CN116493563B - 一种结晶器液面控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种结晶器液面控制系统，包括中间包、顶部与中间包连接并且底部贯穿结晶器上密封盖并延伸至结晶器内部的浸入式水口，包括套接在浸入式水口外侧面的液面控制组件、与结晶器连接的压力控制组件，液面控制组件将结晶器内部分割成密封的气体腔室和液体腔室，液面控制组件包括底板，底板与浸入式水口滑动式密封连接，底板侧端面与结晶器内侧壁密封连接。通过液压控制组件将结晶器内部分割成气体腔室和液体腔室，通过控制气体腔室内的气压使得钢水填满整个液体腔室，钢水上表面与底板底部充分接触，通过限制钢水上表面的波动范围，实现对液体表面波动的控制，通过中空保护渣层和斜孔，降低钢液对保护渣的冲击，减少卷渣情况，提高铸坯质量。

Description

一种结晶器液面控制系统

技术领域

本发明涉及一种液面控制系统，特别提供了一种结晶器液面控制系统，属于冶金连铸设备技术领域。

背景技术

随着我国工业化的发展，在铸造业中经常使用连铸机进行钢铁的铸造，而结晶器则是是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。钢水通过中间包到达结晶器冷却逐渐形成铸件，最后通过拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的铸坯。

对于铸坯的质量也存在许多影响因素，比如随着结晶器内钢水液面波动增加，将使铸坯壳内非金属夹杂物的含量明显增高，最终降低产品的质量；另外，结晶器液面波动将导致钢水卷渣，造成铸坯内部夹杂物含量超标，严重时会造成铸坯纵裂或出现漏钢等严重的生产事故。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种结晶器液面控制系统，本发明通过使用液面控制组件和压力控制组件控制液面的波动，解决了因液面波动导致卷渣从而影响铸坯质量的问题。

技术方案：一种结晶器液面控制系统，包括中间包、顶部与中间包连接并且底部贯穿结晶器上密封盖并延伸至结晶器内部的浸入式水口，

包括套接在浸入式水口外侧面的液面控制组件、与结晶器连接的压力控制组件，所述液面控制组件将结晶器内部分割成密封的气体腔室和液体腔室，所述液面控制组件包括底板，所述底板与浸入式水口滑动式密封连接，所述底板侧端面与结晶器内侧壁密封连接。

本发明通过用液面控制组件将结晶器内部分割成气体腔室和液体腔室，通过压力控制组件使气体腔室内产生气压，通过气压控制钢水进入液体腔室的流速，钢水进入液体腔室后由于液体压力大于气体压力，钢水将底板向上顶，由于初始时刻，底板底部与结晶器底部内壁间距较小，从而限制了钢水在进入液体腔室后，液面可波动的范围，钢水的液面与底板底部大面积接触，减小了钢水液面的波动和卷渣情况的出现，还可以通过压力控制装置控制液面的高度，提高了铸坯的质量。

优选项，为了保证底板和浸入式水口之间的气密性，所述浸入式水口靠近底部的外侧面设有限位部，所述底板下端面与限位部上端面接触。当钢水通过浸入式水口填满液体腔室内后，由于气体腔室内的压力小于液体腔室内的压力，所以底板会由于较大的钢水压力而向压力较小的气体腔室移动，通过限位部可以防止底板移动到浸入式水口底端后发生脱落导致密封处直接与钢水接触影响气密性。

优选项，为了提高底板和浸入式水口的气密性，所述液面控制组件包括贯穿底板并与底板固定连接的伸缩部，所述伸缩部与浸入式水口滑动式密封套接，所述伸缩部内部与浸入式水口形成钢水通道。将伸缩部与底板固定连接使得伸缩部和底板同时沿着浸入式水口上下滑动，提高了底板和浸入式水口的气密性。

优选项，为了确保底板与浸入式水口之间密封性，所述底板通过环形密封部与浸入式水口滑动式密封连接。

优选项，为了确保底板侧端面与结晶器内壁的密封性，所述底板的侧端面设有环形密封部。

优选项，为了提高气体腔室和液体腔室的密封性，所述环形密封部为至少两组环形密封齿，所述每组密封齿之间形成间隙。将环形密封部设置为迷宫密封，可以同时保证气体腔室和液体腔室的密封性，气流每经过一个齿后，压力就降低一次，随着气流体积比体积的不断增加，通过间隙的速度不断加快，因而越到下游经过一个齿的压力就会降越多，如此逐齿重复直至通过全部密封，压力越来越低，比体积越来越大，气流速度越来越高，最后压力趋近于背压，达到了密封的目的。

优选项，为了减小卷渣的情况，所述底板内部设有中空保护渣层，所述底板底部设有通孔，所述液体腔室内的钢水通过通孔进入保护渣层。由于底板上设有通孔，钢水在进入保护渣层后不会产生较大的冲击力，减小钢水波动，并且钢水在通过保护渣层，将非金属夹杂物被吸收后，再从通孔中循环流出，循环往复，不仅能够使得液面的波动减小避免卷渣现象，同时由于钢水在通孔中的循环流动，达到了吸收非金属夹杂物的效果，进一步提高了铸坯的质量。

优选项，为了降低钢水对保护渣的冲击，所述通孔为与钢水流动方向相反的斜孔。通过斜孔对钢水的流动起到抑制作用，降低钢液对保护渣的冲击。

优选项，为了降低液面波动，所述斜孔的角度方向与钢水的流动方向的夹角小于90°。通过斜孔角度方向和钢水流动方向的设置，确保了钢水不会直接冲击到保护渣，其缓冲作用有效降低液面波动确保了钢水不会直接冲击到保护渣，提高铸坯质量，减小卷渣情况，降低液面波动幅度。

优选项，为了控制气体腔室内的压力，所述压力控制组件包括互相连接的气泵和减压阀、安装在减压阀上的气压表，所述压力控制组件控制气体腔室内的气压。可以通过减压阀控制气体腔室内部的气体压力反馈至气压表上，不仅可以通过气压得出此时的钢水体积，也可以通过控制气体压力来控制液面的高度，进一步提高了铸坯的质量。

有益效果：本发明通过液压控制组件将结晶器内部分割成气体腔室和液体腔室，通过压力控制组件控制气体腔室内的气压来使得钢水在进入液体腔室时，钢水填满整个液体腔室，并且钢水上表面可以与底板底部充分接触，通过限制钢水上表面的波动范围，以达到对液体表面波动的控制，并且可以通过压力控制组件控制液面高度以及通过气压得出此时的钢水体积，通过环形密封部确保底板与浸入式水口之间密封性以及底板侧端面与结晶器内壁的密封性，通过在底板设置中空保护渣层和斜孔，降低钢液对保护渣的冲击，减少了卷渣情况的出现，提高了铸坯的质量。

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，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的液面控制组件实施例结构图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种结晶器2液面控制系统，包括中间包1、顶部与中间包1连接并且底部贯穿结晶器2上密封盖并延伸至结晶器2内部的浸入式水口3，

包括套接在浸入式水口3外侧面的液面控制组件4、与结晶器2连接的压力控制组件5，所述液面控制组件4将结晶器2内部分割成密封的气体腔室6和液体腔室7，所述液面控制组件4包括底板41，所述底板41与浸入式水口3滑动式密封连接，所述底板41侧端面与结晶器2内侧壁密封连接。

通过用液面控制组件4将结晶器2内部分割成气体腔室6和液体腔室7，通过压力控制组件5使气体腔室6内产生气压，通过气压控制钢水进入液体腔室7的流速，钢水进入液体腔室7后由于液体压力大于气体压力，钢水将底板41向上顶，由于初始时刻，底板41底部与结晶器2底部内壁间距较小，从而限制了钢水在进入液体腔室7后，液面可波动的范围，钢水的液面与底板41底部大面积接触，减小了钢水液面的波动和卷渣情况的出现，还可以通过压力控制组件5控制液面的高度，提高了铸坯的质量。

为了保证底板41和浸入式水口3之间的气密性，所述浸入式水口3靠近底部的外侧面设有限位部8，所述底板41下端面与限位部8上端面接触。当钢水通过浸入式水口3填满液体腔室7内后，由于气体腔室6内的压力小于液体腔室7内的压力，所以底板41会由于较大的钢水压力而向压力较小的气体腔室6移动，通过限位部8可以防止底板41移动到浸入式水口3底端后发生脱落导致密封处直接与钢水接触影响气密性。

如图2所示，为了提高底板41和浸入式水口3的气密性，所述液面控制组件4包括贯穿底板41并与底板41固定连接的伸缩部42，所述伸缩部42与浸入式水口3滑动式密封套接，所述伸缩部42内部与浸入式水口3形成钢水通道。将伸缩部42与底板41固定连接使得伸缩部42和底板41同时沿着浸入式水口3上下滑动，提高了底板41和浸入式水口3的气密性。

如图1所示，为了确保底板41与浸入式水口3之间密封性，所述底板41通过环形密封部9与浸入式水口3滑动式密封连接。

如图1-图2所示，为了确保底板41侧端面与结晶器2内壁的密封性，所述底板41的侧端面设有环形密封部9。

为了提高气体腔室6和液体腔室7的密封性，所述环形密封部9为至少两组环形密封齿，所述每组密封齿之间形成间隙。将环形密封部9设置为迷宫密封，可以同时保证气体腔室6和液体腔室7的密封性，气流每经过一个齿后，压力就降低一次，随着气流体积比体积的不断增加，通过间隙的速度不断加快，因而越到下游经过一个齿的压力就会降越多，如此逐齿重复直至通过全部密封，压力越来越低，比体积越来越大，气流速度越来越高，最后压力趋近于背压，达到了密封的目的。

为了减小卷渣的情况，所述底板41内部设有中空保护渣层10，所述底板41底部设有通孔11，所述液体腔室7内的钢水通过通孔11进入保护渣层。由于底板41上设有通孔11，钢水在进入保护渣层后不会产生较大的冲击力，减小钢水波动，并且钢水在通过保护渣层，将非金属夹杂物被吸收后，再从通孔11中循环流出，循环往复，不仅能够使得液面的波动减小避免卷渣现象，同时由于钢水在通孔11中的循环流动，达到了吸收非金属夹杂物的效果，进一步提高了铸坯的质量。

为了降低钢水对保护渣的冲击，所述通孔11为与钢水流动方向相反的斜孔。通过斜孔对钢水的流动起到抑制作用，降低钢液对保护渣的冲击。

为了降低液面波动，所述斜孔的角度方向与钢水的流动方向的夹角小于90°。通过斜孔角度方向和钢水流动方向的设置，确保了钢水不会直接冲击到保护渣，其缓冲作用有效降低液面波动确保了钢水不会直接冲击到保护渣，提高铸坯质量，减小卷渣情况，降低液面波动幅度。

为了控制气体腔室6内的压力，所述压力控制组件5包括互相连接的气泵51和减压阀52、安装在减压阀52上的气压表53，所述压力控制组件5控制气体腔室6内的气压。可以通过减压阀52控制气体腔室6内部的气体压力反馈至气压表53上，不仅可以通过气压得出此时的钢水体积，也可以通过控制气体压力来控制液面的高度，进一步提高了铸坯的质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种结晶器液面控制系统，包括中间包(1)、顶部与中间包(1)连接并且底部贯穿结晶器(2)上密封盖并延伸至结晶器(2)内部的浸入式水口(3)，

其特征在于：包括套接在浸入式水口(3)外侧面的液面控制组件(4)、与结晶器(2)连接的压力控制组件(5)，所述液面控制组件(4)将结晶器(2)内部分割成密封的气体腔室(6)和液体腔室(7)，所述液面控制组件(4)包括底板(41)，所述底板(41)与浸入式水口(3)滑动式密封连接，所述底板(41)侧端面与结晶器(2)内侧壁密封连接；

所述浸入式水口(3)靠近底部的外侧面设有限位部(8)，所述底板(41)下端面与限位部(8)上端面接触；

所述液面控制组件(4)包括贯穿底板(41)并与底板(41)固定连接的伸缩部(42)，所述伸缩部(42)与浸入式水口(3)滑动式密封套接，所述伸缩部(42)内部与浸入式水口(3)形成钢水通道。

2.根据权利要求1所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述底板(41)通过环形密封部(9)与浸入式水口(3)滑动式密封连接。

3.根据权利要求1所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述底板(41)的侧端面设有环形密封部(9)。

4.根据权利要求3所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述环形密封部(9)为至少两组环形密封齿，所述每组密封齿之间形成间隙。

5.根据权利要求1所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述底板(41)内部设有中空保护渣层(10)，所述底板(41)底部设有通孔(11)，所述液体腔室(7)内的钢水通过通孔(11)进入保护渣层(10)。

6.根据权利要求5所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述通孔(11)为与钢水流动方向相反的斜孔。

7.根据权利要求6所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述斜孔的角度方向与钢水的流动方向的夹角小于90°。

8.根据权利要求1所述的结晶器液面控制系统，其特征在于：所述压力控制组件(5)包括互相连接的气泵(51)和减压阀(52)、安装在减压阀(52)上的气压表(53)，所述压力控制组件(5)控制气体腔室(6)内的气压。