熔融金属处理设备及熔融金属处理方法与流程

本公开涉及钢水处理设备及钢水处理方法，更具体地，涉及能够在操作期间对夹杂物附着于水口内部的状态进行快速测量的钢水处理设备及钢水处理方法。

背景技术：
连铸设备由自炼钢设备接收的精炼钢水制造板坯。通常，连铸设备包括：钢包，其容纳在炼钢设备中经历精炼的钢水；中间包，其布置在钢包下方以容纳来自钢包的钢水，并暂时存储钢水；结晶器，其布置在中间包下方以容纳来自中间包的钢水，并使钢水凝固成类似板坯的形状；以及扇形段，其布置在结晶器下方并执行一系列成形操作以制造板坯。中间包容纳来自钢包的钢水并向结晶器提供钢水。中间包用于使夹杂物通过上浮而分离，使炉渣稳定，防止钢水被再氧化，以及将钢水分配至连铸流(strand)。中间包被制造成中空容器的形状并具有用于在其中容纳钢水的空间。在中间包的底表面中形成有钢水出钢口，上水口以插入方式附接至钢水出钢口，并且上水口被连接至设置在中间包下方的浸入式水口。在中间包中容纳有预定量的钢水，并且钢水通过钢水出钢口和连接至钢水出钢口的上水口被引入到浸入式水口中。被引入到浸入式水口中的钢水被提供至结晶器并被凝固成类似板坯的形状。各种夹杂物(例如，氧化铝夹杂物)可以被混合到中间包中的钢水中。混合到钢水中的各种夹杂物通过上浮被分离并去除，但是其中的一部分未被去除而是留在钢水中。残留的夹杂物粘附至浸入式水口而形成渣壳，同时钢水穿过浸入式水口以被提供至结晶器。粘附至浸入式水口的夹杂物使浸入式水口的内径不规则地减小，并由此改变在操作期间钢水的出钢量。因此，流到结晶器中的钢水变得不稳定，例如在结晶器中产生钢水的偏转流，造成钢水表面在结晶器中的竖直变化等。当流到结晶器内部的钢水不稳定时，在凝固坯壳中会容易产生缺陷，并由此，不仅板坯的质量劣化，而且在操作期间产生板坯的漏钢，从而造成操作停止的情况。另外，当大量夹杂物粘附至浸入式水口时，可能发生水口堵塞的情况并由此可以造成操作停止。下文中，如上所述，为便于描述，将浸入式水口的内径因通过粘附至浸入式水口的夹杂物形成的渣壳和浸入式水口的堵塞而不规则减小称为水口堵塞。为了抑制上述水口堵塞，例如，日本公开特许公报第2011-147940号、日本公开特许公报第2012-210647号、日本公开特许公报第2005-199339号、以及日本公开特许公报第2005-066689号公开了一种连铸方法，其通过在浸入式水口中提供电极而得到粘附至浸入式水口的夹杂物的电化学脱氧反应。此处，脱氧反应速率根据施加至电极的电流的强度而变化，并且当所施加的电流的强度相应于当前粘附状态而变化时，可以更有效地抑制水口堵塞。然而，上述专利文献仅公开了一种通过向浸入式水口的内壁施加预定强度的电流来抑制渣壳的粘附的连铸方法，但是没有公开能够通过快速测量夹杂物对水口内部的粘附状态来对渣壳的粘附状态作出响应的方法。因此，为了有效去除与渣壳的粘附状态对应的粘附渣壳，需要一种能够快速测量夹杂物粘附状态的连铸方法。同时，在相关技术中，存在一种用于确定是否发生水口堵塞的方法，其中对钢水表面在结晶器中的变化进行测量以确定是否发生水口堵塞。然而，该方法通过钢水流动的变化间接地测量夹杂物对水口的粘附状态，由于夹杂物粘附至水口，所以该变化是一种持续发生的现象，而且通过该方法无法快速检测夹杂物在水口内壁上的产生和粘附的状态。由此，需要一种用于快速测量水口内部的夹杂物粘附状态以抑制或防止在操作期间可能产生的水口堵塞的方法。(现有技术文献)日本公开特许公报第2011-147940号(现有技术文献)日本公开特许公报第2012-210647号(现有技术文献)日本公开特许公报第2005-199339号(现有技术文献)日本公开特许公报第2005-066689号

技术实现要素：
技术问题本公开提供了一种能够对在操作期间水口中的夹杂物粘附状态进行快速测量的钢水处理设备和钢水处理方法。本公开还提供了一种能够有效抑制或防止在操作期间发生水口堵塞的钢水处理设备和钢水处理方法。本公开还提供了一种能够改进操作的稳定性和生产率的钢水处理设备和钢水处理方法。技术方案根据示例性实施方案，钢水处理设备包括：容器，其具有用于容纳钢水的空间和形成在其底表面上以使钢水出钢的钢水出钢口；水口，其具有使钢水穿过的内部空间，并被装配在钢水出钢口中；内衬，其被安装在水口的内周表面的至少一部分上，并由离子导电材料形成；供电部，其用于向钢水和内衬提供电力；以及测量单元，其用于测量钢水与内衬之间的电压值或电流值。供电部可以向钢水和内衬施加DC电流或DC电压。当供电部向钢水和内衬施加DC电流时，测量单元可以测量钢水与内衬之间的电压值，并且当供电部向钢水和内衬提供DC电压时，测量单元可以测量钢水与内衬之间的电流值。当供电部向钢水和内衬施加DC电流时，测量单元可以测量钢水与内衬之间的电压值，并且可以通过使用电压值和从供电部输入的所施加的电流值来计算电阻值；并且当供电部向钢水和内衬施加DC电压时，测量单元可以测量钢水与内衬之间的电流值，并且可以通过使用电流值和从供电部输入的所施加的电压值来计算电阻值。内衬可以包括固体电解质。钢水处理设备还可以包括布置在水口与内衬之间的内衬电极。供电部可以包括能够向钢水和内衬施加DC电流或DC电压的DC电源，其中DC电源的负端子可以被连接至钢水，并且DC电源的正端子可以被连接至内衬电极。水口可以包括导电材料，并且供电部可以包括能够向钢水和内衬施加DC电流或DC电压的DC电源，其中DC电源的负端子可以被连接至钢水，并且DC电源的正端子可以被连接至水口。测量单元可以包括：测量部，其被连接至供电部并被配置成测量钢水与内衬之间的电压值或电流值；计算部，其被连接至测量部，并被配置成通过使用从测量部输入的电压值或电流值，以及从供电部输入的所施加的电流值或所施加的电压值来计算电阻值；以及确定部，其被连接至计算部，被配置成通过对从计算部输入的电阻值与预设参考电阻值进行比较来确定粘附至钢水与内衬之间的界面的夹杂物的厚度，并且被配置成通过对从测量部输入的电压值或电流值与预设参考电压值或预设参考电流值进行比较来确定粘附至界面的夹杂物的厚度。根据示例性实施方案，钢水处理方法包括：在容器中准备钢水；使在容器中准备的钢水出钢；向钢水和布置在用于使钢水出钢的水口的内周表面上的内衬施加电力；测量钢水与内衬之间的电压值或电流值；以及通过使用该电压值或电流值来确定粘附至钢水与内衬之间的界面的夹杂物的厚度。在施加电力时，DC电源的负端子可以被连接至钢水，并且DC电源的正端子可以被连接至水口或布置在内衬与水口之间的内衬电极，并由此，DC电流或DC电压可以被施加至钢水和内衬。在测量电压值或电流值时，当DC电流被施加至钢水和内衬时，可以测量钢水与内衬之间的电压值，并且当DC电压被施加至钢水和内衬时，可以测量钢水与内衬之间的电流值。在测量电压值或电流值之后，可以对钢水与内衬之间的电阻值进行计算；在计算电阻值时，当DC电流被施加至钢水和内衬时，可以通过使用电压值和DC电流的所施加的电流值来计算电阻值，并且当DC电压被施加至钢水和内衬时，可以通过使用电流值和DC电压的所施加的电压值来计算电阻值。在确定夹杂物的厚度之前，可以对夹杂物的粘附状态进行确定；在确定夹杂物的粘附状态时：当电压值等于或大于参考电压值，电流值等于或小于参考电流值，或电阻值等于或大于参考电阻值时，通过对电压值、电流值、或电阻值与预设参考电压值、预设参考电流值、预设参考电阻值进行比较，可以确定界面为夹杂物的粘附状态，并且当电压值小于参考电压值，电流值大于参考电流值，或电阻值小于参考电阻值时，可以确定界面为夹杂物的非粘附状态。在确定夹杂物的厚度时：当界面被确定为夹杂物的粘附状态时，可以确定粘附至界面的夹杂物的厚度随着电压值或电阻值增加而增加或随着电流值减小而增加，可以确定粘附至界面的夹杂物的厚度随着电压值或电阻值减小而减小，或随着电流值增加而减小。在确定夹杂物的厚度之后，可以根据夹杂物的厚度执行后续步骤；并且在执行后续步骤时：当界面被确定是夹杂物的粘附状态时，可以增加钢水的出钢速速率，或者可以增加钢水与内衬之间的电流值；当界面被确定是夹杂物的非粘附状态时，可以保持钢水的出钢速率或者可以保持钢水与内衬之间的电流值。有益效果根据示例性实施方案，提供了一种能够快速测量水口的夹杂物粘附状态的测量单元，并且可以通过使用该测量单元来在操作期间快速测量水口内部的夹杂物粘附状态。通过这样，可以有效抑制或防止在处理钢水时发生水口堵塞，并由此，可以通过防止设备由于水口堵塞而受损来稳定地执行操作。例如，当被应用于连铸设备时，测量单元在操作期间连续测量钢水与水口之间的电压值或电流值，并且基于所测量的值和电源施加在钢水与水口之间的电流值或电压值来计算电阻值。将该值与预设电阻值比较，确定夹杂物对水口内部的粘附状态以及所粘附的夹杂物的厚度的增加或减小，并由此，可以快速确定水口的堵塞状态。因此，可以通过执行后续处理来解决水口堵塞。更具体地，在水口堵塞的情况下，水口的开口增大以增加钢水的出钢速率，并由此，促使夹杂物分离。另外，增加所施加的电源的电流值以促进夹杂物的电化学氧化。由此，可以快速解决水口堵塞。通过这样，可以有效防止凝固坯壳中的缺陷和由于水口堵塞造成的漏钢，并由此，可以防止设备损坏和操作停止。由此，可以稳定地执行操作并从而改进生产率。附图说明图1是根据一个示例性实施方案的钢水处理设备的示意图。图2和图3是根据修改方案的钢水处理设备的示意图。图4是根据一个示例性实施方案的设置在钢水处理设备中的电路的示意图。图5是根据一个示例性实施方案的设置在钢水处理设备中的电路的概念图。图6是根据一个示例性实施方案的示出在执行对固体电解质特性的实验之后的结果值的图。图7是根据一个示例性实施方案的示出在执行操作之后的结果值的图。具体实施方式下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方案。然而，本发明可以以不同方式实施，并且不应理解为限于本文中所描述的实施方案。而是，提供这些实施方案使得本公开将是彻底和完备的，并且向本领域技术人员传达本发明的全部范围。在附图中，元件的尺寸可能被放大以描述实施方案，并且贯穿附图相同的附图标记指代相同的元件。图1是根据一个示例性实施方案的钢水处理设备的示意图，图2和图3是根据修改方案的钢水处理设备的示意图，并且图4是根据示例性实施方案的设置在钢水处理设备中的电路的示意图。另外，图5是根据示例性实施方案的设置在钢水处理设备中的电路的概念图。此处，图2是示出根据第一修改方案的钢水处理设备的示意图，并且图3是示出根据第二修改方案的钢水处理设备的示意图。另外，当电流测量部被应用于根据第一修改方案的钢水处理设备的测量部时，图4的(a)是根据示例性实施方案和第二修改方案的设置在钢水处理设备中的电路的示意图，图4的(b)是示出根据第一修改方案的钢水处理设备的示意图，并且图4的(c)是示出设置在钢水处理设备中的电路的示意图。根据一个示例性实施方案的钢水处理设备是能够处理待在熔融状态下被处理的对象例如钢水的设备，所述对象在炼钢设备中被制造。更具体地，该钢水处理设备是如下设备：容纳钢水，接着钢水被存储在该设备中预定时间，并且接着出钢，使得钢水的出钢量在钢水出钢期间被调整。示例性实施方案示出连铸设备作为其中应用钢水处理设备的炼钢设备。因此，钢水处理设备的容器100可以包括在连铸设备中使用的中间包，并且下水口220可以包括装配在中间包中的浸入式水口(SEN)。当然，应用根据一个示例性实施方案的钢水处理设备的设备不特别限于连铸设备。下文中，将参照图1至图5详细描述根据一个示例性实施方案的钢水处理设备。如图1中所示，钢水处理设备包括：容器100，其具有用于容纳钢水M的空间和形成在其底表面中以使钢水M出钢的钢水出钢口110；水口200，其具有使钢水M穿过的内部空间，并且被装配在钢水出钢口110中；内衬400，其被安装在水口200的内周表面的至少一部分上，并...