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连铸浸入式口预热的动态控制装置和控制方法

阅读:2发布:2020-11-06

专利汇可以提供连铸浸入式口预热的动态控制装置和控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 连铸 浸入式 水 口 预热的动态控制装置和方法,装置包括: 中间包 ,中间包安装于浸入式水口的上方;塞棒,塞棒设置在中间包内,用于阻塞浸入式水口的热流通道;蓄热式烧嘴以及燃气通路,蓄热式设置在中间包的上方,用于对中间包进行加热,每一组的两个蓄热式烧嘴连接至燃气分管,燃气分管上设置有分管燃气调节 阀 ,用于调节进入该燃气分管的燃气流量,多个燃气分管连接至燃气总管,燃气总管上设置有总管燃气调节阀;水口预热箱,浸入式水口的下端设置在水口预热箱中,水口预热箱连接至 风 机,风机用于对水口预热箱提供 负压 。采用本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法,实现了动态控制,提高了产品 质量 。,下面是连铸浸入式口预热的动态控制装置和控制方法专利的具体信息内容。

1.一种连铸浸入式口预热的动态控制装置,其特征在于,包括:中间包,所述中间包安装于浸入式水口的上方,用于浸入式水口进行预加热;
塞棒,所述塞棒设置在所述中间包内,用于阻塞所述浸入式水口的热流通道;
蓄热式烧嘴以及燃气通路,所述蓄热式设置在所述中间包的上方,用于对所述中间包进行加热,所述蓄热式烧嘴为两个一组,每一组蓄热式烧嘴之间的燃气通路上设置有换向,用于进行交替释放燃气以及吸收烟气,另外,每一组的两个所述蓄热式烧嘴连接至燃气分管,所述燃气分管上设置有分管燃气调节阀,用于调节进入该燃气分管的燃气流量,多个所述燃气分管连接至燃气总管,所述燃气总管上设置有总管燃气调节阀;
水口预热箱,所述浸入式水口的下端设置在所述水口预热箱中,所述水口预热箱连接至机,所述风机用于对所述水口预热箱提供负压
2.如权利要求1所述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置,其特征在于,所述水口预热箱上还具备气嘴,所述气嘴通过气路连接至空气入口,所述气嘴的气路上并联设置有压缩空气电动阀和旁通手动阀。
3.如权利要求2所述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置,其特征在于,还具备:
计时装置、温度测量装置以及控制装置,所述温度测量装置用于测试并输出所述浸入式水口的温度,所述计时装置用于记录浸入式水口预热时间,所述控制装置用于根据所述温度和所述浸入式水口预热时间,控制所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀的开闭和开度,以及控制所述风机、所述压缩空气电动阀的开闭。
4.一种连铸浸入式水口预热的动态控制方法,基于如权利要求3所述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,开始预热所述中间包,所述控制装置开启所述总管燃气调节阀至预设开度;
步骤二,所述控制装置开启所述分管燃气调节阀,开度为50%;
步骤三,将所述塞棒打开;
步骤四,根据开浇时间与当前时间间隔,所述控制装置确定浸入式水口的预热时的温度-时间曲线,开始对浸入式水口进行预热;
步骤五,所述控制装置控制所述压缩空气电动阀以及所述风机启动;
步骤六,所述温度测量装置检测浸入式水口的温度,并作为反馈温度值反馈给所述控制装置,所述计时装置开始计时,并将时间值反馈给所述控制装置;
步骤七,所述控制装置将所述反馈温度值与步骤四中温度-时间曲线中对应时间的模型温度值进行计算,计算方法为:反馈温度值*校正系数-曲线温度值,当计算结果大于50℃则执行步骤八;当计算结果小于-50℃则执行步骤九;当计算结果大于等于-50℃且小于等于50℃,则执行步骤十;
步骤八,所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度减小5%,然后重复执行步骤六;
步骤九,所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度增加5%,然后重复执行步骤六;
步骤十,所述控制装置保持所述分管燃气调节阀的开度,所述控制装置判断所述时间值是否达到180分钟,否则返回步骤六;
步骤十一,所述控制装置关闭所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀、所述压缩空气电动阀以及所述风机。
5.如权利要求4所述的连铸浸入式水口预热的动态控制方法,其特征在于,所述步骤9还具备以下步骤,所述控制装置判断所述分管燃气调节阀的开度是否大于80%,若为是,则所述控制装置将所述总管燃气调节阀的开度增大5%,并返回步骤六;若为否,则直接返回步骤六。
6.如权利要求4所述的连铸浸入式水口预热的动态控制方法,其特征在于,所述步骤十还包括如下步骤,当前时间达到所述开浇时间,则直接执行步骤十一。
7.如权利要求4所述的连铸浸入式水口预热的动态控制方法,其特征在于,所述步骤四包括以下步骤:
若所述开浇时间与当前时间间隔小于等于90分钟,温度-时间曲线为:
当预热时间小于60分钟时,温度线性升高至1100℃,当预热时间为60分钟~105分钟时,温度保持1100℃;当预热时间为105分钟~120分钟时,温度保持1000℃;当预热时间为
120分钟至180分钟时,温度保持900℃;
若所述开浇时间与当前时间间隔大于90分钟,温度-时间曲线为:当预热时间小于100分钟时,温度线性升高至1100℃,当预热时间为100分钟~130分钟时,温度保持1100℃,当预热时间为130分钟~150分钟时,温度保持1000℃;当预热时间为150分钟~180分钟时,温度保持900℃。

说明书全文

连铸浸入式口预热的动态控制装置和控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种连铸浸入式水口预热的动态控制装置和控制方法。

背景技术

[0002] 连铸的浸入式水口是连铸生产稳定和铸坯质量控制的关键,随着连铸产品表面质量和内部夹杂物等控制要求的日趋严格,生产成本控制的精细化,质量稳定的浸入式水口越来越受到各钢铁厂技术及管理人员的重视。而浸入式水口的质量,不但受到耐火材料在技术、材料、生产、运输等环节上的影响,在使用前的预热工艺及控制也是最重要的一个环节。
[0003] 众所周知,浸入式水口在烘烤过程中,其强度变化规律为:随着烘烤温度(指水口内壁温度)的上升,水口强度下降,在500~600℃之间,强度最低;当温度继续上升,水口强度增加,到1300℃左右又恢复到原状;再升高温度,则水口强度又下降。鉴于这个原因,要求水口快速烘烤达到预定的温度。如果烘烤时间过短,温度过低,一方面水口在浇注初期容易发生裂纹,另一方面在开浇时,钢水流经水口的瞬间,容易产生冷钢,引起水口堵塞。如果时间烘烤过长,水口强度降低,水口的使用寿命也会降低。一般以在30-60min内烘烤达到或接近1100℃为宜,并保持到浇注开始,这样便可以使水口保持足够的机械强度,减少水口表面层石墨化疏松,更重要地是可以降低水口与钢水之间的温差,提高水口的抗热震性。这就要求水口预热升温过程在开始阶段应快速升温,使其在尽快短的时间内便达到600℃以上,以便快速越过强度降低区,然后迅速升温至1100℃左右,并一直稳定保持到预热结束。
[0004] 根据浸入式水口耐火材料的特性,在使用前需将其内衬温度在短时间内烘烤到1100℃左右后才能满足生产工艺要求。浸入式水口的预热目前经历了两代技术历程,第一代是向浸入式水口的预热箱内引入气空气的混合高温气体,以从水口的外部对水口进行加热。其弊端是水口预热不均匀,特别是水口的颈部容易预热不良导致水口断裂,同时需要消耗能源,目前已基本被淘汰;第二代是利用向水口预热箱外进行抽气造成负压,引入中间包内高温烟气对浸入式水口进行加热的方法,其优点是水口预热均匀、节约能源、使用安全性好,是目前的主流使用技术。经过对该技术的专利文献检索,现有技术主要是是对抽引流方式的各种改进,以确保有足够的将中间包内的高温烟气抽入浸入式水口。例如专利公开号:CN1565772A,名称为:一种连铸中间包浸入式水口的烘烤装置及烘烤方法的专利,公开了一种针对浸入式水口预热过程中进行降噪消音的技术;公开号为:CN2897499Y,名称为风冷型中间包水口预热装置的专利,公开了一种对水口预热管道进行风冷的技术。
现有公开的技术中,没有与本发明相类似的技术。
[0005] 目前的技术在使用中仍然会发生水口预热不良、使用中断裂等异常问题。经过我们对抽风引流式浸入式水口预热装置多年的使用经验分析,目前只靠增加引流抽风的抽力无法有效保证水口温度达到使用要求,更无法确保水口温度的均匀稳定,这就需要对现有技术进行一个有效的改进。

发明内容

[0006] 为解决上述问题,本发明提供一种连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法,在改进了现有浸入式水口预热用负压抽引热风的方法的同时,进一步地对烘烤水口的热源进行动态的控制及调节,创造性地从供热及吸热两方面进行预热控制。
[0007] 为实现上述目的,本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置,包括:中间包,所述中间包安装于浸入式水口的上方,用于浸入式水口进行预加热;
[0008] 塞棒,所述塞棒设置在所述中间包内,用于阻塞所述浸入式水口的热流通道;
[0009] 蓄热式烧嘴以及燃气通路,所述蓄热式设置在所述中间包的上方,用于对所述中间包进行加热,所述蓄热式烧嘴为两个一组,每一组蓄热式烧嘴之间的燃气通路上设置有换向,用于进行交替释放燃气以及吸收烟气,另外,每一组的两个所述蓄热式烧嘴连接至燃气分管,所述燃气分管上设置有分管燃气调节阀,用于调节进入该燃气分管的燃气流量,多个所述燃气分管连接至燃气总管,所述燃气总管上设置有总管燃气调节阀;
[0010] 水口预热箱,所述浸入式水口的下端设置在所述水口预热箱中,所述水口预热箱连接至风机,所述风机用于对所述水口预热箱提供负压。
[0011] 优选的,所述水口预热箱上还具备气嘴,所述气嘴通过气路连接至空气入口,所述气嘴的气路上并联设置有压缩空气电动阀和旁通手动阀。
[0012] 优选的,还具备:
[0013] 计时装置、温度测量装置以及控制装置,所述温度测量装置用于测试并输出所述浸入式水口的温度,所述计时装置用于记录浸入式水口预热时间,所述控制装置用于根据所述温度和所述浸入式水口预热时间,控制所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀的开闭和开度,以及控制所述风机、所述压缩空气电动阀的开闭。
[0014] 本发明还提供一种连铸浸入式水口预热的动态控制方法,基于上述的连铸浸入式水口预热的动态控制装置,其特征在于,包括以下步骤:
[0015] 步骤一,开始预热所述中间包,所述控制装置开启所述总管燃气调节阀至预设开度;
[0016] 步骤二,所述控制装置开启所述分管燃气调节阀,开度为50%;
[0017] 步骤三,将所述塞棒打开;
[0018] 步骤四,根据开浇时间与当前时间间隔,所述控制装置确定浸入式水口的预热时的温度-时间曲线,开始对浸入式水口进行预热;
[0019] 步骤五,所述控制装置控制所述压缩空气电动阀以及所述风机启动;
[0020] 步骤六,所述温度测量装置检测浸入式水口的温度,并作为反馈温度值反馈给所述控制装置,所述计时装置开始计时,并将时间值反馈给所述控制装置;
[0021] 步骤七,所述控制装置将所述反馈温度值与步骤四中温度-时间曲线中对应时间的模型温度值进行计算,计算方法为反馈温度值*校正系数-曲线温度值,当计算结果大于50℃则执行步骤八;当计算结果小于-50℃则执行步骤九;当计算结果大于等于-50℃且小于等于50℃,则执行步骤十;
[0022] 步骤八,所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度减小5%,然后重复执行步骤六;
[0023] 步骤九,所述控制装置将所述分管燃气调节阀的开度增加5%,然后重复执行步骤六;
[0024] 步骤十,所述控制装置保持所述分管燃气调节阀的开度,所述控制装置判断所述时间值是否达到180分钟,否则返回步骤六;
[0025] 步骤十一,所述控制装置关闭所述总管燃气调节阀、所述分管燃气调节阀、所述压缩空气电动阀以及所述风机。
[0026] 优选的,所述步骤九还具备以下步骤,所述控制装置判断所述分管燃气调节阀的开度是否大于80%,若为是,则所述控制装置将所述总管燃气调节阀的开度增大5%,并返回步骤六;若为否,则直接返回步骤六。
[0027] 优选的,所述步骤十还包括如下步骤,当前时间达到所述开浇时间,则直接执行步骤十一。
[0028] 优选的,所述步骤四包括以下步骤:
[0029] 若所述开浇时间与当前时间间隔小于等于90分钟,温度-时间曲线为:
[0030] 当预热时间小于60分钟时,温度线性升高至1100℃,当预热时间为60分钟~105分钟时,温度保持1100℃;当预热时间为105分钟~120分钟时,温度保持1000℃;当预热时间为120分钟至180分钟时,温度保持900℃;
[0031] 若所述开浇时间与当前时间间隔大于90分钟,温度-时间曲线为:当预热时间小于100分钟时,温度线性升高至1100℃,当预热时间为100分钟~130分钟时,温度保持1100℃,当预热时间为130分钟~150分钟时,温度保持1000℃;当预热时间为150分钟~180分钟时,温度保持900℃。
[0032] 本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法,根据现有技术的不足,针对性地采用热源可调的方法,来保证浸入式水口预热能实现需要的温度并保持稳定,以此来提高水口的预热温度,保证水口有足够的机械强度及抗热震性能,改善浇注的稳定性,提高连铸坯的质量。附图说明
[0033] 图1为本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置结构图;
[0034] 图2为本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制方法流程图
[0035] 图3为第一温度-时间曲线图;
[0036] 图4为第二温度-时间曲线图。

具体实施方式

[0037] 下面,结合附图,对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。
[0038] 如图1所示,本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置结构图。如图所示,本发明采用了中间包1对浸入式水口3进行加热,图1中示出中间包1对两个浸入式水口3进行加热,采用完全对称的结构,因此仅以组结构进行说明。中间包1安装于浸入式水口3的上方,在中间包1内还设置有塞棒2,塞棒2用于阻塞浸入式水口3的热流通道,塞棒2一般具备滑板,为人工手动开启或关闭。
[0039] 蓄热式烧嘴5-1和蓄热式烧嘴5-2为一组,之间的燃气通路上设置有换向阀6,换向阀6用于进行交替释放燃气以及吸收烟气,每一组的两个蓄热式烧嘴连接至燃气分管,燃气分管上设置有分管燃气调节阀7,通过调节分管燃气调节阀7的开度,调节进入该燃气分管的燃气流量,另外,多个燃气分管连接至燃气总管,燃气总管上设置有总管燃气调节阀8,同理,调节该总管燃气调节阀8,调节总的燃气流量。
[0040] 另外,本实施方式中还设置有水口预热箱4,浸入式水口3的下端设置在水口预热箱4中,水口预热箱连接至风机13,风机13用于对水口预热箱提供负压,启动风机13后造成中间包1与水口预热箱4之间产生负压,将中间包1内的热源经由浸入式水口3抽出,并经过抽风管道14排出。优选的,水口预热箱4上还具备气嘴9,气嘴通过气路连接至空气入口,气嘴9的气路上并联设置有压缩空气电动阀11和旁通手动阀12,当打开压缩空气电动阀11后高压空气经过气嘴9吹出,用以增加水口预热箱4内的负压,进一步提高热源的吸入能力。旁通手动阀12可以在压缩空气电动阀11发生故障时手动打开。
[0041] 优选的,本实施方式还具备计时装置(未图示)、温度测量装置10以及控制装置(未图示),温度测量装置10用于测试并输出浸入式水口3的温度,该温度作为反馈温度值输出至控制装置,计时装置用于记录浸入式水口3预热时间,控制装置(未图示)用于根据反馈温度值和浸入式水口预热时间,控制总管燃气调节阀8、分管燃气调节阀7的开闭和开度,以及控制风机13、压缩空气电动阀11的开闭。
[0042] 另外,本发明还提供一种连铸浸入式水口预热的动态控制方法,流程如图2所示,具体包括以下步骤:
[0043] 步骤一S1,开始预热中间包1,控制装置开启总管燃气调节阀8至预设开度;
[0044] 步骤二S2,控制装置开启分管燃气调节阀7,开度为50%;
[0045] 步骤三S3,将塞棒2打开;
[0046] 步骤四S4,根据开浇时间与当前时间间隔,控制装置确定浸入式水口3的预热时的温度-时间曲线,开始对浸入式水口进行预热;
[0047] 具体的,若所述开浇时间与当前时间间隔小于等于90分钟,温度-时间曲线如图3所示的第一温度-时间曲线,具体为:
[0048] 当预热时间小于60分钟时,温度线性升高至1100℃,当预热时间为60分钟~105分钟时,温度保持1100℃;当预热时间为105分钟~120分钟时,温度保持1000℃;当预热时间为120分钟至180分钟时,温度保持900℃;
[0049] 若所述开浇时间与当前时间间隔大于90分钟,温度-时间曲线为如图4所示的第二温度-时间曲线:当预热时间小于100分钟时,温度线性升高至1100℃,当预热时间为100分钟~130分钟时,温度保持1100℃,当预热时间为130分钟~150分钟时,温度保持1000℃;当预热时间为150分钟~180分钟时,温度保持900℃;
[0050] 步骤五S5,控制装置控制压缩空气电动阀11以及风机13启动;
[0051] 步骤六S6,温度测量装置10检测浸入式水口的温度,并作为反馈温度值反馈给控制装置,计时装置开始计时,并将时间值反馈给控制装置;
[0052] 步骤七S7,控制装置将反馈温度值与步骤四S4中温度-时间曲线中对应时间的模型温度值进行计算,计算方法为反馈温度值*校正系数-曲线温度值,当计算结果大于50℃则执行步骤八S8;当计算结果小于-50℃则执行步骤九S9;当计算结果大于等于-50℃且小于等于50℃,则执行步骤十S10;
[0053] 步骤八S8,控制装置将分管燃气调节阀7的开度减小5%,然后重复执行步骤六S6;
[0054] 步骤九S9,控制装置将分管燃气调节阀7的开度增加5%,然后重复执行步骤六S6,作为优选,步骤九S9还包括:控制装置判断分管燃气调节阀7的开度是否大于80%,若为是,则控制装置将总管燃气调节阀8的开度增大5%,并返回步骤六S6;若为否,则直接返回步骤六S6;
[0055] 步骤十S10,控制装置保持分管燃气调节阀7的开度,控制装置判断时间值是否达到180分钟,否则返回步骤六S6,另外,当前时间达到所述开浇时间,则直接执行步骤十一S11。
[0056] 步骤十一S11,控制装置关闭总管燃气调节阀8、分管燃气调节阀7、压缩空气电动阀11以及风机13。
[0057] 本发明的连铸浸入式水口预热的动态控制装置和方法,根据现有技术的不足,针对性地采用热源可调的方法,来保证浸入式水口预热能实现需要的温度并保持稳定,以此来提高水口的预热温度,保证水口有足够的机械强度及抗热震性能,改善浇注的稳定性,提高连铸坯的质量。
[0058] 以上,仅为本发明的示意性描述,本领域技术人员应该知道,在不偏离本发明的工作原理的基础上,可以对本发明作出多种改进,这均属于本发明的保护范围。
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