锭杆运动过程中过渡节1受力变化的情况下弯曲和拉直过程中受到一定阻尼作用而不产生瞬间运动发生突变，避免引锭杆出现抖动而引起结晶器液面波动。图5和图9为实施本发明的控制方法前后结晶器液位曲线，由图9可见，实施本发明后引锭杆拉坯过程中结晶器液位稳定，未发生液面剧烈波动情况，而本发明实施之前，引锭杆拉坯过程中，结晶器液位不稳定，液面波动剧烈，大大增加卷渣风险，严重影响到连铸坯质量。

针对连铸开浇时受引锭杆牵引影响的连铸坯，分别选取实施本发明前后各10支铸坯制造成产品各100件，采用水浸相控阵超声波探伤检测设备进行产品内部大尺寸夹杂物检测，在其他生产条件均一致情况下，通过超声波探伤检测的大尺寸夹杂物水平可以反应液面波动引起卷渣程度。

图6为实施本发明的控制方法前后各100件产品超声波探伤检测大尺寸夹杂物情况。实施本发明后，钢中大尺寸夹杂物大幅降低，表明本发明的控制方法有效改善了结晶器液面波动，大幅降低了卷渣形成大尺寸夹杂物的几率。

本发明的控制方法的实施，能够提高引锭杆运动过程中液面波动，降低卷渣风险，提高铸坯质量。一般对于引锭杆运动不稳定引起液面波动铸坯均采用改判或判废处理。每年按照60万吨连铸坯计算，共计约600个连铸浇次，每个浇次由于引锭杆引起液面波动每流改判或判废1支，5流共改判5支，每支铸坯约5.5吨，改判或判废损失1500元/吨，每年由于实施本发明产生直接经济效益：600×5×5.5×1500＝2475(万元)。同时该发明实施，整体推进马钢冶金制造水平，进一步提升产品质量，增强马钢产品的质量品牌，具有明显的社会效益。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，通过在过渡节上设置闭路油液循环系统，由闭路油液循环系统限制与过渡节相连接的销轴的移动速度，以控制销轴的移动速度，阻止过渡节发生运动状态的跳变；

所述闭路油液循环系统包括与所述销轴相接触的第一活塞和第二活塞、与第一活塞相对布置的第一油塞以及与第二活塞相对布置的第二油塞，销轴位于第一活塞和第二活塞之间，第一活塞与第一油塞之间为容纳液压介质的第一主油腔，第一油塞具有容纳液压介质的第一储油腔以及与第一储油腔和第一主油腔连通的第一阻尼孔，第二活塞与第二油塞之间为容纳液压介质的第二主油腔，第二油塞具有容纳液压介质的第二储油腔以及与第二储油腔和第二主油腔连通的第二阻尼孔；

第一活塞、第二活塞、第一油塞和第二油塞设置于过渡节的内部，过渡节内部具有第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔为圆形腔体，轴孔位于第一容置腔和第二容置腔之间，第一容置腔和第二容置腔处于与轴孔的轴线相垂直的同一直线上；

第一活塞和第一油塞位于第一容置腔中且第一活塞和第一油塞与第一容置腔同轴，第二活塞和第二油塞位于第二容置腔中且第二活塞和第二油塞与第二容置腔同轴；第一活塞位于第一油塞与销轴之间，第一油塞固定设置在过渡节上，第一活塞为沿轴向可移动设置，第一主油腔为第一容置腔的一部分，第一阻尼孔为在第一油塞的面对第一活塞的端面的中心处设置的圆孔，第一储油腔为在第一油塞内部中心处设置的圆形腔体，第一储油腔的直径大于第一阻尼孔的直径；

第一活塞的一端伸入轴孔中且第一活塞的该端与销轴的外圆面相接触，当销轴在轴孔中相对于过渡节进行移动时，销轴会推动第一活塞在第一容置腔中沿轴向进行移动，进而第一活塞推动第一主油腔中的液压介质经第一阻尼孔缓慢进入第一油塞的第一储油腔中；由于第一阻尼孔处流量的限制，使第一活塞受到液压介质的压力作用不能快速移动，从而间接迫使活动销轴不能快速移动，从而起到消除跳变的目的；

第二活塞位于第二油塞与销轴之间，第二油塞固定设置在过渡节上，第二活塞为沿轴向可移动设置，第二主油腔为第二容置腔的一部分，第二阻尼孔为在第二油塞的面对第二活塞的端面的中心处设置的圆孔，第二储油腔为在第二油塞内部中心处设置的圆形腔体，第二储油腔的直径大于第二阻尼孔的直径，第一阻尼孔和第二阻尼孔的直径大小相同；第二活塞的一端可伸入轴孔中且第二活塞的该端与销轴的外圆面相接触，当销轴在轴孔中移动时，销轴会推动第二活塞在第二容置腔中沿轴向进行移动，进而第二活塞推动第二主油腔中的液压介质经第二阻尼孔缓慢进入第二油塞的第二储油腔中；同样由于第二阻尼孔处流量的限制，使第二活塞受到液压介质的压力作用不能快速移动，从而间接迫使活动销轴不能快速移动，从而起到消除跳变的目的。

2.根据权利要求1所述的结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，所述第一活塞、第二活塞、第一油塞和所述第二油塞设置于所述过渡节的内部。

3.根据权利要求1所述的结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，所述过渡节的内部设置有连通所述第一储油腔和所述第二储油腔的油路。

4.根据权利要求1至3任一所述的结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，所述第一活塞与所述过渡节之间设置第一密封圈。

5.根据权利要求1至3任一所述的结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，所述第二活塞与所述过渡节之间设置第二密封圈。

6.根据权利要求4所述的结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，所述液压介质为液压油或水乙二醇。

7.根据权利要求4所述的结晶器液面稳定性控制方法，其特征在于，所述第一油塞和第二油塞通过螺钉固定在所述过渡节上。

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