一种大包长水口氩气密封装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及大包长水口密封技术领域，更具体地说，它涉及一种大包长水口氩气密封装置及其控制方法。


背景技术：

2.目前大多数钢铁企业的连铸机大包长水口密封采用氩气密封，其原理是通过长水口吹氩气抑制了中包上下水口滑板面间吸入空气防止钢水氧化。目前的氩气密封技术一般在长水口碗底设置一路氩气，但是存在着氩气流量难以控制的问题，容易出现长水口碗底处形成负压，导致空气吸入发生二次氧化，由于钢水中的气体随钢液运动至结晶器的不同深度和不同部位，在钢水的固液界面，凝固的枝晶捕捉气泡，最终使铸坯出现气泡和夹杂杂物等内部缺陷和表面缺陷。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大包长水口氩气密封装置及其控制方法，在大包、长水口及中间包处均吹出氩气，解决在长水口处出现二次氧化的问题。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种大包长水口氩气密封装置，包括沿长水口设置的氩气管路组，所述氩气管路组位于大包底部与中间包之间，所述氩气管路组内所有氩气管路的吹气口均朝向长水口的方向，所述氩气管路组包括自下而上设置的第二氩气管路和第一氩气管路，所述第一氩气管路的吹气口设置有上氩气环，所述上氩气环设有多个朝上的气孔，所述第二氩气管路的吹气口设置有下氩气环，所述下氩气环设有多个朝下的气孔，所述上氩气环设置长水口碗部处，所述下氩气环设置在长水口碗部下方。
6.在其中一个实施例中，所述氩气管路组还包括第三氩气管路和第四氩气管路，所述第四氩气管路和第三氩气管路吹气口与长水口的距离大于第二氩气管路和第一氩气管路吹气口与长水口的距离。由于第二氩气管路是通过下氩气环沿着长水口竖直吹出氩气，如果第四氩气管路和第三氩气管路的吹气口距离长水口太近，第四氩气管路和第三氩气管路吹出的氩气方向与下氩气环吹出氩气的方向垂直，影响中间包上方的氩气密封，在中间包上方容易吸入氧气导致二次氧化。
7.本发明的第一氩气管路通过上氩气环朝长水口碗部上方吹出氩气，使大包底部与长水口碗部之间处于正压，防止了吸入氧气；第二氩气管路通过下氩气环朝长水口碗部下方至中间包之间吹出氩气，使长水口始终处于氩气保护的环境中；第四氩气管路和第三氩气管路处于第二氩气管路的下方，作为下氩气环吹出氩气的补充，使中间包上方的长水口处于氩气保护的环境中。
8.在其中一个实施例中，所述长水口的碗部一侧还设有长水口上封氩气管路，所述长水口上封氩气管路位于第一氩气管路的上方。
9.在其中一个实施例中，所述大包底部设有通向大包内部的氩气软管。向大包内的钢水吹入氩气，降低钢液中溶入气体(如氢、氮、氧)的含量，去除钢液中残存的非金属夹杂物(如氧化物、硫化物、氮化物等)，使钢水在浇注前成分、温度均匀，可明显降低浇注的开注温度，实现连铸工艺正常化，提高钢材冲击韧性。
10.在其中一个实施例中，所述中间包设有中间包氩气管路，所述中间包氩气管路的吹气口位于中间包的液面上方。
11.在其中一个实施例中，所述第四氩气管路、第三氩气管路、第二氩气管路、第一氩气管路、长水口上封氩气管路和中间包氩气管路均设有气体流量计和电磁阀。气体流量计测量氩气管路中氩气流量，并将氩气流量反馈至控制系统中，通过电磁阀来控制氩气管路中氩气的供给。
12.一种大包长水口氩气密封装置的控制方法，具体如下：
13.连铸生产开始前，氩气软管向大包内持续吹入氩气，长水口上封氩气管路和中间包氩气管路的电磁阀均开启，长水口上封氩气管路向长水口与大包之间持续吹出氩气，中间包氩气管路向中间包上方持续吹出氩气，使长水口的上下端均处于氩气保护的环境中；
14.然后开启第四氩气管路、第三氩气管路、第二氩气管路和第一氩气管路中至少一个氩气管路的电磁阀，向长水口处吹出氩气，使长水口自身处于氩气保护的环境中；
15.完成浇注后，关闭第四氩气管路、第三氩气管路、第二氩气管路、第一氩气管路、长水口上封氩气管路和中间包氩气管路的电磁阀。
16.在其中一个实施例中，当第一氩气管路通过上氩气环吹出氩气时，第四氩气管路、第三氩气管路和第二氩气管路中至少一个氩气管路吹出氩气。由于第一氩气管路吹出的氩气方向是朝上的，而长水口上封氩气管路是处于第一氩气管路上方，因此，如果不开启第四氩气管路、第三氩气管路和第二氩气管路中至少一个氩气管路，长水口位于上氩气环下方的部分的氩气少，容易形成负压吸入氧气，使长水口暴露在氧气中，容易导致二次氧化。
17.在其中一个实施例中，当中间包停浇时，先关闭第四氩气管路、第三氩气管路、第二氩气管路和第一氩气管路，然后关闭长水口上封氩气管路，最后关闭中间包氩气管路。
18.在其中一个实施例中，所述第四氩气管路、第三氩气管路、第二氩气管路、第一氩气管路、长水口上封氩气管路和中间包氩气管路的氩气的吹出量自动调整，在吹出氩气前设定氩气流量，通过气体流量计测得实际的氩气流量，通过实际的氩气流量与设定的氩气流量比较，自动调整管路中氩气的吹出量。
19.综上所述，本发明具有以下有益效果：
20.本发明在长水口处增加了四个氩气管路，自上而下分别是第一氩气管路、第二氩气管路、第三氩气管路和第四氩气管路，其中，第一氩气管路设置有环绕长水口的上氩气环，朝长水口碗部上方吹出氩气，第二氩气管路设置有环绕长水口的下氩气环，朝长水口碗部下方至中间包之间吹出氩气，多个氩气管路向长水口吹出氩气，有效地防止连铸过程长水口部的负压吸气，减少了气体吸入钢水中凝固滞留形成的质量缺陷和板材气泡缺陷，板材气泡缺陷废由原来2.1％降低到了0.2％以下，厚板轧制合格率明显提高，创造了较好的经济效益；又提高als损失合格率，提高中间包本体及其快换机构的使用寿命，增加中间包连浇炉数，提高生产作业率，降低生产成本。
附图说明
21.图1是本发明的示意图。
22.图中：1
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大包，2
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中间包，3
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长水口，4
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结晶器，5
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氩气软管，6
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中间包氩气管路，7
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长水口上封氩气管路，8
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第四氩气管路，9
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第三氩气管路，10
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第二氩气管路，11
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第一氩气管路，12
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上氩气环，13
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下氩气环，14
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气体流量计，15
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电磁阀。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
24.值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
25.现有的连铸工艺中，大包1内的钢水通过长水口3进入中间包2，然后钢水从中间包2流入结晶器4中，最终形成连铸坯输出，如图1所示。
26.现有的氩气密封装置一般只包括长水口上封氩气管路7和中间包氩气管路6，长水口上封氩气管路7使长水口3碗部与大包1下水口之间处于氩气保护气氛中，中间包氩气管路6使中间包2液面处于氩气保护气氛中。但是这种形式的氩气密封装置显然不能使长水口3整体都处于氩气气氛中，使得长水口3中部与长水口3两端容易形成压差，由于长水口3两端的氩气是流动的，因此长水口3两端的气压小于长水口3中部外出的气压，使得长水口3与钢包上水口，长水口3碗部等部位的负压吸气，氧气进入钢水中凝固滞留形成的质量缺陷。
27.因此，如图1所示，本发明提供了一种大包长水口氩气密封装置，包括沿长水口3设置的氩气管路组，所述氩气管路组位于大包1底部与中间包2之间，所述氩气管路组内所有氩气管路的吹气口均朝向长水口3的方向，所述氩气管路组包括自下而上设置的第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10和第一氩气管路11，所述第一氩气管路11的吹气口设置有上氩气环12，所述上氩气环12设有多个朝上的气孔，所述第二氩气管路10的吹气口设置有下氩气环13，所述下氩气环13设有多个朝下的气孔，所述上氩气环12设置长水口3碗部处，所述下氩气环13设置在长水口3碗部下方。
28.本发明的第一氩气管路11通过上氩气环12朝长水口3碗部上方吹出氩气，使大包1底部与长水口3碗部之间处于正压，防止了吸入氧气；第二氩气管路10通过下氩气环13朝长水口3碗部下方至中间包2之间吹出氩气，使长水口3始终处于氩气保护的环境中；第四氩气管路8和第三氩气管路9处于第二氩气管路10的下方，作为下氩气环13吹出氩气的补充，使中间包2上方的长水口3处于氩气保护的环境中。
29.其中，所述长水口3的碗部一侧还设有长水口上封氩气管路7，所述长水口上封氩气管路7位于第一氩气管路11的上方。所述中间包2设有中间包氩气管路6，所述中间包氩气管路6的吹气口位于中间包2的液面上方。
30.所述大包1底部设有通向大包1内部的氩气软管5。向大包1内的钢水吹入氩气，降低钢液中溶入气体(如氢、氮、氧)的含量，去除钢液中残存的非金属夹杂物(如氧化物、硫化物、氮化物等)，使钢水在浇注前成分、温度均匀，可明显降低浇注的开注温度，实现连铸工艺正常化，提高钢材冲击韧性。
31.进一步地，所述第四氩气管路8和第三氩气管路9吹气口与长水口3的距离大于第二氩气管路10和第一氩气管路11吹气口与长水口3的距离。由于第二氩气管路10是通过下
氩气环13沿着长水口3竖直吹出氩气，如果第四氩气管路8和第三氩气管路9的吹气口距离长水口3太近，第四氩气管路8和第三氩气管路9吹出的氩气方向与下氩气环13吹出氩气的方向垂直，影响中间包2上方的氩气密封，在中间包2上方容易吸入氧气导致二次氧化。
32.进一步地，所述第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10、第一氩气管路11、长水口上封氩气管路7和中间包氩气管路6均设有气体流量计14和电磁阀15。气体流量计14测量氩气管路中氩气流量，并将氩气流量反馈至控制系统中，通过电磁阀15来控制氩气管路中氩气的供给。
33.本发明的控制系统是常规的控制系统，包括plc控制系统和主机，plc控制系统如西门子s7
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400可编程逻辑控制系统，所述主机与plc控制系统通讯连接，所述plc控制系统分别与气体流量计和电磁阀通讯连接。
34.本发明在长水口3的中部外侧新增了多个氩气管路，不改变原有的中间包氩气管路6和长水口上封氩气管路7。上氩气环12和下氩气环13的用途是，沿着长水口3的侧面吹出氩气，是长水口3始终与氧气隔绝。第四氩气管路8和第三氩气管路9是作为第二氩气管路10的补充，进一步地确保长水口3位于氩气气氛中，由于下氩气环13与中间包2的距离较远，因此在第二氩气管路10与中间包2之间设置第四氩气管路8和第三氩气管路9，且第四氩气管路8和第三氩气管路9吹气口与长水口3的距离大于第二氩气管路10和第一氩气管路11吹气口与长水口3的距离，不妨碍下氩气环13朝下吹出氩气。
35.结合附图1说明一种大包长水口氩气密封装置的控制方法，具体如下：
36.连铸生产开始前，氩气软管5向大包1内持续吹入氩气，长水口上封氩气管路7和中间包氩气管路6的电磁阀15均开启，长水口上封氩气管路7向长水口3与大包1之间持续吹出氩气，中间包氩气管路6向中间包2上方持续吹出氩气，使长水口3的上下端均处于氩气保护的环境中；
37.然后开启第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10和第一氩气管路11中至少一个氩气管路的电磁阀15，向长水口3处吹出氩气，使长水口3自身处于氩气保护的环境中；
38.完成浇注后，关闭第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10、第一氩气管路11、长水口上封氩气管路7和中间包氩气管路6的电磁阀15。
39.进一步地，当第一氩气管路11通过上氩气环12吹出氩气时，第四氩气管路8、第三氩气管路9和第二氩气管路10中至少一个氩气管路吹出氩气。由于第一氩气管路11吹出的氩气方向是朝上的，而长水口上封氩气管路7是处于第一氩气管路11上方，因此，如果不开启第四氩气管路8、第三氩气管路9和第二氩气管路10中至少一个氩气管路，长水口3位于上氩气环12下方的部分的氩气少，容易形成负压吸入氧气，使长水口3暴露在氧气中，容易导致二次氧化。
40.可以理解的是，本发明的第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10、第一氩气管路11可以同时开启，其中第四氩气管路8和第三氩气管路9的氩气流速小于第二氩气管路10的氩气流速。
41.当中间包2停浇时，先关闭第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10和第一氩气管路11，然后关闭长水口上封氩气管路7，最后关闭中间包氩气管路6。
42.所述第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10、第一氩气管路11、长水口
上封氩气管路7和中间包氩气管路6的氩气的吹出量自动调整，在吹出氩气前设定氩气流量，通过气体流量计14测得实际的氩气流量，通过实际的氩气流量与设定的氩气流量比较，自动调整管路中氩气的吹出量。
43.本发明的第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10和第一氩气管路11的控制方式包括自动模式和锁定模式，自动模式是设定氩气流量调整好后，电磁阀15根据气体流量计14测得的实际流量状态进行自动调整；锁定模式是设定氩气流量调整好后，电磁阀15不考虑实际流量的状态，只开到设定的目标流量开度即可，此时可能出现设定流量和实际流量偏差的情况。
44.第四氩气管路8、第三氩气管路9、第二氩气管路10、第一氩气管路11、长水口上封氩气管路7和中间包氩气管路6中，调整氩气流量时，用于对应管路气体流量的增加，每次增加量为1nl/min，最大60nl/min，用于对应管路气体流量的减少，每次减少量为1nl/min，最小1nl/min，当设定数据满足生产要求维持足够长时间后，自动存储常用数据，再次启动后即直接运行上次停机时的设定流量。
45.本发明有效地防止连铸过程长水口3部的负压吸气，减少了气体吸入钢水中凝固滞留形成的质量缺陷和板材气泡缺陷，板材气泡缺陷废由原来2.1％降低到了0.2％以下，厚板轧制合格率明显提高，创造了较好的经济效益；又提高als损失合格率，提高中间包2本体及其快换机构的使用寿命，增加中间包2连浇炉数，提高生产作业率，降低生产成本，本发明实现了浸入式水口密封的标准化，降低了工人的劳动强度。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。