[實用新型]一種帶冷卻芯澆注水口的冷卻與控制裝置

無效

• 申請號: 200720104264.7
• 申請日: 2007-04-16
• 公開（公告）號: CN201030435Y
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 仇圣桃;顏慧成;張慧;趙沛;王玫;歐陽昭;陶紅標;岳爾斌;劉愛強;唐宏偉;韓啟標;楊詠階
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: B22D41/60
• 分類號: B22D41/60;B22D11/10
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所
• 代理人: 劉海明

技術領域

本實用新型涉及金屬鑄造領域，尤其涉及連續鑄造用的帶冷卻芯澆注水口的冷卻與控制裝置。

背景技術

在連續鑄造的過程中，水口連接澆注中間包與結晶器，是金屬液進入結晶器的最后通道。圍繞降低過熱度，國內外產生了一些關于新型水口的研究成果。二十世紀九十年代，曾有報道英鋼聯、比利時CRM和盧森堡ARBED共同開發了熱交換水口，進行了工業實驗，拉速達到1200Kg/min，輸出熱流密度達到2MW/m²，過熱度降低幅度達到25℃；幾乎同時期，有報道說日本神戶鋼鐵公司的研究人員Kenzo?AYATA等人設計了一種新型帶有空氣冷卻和電磁攪拌的水口，進行過3噸規模的澆注實驗；這些水口雖都能顯著降低澆注過熱度，但使用的是直接用水或者空氣進行冷卻的形式，而且未見到工業推廣的后續報道。以上水口在使用中存在以下不足：

①水口采用單一冷卻介質，導致生產過程中冷卻強度的調節有限；

②冷卻裝置不具備冷卻強度在線跟蹤與在線可調的能力，對實際應用的工藝適應性不夠，隨時有產生水口結瘤的可能。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服以上問題，通過使用氣水混合冷卻介質、采用PLC控制裝置在線控制冷卻強度，加強現場操作的可控性和穩定性。使冷卻水口能有效降低鋼水澆注過熱度，同時工藝過程能實現穩定可控。

為實現上述目的，本實用新型提出以下技術解決方案：

本實用新型的帶冷卻芯澆注水口的冷卻與控制裝置，包括冷卻芯和管閥裝置，其特點還包括冷卻系統和控制系統，其中，冷卻系統包括冷卻套和霧化裝置，控制系統包括控水電磁閥、控制裝置和測溫熱電偶；冷卻芯安置在冷卻系統的冷卻套中，并與其緊密接觸，冷卻系統的霧化裝置與冷卻套相對距離設置，并通過控水電磁閥與控制裝置相連，控制裝置通過測溫熱電偶的一端與冷卻芯連接，另一端與冷卻套連接，從而形成閉環控制回路。

其中，所說的霧化裝置可以是噴霧器或噴嘴進行霧化，也可以設計為一凹形狹窄通道通過高速氣霧流進行霧化，或其它氣霧冷卻形式使冷卻套冷卻；所說的控制裝置為PLC或其它控制形式，PLC控制對冷卻過程進行適時監控，保證澆注的順利進行；控水電磁閥對進水流量進行控制；測溫熱電偶適時測量冷卻芯與冷卻套的溫度并將測量數據傳給控制裝置；冷卻套的材質可以是銅或其它導熱系數好的材質；冷卻芯可以與澆注金屬液同一材質或成分相近。

本實用新型可以對水口導熱強度進行適時監控，使澆注過程中冷卻水口對澆注工藝保持良好的適應性，從而降低澆注金屬液的過熱度，提高鑄件等軸晶率，減少鑄坯的偏析和疏松。

附圖說明

以下根據附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

附圖1為本實用新型應用于金屬液澆注時的結構示意圖。

附圖2為本實用新型的另一種結構示意圖。

具體實施方式

參照圖1與圖2，本實用新型的帶冷卻芯澆注水口的冷卻與控制裝置包括有澆注鋼水用的冷卻芯1和常用的管閥裝置，還包括冷卻系統和控制系統；其中，冷卻系統包括有冷卻套2和霧化裝置3，控制系統包括有控水電磁閥4、自動控制裝置5和測溫熱電偶6；冷卻芯1安置在冷卻系統的冷卻銅套2中并與其緊密接觸，冷卻系統的霧化噴霧器3與冷卻銅套2相對設置有一距離，霧化噴霧器3向冷卻銅套2噴霧化冷卻介質使其冷卻，并通過控水電磁閥4與自動控制裝置PLC5相連，自動控制裝置5同時連接在測溫熱電偶6上，測溫熱電偶6的一支與冷卻芯1連接，另一支與冷卻銅套2連接，隨時將冷卻芯1和冷卻銅套2的數據傳給自動控制裝置PLC5，使其能夠掌握冷卻強度，自動在線控制冷卻水的供給，及時降低澆注金屬液的過熱度，并形成閉環控制回路，達到水口導熱強度的適時監控和鋼水過熱度及時降低的效果。

本實用新型的常用管閥裝置包括進水、進氣管、出水管和水霧排除通道，水經電磁閥4進入冷卻系統，經霧化裝置3霧化后對冷卻銅套2進行冷卻；根據冷卻芯1與冷卻銅套2內的溫度狀況，自動控制裝置PLC5對電磁閥給出水量指令，水、氣在冷卻系統內進行霧化冷卻；冷卻可以采用霧化裝置3，也可以采用圖2所示的凹形狹窄通道通過高速氣霧流進行霧化的冷卻模式，水被高壓氣體霧化后，以高速氣霧流冷卻銅套2。

本實用新型通過對冷卻水量的適時調整，從而調節對冷卻套2的冷卻強度。使冷卻芯1內的鋼流通道保持在一個可控范圍內，在降低鋼水過熱的同時，確保澆注能順利進行，當所測得的溫度出現異常時，控制裝置5會發出報警。

本實用新型可以應用于鋼水、有色金屬及其合金等。