一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口的制作方法

本实用新型涉及连铸机械和工艺控制领域，更具体地说，涉及一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口。

背景技术：

连铸生产过程中的密封浇注是防止钢水二次氧化、增氮等问题导致铸坯夹杂、夹渣等质量缺陷，防止浇注通道堵塞等操作异常事故的重要工艺手段，这些密封浇注手段包括中间包覆盖剂、结晶器保护渣对钢液面的覆盖，包括钢包长水口和中间包浸入式水口的浸入(钢液面)式浇注与密封，包括钢包长水口氩封、浸入式水口氩封等吹氩控制。其中，钢包长水口氩气密封是生产高质量板坯，防止钢水二次氧化和连铸增氮的重要工艺措施，可有效阻止高速冲下的钢流在钢包下水口和长水口之间的接缝处形成负压而吸入空气。

空气中的主要成分是氮气和氧气，当氧气吸入钢流后会与钢水中的al和fe反映产生三氧化二铝和氧化铁，其中，三氧化二铝是钢种夹杂物的主要成分，而三氧化二铝沉积在塞棒和浸入式水口位置是导致浇注通道堵塞、结晶器液面控制困难的主要原因；当氮气吸入钢流后，会迅速融入钢水，在铸坯凝固过程中形成氮化铝等低熔点的物资，是铸坯产生角横裂等缺陷的最重要原因。

在采用机器人浇注前，氩封管被设计在长水口本体上，在长水口装到长水口机械手上后，用金属软管连接安装在机械手上的氩气接头和长水口本体上的吹氩连接口，打开氩气阀门即可；由于长水口机械手的活动范围小，氩气管一旦连接可在中间包的连续浇注过程中连续使用指导中间包浇注结束。在采用机器人浇钢后，用于安装钢包长水口的机器人活动范围广，需要承担钢包长水口的套装、长水口清洗、中间包内的测温、取样甚至是中间包覆盖剂的加入等作业，长水口的氩封无法按原来的方式连接，目前已有的设计是采用钢包滑动水口底座加装一个一次性使用的耐火密封圈进行吹氩氩封，但由于钢包滑动水口底座空腔大，密封效果较差，即使吹氩量大幅度提升(目前使用的流量为40nm³/h)，实际的氩封效果很差，钢水增氮等现象突出。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口，用于解决连铸机器人浇钢时，钢包长水口氩封管无法安装在长水口本体上的问题，可在实现机器人长水口套装时保证长水口氩封，防止钢包长水口在浇注过程中吸气增氮，同时减少氩气使用量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口，包括：钢包上水口、上滑板、下滑板、钢包下水口、长水口和滑动水口箱，钢包上水口的下端通过上滑板、下滑板与钢包下水口的上端连接，钢包下水口的下端与长水口连接，钢包下水口上还设有钢包水口安装基座，钢包水口安装基座位于滑动水口箱内；

所述钢包水口安装基座上通过固定组件还设有具有氩气吹出孔的氩封环，所述氩封环上设有一个或一个以上的氩封环定位，以及氩封环进气定位管，所述氩封环进气定位管上还连有氩气管软管连接活动接头。

所述钢包下水口的上端通过钢包上座砖、钢包下座砖固定。

所述固定组件，包括：氩封环定位座、氩封环弹性卡口和氩封环弹性卡口保持支架，氩封环定位座设于所述钢包水口安装基座上，氩封环弹性卡口保持支架设于氩封环定位座上，氩封环弹性卡口设于氩封环弹性卡口保持支架上，氩封环弹性卡口用于固定所述氩封环。

所述氩封环定位、氩封环进气定位管均固定于所述氩封环定位座上。

所述氩气吹出孔具有若干个，均布于所述氩封环的圆周上，均朝向于所述钢包下水口与长水口之间的连接点设置。

所述氩封环的内径大于所述钢包下水口的外径。

在上述的技术方案中，本实用新型所提供的一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口，极好地贴合了连铸生产过程密封浇注的需求，解决了机器人浇钢后无法使用氩封长水口、水口顶升力偏弱、浇注过程中吸气增氮和二次氧化控制困难的矛盾，通过氩封环的设计与使用，大幅度降低氩气的使用量(从之前氮封使用量40nm³/h，连铸还有增氮现象的情况下，改用本实用新型的氩封环的使用量下降到5.43nm³/h)，同时，取消了原本钢包一次使用需要更换一个密封垫圈的物料消耗，另外，通过监控系统，更好地保障了氩封的效果，为稳定和提升铸坯质量提供了有力的保障。

附图说明

图1是本实用新型钢包长水口的结构示意图；

图2是本实用新型钢包长水口中氩封环的结构示意图；

图3是本实用新型钢包长水口中氩封环的安装示意图；

图4是本实用新型钢包长水口中氩封环与固定组件之间连接的示意图；

图5是本实用新型钢包长水口使用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请结合图1至图4所示，本实用新型所提供的一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口，包括：钢包上水口1、上滑板2、下滑板3、钢包下水口4、长水口5和滑动水口箱6，钢包上水口1的下端通过上滑板2、下滑板3与钢包下水口4的上端连接，钢包下水口4的下端与长水口5连接，钢包下水口5上还设有钢包水口安装基座7，钢包水口安装基座7位于滑动水口箱6内。

较佳的，所述钢包水口安装基座7上通过固定组件还设有具有氩气吹出孔8的氩封环9，所述氩封环9上设有一个或一个以上的氩封环定位10，以及氩封环进气定位管11，所述氩封环进气定位管11上还连有氩气管软管连接活动接头12，被嵌入式固定在安装于滑动水口箱6内的钢包水口安装基座7上，由氩封环定位座13、氩封环弹性卡口14和氩封环弹性卡口保持支架15组成的固定组件上。

较佳的，所述钢包下水口1的上端还通过钢包上座砖16、钢包下座砖固定17。

较佳的，所述固定组件，包括：氩封环定位座13、氩封环弹性卡口14和氩封环弹性卡口保持支架15，氩封环定位座13安装于所述钢包水口安装基座7上，氩封环弹性卡口保持支架15安装于氩封环定位座13上，氩封环弹性卡口14安装于氩封环弹性卡口保持支架15上，利用氩封环弹性卡口14用于固定所述氩封环9。

较佳的，所述氩封环定位10、氩封环进气定位管11均固定于所述氩封环定位座13上。

较佳的，所述氩气吹出孔8具有若干个，均布于所述氩封环9的圆周上，均朝向于所述钢包下水口4与长水口5之间的连接点(即空气吸入点16位置)设置，达到防止空气吸入导致钢水二次氧化的目的。

氩气通过可随滑动水口箱6移动的氩气管软管连接活动接头12连接进入氩封环进气定位管11，再进入氩封环9，并通过靠近钢包下水口4带一定角度的密布的氩气吹出孔8，使氩气完全覆盖钢包下水口4与长水口5之间的连接点即空气吸入点16位置，达到防止空气吸入导致钢水二次氧化的目的。

较佳的，所述氩封环9的内径需略大于所述钢包下水口4的外径。

请结合图5所示，本实用新型一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口的使用方法，在钢包与连铸钢包回转台之间的氩气接口采用人工或自动接口连接，在机侧吹氩管路上设置有手动球阀和自动调节阀，其中自动调节阀流量信号接入铸机控制系统，当钢包开浇时，打开自动调节阀，氩气通过可随滑动水口箱6移动的氩气管软管连接活动接头12连接进入氩封环进气定位管11，再进入氩封环9，并通过靠近钢包下水口4带一定角度的密布的氩气吹出孔8，使氩气完全覆盖长水口5和钢包下水口4之间的连接点，达到防止空气吸入导致钢水二次氧化的目的；

在进行吹氩氩封时，当流量调节阀和管口后端的压力阀低于目标控制要求后系统报警，其中流量低于目标值时，表示流量阀未开或开度不足，当管口后端压力阀低于目标控制值时，表示系统有异常漏气现象，报警信息用于提醒操作工检查管路漏气情况或及时调整供气流量，同时提醒钢包准备人员检查氩封环是否存在大面积烧损、扩孔、吹氩装置与吹氩管路之间的连接接口、金属软管有无磨损等问题，及时进行更换。

较佳的，所述氩封环9的管内径、氩气吹出孔8的孔径及相邻两个氩气吹出孔8的间距需符合以下计算公式，以保证正常状态下环形设置氩气吹出孔内部有相对恒定的氩气背压，从而确保氩封的有效性；

按体积流量计算公式：

上式中，d为氩封环的管内径，单位：mm；qv为工作状态下的体积流量，单位：m³/h；w为工作状态下的流速，单位：m/s。

所述工作状态下的体积流量qv与标准状态下的体积流量q0的换算：

上式中，q0为标准状态下介质体积流量，单位：m³/h；t为工作状态下介质的温度，单位：℃；p为工作状态下介质的绝对压力，单位：mpa。

同时，氩气吹出孔8的吹出方向是以一定的角度向下沿钢包下水口4外壁吹向钢包下水口4与长水口5的结合部，即空气吸入点16，以确保氩封的高效性。

在钢包准备中，先将钢包下水口4安装到位，将氩封环9沿钢包下水口4外壁推入，并卡在钢包滑动水箱6内钢包水口安装基座7上，由氩封环定位座13、氩封环弹性卡口14和氩封环弹性卡口保持支架15组成的固定组件上，并将供氩；

当钢包浇注完成并回到装包区域时，只需从氩封环弹性卡口14中拔出氩封环9即可重新更换上、下滑板2、3或钢包下水口4，又或者单独紧固钢包下水口4。

在钢包准备过程中，如果需要更换水口和滑板时，将氩封环取出，如无需更换则只需目视检查氩封环情况，当发现氩封环异常时需要拆下氩封连接软管进行更换；钢包出钢上连铸回转台后，连接钢包与回转台氩封管路接口，在钢包回转到浇注位并安装好长水口后开启氩封阀，系统自动检测氩封的流量和管路背压，当流量小于目标值后，系统报警，表示氩气阀门未开或开度不足，在流量正常情况下系统背压低于一定值(正常氩封背压p0*a)时，系统报警提示氩封有漏气现象，由于此时正在浇注，只能通过表观检查并加大流量的方式予以弥补，并记录氩气背压异常信息，供铸坯质量、该钢包浇注完后的检查处理使用。

综上所述，本实用新型所提供的一种具有氩封装置的机器人浇钢钢包长水口及其使用方法，在保证钢包长水口与下水口连接处的氩封效果、防止连铸增氮和钢水二次氧化、稳定铸坯质量的同时，减少氩气的使用量及其对环境的污染，降低钢包准备过程中的物料费用和操作劳动强度。目前机器人连铸浇钢正在成为一种潮流在国内外大力推进中，大包长水口氩封又是连铸铸坯质量控制的重要环节，本实用新型为使用机器人浇钢后的氩封可靠性、经济性提供了一种合理、简洁的手段，具有非常广泛的应用和推广前景。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。