一種鑄鋼強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)及強(qiáng)冷工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于冶金行業(yè)連續(xù)鑄鋼軋制領(lǐng)域的鑄坯強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)以及與該強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)冷工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在冶金工業(yè)中，已經(jīng)大比例的采用連續(xù)鑄鋼工藝使鋼水成形，也就是鋼水經(jīng)過(guò)結(jié)晶器不斷冷卻成一定橫斷面尺寸的鑄坯。具體來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)鑄坯時(shí)，液體鋼水源源不斷地自結(jié)晶器上部注入結(jié)晶器，經(jīng)結(jié)晶器冷卻凝固等作用后，在結(jié)晶器內(nèi)腔下部形成內(nèi)部為液體鋼水的鑄坯坯殼，在結(jié)晶器下方設(shè)置的拉坯矯直機(jī)的拖動(dòng)作用下，鑄坯沿著結(jié)晶器自上而下連續(xù)產(chǎn)出。
[0003]現(xiàn)有連續(xù)鑄鋼的先進(jìn)生產(chǎn)工藝是在拉坯矯直機(jī)附近設(shè)置一臺(tái)或幾臺(tái)軋機(jī)，以改變鑄坯橫斷面的方式改變鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:鑄坯經(jīng)過(guò)結(jié)晶器與二次冷卻區(qū)冷卻后，形成一定厚度或者完全凝固的高溫鑄坯，高溫鑄坯通過(guò)軋機(jī)軋制后，厚度減小一定程度并解決鑄坯中心的質(zhì)量問(wèn)題。
[0004]目前鑄坯在軋機(jī)軋制后雖然內(nèi)部質(zhì)量良好，內(nèi)部各項(xiàng)指標(biāo)性能比無(wú)高溫軋制的鑄坯要高，但是鑄坯在軋制后出現(xiàn)了角部裂紋，要在后一工序繼續(xù)使用的話，必須對(duì)角部進(jìn)行修磨，去掉大量的角部裂紋區(qū)域，這就直接導(dǎo)致金屬收得率和生產(chǎn)效率的降低，以及操作成本的上升。
[0005]鑄坯角部裂紋出現(xiàn)的原因是:鑄坯在通過(guò)結(jié)晶器與二次冷卻區(qū)這種通用又特定的冷卻方式冷卻后，橫斷面上的溫度存在中心溫度大于邊部溫度、邊部溫度大于角部溫度的情況。鑄坯在布置的軋機(jī)位置附近，大多數(shù)情況下，有可能角部的溫度會(huì)在700?900度之間，而在這個(gè)溫度區(qū)間，鑄坯在二次冷卻區(qū)過(guò)度冷卻與表面回溫再熱循環(huán)會(huì)增加ALN的沉淀量并引起鋼塑形的降低。也就是說(shuō)，這種情況下不適宜對(duì)鑄坯進(jìn)行改變形狀的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)鑄鋼軋制前的強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)以及與該噴淋系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)冷方法，通過(guò)高強(qiáng)度的噴水冷卻，使得鑄坯在進(jìn)入軋機(jī)前的角部溫度降低至700度以下(具體工藝參數(shù)需要根據(jù)鑄坯鋼種、鑄坯橫斷面、乳制壓下量等條件制定)從而解決軋制前角部處于脆性區(qū)的問(wèn)題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)，其包括有，
[0008]供水增壓系統(tǒng)，其設(shè)置在連鑄機(jī)設(shè)備附近，用以將車間提供的低壓水增壓至所需的供水壓力值；
[0009]水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以計(jì)算鑄坯冷卻至目標(biāo)溫度所需要的水量，同時(shí)通過(guò)PID調(diào)節(jié)最終控制水量的大小以及輸出所需的噴水；
[0010]泄壓保護(hù)系統(tǒng)，用以當(dāng)增壓泵的泵口壓力超過(guò)某一設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行排水直至增壓泵的泵口壓力小于某一設(shè)定值；
[0011]噴淋系統(tǒng)，包括有依據(jù)鑄坯的形狀均勻布置的高壓噴嘴，其將高壓冷卻水充分霧化噴射至鑄坯的表面，對(duì)鑄坯進(jìn)行均勻冷卻；
[0012]鑄坯溫度控制系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)控制模型，精確計(jì)算鑄坯的溫度場(chǎng)。
[0013]進(jìn)一步地，供水增壓系統(tǒng)包括有手動(dòng)切斷閥、增壓泵和止回閥，所述切斷閥設(shè)置于增壓泵的靠近供水管的一側(cè)，所述止回閥設(shè)置于增壓泵與水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接的一側(cè)。
[0014]進(jìn)一步地，所述供水增壓系統(tǒng)將連鑄車間0.4?1.0MPa的供水壓力增壓到最終壓力 1.8 ?2.5MPa。
[0015]進(jìn)一步地，所述水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括有手動(dòng)切斷閥、流量計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和遠(yuǎn)傳壓力表，所述流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥快速響應(yīng)輸出要求的水量值。
[0016]所述的泄壓保護(hù)系統(tǒng)包括有手動(dòng)切斷閥、遠(yuǎn)傳壓力表、自動(dòng)泄壓閥；所述遠(yuǎn)傳壓力表監(jiān)測(cè)增壓泵輸出端的壓力。
[0017]進(jìn)一步地，所述多個(gè)高壓噴嘴安裝于保溫罩內(nèi)；所述保溫罩通過(guò)銷軸楔塊的方式固定于棍道架上。
[0018]進(jìn)一步地，所述強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)的高壓噴嘴的流量為6?15ml/min，共有4?10排噴嘴，前2?5排的噴嘴形狀為扁平噴嘴，后2?8排的噴嘴形狀為全錐或者橢圓形噴嘴。
[0019]進(jìn)一步地，所述鑄坯溫度控制系統(tǒng)包括溫度場(chǎng)計(jì)算模型計(jì)算機(jī)，用以精確計(jì)算目標(biāo)鑄坯的溫度場(chǎng)，所述流量計(jì)用以反饋實(shí)際使用的冷卻水量給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出溫度場(chǎng)，然后根據(jù)工藝方法控制要求修正整個(gè)溫度場(chǎng)，給出水量要求值。
[0020]本發(fā)明還提供一種與上述用于連續(xù)鑄鋼軋制工序前的鑄坯強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的鑄坯強(qiáng)冷工藝方法，具體工藝方法如下:
[0021]步驟一:計(jì)算鑄坯橫斷面溫度場(chǎng)，確定強(qiáng)冷所需水量；
[0022]步驟二:將車間提供的低壓水增壓至所需壓力的高壓水；
[0023]步驟三:通過(guò)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)進(jìn)行水量控制，以輸出所需噴水量；
[0024]步驟四:霧化冷卻水，噴射至鑄坯以冷卻和吹掃鑄坯。
[0025]進(jìn)一步地，將車間提供的低壓水增壓后，增壓泵的輸出端的壓力大于一特定值時(shí)，將自動(dòng)泄壓閥打開(kāi)降低至一設(shè)定值，然后關(guān)閉自動(dòng)泄壓閥。
[0026]本發(fā)明所述的鑄坯強(qiáng)冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單，強(qiáng)冷工藝方法可操作性強(qiáng)，易于實(shí)施。同時(shí)該工藝方法能很好地解決鑄坯外部角裂，保證鑄坯的金屬收縮率，并減少了鑄坯修磨的工作量，從而會(huì)產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明所述連續(xù)鑄鋼軋制前的強(qiáng)冷工藝過(guò)程所使用的強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)示意圖。
[0028]圖2為圖1所述強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)的保溫罩與輥道的裝配圖。
[0029]圖3為圖1所述強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)的噴嘴布置圖1。
[0030]圖4為圖3所述強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)的噴嘴布置圖1的橫斷面A-A示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了更好的理解本發(fā)明的目的以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，下面結(jié)合其附圖、實(shí)際工況，對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)以及工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]圖1為本發(fā)明所述連續(xù)鑄鋼軋制前的強(qiáng)冷工藝過(guò)程所使用的強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，該強(qiáng)冷噴淋系統(tǒng)包括有供水增壓系統(tǒng)1、水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，泄壓保護(hù)系統(tǒng)3，噴淋系統(tǒng)4和鑄還溫度控制系統(tǒng)。
[0033]所述供水增壓系統(tǒng)1，設(shè)置于連鑄機(jī)設(shè)備附近，以實(shí)現(xiàn)給車間提供的低壓水增壓到所需的供水壓力值。所述供水增壓系統(tǒng)包括有手動(dòng)切斷閥11、增壓泵12和止回閥13，所述切斷閥11設(shè)置于增壓泵的靠近供水管的一側(cè)，所述止回閥13設(shè)置于增壓泵與水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接的一側(cè)。一般情況下，連鑄車間的供水壓力為0.4?1.0MPa，而本工藝方法要求的水系統(tǒng)最終壓力為1.8?2.5MPa，通過(guò)供水增壓系統(tǒng)的設(shè)置從而實(shí)現(xiàn)將低壓水增壓為具有所需壓力值的高壓水。
[0034]所述的水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)2包括有手動(dòng)切斷閥21、流量計(jì)22、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥23和遠(yuǎn)傳壓力表24。按照溫度場(chǎng)計(jì)算模型，由計(jì)算機(jī)51計(jì)算出將鑄坯42冷卻至目標(biāo)溫度所需的水量，將水量要求值發(fā)給流量計(jì)22和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥23形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，最終由自動(dòng)調(diào)節(jié)閥23快速響應(yīng)輸出要求的水量值。
[0035]所述的泄壓保護(hù)系統(tǒng)包括有手動(dòng)切斷閥31、遠(yuǎn)傳壓力表32、自動(dòng)泄壓閥33。通過(guò)遠(yuǎn)傳壓力表32進(jìn)行監(jiān)測(cè)增壓泵12輸出端的壓力，當(dāng)壓力超過(guò)某一設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)泄壓閥33打開(kāi)數(shù)秒進(jìn)行排水，小于某一設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)泄壓閥33關(guān)閉。
[0036]所述噴淋系統(tǒng)包括高壓噴嘴41、鑄坯42和輥道43。如圖2所示，所述高壓噴嘴41均勻安裝在固定于保溫罩6內(nèi)的噴淋水管上，所述保溫罩6以銷軸楔塊的方式固定在輥道架7上。保護(hù)罩的作用是:在使得鑄坯冷卻后，表面溫度均勻化的同時(shí)能保證冷卻水遇熱蒸發(fā)的蒸氣能有效地收集在二冷室內(nèi)。如圖3和4所示，鑄軋前的鑄坯42外圍的保溫罩上布置有4?10排噴嘴，前2?5排的噴嘴形狀為扁平噴嘴，后2?8排的噴嘴形狀為全錐或者橢圓形噴嘴，其中每排噴嘴為3?12個(gè)，所述高壓噴嘴41的工作壓力為1.8?2.5MPa，每個(gè)