液态金属冷却系统以及液态金属成型系统的制作方法

本发明涉及一种冶金冷却系统，具体地，涉及一种液态金属冷却系统。此外，本发明还涉及一种液态金属成型系统。

背景技术：

1、目前冶金领域，金属(例如铁合金或者金属硅)的冶炼，其由液态变为固态的浇铸过程，是通过钢包将液态金属浇注到固定铸铁锭模中，等待自然冷却和凝固成一定厚度固态块状。这个过程等待冷却时间长，无法实现目前冶金行业的浇注和精整车间自动化和智能化作业。

2、随着直线液态金属成型系统的使用，可以让液态金属的浇注实现连续浇注和快速冷却，温度降低到破碎和包装的合适温度，实现了连续浇注作业，同时实现浇注和精整车间的自动化、智能化作业，降低了操作人员的作业安全风险，提高生产效率。

3、但是，液态金属成型系统的冷却模具需要大流量的冷却水将液态金属冷却过程中的热量带走，并通过冷却塔进行降温，其在冷却过程中无法实现冷却工作的实时化匹配，能源浪费严重，同时为了避免浇注过程中冷却水的泄露造成安全事故的风险，需要在冷却系统中设置大量的智能检测、预警措施及应急处理方案，结构过于复杂。

4、有鉴于此，需要设计一种更为科学的液态金属冷却系统。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种液态金属冷却系统，该液态金属冷却系统能够在冷却工作过程中实时化匹配冷却水流量，节省能耗。

2、进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种液态金属成型系统，该液态金属成型系统能够在液态金属冷却过程中实时化匹配冷却水流量，节省能耗。

3、为了解决上述技术问题，本发明提供一种液态金属冷却系统，其特征在于，包括：冷却结晶板组，包括多个冷却结晶板，各个所述冷却结晶板经由各自对应的进水支管连接到进水管组，并经由各自对应的回水支管连接到主回水管，所述进水管组液路连接到泵送模块，所述主回水管液路连接到冷却塔；检测单元，该检测单元至少包括设置在各个所述回水支管上的回水支路流量检测元件和回水支路水温检测元件；阀组单元，该阀组单元至少包括设置在各个所述回水支管上的回水支路控制阀；以及控制单元，该控制单元电连接于所述检测单元和阀组单元，以能够根据检测单元的检测信号控制所述阀组单元。

4、优选地，所述进水管组包括液路连接于所述泵送模块的主进水管以及与该主进水管连接的并行的两路进水副管，各个所述冷却结晶板经由各自对应的所述进水支管连接到所述两路进水副管的其中一路上，其中所述检测单元还包括设置在各个所述进水副管上的进水流量分配调节阀、进水流量分配检测元件、进水压力检测元件和进水温度检测元件，各个所述进水流量分配调节阀、进水流量分配检测元件、进水压力检测元件和进水温度检测元件均电连接于所述控制单元。

5、优选地，所述阀组单元还包括设置在所述主进水管上的进水总阀和设置在所述主回水管上的回水总阀，所述检测单元还包括设置在所述主回水管上的回水总流量检测元件，且所述主回水管上还设有单向止回阀，其中所述进水总阀、所述回水总阀和所述回水总流量检测元件电连接于所述控制单元。

6、更优选地，所述主进水管上的所述进水总阀的上游管段与所述主回水管上的所述回水总阀的下游管段之间还连接有旁通管路，所述阀组单元还包括设置在该旁通管路上的旁通开关阀，该旁通开关阀电连接于所述控制单元。

7、具体地，所述回水支管包括连接于所述主回水管的回水水平管段、与该回水水平管段连接的回水立管段、以及连接在该回水立管段与对应的所述冷却结晶板的出口之间的回水软管段，所述回水支路流量检测元件和回水支路水温检测元件设置在所述回水水平管段上。

8、优选地，所述检测单元还包括设置在各个回水支管上且电连接于所述控制单元的回水支路压力检测元件。

9、优选地，所述阀组单元还包括设置在各个所述进水支管上的进水支路控制阀，各个所述进水支路控制阀均电连接于所述控制单元。

10、具体地，各个所述进水支管包括连接于进水管组的进水水平管段、与该进水水平管段连接的进水立管段、以及连接在该进水立管段与对应的所述冷却结晶板的进口之间的进水软管段，其中各个所述进水支管上的所述进水支路控制阀设置在所述进水水平管段上。

11、优选地，各个所述进水支管的底部经由对应的检修排放阀连接于进水侧排水管路，各个所述回水支管的底部经由对应的检修排放阀连接于回水侧排水管路，所述进水侧排水管路和回水侧排水管路均连接于排水连通管，该排水连通管经由快排阀连接于主回水管，其中所述阀组单元包括各个所述检修排放阀和快速阀，且各个所述检修排放阀和快速阀电连接于所述控制单元。

12、优选地，所述泵送模块为变量泵模块，该变量泵模块电连接于所述控制单元，以通过该控制单元控制所述变量泵模块调节泵送量。

13、典型地，所述液态金属冷却系统为铁合金或金属硅冷却系统。

14、在上述液态金属冷却系统的技术方案基础上，本发明还提供一种液态金属成型系统，其特征在于，包括上述任一项所述技术方案的液态金属冷却系统。

15、通过本发明的上述基本技术方案，本发明的液态金属冷却系统实现了实时调节冷却水流量的功能。由于本发明在各个回水支管上设有电连接于控制单元的回水支路流量检测元件、回水支路水温检测元件以及回水支路控制阀，这样在浇注作业前，可以按照控制单元预先设定的冷却基础设定流量值，通过调整每个冷却结晶板对应的回水支管上的回水支路控制阀的开启大小，并通过每个出水支管上的回水支路流量检测元件的检测，来调整流经每个冷却结晶板的水的流量，使其符合冷却基础设定流量值。在液态金属浇注的过程中，当回水支路水温检测元件检测到某一冷却结晶板的出水支路水温高于控制单元设定的额定值时，控制单元会控制该回水支管上的回水支路控制阀的开启量，加大此回水支管的流量，保证该路冷却结晶板的冷却效果。同时，按照控制单元设定的比例，自动减小其余回水支管的流量，使得冷却系统总的流量值和水压值基本恒定。这有效地保证了冷却水按需供应，避免没有规划地无限制供应冷却水，有效地节省了能耗。

16、在本发明设置旁通管路的优选方式下，当发现主管路或某个冷却结晶板发生泄漏故障时，例如控制单元接收到主管路或者某个冷却结晶板回水支管的水压、流量的检测数值低于设定值时，控制单元将位于旁通管路上的旁通开关阀打开，同时将主进水管上的进水总阀和主回水管上的回水总阀关闭。泵送模块泵送冷却水通过旁通管路将主进水管和主回水管直接接通，冷却水将不再进入有泄露点的后端管路及冷却结晶板连接的管路。

17、进一步地，在发生泄漏故障时，可以同时将检修排放阀和快排阀打开，使得冷却结晶板中的冷却水及回水支管中的冷却水快速排出，降低安全风险。此外，当冷却系统中冷却结晶板需要检修时，可以关闭各个冷却结晶板对应的进水支路上的进水支路控制阀和回水支路上的回水支路控制阀将冷却水阻断，打开检修排放阀和快排阀将冷却结晶板的内部水排空，便于检修和更换，同时避免频繁启停泵送模块，起到节能的效果。

18、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种液态金属冷却系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述进水管组包括液路连接于所述泵送模块(b)的主进水管(1)以及与该主进水管(1)连接的并行的两路进水副管(11)，各个所述冷却结晶板(6)经由各自对应的所述进水支管连接到所述两路进水副管(11)的其中一路上，其中所述检测单元还包括设置在各个所述进水副管(11)上的进水流量分配调节阀(20)、进水流量分配检测元件(4)、进水压力检测元件(16a)和进水温度检测元件(15a)，各个所述进水流量分配调节阀(20)、进水流量分配检测元件(4)、进水压力检测元件(16a)和进水温度检测元件(15a)均电连接于所述控制单元。

3.根据权利要求2所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述阀组单元还包括设置在所述主进水管(1)上的进水总阀(22)和设置在所述主回水管(5)上的回水总阀(21)，所述检测单元还包括设置在所述主回水管(5)上的回水总流量检测元件(23)，且所述主回水管(5)上还设有单向止回阀(18)，其中所述进水总阀(22)、所述回水总阀(21)和所述回水总流量检测元件(23)电连接于所述控制单元。

4.根据权利要求3所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述主进水管(1)上的所述进水总阀(22)的上游管段与所述主回水管(5)上的所述回水总阀(21)的下游管段之间还连接有旁通管路(3)，所述阀组单元还包括设置在该旁通管路(3)上的旁通开关阀(2)，该旁通开关阀(2)电连接于所述控制单元。

5.根据权利要求1所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述回水支管包括连接于所述主回水管(5)的回水水平管段(9b)、与该回水水平管段(9b)连接的回水立管段(8b)、以及连接在该回水立管段与对应的所述冷却结晶板(6)的出口之间的回水软管段(7b)，所述回水支路流量检测元件(17)和回水支路水温检测元件(15b)设置在所述回水水平管段(9b)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述检测单元还包括设置在各个回水支管上且电连接于所述控制单元的回水支路压力检测元件(16b)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述阀组单元还包括设置在各个所述进水支管上的进水支路控制阀(12a)，各个所述进水支路控制阀(12a)均电连接于所述控制单元。

8.根据权利要求7所述的液态金属冷却系统，其特征在于，各个所述进水支管包括连接于进水管组的进水水平管段(9a)、与该进水水平管段(9a)连接的进水立管段(8a)、以及连接在该进水立管段与对应的所述冷却结晶板(6)的进口之间的进水软管段(7a)，其中各个所述进水支管上的所述进水支路控制阀(12a)设置在所述进水水平管段(9a)上。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的液态金属冷却系统，其特征在于，各个所述进水支管的底部经由对应的检修排放阀(10)连接于进水侧排水管路(13b)，各个所述回水支管的底部经由对应的检修排放阀(10)连接于回水侧排水管路(13a)，所述进水侧排水管路(13b)和回水侧排水管路(13a)均连接于排水连通管(14)，该排水连通管(14)经由快排阀(19)连接于主回水管(5)，其中所述阀组单元包括各个所述检修排放阀(10)和快速阀(19)，且各个所述检修排放阀(10)和快速阀(19)电连接于所述控制单元。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述泵送模块(b)为变量泵模块，该变量泵模块电连接于所述控制单元，以通过该控制单元控制所述变量泵模块调节泵送量；或者所述泵送模块(b)包括定量泵驱动该定量泵的变频电机，该变频电机电连接于所述控制单元，所述控制单元通过控制所述变频电机的转速，从而控制定量泵的泵送量。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的液态金属冷却系统，其特征在于，所述液态金属冷却系统为铁合金或金属硅冷却系统。

12.一种液态金属成型系统，其特征在于，包括根据权利要求1至11中任一项所述的液态金属冷却系统。

技术总结
本发明公开了一种液态金属冷却系统，包括：冷却结晶板组，其各个冷却结晶板(6)经由各自对应的进水支管连接到进水管组，并经由各自对应的回水支管连接到主回水管(5)；检测单元，其至少包括设置在各个回水支管上的回水支路流量检测元件(17)和回水支路水温检测元件(15b)；阀组单元，其至少包括设置在各个回水支管上的回水支路控制阀(12b)；以及控制单元，该控制单元电连接于检测单元和阀组单元，以能够根据检测单元的检测信号控制阀组单元。此外，本发明还公开了一种液态金属成型系统。本发明实现了实时调节冷却水流量功能，有效地保证了冷却水按需供应，避免无限制供应冷却水，有效地节省了能耗。

技术研发人员：齐志坤,尹建国,李浩
受保护的技术使用者：苏州朗信智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5