鋼模鑄注速指示方法和鋼模鑄注速指示裝置製造方法
2023-05-17 12:32:26
鋼模鑄注速指示方法和鋼模鑄注速指示裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種鋼模鑄注速指示裝置和鋼模鑄注速指示方法，用於指示模鑄過程中從鋼水包的水口流出的鋼液的澆注速度，該鋼模鑄注速指示裝置包括：澆鑄車，用於載置將要進行澆注的鋼水包；電子稱重器，設置在所述澆鑄車上承受所述鋼水包重量的位置，能夠對鋼水包的重量進行實時稱重，測得鋼水包的毛重在澆注過程中隨著時間的變化數據；數據處理器，根據來自所述電子稱重器的鋼水包毛重隨著時間的變化數據計算出澆注速度；和顯示器，顯示所述數據處理器所計算出的澆注速度。採用本發明的鋼模鑄注速指示裝置可以比較準確地控制注速而不再需要根據經驗操作，注速過程控制的準確性和穩定性得到增強，消除了人為因素的影響。
【專利說明】鋼模鑄注速指示方法和鋼模鑄注速指示裝置
[0001]本申請是對申請號為201110444498.7、申請日為2011年12月26日、發明名稱為鋼模鑄注速指示方法和鋼模鑄注速指示裝置的專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種鋼澆注速度指示方法和鋼澆注速度指示裝置，特別涉及一種金屬鑄造領域中模鑄生產過程中使用的鋼模鑄注速指示方法和鋼模鑄注速指示裝置。
【背景技術】
[0003]鋼液澆注速度是模鑄生產過程的一項重要過程參數，直接影響著鋼錠的內外在質量。澆注速度過快，將使鋼錠內部產生嚴重的縮孔、偏析缺陷，而且保護渣來不及熔化，導致潤滑不足，鋼錠表面質量差；澆注速度過慢，將使澆注時間長，鋼液吸氣時間也延長，增加鋼中的氣體和夾雜，最嚴重的是溫度過低導致鋼液澆不出來；穩定的澆注速度，可保證鋼液在錠模內平穩上升，使得鑄錠表面和內部質量均好。
[0004]由於澆注鋼液溫度大多在1500°C溫度左右，接近於凝固溫度，其流動性變差，且與室溫溫度梯度大，熱量散失快並很快凝固成固體，失去流動性，採用傳統的測量液體或氣體流動速度的方式來測量在1490°C溫度以上的鋼流速度是不可能的，因此只有採用間接方法進行測量高溫鋼液澆注過程的速度(在本申請中簡稱為注速)。現行的鋼液注速控制方法完全依賴澆鋼工人的操作經驗，在澆鋼過程中他們依賴觀察鋼流、觀察模內鋼液上升等來根據經驗判斷注速的快慢，最後用秒表來記錄澆注錠身和帽口總的上升時間，粗略判斷澆注速度，此方法雖然簡單，但存在以下不足:
[0005]1、這種控制注速的方法主要靠經驗，受人的因素影響大，人員變動後要有一定的摸索階段，且不同的人總結經驗不同，因此這種控制方法的準確性和穩定性比較差。
[0006]2、記錄了總澆鑄時間，靠計算得出平均速率，由於盛鋼液桶和鑄錠都是變截面的，無法記錄或計算澆鑄過程中瞬時速度，因此無法提供工藝改進所需的過程注速。
[0007]3、操作工人在澆注過程中必須用肉眼觀察鋼流來判斷注速的快慢，必須把保護澆鑄罩的下緣空隙加大，這樣增加了高溫鋼液吸氣的風險，降低保護澆注效果，而且氧化產生的煙氣增大，惡化了工作環境。
[0008]4、操作工人觀察模內鋼液上升，必須爬到錠模頂上看，而錠模頂上無承重蓋板，而模內是1450 V溫度以上的鋼，這樣存在很大的安全隱患。
[0009]5、操作工人觀察鋼流速度，長時間盯著高溫鋼流看，則高溫鋼液發射出很強的紅外光線則灼傷人眼。
【發明內容】
[0010]S卩，鑑於鋼流從鋼包底部水口流出時是一個不斷變化的過程，傳統的人工經驗控制法根本測不出過程注流速度，無法為工藝控制和改進提供科學的數據支持。為了使鋼液澆注速度穩定控制在規定的範圍內，用於指導生產和優化澆鑄工藝，必須對過程注速這個參數進行數位化顯示。
[0011]本發明的目的在於克服上述技術問題，提供一種能夠實時跟蹤指示注速變化的方法和儀器，使得技術人員能夠獲得鋼液澆注過程中的注速，為工藝分析提供所需要的工藝參數。
[0012]本發明的一側面提供一種鋼模鑄注速指示裝置，用於指示模鑄過程中從鋼水包的水口流出的鋼液的澆注速度，該指示裝置包括:澆鑄車，用於載置將要進行澆注的鋼水包；電子稱重器，設置在所述澆鑄車上承受所述鋼水包重量的位置，能夠對鋼水包的重量進行實時稱重，測得鋼水包的毛重在澆注過程中隨著時間的變化數據；數據處理器，根據來自所述電子稱重器的鋼水包毛重隨著時間的變化數據計算出澆注速度；和顯示器，顯示所述數據處理器所計算出的澆注速度。
[0013]在上述鋼模鑄注速指示裝置中，優選:所述電子稱重器設置於所述澆鑄車與所述鋼水包的耳軸接觸的位置。
[0014]在上述鋼模鑄注速指示裝置中，優選:所述電子稱重器內置有數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊通過無線或者有線的方式將所述變化數據傳送給所述數據處理器。
[0015]在上述鋼模鑄注速指示裝置中，優選還包括:存儲器，將所述電子稱重器測量的數據和所述數據處理器的計算結果加以存儲。
[0016]在上述鋼模鑄注速指示裝置中，優選:所述電子稱重器測量所述變化數據的毛重採樣頻率通過所述顯示器來設置，所述顯示器顯示所述澆注速度時採用的注速顯示頻率與所述電子稱重器的所述毛重採樣頻率相同或者不同。
[0017]在上述鋼模鑄注速指示裝置中，優選:所述電子稱重器是稱重傳感器，所述數據處理器是可編程邏輯控制器。
[0018]在上述鋼模鑄注速指示裝置中，優選還設置有:報警器，在來自所述數據處理器的所述澆注速度低於下臨界值或者高於上臨界值時進行報警，所述上、下臨界值可以通過所述顯示器進行設置。
[0019]本發明的另一方面提供一種鋼模鑄注速指示方法，用於指示模鑄過程中從鋼水包的水口流出的鋼液的澆注速度，該指示方法包括如下的步驟:安放步驟，將要進行澆注的鋼水包放置到澆鑄車；稱重步驟，利用在所述澆鑄車上承受所述鋼水包重量的位置處所設置的電子稱重器，對鋼水包的重量進行實時稱重，測得鋼水包的毛重在澆注過程中隨著時間的變化數據；計算步驟，利用數據處理器根據來自所述電子稱重器的鋼水包毛重隨著時間的變化數據計算出澆注速度；和顯示步驟，將所述數據處理器所計算出的澆注速度顯示在顯示器上。
[0020]在上述鋼模鑄注速指示方法，優選:所述電子稱重器設置在所述澆鑄車與所述鋼水包的耳軸接觸的位置處。
[0021]在上述鋼模鑄注速指示方法，優選:所述電子稱重器通過無線或者有線的方式將所述變化數據傳送給所述數據處理器。
[0022]在上述鋼模鑄注速指示方法，優選在所述顯示步驟後，還包括:存儲步驟，將所述電子稱重器測量的數據和所述數據處理器的計算結果加以存儲。
[0023]在上述鋼模鑄注速指示方法，優選:所述電子稱重器以規定的毛重採樣頻率來測量所述變化數據，所述毛重採樣頻率通過所述顯示器來設置，所述顯示器顯示所述澆注速度時採用的注速顯示頻率與所述電子稱重器的所述毛重採樣頻率相同或者不同。
[0024]在上述鋼模鑄注速指示方法，優選:所述電子稱重器是稱重傳感器，所述數據處理器是可編程邏輯控制器。
[0025]在上述鋼模鑄注速指示方法，優選還設置有:報警步驟，在來自所述數據處理器的所述澆注速度低於下臨界值或者高於上臨界值時進行報警，所述上、下臨界值可以通過所述顯示器進行設置。
[0026]本發明的有益效果
[0027]採用本發明的注速指示方法和注速指示裝置，解決了現有的根據經驗判斷注速的方法存在的諸多問題，獲得了以下的技術效果
[0028]A、能夠直觀地顯示澆注過程的澆注速度，可連續監測澆注過程的澆注速度變化，並可保存歷史數據，便於日後分析總結改進(即保存澆注數據以便日後追溯、分析澆鑄質量)，不需要根據經驗操作，過程控制的準確性和穩定性得到增強，消除了人為因素的影響。
[0029]B、在澆注過程中因勿需操作工人用肉眼觀察鋼流，所以不必把保護澆鑄罩的下緣空隙加大，即可以減小保護澆鑄罩的下緣空隙，甚至完全密閉，這樣減少了高溫鋼液吸氣，增加了保護澆注效果，並提高鋼材質量，而且氧化產生的煙氣得以減少，改善了工人工作環境。
[0030]C、在工藝穩定條件下，操作工人不必爬到錠模頂上觀察模內鋼液上升情況，大大提高了安全係數，另外因不再需要操作工人長時間盯著高溫鋼流觀察鋼流速度，避免了高溫鋼液發射出很強的紅外光線而灼傷人眼。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是本申請的模鑄注速指示裝置的結構示意圖。
[0032]其中，附圖標記說明如下:
[0033]I鋼水包；2鋼水包吊耳耳軸；3電子稱重器(稱重傳感器)；
[0034]4水口； 5滑板；6電液油缸；
[0035]7錠模； 8澆鑄車；9數據處理器(PLC模塊)；
[0036]10顯示器；12存儲設備(數據儲存計算機)。
【具體實施方式】
[0037]鑑於澆注過程中鋼流從鋼包底部的水口流出時受水口溫度、鋼液溫度、水口形狀等多方面因素的影響，傳統的人工經驗控制法根本測不出澆注過程的注流速度的具體數值，只能憑經驗對注速的快慢進行大致判斷，無法為工藝的控制和改進提供科學的數據支持，本申請的發明人經過多年現場摸索，設計了模鑄注速指示裝置。
[0038]該模鑄注速指示裝置的主要結構構成介紹如下。
[0039]模鑄注速指示裝置主要包括以下構件:鋼水包1，澆鑄車8，電子稱重器3，數據處理器9,顯不器10，存儲設備12。
[0040]在需要進行澆注時，鋼水包I通過吊車轉移到能夠穩定地放置鋼水包I的澆鑄車8上，該澆鑄車8可上下左右調節置於其上的鋼水包I。由於鋼水包晃動時會產生一定的應變力，對後面提及的電子稱重器3測量到的數據影響較大，使得測量到的重量數據波動很大，同時使得後續的一系列數據跟著波動，因此在實際設計澆鑄車8時需要考慮如何保證系統穩定、確保顯示的數據準確平穩。
[0041 ] 在澆鑄車8與鋼水包I的鋼水包吊耳耳軸2接觸處設置有電子稱重器3 (其實電子稱重器3設置在澆鑄車上承受鋼水包重量的位置處就可以)，採用電子稱重器3可以實時跟蹤鋼包毛重，隨著鋼液從鋼水包I的水口 4流出澆注到錠模7內，鋼水包I的重量在變化，電子稱重器3 —邊稱量鋼包毛重，一邊將稱量到的鋼包毛重量數據與對應的時間數據通過內置的數據傳輸模塊，利用有線或者無線方式傳遞到數據處理器9。作為電子稱重器3，例如可以是稱重傳感器，其自動將鋼包毛重信號發送給數據處理器9。
[0042]電子稱重器3對鋼水包I的毛重量數據的毛重採樣周期(毛重採樣頻率)可以根據需要來設置，比如每隔10秒採集一次鋼包毛重，也可以根據需要每隔0.1秒採集一次鋼包毛重，由於現代電子技術的發展，因此滿足規定採樣周期的電子線路的設置非常容易。
[0043]數據處理器9根據來自電子稱重器3的鋼包毛重量數據和對應時間計算出單位時間內的澆注鋼水重量(澆注速度，又可以叫做模鑄即時注速)，比如以kg/min為單位計算每分鐘澆注鋼水重量，並將計算結果傳輸到顯示器10進行實時顯示，另外，數據處理器9還可以繪製出澆注速度隨著時間的變化曲線並傳輸到顯示器10加以顯示。除此以外，數據處理器9可以將有關數據傳輸到有關存儲設備(比如圖1中的計算機12)中加以存儲。存儲設備12中存儲的數據過多時可以由管理人員加以刪除或者自動刪除規定時間跨度比如兩個月之前的數據。數據處理器9可以是PLC((Programmable Logic Controller:可編程邏輯控制器)。
[0044]另外，在本發明的注速指示裝置上還可以設置一報警裝置，比如分別在注速低於某一下臨界值時和注速高於某一上臨界值時發出警報(既可以是聲音報警也可以是燈閃報警，也可以是其他想到的任何方式)，下臨界值比如取1800kg/min，上臨界值比如取2300kg/min (分別對應圖1中的注速過低報警設定、注速過高報警設定)。臨界值的設定也可以由生產人員根據工藝需要、安全級別而定。
[0045]在本發明的注速指示裝置I所包括的顯示屏(顯示器)10，可以是一種觸摸顯示屏，既可以在屏幕上分別顯示模鑄即時注速、毛重採樣周期、注速顯示記錄，還可以通過顯示屏設置電子稱重器3的毛重採樣周期、注速過低報警設定值、注速過高報警設定值、輸入當前正在澆注的爐號以及記錄員的名字(即圖中的「爐號輸入」 「記錄員」)，也可以在屏幕上顯示進行爐號錄入查詢和/或爐號記錄查詢的界面，一旦選定要查詢的爐號，該爐號的鋼包澆注過程的全部數據就會打包顯示在屏幕上的下方(也可以只顯示規定的項目數據)，也可以根據需要將查詢得到的數據複製到指定的文件中，用於進一步的工藝分析。另夕卜，除了在屏幕上顯示即時注速值外，還可以按照橫坐標為時間、縱坐標為注速的方式顯示一段時間內的注速變化曲線(此種顯示比單獨顯示即時注速值更加形象)，總之可以根據需要做多種設定。
[0046]屏幕上顯示的模鑄即時注速的注速顯示頻率可以與毛重採樣周期(毛重採樣頻率)一致，也可以根據需要另外設計，比如每隔兩個毛重採樣周期刷新一次屏幕顯示，以避免屏幕刷新過快而不易為現場技術人員看清。
[0047]這樣通過採集模鑄澆鋼過程中鋼水包的實時重量信號和澆注時間信號、並將其轉換成「每分鐘澆注鋼水重量」這一重要過程參數，用來指導澆鋼工人控制注速(例如，澆鋼工人可以根據數據處理器9的計算結果通過數據處理器9向電液油缸6發送滑板啟閉控制信號，控制鋼包水口 4處安裝的滑板5，調整滑板5對水口 4的開啟度，相應地控制澆注速度，調整澆注到錠模7中的鋼液速度)，澆注過程中的這些數據也可以通過數據處理器9保存在計算機12中，需要時調出查詢，分析整個澆鑄過程中鑄速情況。
[0048]具體實施例
[0049]將鋼水包I置於澆鑄車8上，操作人員裝上鋼包滑動機構、液壓油缸和保護罩，上下左右調節鋼水包，對好包後，進行有關水口烘烤與鑄模準備，待完成水口烘烤與鑄模準備後，打開模鑄注速指示裝置，通過觸控螢幕輸入待澆注的鋼水包爐號以及記錄員、注速採樣周期以及用於報警設定的下臨界值和上臨界值等數據後，按下指示開始澆注的按鈕，通過數據處理器9向電液油缸6發出開啟鋼水包I的水口 4處的滑板5，向錠模7中注入鋼液。實際生產中，剛開始澆注時，需要先對水口 4處的滑板5的開啟度進行調整，待鋼流大小調整至合適水平後，再次對鋼包進行調整，緩慢小幅下降鋼包，使保護罩下沿纖維板與澆口缽周圍纖維毯接觸，實現鋼流全保護澆注。通過鑄錠車(澆注車)上安裝的電子稱重器3提供鋼包實時毛重重量信號，將其轉換為模擬量信號供給作為數據處理器9的PLC(Programmable Logic Controller:可編程邏輯控制器，擬採用西門子S7300系列的6ES7315-2AG10-0AB0)，信號經PLC處理，得到鋼包實時毛重重量值和鑄速值，在顯示器10上顯示模鑄即時注速等各種需要觀察的數據。
[0050]作為模鑄注速顯示記錄系統的一個特例，PLC輸出信號可經電子電路處理驅動兩個4位大LED數碼管顯示出鋼包實時毛重重量值和實際的鑄速值(在圖1的顯示屏上只顯示後者，實際可根據需要顯示各種數據)。作為上位機的計算機12安裝WinCC上位軟體，可記錄存儲鋼包實時毛重重量值和鑄速值等數據的歷史數據及曲線，並可長時間保存。另外，在數據處理器9中，每一爐的鋼包實時毛重重量值及鑄速值等數據可以EXCEL文檔自動記錄保存，數據記錄間隔時間(採樣周期)也可以根據需要修改，便於技術人員審查模鑄澆鋼操作工藝執行情況。數據處理器9也可以每月自動生成一份當月模鑄爐號的EXCEL文檔文件並傳輸給計算機12加以存儲，以備需要時調出加以分析處理。
【權利要求】
1.一種鋼模鑄注速指示裝置，用於指示模鑄過程中從鋼水包的水口流出的鋼液的澆注速度，其特徵在於，該指示裝置包括: 澆鑄車，用於載置將要進行澆注的鋼水包； 電子稱重器，所述電子稱重器設置於所述澆鑄車與所述鋼水包的耳軸接觸的位置，能夠對鋼水包的重量進行實時稱重，測得鋼水包的毛重在澆注過程中隨著時間的變化數據； 數據處理器，根據來自所述電子稱重器的鋼水包毛重隨著時間的變化數據計算出澆注速度； 滑板，安裝於所述鋼水包的水口處； 電液油缸，用於調整所述滑板對所述水口的開啟度；和 顯示器，顯示所述數據處理器所計算出的澆注速度，以及顯示預先設定的澆注速度的下臨界值和上臨界值，並且向所述數據處理器發送注速設置信號，所述數據處理器根據所述注速設置信號和實際計算出的澆注速度向所述電液油缸發送滑板啟閉控制信號，以調整所述滑板對所述水口的開啟度，進而調整澆注速度。
2.如權利要求1所述的鋼模鑄注速指示裝置，其特徵在於， 所述電子稱重器內置有數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊通過無線或者有線的方式將所述變化數據傳送給所述數據處理器。
3.如權利要求1所述的鋼模鑄注速指示裝置，其特徵在於，還包括: 存儲器，將所述電子稱重器測量的數據和所述數據處理器的計算結果加以存儲。
4.如權利要求1所述的鋼模鑄注速指示裝置，其特徵在於， 所述電子稱重器測量所述變化數據的毛重採樣頻率通過所述顯示器來設置， 所述顯示器顯示所述澆注速度時採用的注速顯示頻率與所述電子稱重器的所述毛重採樣頻率相同或者不同。
5.如權利要求1所述的鋼模鑄注速指示裝置，其特徵在於， 所述電子稱重器是稱重傳感器，所述數據處理器是可編程邏輯控制器。
6.如權利要求1所述的鋼模鑄注速指示裝置，其特徵在於，還設置有: 報警器，在來自所述數據處理器的所述澆注速度低於下臨界值或者高於上臨界值時進行報警。
7.一種鋼模鑄注速指示方法，用於指示模鑄過程中從鋼水包的水口流出的鋼液的澆注速度，其特徵在於，該指示方法包括如下的步驟: 安放步驟，將要進行澆注的鋼水包放置到澆鑄車； 稱重步驟，利用在所述澆鑄車與所述鋼水包的耳軸接觸的位置處所設置的電子稱重器，對鋼水包的重量進行實時稱重，測得鋼水包的毛重在澆注過程中隨著時間的變化數據； 計算步驟，利用數據處理器根據來自所述電子稱重器的鋼水包毛重隨著時間的變化數據計算出澆注速度； 顯示步驟，將所述數據處理器所計算出的澆注速度以及預先設定的澆注速度的下臨界值和上臨界值顯示在顯示器上；和 鋼液澆注速度的調控步驟，所述數據處理器根據來自所述顯示器的注速設置信號以及所述數據處理器實際計算出的澆注速度向電液油缸發送滑板啟閉控制信號，以調整安裝在所述鋼水包水口處的滑板的開啟度,從而控制澆注速度。
8.如權利要求7所述的鋼模鑄注速指示方法，其特徵在於， 所述電子稱重器通過無線或者有線的方式將所述變化數據傳送給所述數據處理器。
9.如權利要求7所述的鋼模鑄注速指示方法，其特徵在於， 在所述顯示步驟後，還包括: 存儲步驟，將所述電子稱重器測量的數據和所述數據處理器的計算結果加以存儲。
10.如權利要求7所述的鋼模鑄注速指示方法，其特徵在於， 所述電子稱重器以規定的毛重採樣頻率來測量所述變化數據， 所述毛重採樣頻率通過所述顯示器來設置， 所述顯示器顯示所述澆注速度時採用的注速顯示頻率與所述電子稱重器的所述毛重採樣頻率相同或者不同， 優選:所述電子稱重器是稱重傳感器，所述數據處理器是可編程邏輯控制器。 優選還包括:報警步驟，在來自所述數據處理器的所述澆注速度低於下臨界值或者高於上臨界值時進行報警。
【文檔編號】B22D37/00GK104259408SQ201410525323
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2011年12月26日 優先權日:2011年12月26日
【發明者】錢剛, 周立新, 肖愛平, 蘇春陽, 潘明旭, 劉光輝, 陳繼紅 申請人:大冶特殊鋼股份有限公司