一种钢水预冷却装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢水预冷却装置，包括壳体、流进管、流出管、进气管和出气管，进气管与壳体相连的一端的端部铰接设有盖板，进气管的输入端设有吹风电机和供气仓，进气管上设有流量控制开关，出气管的输出端连接有惰性气体的暂储仓；壳体的顶部开设有抽气口，抽气口的一侧设有抽气机构，抽气机构包括抽气管、过滤器和抽风机，抽气口与壳体的连接处设有第一浓度传感器；进气管和抽气管与壳体的连接处分别设有第一温度传感器和第二温度传感器；壳体的内壁上至少设有一个第二浓度传感器。本发明能有效避免钢水与空气的接触，加快了钢水的冷却和结壳，提高了钢材的品质。
【专利说明】
一种钢水预冷却装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及铸钢设备领域，特别涉及到一种钢水预冷却装置和方法。【背景技术】
[0002]钢材在生产的过程中需要将钢水冷却形成铸坯，钢水凝固的过程依次经历钢水冷却、晶核形成、晶核长大和完全固化。一般来说，凝固初期形成的晶核越多，钢水凝固后的经历越细化，钢材品质越好。因此钢水的凝固初期的好坏对钢材的质量尤为重要。传统的钢水冷却是在大量的钢水设于一个冷却腔内，使钢水静置冷却，这种冷却方式钢水的冷却速度慢，结壳慢，而且在冷却的过程中钢水会不同程度地与空气接触，产生气泡，严重影响了钢材的品质。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种钢水预冷却装置和方法，以解决上述问题。
[0004]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0005]—种钢水预冷却装置，包括壳体，靠近壳体的底部的两侧分别设有钢水的流进管和流出管，流进管和流出管的管径相同，且对称设于壳体的两端，流进管和流出管的上端分别设有惰性气体的进气管和出气管，进气管和出气管的管径相同且一端分别与壳体相连通，进气管与壳体相连的一端的端部铰接设有盖板，盖板设于壳体内且其大小与进气管的口径相适应，进气管的输入端设有吹风电机和供气仓，进气管上设有流量控制开关，出气管的输出端连接有惰性气体的暂储仓;壳体的顶部开设有抽气口，抽气口的一侧设有抽气机构，抽气机构包括抽气管、过滤器和抽风机，抽气管的一端与抽气口相连，另一端通过过滤器与抽风机相连，抽气口与壳体的连接处设有第一浓度传感器;进气管和抽气管与壳体的连接处分别设有第一温度传感器和第二温度传感器;壳体的内壁上至少设有一个用于监测惰性气体浓度的第二浓度传感器，第二浓度传感器的水平高度与进气管的顶部的水平高度相同。
[0006]进一步的，所述壳体的底部设有振动机构，振动机构包括振动电机和振动壳，振动壳连接于壳体的底部，振动电机设于振动壳中。
[0007]进一步的，所述壳体的侧壁上设有若干视窗，视窗的底部的水平高度大于进气管的顶部的水平高度。
[0008]进一步的，所述壳体的顶部的一侧开设有调控口，调控口的一侧设有气压调控机构，气压调控机构包括横向缓冲管、U形管和弹性气囊，横向缓冲管的两端分别与调控口和U 形管的一端相连，U形管的另一端与弹性气囊相连。
[0009]进一步的，所述横向缓冲管和U形管为透明玻璃材质，U形管内设有有色液体，U形管包括依次相连的纵向长臂、弧形凹管和纵向短臂，横向缓冲管与纵向长臂的一端相连，弹性气囊与纵向短臂的一端相连。
[0010]进一步的，所述弹性气囊为橡胶材质。
[0011]—种钢水冷却方法，将惰性气体通过吹风电机从供气仓进入进气管内，通过流量控制开关控制惰性气体在进气管内的流量大小，惰性气体将盖板顶开并向上翻起，使惰性气体倾斜向下进入壳体内，盖板上设置感应探头，当感应探头检测到盖板向上翻起动作时， 过滤器和抽风机工作，使壳体内的气体向上抽出，从而使惰性气体在壳体内形成逆向环流； 当第二浓度传感器检测到的惰性气体浓度达到设定值时，钢水沿着流进管进入壳体内，振动电机开始工作，当第一浓度传感器检测到的惰性气体的浓度达到设定值时，过滤器和抽风机停止工作，此时流量控制开关打开到最大值，盖板被惰性气体顶开至水平位置，惰性气体从进气管内喷射进入壳体内并在钢水的上表面形成气垫保护层；当壳体内气压过大时， 惰性气体通过调控口进入横向缓冲管，并将U形管内的有色液体压入弹性气囊，弹性气囊上设有重力感应器，当进入弹性气囊内的有色液体的重量达到设定值上限时，过滤器和抽风机工作使壳体内的气压降低，当壳体内的气压正常时，有色液体从弹性气囊内回入U形管中，当重力感应器检测到当进入弹性气囊内的有色液体的重量达到设定值下限时，过滤器和抽风机工作停止工作。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0013]本发明结构紧凑，使用方便，采用将惰性气体注入壳体内，壳体内的底部的惰性气体的浓度达到一定量时，惰性气体在壳体内形成保护层，将钢水注入壳体内，无需将整个壳体内充满惰性气体便可以将钢水直接注入壳体内，加快了冷却进度，同时有效避免了钢水在进入壳体时与空气接触;通过将气压调控机构设于壳体的外侧，无需在壳体内设置压力感应装置，不仅使壳体内气压的变化更加直观，而且维修方便且成本低廉；当壳体内的惰性气体的浓度达到一定量时，将流量控制开关打开到最大值，惰性气体从进气管内喷射进入壳体内并在钢水的上表面形成气垫保护层，惰性气体在钢水的上表面上快速流动，不仅隔壁了钢水与空气的接触，提高了钢材的品质，同时能带走大量的热量，加快了钢水的冷却和结壳。【附图说明】
[0014]图1为本发明所述的钢水预冷却装置的结构示意图。【具体实施方式】
[0015]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0016]参见图1，本发明所述的一种钢水预冷却装置，包括壳体10,靠近壳体10的底部的两侧分别设有钢水的流进管21和流出管22。流进管21和流出管22的管径相同，且对称设于壳体10的两端。流进管21和流出管22的上端分别设有惰性气体的进气管31和出气管32,惰性气体可以为氮气、氩气或其他惰性的气体。进气管31和出气管32的管径相同且一端分别与壳体10相连通。进气管31与壳体10相连的一端的端部铰接设有盖板33,盖板33设于壳体 10内且其大小与进气管31的口径相适应。进气管31的输入端设有吹风电机41和供气仓42。 进气管31上设有流量控制开关34,出气管32的输出端连接有惰性气体的暂储仓43。在实际使用的过程中可在供气仓42和暂储仓43之间设置惰性气体的回收循环装置(图中未画)，这样可大大减小惰性气体的使用量，使惰性气体在使用的过程中可循环利用。壳体10的顶部开设有抽气口 11，抽气口 11的一侧设有抽气机构。抽气机构包括抽气管51、过滤器52和抽风机53,抽气管51的一端与抽气口 11相连，另一端通过过滤器52与抽风机53相连。抽气管51的与抽风口 11相连的一端的口径大小于其与抽风机53相连的一端的口径。从壳体10内抽出的气体经过滤器52过滤后排入大气，减少了大气的负担。抽气口 11与壳体10的连接处设有第一浓度传感器54。进气管31和抽气管51与壳体10的连接处分别设有第一温度传感器35和第二温度传感器55,可有效检测进出壳体10的气体的温度，当第一温度传感器35和第二温度传感器55检测到的温度达到稳定值时，壳体10内的惰性气体达到稳定状态。壳体10的内壁上至少设有一个用于监测惰性气体浓度的第二浓度传感器(图中未画)。第二浓度传感器的水平高度与进气管31的顶部的水平高度相同。
[0017] 壳体10的底部设有振动机构，振动机构包括振动电机61和振动壳62,振动壳62连接于壳体10的底部，振动电机61设于振动壳62中。通过振动机构的振动可有效排出钢水90 内的气泡，提尚钢水90质量。[〇〇18]壳体10的侧壁上设有若干视窗70,视窗70的底部的水平高度大于进气管31的顶部的水平高度。
[0019]壳体10的顶部的一侧开设有调控口 12，调控口 12的一侧设有气压调控机构。气压调控机构包括横向缓冲管81、U形管82和弹性气囊83,横向缓冲管81的两端分别与调控口 12 和U形管82的一端相连，横向缓冲管81通过连接头与调控口 12相连，U形管82的另一端与弹性气囊83相连。将气压调控机构设于壳体10的外侧，无需在壳体10内设置压力感应装置，不仅使壳体10内气压的变化更加直观，而且维修方便且成本低廉。
[0020]横向缓冲管81和U形管82为透明玻璃材质，U形管82内设有有色液体，U形管82包括依次相连的纵向长臂、弧形凹管和纵向短臂，横向缓冲管81与纵向长臂的一端相连，弹性气囊83与纵向短臂的一端相连。弹性气囊83为橡胶材质。[〇〇21]本发明在使用的过程中，惰性气体通过吹风电机41从供气仓42进入进气管31内， 通过流量控制开关34控制惰性气体在进气管31内的流量大小。惰性气体将盖板33顶开并向上翻起，使惰性气体倾斜向下进入壳体10内，并在壳体的底部形成惰性气体的保护层。盖板 33上设置感应探头，当感应探头检测到盖板33向上翻起动作时，过滤器52和抽风机53工作， 使壳体10内的气体向上抽出，从而使惰性气体在壳体内形成逆向环流。当第二浓度传感器检测到的惰性气体浓度达到设定值时，钢水90沿着流进管21进入壳体10内，振动电机61开始工作。当第一浓度传感器54检测到的惰性气体的浓度达到设定值时，过滤器52和抽风机 53停止工作，此时流量控制开关打开到最大值，盖板33被惰性气体顶开至水平位置，惰性气体从进气管31内喷射进入壳体10内并在钢水90的上表面形成气垫保护层。惰性气体的快速流动对钢水形成保护的同时，也带走的大量的热量，使钢材逐步冷却。当壳体10内气压过大时，惰性气体通过调控口 12进入横向缓冲管81，并将U形管82内的有色液体压入弹性气囊 83。弹性气囊83上设有重力感应器，当进入弹性气囊83内的有色液体的重量达到设定值上限时，过滤器52和抽风机53工作使壳体10内的气压降低。当壳体10内的气压正常时，有色液体从弹性气囊83内回入U形管82中。当重力感应器检测到当进入弹性气囊83内的有色液体的重量达到设定值下限时，过滤器52和抽风机53工作停止工作。[〇〇22]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种钢水预冷却装置，其特征在于:包括壳体，靠近壳体的底部的两侧分别设有钢水 的流进管和流出管，流进管和流出管的管径相同，且对称设于壳体的两端，流进管和流出管 的上端分别设有惰性气体的进气管和出气管，进气管和出气管的管径相同且一端分别与壳 体相连通，进气管与壳体相连的一端的端部铰接设有盖板，盖板设于壳体内且其大小与进 气管的口径相适应，进气管的输入端设有吹风电机和供气仓，进气管上设有流量控制开关， 出气管的输出端连接有惰性气体的暂储仓;壳体的顶部开设有抽气口，抽气口的一侧设有 抽气机构，抽气机构包括抽气管、过滤器和抽风机，抽气管的一端与抽气口相连，另一端通 过过滤器与抽风机相连，抽气口与壳体的连接处设有第一浓度传感器;进气管和抽气管与 壳体的连接处分别设有第一温度传感器和第二温度传感器;壳体的内壁上至少设有一个用 于监测惰性气体浓度的第二浓度传感器，第二浓度传感器的水平高度与进气管的顶部的水 平高度相同。2.根据权利要求1所述的钢水预冷却装置，其特征在于:所述壳体的底部设有振动机 构，振动机构包括振动电机和振动壳，振动壳连接于壳体的底部，振动电机设于振动壳中。3.根据权利要求1所述的钢水预冷却装置，其特征在于:所述壳体的侧壁上设有若干视 窗，视窗的底部的水平高度大于进气管的顶部的水平高度。4.根据权利要求1所述的钢水预冷却装置，其特征在于:所述壳体的顶部的一侧开设有 调控口，调控口的一侧设有气压调控机构，气压调控机构包括横向缓冲管、U形管和弹性气 囊，横向缓冲管的两端分别与调控口和U形管的一端相连，U形管的另一端与弹性气囊相连。5.根据权利要求4所述的钢水预冷却装置，其特征在于:所述横向缓冲管和U形管为透 明玻璃材质，U形管内设有有色液体，U形管包括依次相连的纵向长臂、弧形凹管和纵向短 臂，横向缓冲管与纵向长臂的一端相连，弹性气囊与纵向短臂的一端相连。6.根据权利要求4所述的钢水预冷却装置，其特征在于:所述弹性气囊为橡胶材质。7.—种钢水冷却方法，其特征在于:将惰性气体通过吹风电机从供气仓进入进气管内， 通过流量控制开关控制惰性气体在进气管内的流量大小，惰性气体将盖板顶开并向上翻 起，使惰性气体倾斜向下进入壳体内，盖板上设置感应探头，当感应探头检测到盖板向上翻 起动作时，过滤器和抽风机工作，使壳体内的气体向上抽出，从而使惰性气体在壳体内形成 逆向环流；当第二浓度传感器检测到的惰性气体浓度达到设定值时，钢水沿着流进管进入 壳体内，振动电机开始工作，当第一浓度传感器检测到的惰性气体的浓度达到设定值时，过 滤器和抽风机停止工作，此时流量控制开关打开到最大值，盖板被惰性气体顶开至水平位 置，惰性气体从进气管内喷射进入壳体内并在钢水的上表面形成气垫保护层；当壳体内气 压过大时，惰性气体通过调控口进入横向缓冲管，并将U形管内的有色液体压入弹性气囊， 弹性气囊上设有重力感应器，当进入弹性气囊内的有色液体的重量达到设定值上限时，过 滤器和抽风机工作使壳体内的气压降低，当壳体内的气压正常时，有色液体从弹性气囊内 回入U形管中，当重力感应器检测到当进入弹性气囊内的有色液体的重量达到设定值下限 时，过滤器和抽风机工作停止工作。
【文档编号】B22D27/04GK106001515SQ201610606941
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】陈瑛
【申请人】嘉兴御创电力科技有限公司