对来自连铸机的喷淋水进行采样的固水分离的制作方法
【专利说明】对来自连铸机的喷淋水进行采样的固水分离
【背景技术】
[0001] 本发明一般性涉及用于对在连铸系统中使用的喷淋水的性质进行精确监测的方 法和设备。如例如在美国专利7549797、8220525和8066054中所述，连铸是一种将熔融金 属转化为半成品金属产品（例如小方还（billet)、大方还（bloom)或板还）的方法，并且 可用于大容量和连续操作。通常在连铸中，熔融金属被收集在称为中间包的特殊的槽中，然 后以精确控制的速率进入一次冷却区。在一次冷却区中，熔融金属与整体式结晶器（solid mold)(通常由铜制成并且通常为水冷/液冷的）接触。整体式结晶器从熔融金属吸取热， 促使在仍为液态的芯周围形成金属固态"壳（skin)"。这种包覆有固体的液态金属称为铸 还（strand)〇
[0002] 然后铸坯通常被传递至二次冷却区，在二次冷却区中，铸坯被设置在喷淋室中，在 所述喷淋室中将液态冷却介质（通常为水）喷淋至铸坯以对金属进行进一步冷却。在美国 专利 4, 669, 202、4, 494, 594、4, 444, 495、4, 235, 280、3, 981，347、6, 360, 973、8, 216, 117 和 7, 905, 271中描述了在喷淋室中使用的喷淋技术的实例。在进行喷淋的同时，铸坯还通过 辊支承，该辊防止铸坯的固态壁遭受由于铁水静压力（由彼此挤压的移动的固态金属和液 态金属的不同性质而引起的压力）而造成的破裂（液态金属从铸坯的固态壳中的裂孔泄漏 出）。然后将进一步凝固的铸坯传递至后续的冷却、成形和/或切割步骤。
[0003] 如美国专利7, 799, 151和4, 024, 764所详述的，适当的铸造操作需要对所使用的 部件中的所有部件进行精确地控制和调节。特别重要的是对在喷淋处的冷却介质的喷淋进 行精密控制。在AmericanIronandSteelTechnologyConference(2004)上提交的作 者为KristyTanner的科学论文:ComparisonofImpact,Velocity,DropSizeandHeat FluxtoRedefineNozzlePerformanceintheCaster描述了这钱因素(例如液滴尺寸、 喷淋密度分布和液滴速度）如何在适当的冷却技术中都是至关紧要的。这是因为上述因素 影响铸坯上的蒸气层或蒸汽层的形成，铸坯上的蒸气层或蒸汽层影响铸坯的热通量分布和 局部冷却（热通量分布和局部冷却都会影响得到的金属的整体质量）。知道液滴的化学组 成可以用于确定这些因素并深入了解腐蚀和冷却速率。然而，这需要实时了解存在于喷淋 室中的冷却介质的准确性质。然而，喷淋室的性质使这样的了解复杂化。
[0004] 通常，若干颗粒可以最终与冷却介质接触，这些颗粒进而改变介质的性质并使介 质的性质的测量变得困难。例如在整体式结晶器上通常设置有润滑剂（类似保护渣，例 如在美国专利6, 315, 809中所述的保护渣），该润滑剂通过铸坯拉入二次冷却区。一旦处 于二次冷却区中，润滑剂便可以与超热水反应而形成含有高活性氢氟酸的复合化学物质 (complexchemistries)。该复合化学物质可以与高压高温一起引起由铸还的少量金属的 腐蚀或由喷淋室本身的管道或壁而形成的附加的颗粒。这进而用颗粒填充任何所收集的用 于采样的冷却介质，该颗粒可能阻塞用于收集喷淋介质的管道，或者可能损坏监测器本身。
[0005]因此，提供将固体颗粒与在连铸操作中使用的凝结的液态冷却介质分离的方法和 设备是有用且期望的。除非明确指定，否则本部分所描述的技术非旨在承认在本文中所引 用的任何专利、出版物或其他信息是相对于本发明的"现有技术"。另外，本部分不应被解释 为意指已经进行了检索或者不存在如37CFR§I. 56(a)中定义的其他相关信息。
【发明内容】
[0006] 本发明的至少一个实施方案涉及一种精确地采样冷却介质的性质的方法，该冷却 介质在连续金属铸造过程的喷淋室内被喷淋在铸坯处。该方法包括如下步骤：使冷却介质 的样品通过分离装置。分离装置包括倾斜流动表面（flowsurface)，该流动表面被构造并 布置成使得介质在表面上流过并且来自介质样品的流体和细微颗粒通过流动表面并传递 至监测器。介质中的大颗粒没有通过倾斜流动表面而是滑落并离开倾斜流动表面，由此抑 制在表面上形成阻塞物。监测器被构造并布置成确定冷却介质的化学或物理性质。没有阻 塞物使得在铸造操作期间能够连续监测介质。如果形成阻塞物，则监测器将不能接受足够 /任何样品，并且因此铸造操作将"看不见"由介质组成而引起的影响。
[0007] 该方法的倾斜流动表面可以包括复数个细长构件。细长构件可以具有顶部宽而底 部窄的锥形构造。相邻细长构件的顶部可以限定复数个孔。该表面可以以相对于水平轴成 20°至60°之间（优选地30°至50°之间）的角度来定位并且使得样品能够以10升/分 钟至100升/分钟（优选地20升/分钟至80升/分钟）的速率通过孔板。分离装置可以 定位在铸坯的正下方或者在易于腐蚀的特定设备件的下方。
[0008] 所述表面可以包括复数个孔，其具有0? 15mm至Imm之间的横截面孔径和/或 0? 15mm2至Imm2之间的横截面积，优选为0? 3mm至0? 8mm之间。分离装置可以具有表面积 为0.Im2至Im2 (优选为0. 3m2至0. 8m2之间）的表面板，沿该表面板设置有复数个狭缝。
[0009] 样品可以包括由凝结的液态介质、直接喷淋水以及飞溅物构成的混合液，该凝结 的液体介质先前在喷淋室中是蒸汽。监测器可以为选自下述装置的装置：PH计、荧光计、氧 化还原电位计、腐蚀测量仪、温度、电导率及其组合。如果没有使样品通过分离装置，则朝监 测器的流体流动可能由于存在于介质中的颗粒而被阻塞。监测器可以确定在喷淋室中正发 生的腐蚀的程度。监测器可以确定冷却介质的组成是否将造成超出预定量的腐蚀。该方法 还可以包括如下步骤：响应于由监测器测量的性质升高或降低介质的PH以及投放适量的 缓蚀剂。在通过监测器对所述样品进行分析之后，可以将所述样品送入至氧化皮坑（scale pit)中或返回喷淋室内。传递至监测器的颗粒绝大多数可以包括在监测器对其进行测量的 5分钟内所引入的介质中的颗粒。
[0010] 在本文中描述了另外的特征和优势，并且通过下面的具体实施方案将是明显的。
【附图说明】
[0011] 在下文中具体参照附图来描述发明的【具体实施方式】，其中：
[0012] 图1为分离装置的侧视示意图。
[0013] 图2为分离装置的透视示意图。
[0014] 图3为滑筛的侧视示意图。
[0015] 图4为滑筛的透视示意图。
[0016] 图5为覆盖分离装置的透视示意图。
[0017] 为了本公开内容的目的，除非另有说明，否则图中相同的附图标记指代相同的特 征。附图仅是发明原理的举例说明，而不旨在将本发明限制于示出的具体实施方案。
【具体实施方式】
[0018] 提供以下定义以确定本申请中特别是权利要求中使用的术语应如何解释。定义的 结构仅为了方便，而不旨在将任何定义限制至任何特定的分类。
[0019] "连铸机"意指下述装置，该装置利用连续铸造工艺将熔融金属转化为半成品固体 金属产品例如小方还、大方还或板还。
[0020] "冷却介质"意指喷淋在铸坯处以使铸坯进一步冷却并凝固的流体（通常为液 体），其通常包含水或主要由水组成，但也可以包括雾和/或空气或者由雾和/或空气组成。
[0021] "监测器"意指下述装置，该装置被构造并布置成测量至少一个物理或化学特性 并响应于测量结果输出信号或显示，该装置包括但不限于美国专利申请13/095, 042和/ 或 13/730, 087 以及美国专利 6, 645, 428、6, 280, 635、7, 179, 384、6, 312, 644、6, 358, 746、