一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统及方法与流程

1.本发明涉及一种稀土镁对高速钢的处理技术，具体涉及一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统及方法。


背景技术：

2.对高速钢进行稀土镁(cemg)处理技术的研究结果表明，钢中存在的单一非金属夹杂物主要为ce的两类脱氧产物ce2o3和ce2o2s，尺寸细小，在1μm左右，且形状为类球状。与不采用稀土镁处理相比，非金属夹杂物的平均直径和平均面积都一定程度减小，钢中非金属夹杂物的平均直径减少45％，平均面积减少53％。计算分析结果表明，稀土镁对材料中o、s含量具有更好地去除和控制能力，结合实验分析结果表明，这得益于稀土镁与o、s的良好结合能力，所生成的非金属夹杂物极易长大，并产生大颗粒非金属夹杂物。
3.另外，随着稀土镁含量的增加，铸态钢中网状碳化物结构不断被改善，碳化物由网状逐渐向鱼骨状和细杆状转化，并出现一些细小弥散分布的球形碳化物，使得整体碳化物含量呈现下降的趋势，当稀土镁含量过高时，碳化物的含量改善程度不再发生明显改善，但这时钢中出现了较多大颗粒含有稀土元素的非金属夹杂物，反而不利于高速钢凝固组织及力学性能的提高。
4.因此，在高速钢生产工艺过程中如何实现对稀土镁的合理喂入控制以利于高速钢凝固组织及力学性能的提高是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统及方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统，包括钢包、中间包、及结晶器；钢包与中间包之间通过第一导流管彼此连通，中间包与结晶器之间通过第二导流管彼此连通，喂丝器通过第一输送管及第二输送管向中间包输送稀土镁丝，稀土镁丝穿过中间包钢液面上的覆盖渣进入钢水内部；
8.其特征在于：
9.所述结晶器的底部还连通有抽样检测管，所述抽样检测口为常闭口；
10.所述第二输送管与所述第一输送管设置有多组且数量能够调节；
11.所述第二输送管与所述第一输送管铰接连接，所述第一输送管水平设置，且所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度能够调节；
12.还包括控制器，所述控制器连接喂丝器，所述控制器根据所述抽样检测管的抽样检测结果进行判断，并对所述第二输送管与所述第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度进行对应调节；
13.当抽样检测结果未超出第一预设阈值范围时，同时调节所述第二输送管与所述第
一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度；
14.当抽样检测结果超出第一预设阈值范围但未超出第二预设阈值范围时，仅调节所述第二输送管与所述第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度中的任意一项；
15.当抽样检测结果超出第二预设阈值范围时，反向调节所述第二输送管与所述第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度中的对应一项。
16.作为本发明的进一步优选实施方式，所述第一预设阈值范围为钢液中碳化物的含量范围；所述第二预设阈值范围为钢液中非金属氧化物和非金属硫化物的含量范围。
17.作为本发明的进一步优选实施方式，所述控制器内部设置有优先级别单元，通过所述优先级别单元控制所述第二输送管与第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度调节的优先级。
18.作为本发明的进一步优选实施方式，所述第二输送管与第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度调节的优先级经优先级别单元预设后，能够根据实际需要通过优先级别单元进行调节。
19.作为本发明的进一步优选实施方式，所述优先级别单元中预设的调节的优先级别为：所述第二输送管与第一输送管的设置数量调节的优先级高于所述喂丝器的喂丝速度调节的优先级，所述喂丝器的喂丝速度调节的优先级高于所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度调节的优先级。
20.作为本发明的进一步优选实施方式，所述第二输送管与所述第一输送管设置有多组；且多组第二输送管与第一输送管包括内径相同的多组和内径不同的多组。
21.作为本发明的进一步优选实施方式，内径相同的多组第二输送管与第一输送管的调节优先级高于内径不同的多组第二输送管与第一输送管的调节优先级。
22.作为本发明的进一步优选实施方式，所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度调节范围为大于0度且小于等于90度。
23.作为本发明的进一步优选实施方式，调节所述喂丝器的喂丝速度时，同步调节多组第二输送管与第一输送管的喂丝速度；或调节所述喂丝器的喂丝速度时，单独调节每组第二输送管与第一输送管的喂丝速度。
24.作为本发明的进一步优选实施方式，本发明还提供一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
25.1)制备高速钢的钢水由钢包经第一导流管流入中间包，再经第二导流管流入结晶器中，稀土镁丝按初始速度由喂丝机经第一输送管及第二输送管引入中间包中，稀土镁丝穿过中间包钢液面上的覆盖渣进入钢水内部，稀土镁丝熔化后随钢水进入结晶器与钢水中的氧、硫等杂质和夹杂物充分反应；
26.2)通过抽样检测管对稀土镁丝熔化后的钢液进行周期性抽样检测；
27.3)控制器根据抽样检测管的抽样检测结果进行判断，并对第二输送管与第一输送管的设置数量、喂丝器的喂丝速度、以及第二输送管相对于第一输送管的角度进行对应调节；
28.当抽样检测结果未超出第一预设阈值范围时，同时调节所述第二输送管与所述第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度；
29.当抽样检测结果超出第一预设阈值范围但未超出第二预设阈值范围时，仅调节所述第二输送管与所述第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度中的任意一项；
30.当抽样检测结果超出第二预设阈值范围时，反向调节所述第二输送管与所述第一输送管的设置数量、所述喂丝器的喂丝速度、以及所述第二输送管相对于所述第一输送管的角度中的对应一项。
31.相较于现有技术，本发明能够实现的有益效果包括：
32.(1)本发明提供一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统及方法，通过具体设置结晶器的底部连通有抽样检测管，以及具体设置第二输送管与第一输送管设置有多组；第二输送管相对于第一输送管的角度能够调节；通过控制器根据抽样检测管的抽样检测结果进行判断，以对第二输送管与第一输送管的设置数量、喂丝器的喂丝速度、以及第二输送管相对于第一输送管的角度进行对应调节；从而根据抽样检测结果的不同分别从喂丝数量、喂丝角度、喂丝速度进行对应调节，在实现高速钢凝固组织及力学性能的提高的同时，避免单一调节方式可能存在的调节速率过慢等影响工作效率、以及调节速度过快导致非预期的不利于性能提高状况的出现；同时多种调节方式也能对以后不同需求的高速钢制备工艺过程中稀土镁的喂入控制提供参考与依据。
33.(2)本发明提供一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统及方法，通过优先级别单元控制第二输送管与第一输送管的设置数量、喂丝器的喂丝速度、以及第二输送管相对于第一输送管的角度调节的优先级，并且具体设置第二输送管与第一输送管的设置数量、喂丝器的喂丝速度、以及第二输送管相对于第一输送管的角度调节的优先级经优先级别单元预设后，能够根据实际需要通过优先级别单元进行调节，从而针对不同种类和需求的高速钢制备工艺过程能够通过调节优先级提供与之相适应的优先调节方式，同时也为高速钢生产工艺中稀土镁的喂入控制系统及方法的优化及完善提供了可操作的空间。
附图说明
34.图1为本发明一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统的结构示意图。
具体实施方式
35.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
36.[实施例1]
[0037]
如图1所示为本发明实施例1提供的一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制系统，包括钢包1、中间包2、及结晶器3；钢包1与中间包2之间通过第一导流管4彼此连通，中间包2与结晶器3之间通过第二导流管5彼此连通，喂丝器6通过第一输送管8及第二输送管9向中间包2输送稀土镁丝10，稀土镁丝10穿过中间包2钢液面上的覆盖渣21进入钢水22内部；
[0038]
结晶器3的底部还连通有抽样检测管31，抽样检测口为常闭口；从而使得抽样检测管31仅在抽样检测时方才打开，避免导致结晶器3内部钢液的非预期泄漏；
[0039]
第二输送管9与第一输送管8设置有多组且数量能够调节；通过第二输送管9与第一输送管8设置数量的调节可以快速实现稀土镁丝喂入数量所占钢液比重的调节；且作为本实施例的优选，第二输送管9与第一输送管8设置有多组；且多组第二输送管9与第一输送管8包括内径相同的多组和内径不同的多组，通过内径相同的多组第二输送管9与第一输送管8的数量调节可以获知稀土镁喂入数量对抽样检测结果的影响，而通过内径不同的多组第二输送管9与第一输送管8的数量调节可以获知稀土镁喂入时的横截面积对抽样检测结果的影响。
[0040]
且在本实施例中，作为进一步的优选，内径相同的多组第二输送管9与第一输送管8的调节优先级高于内径不同的多组第二输送管9与第一输送管8的调节优先级；由于通常情况下稀土镁喂入数量的改变对抽样检测结果的影响更明显，因此设置针对稀土镁喂入数量的改变能够更便于获取高速钢凝固组织及力学性能的提高。
[0041]
第二输送管9与第一输送管8铰接连接，第一输送管8水平设置，且第二输送管9相对于第一输送管8的角度能够调节；在本实施例中，第二输送管9相对于第一输送管8的角度调节范围为大于0度且小于等于90度；这是由于调节角度为0度时第二输送管9与第一输送管8保持平行，因此稀土镁丝不会与钢水接触，而调节角度为90度时第二输送管9与第一输送管8相互垂直，稀土镁丝垂直伸入钢水内部并与之接触反应。
[0042]
本实施例相对于现有技术的突出贡献点在于：
[0043]
还包括控制器7，控制器7连接喂丝器6，控制器7根据抽样检测管31的抽样检测结果进行判断，并对第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度进行对应调节；在本实施例中，第一预设阈值范围为钢液中碳化物的含量范围；第二预设阈值范围为钢液中非金属氧化物和非金属硫化物的含量范围。
[0044]
当抽样检测结果未超出第一预设阈值范围时，此时抽样检测结果中碳化物的含量较高，不利于高速钢凝固组织及力学性能的提高，因此需要同时调节第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度；以尽可能快速降低抽样检测结果中碳化物的含量，因此此时抽样检测结果未超出第一预设阈值范围时实际是指抽样检测结果未低于钢液中碳化物的含量范围。
[0045]
当抽样检测结果超出第一预设阈值范围但未超出第二预设阈值范围时，此时抽样检测结果中碳化物的含量下降并低于钢液中碳化物的含量范围，并且非金属氧化物和非金属硫化物含量也并未超出，因此此时可以适当降低调节速度，仅调节第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度中的任意一项；因此此时抽样检测结果未超出第二预设阈值范围时实际是指抽样检测结果未高于钢液中非金属氧化物和非金属硫化物的含量范围。
[0046]
当抽样检测结果超出第二预设阈值范围时，此时抽样检测结果中非金属氧化物和非金属硫化物含量超出含量范围，因此需要反向调节第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度中的对应一项，从而恢复抽样检测结果中非金属氧化物和非金属硫化物含量至预设范围内。
[0047]
作为本实施例的进一步优选，控制器7内部设置有优先级别单元，通过优先级别单元控制第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度调节的优先级；第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度调节的优先级经优先级别单元预设后，能够根据实际需要通过优先级别单元进行调节；从而针对不同种类和需求的高速钢制备工艺过程能够通过调节优先级提供与之相适应的优先调节方式，同时也为高速钢生产工艺中稀土镁的喂入控制系统及方法的优化及完善提供了可操作的空间。作为优选，优先级别单元中预设的调节的优先级别为：第二输送管9与第一输送管8的设置数量调节的优先级高于喂丝器6的喂丝速度调节的优先级，喂丝器6的喂丝速度调节的优先级高于第二输送管9相对于第一输送管8的角度调节的优先级；这是由于在通常情况下，喂丝数量对高速钢凝固组织及力学性能的影响要高于喂丝速度对高速钢凝固组织及力学性能的影响，而喂丝速度对高速钢凝固组织及力学性能的影响要高于喂丝角度对高速钢凝固组织及力学性能的影响。
[0048]
作为本实施例的另一优选实施方式，调节喂丝器6的喂丝速度时，能够同步调节多组第二输送管9与第一输送管8的喂丝速度；或调节喂丝器6的喂丝速度时，单独调节每组第二输送管9与第一输送管8的喂丝速度，通过单独调节每组第二输送管9与第一输送管8的喂丝速度，还可以确定喂丝位置对高速钢凝固组织及力学性能的影响，从而对以后不同需求的高速钢制备工艺过程中稀土镁的喂入控制提供更多的参考与依据。
[0049]
[实施例2]
[0050]
本发明实施例2还提供一种用于高速钢生产工艺的稀土镁喂入控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0051]
1)制备高速钢的钢水由钢包1经第一导流管4流入中间包2，再经第二导流管5流入结晶器3中，稀土镁丝10按初始速度由喂丝机6经第一输送管8及第二输送管9引入中间包2中，稀土镁丝10穿过中间包2钢液面上的覆盖渣进入钢水内部，稀土镁丝熔化后随钢水进入结晶器与钢水中的氧、硫等杂质和夹杂物充分反应；
[0052]
2)通过抽样检测管31对稀土镁丝熔化后的钢液进行周期性抽样检测；
[0053]
3)控制器7根据抽样检测管31的抽样检测结果进行判断，并对第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度进行对应调节；
[0054]
3.1)当抽样检测结果未超出第一预设阈值范围时，同时调节第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度；
[0055]
3.2)当抽样检测结果超出第一预设阈值范围但未超出第二预设阈值范围时，仅调节第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度中的任意一项；
[0056]
3.3)当抽样检测结果超出第二预设阈值范围时，反向调节第二输送管9与第一输送管8的设置数量、喂丝器6的喂丝速度、以及第二输送管9相对于第一输送管8的角度中的对应一项。
[0057]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术
性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。