CN114798740A - 一种铸坯头尾温差的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种铸坯头尾温差的控制方法，包括：依次进行阶梯出坯、定尺、剪切、去除氧化皮、温度测量和控冷工序；其中，在所述温度测量工序生成温度曲线；根据所述温度曲线执行所述控冷工序，使铸坯的头部温度与尾部温度的差值≤40℃。通过本发明的技术方案，可将铸坯的头部与尾部的温差控制在合理的范围内，从而使最终轧制成品的强度均匀，消除由于头尾部温差过大带来的头尾部强度一致性差的问题。

Description

一种铸坯头尾温差的控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁生产技术领域，尤其涉及一种铸坯头尾温差的控制方法。

背景技术

方坯免加热直接轧制已成为当前棒线材生产的发展方向，在该过程中，铸坯无需经加热炉再加热，可直接进入轧机进行轧制，因而提高了效率，并降低了生产成本。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于直接轧制的铸坯未经加热炉再加热，铸坯的头部在连铸机中先生产出来，尾部后生产出来，因此铸坯的头部温度低、尾部温度高。并由此造成了轧后钢材的头部力学强度高、尾部强度低，影响了产品质量稳定性。因此，如何在方坯免加热直接轧制中，将铸坯保持头尾温差控制在合理范围内，是需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种铸坯头尾温差的控制方法，以解决现有的方坯免加热直接轧制中，铸坯头尾温差过大的问题。

为达上述目的，本发明实施例提供一种铸坯头尾温差的控制方法，包括：依次进行阶梯出坯、定尺、剪切、去除氧化皮、温度测量和控冷工序；其中，在温度测量工序生成温度曲线；根据温度曲线执行控冷工序，使铸坯的头部温度与尾部温度的差值≤40℃。

进一步的，将铸坯的头部温度与尾部温度的差值控制于20℃～40℃。

进一步的，在进行阶梯出坯工序前还包括：在送坯辊道外侧设置多层的保温罩。

进一步的，保温罩的外层为钢壳、中间层为耐高温保温棉、内层为耐高温反射材料。

进一步的，通过塞棒控流和红外成像方式形成阶梯出坯。

进一步的，剪切工序采用液压剪完成；定尺工序具体包括：在送坯辊道上距液压剪预定距离处设置接触式定尺装置；当铸坯的头部接触到接触式定尺装置时，接触式定尺装置向控制系统输出剪切动作信号；控制系统向液压剪发出动作指令；液压剪根据动作指令切断铸坯。

进一步的，去除氧化皮工序具体包括：在送坯辊道的两侧设置电机驱动的钢丝刷；在铸坯与钢丝刷接触时，通过钢丝刷去除铸坯侧面的氧化皮。

进一步的，温度测量工序具体包括：在钢丝刷的下游位置设置高温计；当铸坯的头部进入到高温计的测温范围时，开始对铸坯上的去除氧化皮的侧面进行温度测量；按预定时间间隔记录相应时刻的温度测量结果；至铸坯的尾部移出高温计的测温范围时停止温度测量；通过所有记录下来的测量结果绘制温度曲线，温度曲线用于反映铸坯从头部到尾部间不同位置的温度差异。

进一步的，控冷工序所采用的方式为：在铸坯外侧的左上、左下、右下、右上四个位置，沿送坯辊道方向均布多个水喷头；将每个水喷头的出水形状设计为矩形。

进一步的，根据温度曲线进行控冷工序具体包括：根据温度曲线，在铸坯上确定比铸坯头部温度高20℃的起始位置；通过水喷头对铸坯上的起始位置之后的部分喷水；根据温度曲线及铸坯的移动速度实时调整每个喷头的喷水强度。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明的技术方案中，通过结构简单可靠的接触式机械定尺装置配合液压剪操作，可快速切断铸坯，减少等待时间和温降；同时在进入轧机前测量铸坯表面温度并形成温度趋势线，根据温度趋势线实时调整各喷头的喷水强度，以此方式冷却铸坯后段，降低铸坯头尾温差，使得进入轧机前的铸坯头尾温差控制在合理范围之内，进而保证了最终轧制成品头尾部强度差也控制在合理范围内，大幅度提高了产品质量稳定性。

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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中去除氧化皮工序、测温工序和控冷工序所用设备的结构示意图；

图2是本发明实施例中控冷工序的水喷头布置示意图；

图3是本发明实施例中水喷头的喷射保护范围示意图(图2中的A向视图)；

图4是本发明实施例中水喷头的喷孔结构示意图；

图5是本发明实施例中接触式定尺装置的结构示意图；

附图标号：1、铸坯；11、角部；2、专用保温罩；3、送坯辊道；31、送坯辊道侧板；4、水喷头；41、喷孔；42、矩形喷水覆盖区；5、高温计；6、控制系统；7、钢丝刷；8、接触式定尺装置；81、长连杆；82、动触点；83、定尺装置支座；84、静触点；85、防护罩；87、复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种铸坯头尾温差的控制方法，包括：

依次进行阶梯出坯、定尺、剪切、去除氧化皮、温度测量和控冷工序；其中，在所述温度测量工序生成温度曲线；根据所述温度曲线执行所述控冷工序，使铸坯的头部温度与尾部温度的差值≤40℃。

由于通常铸坯尾部温度高于头部温度，且越靠近尾部温度越高，所以，为了控制铸坯的头尾部温差，本申请采用特殊设计的喷头为铸坯中后端温度较高的部位冷却降温，使其温度与头部温度趋于一致。而为了合理控制温度变化，就需要量化并合理控制喷头的出水量，因此在采用喷头进行冷却之前，先要进行铸坯表面的测温，得出各记录点的实际温度，并根据各记录点的实际温度绘制出反应铸坯不同位置处温度变化趋势的温度曲线，之后将该温度曲线输入控制系统，使控制系统根据温度曲线对铸坯上各点进行区别对待，使温度越高的部位，对应的喷头喷水量越大，降温幅度最大，而温度相应较低的部位则喷水量较小。通过该方式，可使铸坯的头部温度与尾部温度的差值控制在40℃以内。

进一步的，铸坯的头部温度与尾部温度的差值应控制于20℃～40℃。

实际应用中，难以实现头部温度与尾部温度的完全一致，也无需完全一致，根据实测和分析，将头尾温差控制在20℃～40℃即可满足要求。

进一步的，在进行阶梯出坯工序前还包括：在送坯辊道外侧设置多层的保温罩。

为了减少铸坯温降，在连铸机到轧机入口处全程采用全封闭式的多层保温罩覆盖，其中，连铸机的拉矫机至液压剪之间的保温罩不开孔，液压剪后的保温罩在其上部铸坯定尺位置开一个直径10mm的小孔，便于观察铸坯的位置。

进一步的，所述保温罩的外层为钢壳、中间层为耐高温保温棉、内层为耐高温反射材料，以此来最大程度地减少热量损失。

进一步的，通过塞棒控流和红外成像方式形成阶梯出坯。

铸坯定尺由两种方式控制，分别是接触式机械装置控制定尺和红外成像控制定尺。形成阶梯出坯前，采用塞棒控流+红外成像的方式形成阶梯出坯，之后再将所有的保温罩盖好，控制各流拉速相等，并切换为接触式机械装置(即接触式定尺装置)控制按定尺剪切。使用阶梯出坯方式，确保铸坯一剪断就可进入高速送坯辊道，以最快速度进入轧机，减少等待时间下的温降。

进一步的，所述剪切工序采用液压剪完成；所述定尺工序具体包括：在送坯辊道上距所述液压剪预定距离处设置接触式定尺装置；当铸坯的头部接触到所述接触式定尺装置时，所述接触式定尺装置向控制系统输出剪切动作信号；控制系统向所述液压剪发出动作指令；所述液压剪根据所述动作指令切断铸坯。

连铸机使用液压剪来剪切铸坯，液压剪的铸坯剪切速度快，可减少铸坯的等待时间及温降。接触式定尺装置8的结构如图5所示，在铸坯定尺处(例如，距液压剪10米或11 米处)设置机械式的接触式定尺装置8。接触式定尺装置8上设置有水平布置的长连杆81，其中部与定尺装置支座83相铰接，可以铰接点为圆心转动，长连杆81的一端通过送坯辊道侧板31上的开孔伸入到送坯辊道3内侧，并位于铸坯1的运行轨迹上，另一端设置有动触点82，在动触点82的上方固定设置有静触点84，静触点84通过导线与外部的控制系统6的信号接收端电连接。铸坯1在送坯辊道3上运行至接触式定尺装置8所在位置时，长连杆81上的伸向送坯辊道3内侧的一端被压下，另一端反向抬起(同时将复位弹簧87 拉长)，使得动触点82接触到静触点84，从而向控制系统6(电脑或PLC等)给出电信号，控制系统6立刻向液压剪给出剪切信号，液压剪即切断铸坯1；铸坯1剪断后被送坯辊道3送走，在复位弹簧87的拉力作用下，接触式定尺装置8复位(即长连杆81恢复到初始的水平状态)，当下一个铸坯1再次通过时，接触式定尺装置8的长连杆81再次被压下，控制系统6再次给出铸坯剪切信号1次。重复上述步骤，即可实现连续的铸坯剪切操作。该装置中，为了避免刮伤铸坯1，在长连杆81上的伸向送坯辊道3内侧的一端端部可以设置若干个圆柱体的导轮，当接触铸坯1时，导轮可随着铸坯1的移动而转动。同时，为了避免异物掉入影响使用，可在该装置的外侧布置一个防护罩85，当需要调整或检修时，可从上方将保护罩85吊起移开。此外，为了使触点接触可靠，避免接触不良，可将静触点84采用长片状带弹性的金属材料制作。

进一步的，所述去除氧化皮工序具体包括：在送坯辊道的两侧设置电机驱动的钢丝刷；在铸坯与所述钢丝刷接触时，通过所述钢丝刷去除铸坯侧面的氧化皮。

为了避免氧化铁皮对后续温度测量准确性的影响，应在测量温度前去除铸坯表面的氧化皮。

如图1所示，为了满足去除氧化皮和测温、控冷工序的特殊要求，保温罩中包含了一段用于测温及控冷的专用保温罩2(保温罩的保温层结构与前述保温罩或现有的普通保温罩无差别，但因内部设置了氧化铁皮去除装置、温度测量点、温度调整装置等设备，被称为专用保温罩)，该专用保温罩2位于轧机前。沿铸坯1的输送方向，该专用保温罩2内包括了三个工序所应用的设备，分别是氧化铁皮去除装置、温度测量点、温度调整装置，前述的氧化铁皮去除装置即位于该专用保温罩2中。

氧化铁皮去除装置是由电机带动旋转的圆柱形的钢丝刷7，其转动方向与铸坯1运动方向相反；圆柱形钢丝刷7垂直于地面，并安装在轧机前送坯辊道3的侧面，当铸坯1通过时，电机带动钢丝刷7旋转去除铸坯1表面的氧化铁皮。

进一步的，所述温度测量工序具体包括：在所述钢丝刷的下游位置设置高温计；当铸坯的头部进入到高温计的测温范围时，开始对铸坯上的去除氧化皮的侧面进行温度测量；按预定时间间隔记录相应时刻的温度测量结果；至铸坯的尾部移出高温计的测温范围时停止温度测量；通过所有记录下来的测量结果绘制温度曲线，所述温度曲线用于反映铸坯从头部到尾部间不同位置的温度差异。

在专用保温罩2中的氧化铁皮去除装置之后，沿送坯辊道3方向还设置有多个在温度测量点，每个温度测量点均配置高温计5进行温度测量，温度测量点与圆柱形的钢丝刷7位于同一水平线上，高温计5测量去除氧化铁皮后的铸坯1温度，并以预定时间间隔来记录测量值(例如每隔0.1S记录1个数)，将测量值传入控制系统6(例如电脑等)后，可根据多个测量值数据绘制成趋势线，该趋势线代表铸坯1的头部到尾部间的温度情况。

进一步的，所述控冷工序所采用的方式为：在铸坯外侧的左上、左下、右下、右上四个位置，沿送坯辊道方向均布多个水喷头；将每个所述水喷头的出水形状设计为矩形。

在专用保温罩2中还设置有温度调整装置，用以完成控冷工序。温度调整装置的长度与铸坯1相当，如图2所示，温度调整装置主要由多颗水喷头4构成，这些水喷头4布置于送坯辊道3外侧的专用保温罩2的四个角点位置处。并且，应保证在铸坯1的同一截面的4个角上各布置有1颗水喷头4，即同一截面内左上、右上、左下、右下共有4颗喷头 4，而不应将水喷头4布置于铸坯1的正下方，以避免水喷头4因铸坯1上的氧化铁皮掉落而堵塞进而导致无法使用。在专用保温罩2的长度方向上，水喷头4均匀布置，即形成了4排喷头，同一排上的喷头间距以喷出的水能完全覆盖铸坯1表面为配置原则。由于送坯辊道3的下方辊子间和侧面都均有间隙，因而位于左下方和右下方的水喷头4是可以将冷却用水喷射到铸坯1的侧面和下方的。

此外，水喷头4的喷孔41处不应采用普通的圆孔设计，而是将喷孔41设计为中空的矩形(如图4所示)，这样就可以如图3所示将喷出的水的保护范围形成为一个矩形喷水覆盖区42(也称：外围为矩形的环形喷水覆盖区，普通圆孔出水的保护范围为圆形或圆环形)。这样一来，由于铸坯1为方坯，而水喷头4布置于专用保温罩2内侧的四个角点处，因而水喷头4位于铸坯1截面正方形的对角线连线上；由于铸坯1的角部11是二维传热，其温降速度快，因此水喷嘴4喷出的喷水覆盖区42的正中部水量小，两边部分水量大，可避免铸坯1角部11温降过大，保持铸坯1整体的温度均匀性。

进一步的，所述根据温度曲线进行所述控冷工序，具体包括：根据所述温度曲线，在铸坯上确定比铸坯头部温度高20℃的起始位置；通过所述水喷头对铸坯上的所述起始位置之后的部分喷水；根据所述温度曲线及铸坯的移动速度实时调整每个喷头的喷水强度。

铸坯1头部进入轧机时开始喷水控制表面温度，铸坯1头部区域温度较低，不喷水；以铸坯1的表面温度趋势曲线为准，水喷头4的水量由电脑(控制系统6)控制，从铸坯 1头部向后，温度较头部升高20℃时开始喷水冷却，温度升高越多，喷水强度越大，且出水的区域跟随铸坯1的移动而移动。

在一个生产HRB400E钢筋的具体实施例中，铸坯的断面为165mm×165mm，铸坯长度为11m，采用前述的铸坯头尾温差控制方法，测绘后生成的温度曲线显示铸坯5m处温度较头部升高20℃，10m处温度较头部升高55℃，则从铸坯5m处开始喷水冷却，温度升高越多，喷水强度越大，最终将铸坯头尾温差控制为28℃。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，包括：

依次进行阶梯出坯、定尺、剪切、去除氧化皮、温度测量和控冷工序；

其中，

在所述温度测量工序生成温度曲线；

根据所述温度曲线执行所述控冷工序，使铸坯的头部温度与尾部温度的差值≤40℃。

2.如权利要求1所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，将铸坯的头部温度与尾部温度的差值控制于20℃～40℃。

3.如权利要求1所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，在进行阶梯出坯工序前还包括：

在送坯辊道外侧设置多层的保温罩。

4.如权利要求3所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，所述保温罩的外层为钢壳、中间层为耐高温保温棉、内层为耐高温反射材料。

5.如权利要求2所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，通过塞棒控流和红外成像方式形成阶梯出坯。

6.如权利要求2所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，所述剪切工序采用液压剪完成；所述定尺工序具体包括：

在送坯辊道上距所述液压剪预定距离处设置接触式定尺装置；

当铸坯的头部接触到所述接触式定尺装置时，所述接触式定尺装置向控制系统输出剪切动作信号；

控制系统向所述液压剪发出动作指令；

所述液压剪根据所述动作指令切断铸坯。

7.如权利要求2所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，所述去除氧化皮工序具体包括：

在送坯辊道的两侧设置电机驱动的钢丝刷；

在铸坯与所述钢丝刷接触时，通过所述钢丝刷去除铸坯侧面的氧化皮。

8.如权利要求7所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，所述温度测量工序具体包括：

在所述钢丝刷的下游位置设置高温计；

当铸坯的头部进入到高温计的测温范围时，开始对铸坯上的去除氧化皮的侧面进行温度测量；

按预定时间间隔记录相应时刻的温度测量结果；

至铸坯的尾部移出高温计的测温范围时停止温度测量；

通过所有记录下来的测量结果绘制温度曲线，所述温度曲线用于反映铸坯从头部到尾部间不同位置的温度差异。

9.如权利要求2所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，所述控冷工序所采用的方式为：

在铸坯外侧的左上、左下、右下、右上四个位置，沿送坯辊道方向均布多个水喷头；

将每个所述水喷头的出水形状设计为矩形。

10.如权利要求8—9所述的铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，所述根据温度曲线进行所述控冷工序，具体包括：

根据所述温度曲线，在铸坯上确定比铸坯头部温度高20℃的起始位置；

通过所述水喷头对铸坯上的所述起始位置之后的部分喷水；

根据所述温度曲线及铸坯的移动速度实时调整每个喷头的喷水强度。

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