專利名稱：一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連鑄澆注方法及其裝置，特別涉及一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)鋼銖產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，如輸送 天然氣的管道用鋼、海洋鉆探、平臺(tái)結(jié)構(gòu)用鋼等均要求具有高強(qiáng)度、高韌性、優(yōu) 良焊接性能以及良好抵抗氫致破裂性。連鑄過程中常出現(xiàn)的鑄坯表面裂紋、深的 振痕、表面夾渣等缺陷將會(huì)嚴(yán)重影響鑄坯表面質(zhì)量問題， 一直是限制鋼鐵產(chǎn)品質(zhì) 量和產(chǎn)量獲得進(jìn)一步提高的瓶頸問題。為此國(guó)內(nèi)外已采用中間包等離子加熱技 術(shù)、液壓振動(dòng)技術(shù)、非正弦振動(dòng)、電磁(制動(dòng))攪拌、熱頂結(jié)晶器、結(jié)晶器銅板 及水縫優(yōu)化技術(shù)、高性能保護(hù)渣等技術(shù)來提高產(chǎn)品表面質(zhì)量。通過在穩(wěn)定控制結(jié) 晶器液面鋼水溫度的方法，達(dá)到降低振痕深度、減少表面縱裂和其它表面裂紋和 穩(wěn)定結(jié)晶器保護(hù)渣化渣效果等目的。對(duì)于穩(wěn)定結(jié)晶器鋼水溫度或過熱度的方法，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有類似的工藝出現(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)方法和途徑大不相同。如，國(guó)內(nèi)外己經(jīng)申請(qǐng)的專利一部分主要是針對(duì)結(jié)晶器冷卻方面，通過調(diào)整結(jié)晶器彎月面坯殼傳熱速度途徑來實(shí)現(xiàn)，如專利CN02819136.6， CN03809520.3， EP0560061， US2005115695， 一部分主要針對(duì) 調(diào)整結(jié)晶器澆注鋼水溫度，通過特定不同的方法來調(diào)整澆注溫度，它或通過對(duì)流 入結(jié)晶器的鋼水進(jìn)行加熱(加熱爐)或冷卻(水冷浸入式水口)如 CN200510044099.6， CN200520091068.1。這些方法或需要耗費(fèi)電能(加熱爐)， 或增加了澆注安全方面問題(水冷浸入式水口)，因而這些技術(shù)難以推廣。公開 發(fā)表的相關(guān)文章除了上述內(nèi)容外，大多停留在對(duì)中間包鋼水溫度或過熱度控制方 面，如中間包等離子加熱方法、減少中間包鋼水熱損失等等。鋼水從鋼包到中間 包，影響鋼水溫度的因素太多，要非常穩(wěn)定的控制在一個(gè)極窄的范圍內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)， 因而連鑄坯表面質(zhì)量問題一直無法穩(wěn)定控制6 —句話，只需要控制了結(jié)晶器澆注 工藝的第一環(huán)節(jié)，連鑄坯表面質(zhì)量問題就解決了 80%以上。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法及其裝 置，主要解決現(xiàn)有的穩(wěn)定結(jié)晶器鋼水溫度或過熱度的方法存在的能耗高、存在安 全隱患的技術(shù)問題。本發(fā)明的思路是通過測(cè)量結(jié)晶器液面鋼水溫度或中間包鋼水溫度來控制結(jié)
晶器電磁制動(dòng)(或攪拌)電流參數(shù)，達(dá)到恒溫(或等過熱度)結(jié)晶器澆注的目的。 本發(fā)明的理論基礎(chǔ)主要有兩個(gè)， 一個(gè)是結(jié)晶器鋼液面過熱度越高，鑄坯表面的振 痕深度就越淺，這樣有利于減少鑄坯表面夾渣與橫裂、角裂缺陷。但如果結(jié)晶器 鋼液面溫度過高或溫度不均勻，又會(huì)增加鑄坯表面縱裂的發(fā)生率和拉漏的危險(xiǎn)， 同時(shí)還會(huì)降低連鑄坯的等軸晶率，因此工藝上只能通過降低拉速犧牲鑄機(jī)的產(chǎn)能 來避免；另一個(gè)是結(jié)晶器電磁制動(dòng)(或攪拌)技術(shù)能夠提高結(jié)晶器鋼液面溫度 10~15°C，升溫的原理是減緩熱流股下移速度來達(dá)到提高液面溫度的效果，工藝 界到目前為止沒有人充分利用這一特點(diǎn)來創(chuàng)造一種嶄新的連鑄工藝技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法，包括以下 步驟a、 先將中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器 銅板溫度測(cè)量裝置這三個(gè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)裝置獲得的鋼水溫度信號(hào)送到一 級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；b、 當(dāng)鋼水的溫度偏離目標(biāo)溫度時(shí)， 一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制結(jié)晶器電磁制動(dòng) 或攪拌，通過控制鋼水的流速使結(jié)晶器鋼水溫度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定在目標(biāo)溫度上。一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的裝置，包括中間包，中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝 置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置這三個(gè)裝置中的一 個(gè)或多個(gè)裝置、結(jié)晶器、結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，中間包 鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置設(shè)置在中間包內(nèi)，中間包底部設(shè)有浸入式水口，浸入式水口插 入結(jié)晶器，在靠近結(jié)晶器上端面和下端面各設(shè)一個(gè)結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置， 結(jié)晶器為三層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外依次為結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼、結(jié)晶器銅板和結(jié)晶器背 板，結(jié)晶器鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置固定在結(jié)晶器上端面并插入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水中，結(jié) 晶器銅板溫度測(cè)量裝置分布在結(jié)晶器銅板上，中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器 液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置以及結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝 置通過信號(hào)線與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使用結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置通過控制鋼水 流速來提高和穩(wěn)定結(jié)晶器液面鋼水溫度，不是通過加熱或冷卻來穩(wěn)定鋼水溫度 的，而以往的技術(shù)是在大包或中間包內(nèi)采用物理或化學(xué)加熱的方法來實(shí)現(xiàn)，如中 間包等離子加熱技術(shù)，由于其噪音大消耗高成本高的缺點(diǎn)，目前已經(jīng)淘汰；其二 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的手段較為簡(jiǎn)單，成本低難度小效益高，可以通過中間包連續(xù)測(cè)溫技 術(shù)或結(jié)晶器鋼水連續(xù)測(cè)溫技術(shù)或結(jié)晶器銅板熱電偶間接測(cè)得鋼水溫度來形成動(dòng) 態(tài)閉環(huán)控制。形成以下優(yōu)點(diǎn)1. 提高了結(jié)晶器鋼液面處的鋼水溫度的控制精度，實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶器鋼水恒溫 澆注，降低對(duì)鋼包鋼水溫度的均勻性和溫度范圍的要求。2. 本發(fā)明充分發(fā)揮出了結(jié)晶器電磁制動(dòng)(或攪拌)裝置的潛在功能。3. 本發(fā)明中的各種裝置均利用的是成熟或已有的設(shè)備，可行性好，投資省。4. 本發(fā)明在連鑄工藝意義重大，它不但能大幅提高連鑄坯的表面與內(nèi)在質(zhì)量，而且還可能保持結(jié)晶器保護(hù)渣的良好化渣效果，減少漏鋼事故的發(fā)生概率
-附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意注標(biāo)記l一中間包，2—中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置，3 —浸入式水口， 4一結(jié)晶 器背板，5 —結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置，6 —結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置，7 一結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼，8 —結(jié)晶器銅板；9一結(jié)晶器鋼水液面，IO—浸入式水口鋼 流上滾流，ll一浸入式水口鋼流下滾流，12 —結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置，B —計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)，14一結(jié)晶器。
具體實(shí)施例方式例如連鑄澆注管線鋼X60鋼種，結(jié)晶器液面鋼水目標(biāo)過熱度為10°C，當(dāng)中 間包內(nèi)鋼水過熱度只有15'C時(shí)，結(jié)晶器電磁制動(dòng)裝置上線圈電流為50A，下線圈 電流調(diào)整為700A即可保證結(jié)晶器液面鋼水過熱度為10±3°C;當(dāng)中間包內(nèi)鋼水 過熱度只有35'C時(shí)，結(jié)晶器電磁制動(dòng)裝置上線圈電流為300A，下線圈電流調(diào)整 為250A即可保證結(jié)晶器液面鋼水過熱度為10±3°C。參照附圖， 一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的裝置，包括中間包l,中間包鋼 水連續(xù)測(cè)溫裝置2、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置6、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置 12、結(jié)晶器14、結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)13，中間包鋼 水連續(xù)測(cè)溫裝置2設(shè)置在中間包1內(nèi)，中間包1底部設(shè)有浸入式水口 3，浸入式 水口 3插入結(jié)晶器14，在靠近結(jié)晶器上端面和下端面各設(shè)一個(gè)結(jié)晶器電磁制動(dòng) 或攪拌裝置5，靠近上端面結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5將使鋼水形成浸入式水 口鋼流上滾流10，靠近下端面結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5將使鋼水形成浸入 式水口鋼流下滾流11，結(jié)晶器為三層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外依次為結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼7、 結(jié)晶器f板8和結(jié)晶器背板4，結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置6固定在結(jié)晶器上 端面并插入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水中，結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置12分布在結(jié)晶器銅板8上，中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置2、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置6、結(jié)晶器銅 板溫度測(cè)量裝置12以及結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5通過信號(hào)線與計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)13連接。用戶首先將中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置2、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置6和 結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置12獲得的溫度信號(hào)送到一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)在一級(jí) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上建立結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5控制點(diǎn)，當(dāng)接收到結(jié)晶器電磁制 動(dòng)或攪拌裝置5參數(shù)調(diào)整信號(hào)時(shí)，可以自動(dòng)按下達(dá)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整到目標(biāo)溫度土 3。C。用戶在一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(推薦使用二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng))上建立簡(jiǎn)單的控制模型， 模型構(gòu)成的第一部分是對(duì)采集取的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶器鋼液面溫度值(結(jié)晶器 液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置測(cè)得的溫度無需轉(zhuǎn)換)，轉(zhuǎn)換關(guān)系式可使用結(jié)晶器液面鋼 水連續(xù)測(cè)溫裝置對(duì)進(jìn)行標(biāo)定確定；模型第二部分建立各鋼種的最佳結(jié)晶器鋼水澆 注溫度及其范圍的數(shù)據(jù)庫(kù)；模型第三部分根據(jù)轉(zhuǎn)換得取的結(jié)晶器鋼液面溫度值與 最佳結(jié)晶器鋼水澆注溫度參數(shù)來下達(dá)調(diào)整結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置.參數(shù)，直至 達(dá)到結(jié)晶器鋼液面溫度值達(dá)到最佳結(jié)晶器鋼永澆注溫度參數(shù)的要求。.其中中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置2、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置6、結(jié)晶器 銅板溫度測(cè)量裝置12是為了直接或間接獲得結(jié)晶器鋼液面處9的鋼水溫度；結(jié) 晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5是用來調(diào)節(jié)結(jié)晶器鋼液面處的鋼水溫度；計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)13根據(jù)測(cè)溫裝置直接或間接獲得結(jié)晶器鋼液面處的鋼水溫度來設(shè)定結(jié)晶器 電磁制動(dòng)或攪拌裝置的電流值的大小。使用中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置2、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置6、結(jié)晶器 銅板溫度測(cè)量裝置12直接或間接獲得結(jié)晶器鋼液面處的鋼水溫度參數(shù)來控制結(jié) 晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置5來提高和穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面處9的鋼水溫度是本發(fā)明的關(guān)鍵。該發(fā)明突破了以調(diào)節(jié)浸入式水口參數(shù)和其在結(jié)晶器鋼液內(nèi)插入的深度來 穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面鋼水溫度的傳統(tǒng)方法，徹底消除了其難以穩(wěn)定控制的缺點(diǎn)，可 以實(shí)現(xiàn)連鑄的順行和連鑄坯內(nèi)外部質(zhì)量。中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置目前在國(guó)內(nèi)許多鋼廠都在使用常規(guī)產(chǎn)品，主要生產(chǎn) 廠家有沈陽(yáng)賀利氏君城電子有限公司、沈陽(yáng)市永旺企業(yè)、東北大學(xué)冶金研究所等， 為HFC型號(hào)；結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置主要元件是熱電偶，有K型與T型兩種， 法國(guó)SERT公司生產(chǎn)， 一般結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)都配有此硬件裝置，無需額外投 資；結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置，安徽工業(yè)大學(xué)冶金研究所等多家單位都有生 產(chǎn)，型號(hào)為陶瓷探頭型。結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置，選用ABB公司生產(chǎn)的FC-MOLD (II)型等，國(guó) 內(nèi)外許多連鑄機(jī)結(jié)晶器配有此裝置。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可以使用一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)控制，推薦基于一級(jí)計(jì)算機(jī) 的二級(jí)計(jì)算機(jī)控制，有利使用工藝管理。
權(quán)利要求
1、一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法，包括以下步驟a、先將中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置這三個(gè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)裝置獲得的鋼水溫度信號(hào)送到一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；b、當(dāng)鋼水的溫度偏離目標(biāo)溫度時(shí)，一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌，通過控制鋼水的流速使結(jié)晶器鋼水溫度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定在目標(biāo)溫度上。
2、 一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的裝置，其特征是，包括中間包，中間包 鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置這 三個(gè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)裝置、結(jié)晶器、結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置和計(jì)算機(jī)控 制系統(tǒng)，中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置設(shè)置在中間包內(nèi)，中間包底部設(shè)有浸入式水口， 浸入式水口插入結(jié)晶器，在靠近結(jié)晶器上端面和下端面各設(shè)一個(gè)結(jié)晶器電磁制動(dòng) 或攪拌裝置，結(jié)晶器為三層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外依次為結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼、結(jié)晶器銅 板和結(jié)晶器背板，結(jié)晶器鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置固定在結(jié)晶器上端面并插入結(jié)晶器內(nèi) 的鋼水中，結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置分布在結(jié)晶器銅板上，中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫 裝置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置以及結(jié)晶器電磁 制動(dòng)或攪拌裝置通過信號(hào)線與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法及其裝置。主要解決現(xiàn)有的穩(wěn)定結(jié)晶器鋼水溫度或過熱度的方法存在的能耗高、存在安全隱患的技術(shù)問題。一種能穩(wěn)定結(jié)晶器鋼液面溫度的澆注方法，包括以下步驟a.先將中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置這三個(gè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)裝置獲得的鋼水溫度信號(hào)送到一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；b.當(dāng)鋼水的溫度偏離目標(biāo)溫度時(shí)，一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將控制結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌，通過控制鋼水的流速使結(jié)晶器鋼水溫度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定在目標(biāo)溫度上。其中中間包鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器液面鋼水連續(xù)測(cè)溫裝置、結(jié)晶器銅板溫度測(cè)量裝置以及結(jié)晶器電磁制動(dòng)或攪拌裝置通過信號(hào)線與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接。
文檔編號(hào)B22D11/18GK101396725SQ200710094100
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者夏兆東, 江中塊 申請(qǐng)人:上海梅山鋼鐵股份有限公司