專利名稱：控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金連鑄的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
金屬的凝固是一個放熱過程。過熱度的大小標(biāo)志著金屬液態(tài)超過熔點(diǎn)溫度的大小程度。過熱度越大，則金屬凝固需要釋放的熱量越多，在相同熱傳遞的情況下所需要的凝固時(shí)間增加。因此，過熱度的大小影響著液態(tài)金屬材料的凝固行為。例如，過熱度低時(shí)，能提供大量的等軸晶核，生成等軸晶，阻止凝固前期柱狀晶的形成，并生成由細(xì)小等軸晶組成的大面積等軸晶區(qū)。在連鑄過程中，當(dāng)過熱度大時(shí)，相同截面的鑄坯凝固時(shí)間長，元素偏析大，中心偏析等級高；鑄坯坯殼較薄，易形成表面裂紋或者誘發(fā)拉漏；表層樹枝晶粗大，在二冷區(qū)位置形成中間裂紋的傾向增大。過熱度的降低可以促進(jìn)柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變，提高等軸晶率，從而有利于鑄坯組織的均質(zhì)化。但是，如果過熱度過小，則鋼水粘度大，流動性差，不利于夾雜物的上浮，連鑄過程中容易使水口堵塞甚至凍結(jié)，在連鑄坯中易產(chǎn)生疏松和縮孔等缺陷。因此，鋼水過熱度直接影響著鋼水連鑄工藝參數(shù)、鑄坯的表面質(zhì)量、坯殼厚度、樹枝晶枝晶間距大小以及鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。如上所述，鋼水過熱度對連鑄坯質(zhì)量具有重要影響，因此必須精確控制中間包中的鋼水的過熱度。中間包鋼水過熱度的控制主要通過準(zhǔn)確地控制上道工序的出鋼溫度，最大限度減少爐后各工序的熱損失的方式實(shí)現(xiàn)。為了減少過程溫度損失和溫度波動，采取必要的保溫或升溫措施，使鋼水過熱度控制在合適的范圍之內(nèi)。常用的措施有鋼包和/或中間包覆蓋保溫劑、鋼包燒烤和/或中間包烘烤、鋼包和/或中間包加蓋、中間包等離子加熱、中間包電磁感應(yīng)加熱等。這些措施可實(shí)行單一的升溫或者降溫作用，難以兼有升溫和降溫的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠解決上述技術(shù)問題中的至少一個技術(shù)問題的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法。本發(fā)明的上述目的可以通過提供一種控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括用于測定連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的測溫裝置和用于控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的控溫裝置，所述控溫裝置包括廢坯料或鋼棒；用于移動廢坯料或鋼棒的裝置，所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置能夠使得廢坯料或鋼棒的第一端插入到連鑄鋼包或中間包中的鋼渣的內(nèi)部，并能夠使得廢坯料或鋼棒的第一端插入到鋼水的內(nèi)部，鋼渣位于鋼水的上方并接觸鋼水；以及電渣加熱裝置，所述電渣加熱裝置電連接到廢坯料或鋼棒，用于在廢坯料或鋼棒的第一端插入到鋼渣的內(nèi)部的狀態(tài)下使電流流經(jīng)鋼渣以加熱鋼渣。測溫裝置可包括能夠插入到鋼水內(nèi)部的至少一個測溫探頭、電連接到至少一個測
3溫探頭以確定鋼水溫度的處理單元以及電連接到處理單元以顯示鋼水溫度的顯示單元。廢坯料或鋼棒可具有與鋼水的化學(xué)成分基本相同的化學(xué)成分。廢坯料或鋼棒可經(jīng)過噴丸或扒皮處理。用于移動廢坯料或鋼棒的裝置可包括夾具、升降裝置和支架，夾具的一端夾持廢坯料或鋼棒的與廢坯料或鋼棒的第一端相對的第二端，夾具的另一端固定于升降裝置，升降裝置附于支架并能夠沿著支架移動。用于移動廢坯料或鋼棒的裝置可包括能夠移動并夾持廢坯料或鋼棒的機(jī)械臂。本發(fā)明的上述目的可以通過提供一種使用上述設(shè)備控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括使用測溫裝置測定鋼水的溫度的步驟，并包括下述步驟中的至少一個(a)使用測溫裝置測定的鋼水的溫度高于第一預(yù)定溫度，通過所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置移動廢坯料或鋼棒，使得廢坯料或鋼棒的第一端插入到鋼水的內(nèi)部，廢坯料或鋼棒升溫或熔化而吸熱，從而降低鋼水的過熱度；(b)使用測溫裝置測定的鋼水的溫度低于第二預(yù)定溫度，通過所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置移動廢坯料或鋼棒，使得廢坯料或鋼棒的第一端插入到鋼渣的內(nèi)部，同時(shí)電渣加熱裝置工作，使電流流經(jīng)鋼渣以加熱鋼渣，從而升高鋼水的過熱度。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備的示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的降低連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法的示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的升高連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，參照附圖來詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備的示意圖。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備100包括用于測定連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的測溫裝置110和用于控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的控溫裝置120。測溫裝置110用于測定連鑄鋼包或中間包200中的鋼水300的溫度。如圖I中所示，測溫裝置110包括能夠插入到鋼水300內(nèi)部的測溫探頭111、電連接到測溫探頭111以確定鋼水溫度的處理單元112以及電連接到處理單元112以顯示鋼水溫度的顯示單元113。多個測溫探頭111可以分布在鋼水300中的不同位置，測溫探頭111的個數(shù)可以是2-4個。在設(shè)置多個測溫探頭111的情況下，處理單元112可根據(jù)多個測溫探頭111的電信號利用預(yù)定的(例如，已知的)方法(或算法)確定鋼水300的溫度。顯示單元113可顯示多個不同位置的鋼水溫度，還可具有用戶界面以便于用戶控制和/或調(diào)整測溫裝置110的功能。然而，根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備中包括的測溫裝置不限于此，可以使用本領(lǐng)域已知的適于測定鋼水溫度的任何測溫裝置，例如帶有陶瓷外保護(hù)管的測溫?zé)犭娕?、黑體空腔式連續(xù)測溫裝置等。如圖I中所示，控溫裝置120包括廢坯料或鋼棒121、夾持廢坯料或鋼棒121的夾具122、連接到夾具122的升降裝置123、支持升降裝置123的支架124以及電連接到廢坯料或鋼棒121的電渣加熱裝置125。廢坯料或鋼棒121具有能夠插入到鋼水300內(nèi)部的一端(例如，下端)和被夾具122夾持的另一端(例如，上端)。廢坯料121的形狀不受限制。優(yōu)選地，廢坯料或鋼棒121經(jīng)過噴丸、扒皮等表面處理。廢坯料或鋼棒121具有與鋼水300相似或相同的化學(xué)成分，或者與鋼水300基本相同的化學(xué)成分，使得當(dāng)廢坯料或鋼棒121插入到鋼渣400 (處于鋼水300上方)和/或鋼水300內(nèi)部時(shí)，不會對鋼水300的成分造成實(shí)質(zhì)影響。夾具122的一端夾持廢還料或鋼棒121的所述另一端，夾具122的另一端固定于升降裝置123。夾具122的一端可以夾持廢坯料或鋼棒121的距廢坯料或鋼棒末端(例如，上部末端)的距離為廢坯料或鋼棒121的長度的1/10-1/8的部位。升降裝置123附于支架124，并能夠沿著支架124移動。支架124的高度可以是連鑄鋼包或中間包200的高度的大約I. 5倍-2倍。升降裝置123可以是升降電機(jī)。因此，廢坯料或鋼棒121可以因升降裝置123的移動而移動，例如，廢坯料或鋼棒121可以移動使得其一端插入到鋼渣400和/或鋼水300內(nèi)部，并可以移動使得其一端脫離鋼渣400和鋼水300。在圖I中，用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置包括夾持廢坯料或鋼棒121的夾具122、連接到夾具122的升降裝置123和支持升降裝置123的支架124，但是本發(fā)明不限于此，可以通過任何合適的裝置實(shí)現(xiàn)用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置。例如，可使用能夠移動并夾持廢坯料或鋼棒121的機(jī)械臂作為用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置。電渣加熱裝置125電連接到廢坯料或鋼棒121。雖然在圖I中電渣加熱裝置125僅示出為連接到廢坯料或鋼棒121的導(dǎo)線的形式，但是本發(fā)明不限于此，電渣加熱裝置125可包括本領(lǐng)域已知的任何必要部件,例如,本領(lǐng)域已知的用于實(shí)現(xiàn)電渣重熔的任何必要部件，例如電源、底盤等。當(dāng)廢坯料或鋼棒121的一端插入到鋼渣400內(nèi)部，并且電渣加熱裝置125工作時(shí)，利用電渣重熔的原理，電流流經(jīng)鋼渣400產(chǎn)生電阻熱，并通過熱傳遞加熱鋼水300，從而升高鋼水300的溫度或過熱度。在此過程中，廢坯料或鋼棒121的一端可以熔化，從而進(jìn)入鋼渣400中，然后下沉到鋼水300中。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的降低連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法的示意圖。參照圖2，當(dāng)通過測溫裝置110測定的鋼水300的溫度高于第一預(yù)定溫度從而需要降低鋼水溫度或過熱度時(shí)，通過用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置移動廢坯料或鋼棒121，使得廢坯料或鋼棒121的一端插入到鋼水300內(nèi)部，廢坯料或鋼棒121升溫或熔化而吸熱，從而降低鋼水300的溫度或過熱度，直至鋼水300達(dá)到期望的溫度或過熱度。在該過程中，電渣加熱裝置125處于關(guān)閉狀態(tài)。隨著廢坯料或鋼棒121的一端熔化，用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置可以移動廢坯料或鋼棒121以將廢坯料或鋼棒121進(jìn)一步送入鋼水300?？梢酝ㄟ^控制廢坯料或鋼棒121的截面積、插入到鋼水300內(nèi)部的長度和/或移動速率來控制鋼水300的降溫程度或速率。因?yàn)閺U坯料或鋼棒121可具有與鋼水300相似或相同的化學(xué)成分，或者具有與鋼水300基本相同的化學(xué)成分，因此廢坯料或鋼棒121的熔化不會對鋼水300的成分造成實(shí)質(zhì)影響。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的升高連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法的示意圖。參照圖3，當(dāng)通過測溫裝置110測定的鋼水300的溫度低于第二預(yù)定溫度(根據(jù)鋼種，第二預(yù)定溫度與前述的第一預(yù)定溫度不同或相同，例如，在相同鋼種的情況下，第二預(yù)定溫度可低于或等于第一預(yù)定溫度)，從而需要升高鋼水溫度或過熱度時(shí)，通過用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置移動廢坯料或鋼棒121，使得廢坯料或鋼棒121的一端插入到鋼渣400內(nèi)部而不插入到鋼水300內(nèi)部。此時(shí)，電渣加熱裝置125工作，利用電渣重熔的原理，電流流經(jīng)鋼渣400產(chǎn)生電阻熱，并通過熱傳遞加熱鋼水300，從而升高鋼水300的溫度或過熱度，直至鋼水300達(dá)到期望的溫度或過熱度。在此過程中，廢坯料或鋼棒121的一端可以熔化，從而進(jìn)入鋼洛400中，然后下沉到鋼水300中?？梢酝ㄟ^控制廢坯料或鋼棒121的截面積、插入到鋼渣400內(nèi)部的長度和/或移動速率、和/或電流強(qiáng)度來控制鋼水300的升溫程度或速率。隨著廢坯料或鋼棒121的一端熔化，用于移動廢坯料或鋼棒121的裝置可以移動廢坯料或鋼棒121以將廢坯料或鋼棒121進(jìn)一步送入鋼渣400。在根據(jù)本發(fā)明的升高連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法中，不將廢坯料或鋼棒121的一端插入到鋼水300內(nèi)部。這是因?yàn)?，鋼?00具有大的電阻，當(dāng)電流流經(jīng)鋼渣400時(shí)可以產(chǎn)生大量的熱，但是鋼水300的電阻小，當(dāng)電流流經(jīng)鋼水300時(shí)產(chǎn)生的熱量少；此外，如果將廢坯料或鋼棒121的一端插入到鋼水300內(nèi)部，則熔化的廢坯料或鋼棒121未經(jīng)鋼渣400的過濾而直接進(jìn)入鋼水300，容易污染鋼水300。根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法具有對鋼水升溫和降溫的作用，能夠?qū)⑦B鑄鋼包或中間包中的鋼水控制在合理的溫度范圍內(nèi)，從而提聞連鑄還質(zhì)量。此外，根據(jù)本發(fā)明的控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法能夠經(jīng)濟(jì)、方便和/或有效地控制鋼水的過熱度。
權(quán)利要求
1.一種控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于測定連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的測溫裝置(110)和用于控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的控溫裝置(120)，所述控溫裝置(120)包括廢坯料或鋼棒(121)；用于移動廢坯料或鋼棒的裝置，所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置能夠使得廢坯料或鋼棒(121)的第一端插入到連鑄鋼包或中間包中的鋼渣的內(nèi)部，并能夠使得廢坯料或鋼棒(121)的第一端插入到鋼水的內(nèi)部，鋼渣位于鋼水的上方并接觸鋼水；以及電渣加熱裝置(125)，所述電渣加熱裝置(125)電連接到廢坯料或鋼棒(121)，用于在廢坯料或鋼棒(121)的第一端插入到鋼渣的內(nèi)部的狀態(tài)下使電流流經(jīng)鋼渣以加熱鋼渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于測溫裝置(110)包括能夠插入到鋼水內(nèi)部的至少一個測溫探頭(111)、電連接到至少一個測溫探頭(111)以確定鋼水溫度的處理單元(112)以及電連接到處理單元(112)以顯示鋼水溫度的顯示單元(113)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于廢坯料或鋼棒(121)具有與鋼水的化學(xué)成分基本相同的化學(xué)成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于廢坯料或鋼棒(121)經(jīng)過了噴丸或扒皮處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置包括夾具(122)、升降裝置(123)和支架(124)，夾具(122)的一端夾持廢坯料或鋼棒(121)的與廢坯料或鋼棒(121)的第一端相對的第二端，夾具(122)的另一端固定于升降裝置(123)，升降裝置(123)附于支架(124)并能夠沿著支架(124)移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置包括能夠移動并夾持廢坯料或鋼棒(121)的機(jī)械臂。
7.一種使用根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的方法，其特征在于所述方法包括使用測溫裝置(110)測定鋼水的溫度的步驟，并包括下述步驟中的至少一個(a)使用測溫裝置(110)測定的鋼水的溫度高于第一預(yù)定溫度，通過所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置移動廢坯料或鋼棒(121)，使得廢坯料或鋼棒(121)的第一端插入到鋼水的內(nèi)部，廢坯料或鋼棒(121)升溫或熔化而吸熱，從而降低鋼水的過熱度；(b)使用測溫裝置(110)測定的鋼水的溫度低于第二預(yù)定溫度，通過所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置移動廢坯料或鋼棒(121)，使得廢坯料或鋼棒(121)的第一端插入到鋼渣的內(nèi)部，同時(shí)電渣加熱裝置(125)工作，使電流流經(jīng)鋼渣以加熱鋼渣，從而升高鋼水的過熱度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的過熱度的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括用于測定連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的測溫裝置和用于控制連鑄鋼包或中間包中的鋼水的溫度的控溫裝置，所述控溫裝置包括廢坯料或鋼棒；用于移動廢坯料或鋼棒的裝置，所述用于移動廢坯料或鋼棒的裝置能夠使得廢坯料或鋼棒的第一端插入到連鑄鋼包或中間包中的鋼渣的內(nèi)部，并能夠使得廢坯料或鋼棒的第一端插入到鋼水的內(nèi)部，鋼渣位于鋼水的上方并接觸鋼水；以及電渣加熱裝置，所述電渣加熱裝置電連接到廢坯料或鋼棒，用于在廢坯料或鋼棒的第一端插入到鋼渣的內(nèi)部的狀態(tài)下使電流流經(jīng)鋼渣以加熱鋼渣。
文檔編號B22D11/18GK102909332SQ20121043595
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者劉成寶, 裴建華 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司