一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置，屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及連鑄技術(shù)，特別是涉及一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型包括具有鋼包回轉(zhuǎn)臂的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、鋼包、中間包、結(jié)晶器及控制電柜;所述鋼包設(shè)置在鋼包回轉(zhuǎn)臂上，在鋼包的底部設(shè)置具有鋼包閥門的鋼包水口，在鋼包水口的下方設(shè)置具有車輪的中間包，車輪設(shè)置在導(dǎo)軌內(nèi);在中間包上設(shè)有液位計(jì)，在中間包的底部設(shè)置具有中間包閥門的中間包出水口；在中間包出水口下方設(shè)有結(jié)晶器，在結(jié)晶器上設(shè)置有結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu);在中間包出水口的下方設(shè)置有電導(dǎo)電極，電導(dǎo)電極與電導(dǎo)率儀相連;鋼包回轉(zhuǎn)合與電動(dòng)機(jī)相連，車輪與電動(dòng)機(jī)相連，結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)相連;電動(dòng)機(jī)與控制電柜相連，液位計(jì)和電導(dǎo)率儀與控制電柜相連。
【專利說明】一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及連鑄技術(shù)，特別是涉及一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序。
[0003]連鑄技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了煉鋼車間的生產(chǎn)流程和物流控制，為車間生產(chǎn)的連續(xù)化、自動(dòng)化和信息技術(shù)的應(yīng)用，以及為大幅度改善環(huán)境和提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了條件。連鑄生產(chǎn)的正常與否，不但影響到煉鋼生產(chǎn)任務(wù)的完成，而且也影響到軋材的質(zhì)量和成材率。此夕卜，連鑄技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)帶動(dòng)冶金系統(tǒng)其他行業(yè)的發(fā)展，它對(duì)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化與優(yōu)化起著重要的促進(jìn)作用。
[0004]為了保證連鑄工序的順行和多爐連澆，必須確保鋼液有足夠的純凈度，要盡可能精確地控制鋼液的成分范圍，并要在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的鋼液溫度和過熱度。而非穩(wěn)態(tài)澆鑄過程、中間包冶金過程、結(jié)晶器液面波動(dòng)的良好控制是保證連鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵，也是提高處理效率、降低成本的重要因素。因此，詳細(xì)討論其不同冶金功能的影響因素對(duì)于設(shè)備的良好控制和生產(chǎn)順行有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]通過水模型連鑄模擬設(shè)備可以模擬研究鋼包、中間包、結(jié)晶器的鋼液流動(dòng)和夾雜物分布，認(rèn)識(shí)連鑄過程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。科研方面可以研究連鑄非穩(wěn)態(tài)澆鑄過程，即開澆、換鋼包前后、澆鑄結(jié)束時(shí)鋼水液面波動(dòng)較大、拉速變化頻繁的澆鑄狀態(tài)，在研究不同操作參數(shù)以及生產(chǎn)條件對(duì)過渡坯長(zhǎng)度、漩渦臨界高度的影響的基礎(chǔ)上，找出非穩(wěn)態(tài)澆鑄操作參數(shù)之間的關(guān)系，為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)并為數(shù)學(xué)模型的建立提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；連鑄中間包，其作用是盡最大可能延長(zhǎng)鋼水停留時(shí)間，促使鋼中非金屬夾雜物在鋼水處于液態(tài)時(shí)排除徹底，同時(shí)要防止非穩(wěn)態(tài)澆注時(shí)鋼水的二次氧化和耐火材料的熔損、沖刷所產(chǎn)生的新的二次夾雜物。通過系統(tǒng)的物理模擬實(shí)驗(yàn)，探索控流裝置對(duì)潔凈鋼生產(chǎn)的影響可為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)；結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場(chǎng)形態(tài)，特別是結(jié)晶器液面波動(dòng)直接影響鑄坯質(zhì)量。前人的研究結(jié)果表明:拉速、結(jié)晶器浸入式水口傾角、浸入深度、水口吹氬等操作工藝參數(shù)直接決定結(jié)晶器液面波動(dòng)。研究這些條件對(duì)結(jié)晶器液面波動(dòng)的影響可指導(dǎo)生產(chǎn)操作，有助于提高鑄坯質(zhì)量。教學(xué)方面可以通過此套設(shè)備了解連鑄的操作原理和流程，以便將理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，所以建立連鑄模擬試驗(yàn)裝置是非常必要的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置；該試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便直觀、使用可靠、故障率低；既可用于科研也可用于教學(xué)，科研方面可以用其研究結(jié)果為實(shí)際生產(chǎn)提供參考和指導(dǎo)；教學(xué)方面可以提供操作流程平臺(tái)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置，包括具有鋼包回轉(zhuǎn)臂的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、鋼包、中間包、結(jié)晶器及控制電柜；所述鋼包設(shè)置在鋼包回轉(zhuǎn)臂上，在鋼包的底部設(shè)置具有鋼包閥門的鋼包水口，在鋼包水口的下方設(shè)置具有車輪的中間包，在中間包的運(yùn)動(dòng)軌跡上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述中間包的車輪設(shè)置在導(dǎo)軌內(nèi)；在所述中間包上設(shè)置有液位計(jì)，在中間包的底部設(shè)置具有中間包閥門的中間包出水口 ；在中間包出水口的下方設(shè)置有結(jié)晶器，結(jié)晶器的入水口與中間包出水口相對(duì)應(yīng)，在結(jié)晶器上設(shè)置有結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)；在中間包出水口的下方設(shè)置有電導(dǎo)電極，電導(dǎo)電極與電導(dǎo)率儀的信號(hào)輸入端相連接；所述鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)與第一交流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相連接，所述中間包的車輪與第二交流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相連接，所述結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)與第三交流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相連接；所述第一交流電動(dòng)機(jī)、第二交流電動(dòng)機(jī)及第三交流電動(dòng)機(jī)的控制端分別與控制電柜相連接，所述液位計(jì)和電導(dǎo)率儀的信號(hào)輸出端分別與控制電柜相連接。
[0008]為了在教學(xué)中能夠更好地演示連鑄的操作流程，在所述結(jié)晶器的出水口處設(shè)置有拉坯矯直裝置。
[0009]所述的拉坯矯直裝置由五根拉坯輥組成，分別為兩根驅(qū)動(dòng)上輥和三根從動(dòng)下輥，其中一，根驅(qū)動(dòng)上輥為矯直輥。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:
[0011]1、本實(shí)用新型可研究不同操作參數(shù)對(duì)鋼包非穩(wěn)態(tài)澆鑄連鑄坯質(zhì)量的影響；
[0012]2、本實(shí)用新型可研究不同堰壩組合等對(duì)中間包夾雜物的影響；
[0013]3、本實(shí)用新型可研究連鑄結(jié)晶器液面波動(dòng)的規(guī)律，探索過程的某些主要參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系；
[0014]4、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，可以清晰的看到實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)改進(jìn)；
[0015]5、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng)；
[0016]6、本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便直觀、使用可靠、故障率低；
[0017]7、本實(shí)用新型既可用于科研也可用于教學(xué)，科研方面可以用其研究結(jié)果為實(shí)際生產(chǎn)提供參考和指導(dǎo)；教學(xué)方面可以提供操作流程平臺(tái)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的連鑄模擬試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的具有車輪的中間包及導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案一為空包的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0021]圖4為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案二為湍流控制器+單壩的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0022]圖5為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案三為平底小方型湍流控制器+壩+堰的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0023]圖6為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案四為波浪底小方型湍流控制器+壩+堰的實(shí)驗(yàn)裝置圖；[0024]圖7為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案五為平底大方型湍流控制器+壩+堰的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0025]圖8為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案六為波浪底大方型湍流控制器+壩+堰的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0026]圖9為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案七為臺(tái)型湍流控制器+壩+堰的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0027]圖10為不同湍流控制器與堰壩組合對(duì)中間包流體流動(dòng)特征影響的實(shí)驗(yàn)研究中方案八為臺(tái)型湍流控制器+壩上吹氣的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
[0028]圖中，1-鋼包回轉(zhuǎn)臂，2-鋼包，3-鋼包水口，4-鋼包閥門，5-鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)，6-第一交流電動(dòng)機(jī)，7-中間包，8-第二交流電動(dòng)機(jī)，9-液位計(jì)，10-中間包閥門，11-電導(dǎo)電極，12-電導(dǎo)率儀，13-第三交流電動(dòng)機(jī)，14-結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)，15-結(jié)晶器，16-拉坯棍，17-控制電柜，18-導(dǎo)軌，19-車輪，20-中間包出水口，21-振動(dòng)架，22-第三連桿，23-第二連桿，24-固定架，25-氣囊，26-第一連桿，27-偏心軸，28-聯(lián)軸器，29-湍流控制器，30-壩，31-堰。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的連鑄模擬試驗(yàn)裝置做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]如圖1、圖2所示，一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置，包括具有鋼包回轉(zhuǎn)臂I的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)
5、鋼包2、中間包7、結(jié)晶器15及控制電柜17 ;所述鋼包2設(shè)置在鋼包回轉(zhuǎn)臂I上，在鋼包2的底部設(shè)置具有鋼包閥門4的鋼包水口 3，在鋼包水口 3的下方設(shè)置具有車輪19的中間包7，在中間包7的運(yùn)動(dòng)軌跡上設(shè)置有導(dǎo)軌18，所述中間包7的車輪19設(shè)置在導(dǎo)軌18內(nèi)；在所述中間包7上設(shè)置有液位計(jì)9，在中間包7的底部設(shè)置具有中間包閥門10的中間包出水口20 ;在中間包出水口 20的下方設(shè)置有結(jié)晶器15，結(jié)晶器15的入水口與中間包出水口 20相對(duì)應(yīng)，在結(jié)晶器15上設(shè)置有結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)14 ;在中間包出水口 20的下方設(shè)置有電導(dǎo)電極11，電導(dǎo)電極11與電導(dǎo)率儀12的信號(hào)輸入端相連接；所述鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)5與第一交流電動(dòng)機(jī)6的電機(jī)軸相連接，所述中間包7的車輪19與第二交流電動(dòng)機(jī)8的電機(jī)軸相連接，所述結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)14與第三交流電動(dòng)機(jī)13的電機(jī)軸相連接；所述第一交流電動(dòng)機(jī)6、第二交流電動(dòng)機(jī)8及第三交流電動(dòng)機(jī)13的控制端分別與控制電柜17相連接，所述液位計(jì)9和電導(dǎo)率儀12的信號(hào)輸出端分別與控制電柜17相連接。
[0031]如圖1所示，為了在教學(xué)中能夠更好地演示連鑄的操作流程，在所述結(jié)晶器15的出水口處設(shè)置有拉坯矯直裝置。所述的拉坯矯直裝置由五根拉坯輥16組成，分別為兩根驅(qū)動(dòng)上輥和三根從動(dòng)下輥，其中一根驅(qū)動(dòng)上輥為矯直輥。
[0032]所述結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)14采用短臂四連桿，由第三交流電動(dòng)機(jī)13驅(qū)動(dòng)，第三交流電動(dòng)機(jī)13的型號(hào)為YS7112。
[0033]所述鋼包2的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，所述鋼包回轉(zhuǎn)臂I和鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)5的材質(zhì)為鋼；兩個(gè)鋼包2分別位于鋼包回轉(zhuǎn)臂I的兩端，所述鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)5由第一交流電動(dòng)機(jī)6驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)180°旋轉(zhuǎn)，第一交流電動(dòng)機(jī)6的型號(hào)選用YS314。
[0034]所述結(jié)晶器15外殼的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。[0035]所述中間包7的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，所述導(dǎo)軌18采用鋼軌，中間包7的車輪19的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)表面淬火處理；第二交流電動(dòng)機(jī)8位于中間包7的外側(cè)面，通過第二交流電動(dòng)機(jī)8驅(qū)動(dòng)中間包7的車輪19往復(fù)行走，第二交流電動(dòng)機(jī)8選用的型號(hào)為YS6324 ;電導(dǎo)電極11選用E-201型塑殼PH復(fù)合電極，即玻璃電極和甘萊電極，電導(dǎo)率儀12選用的型號(hào)為 DDS-1lC 型。
[0036]所述拉坯矯直裝置的材質(zhì)為鋼。
[0037]所述控制電柜17包括PLC控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。PLC控制系統(tǒng)由I套CPU和I臺(tái)顯示屏組成，其將中間包中電導(dǎo)率以及液位的變化信號(hào)監(jiān)測(cè)及處理等功能集成為一體控制，具有完成信號(hào)采集、控制、調(diào)節(jié)、邏輯控制、人機(jī)界面等功能，PLC控制系統(tǒng)的機(jī)型選取北京和利時(shí)LM系列PLC。電導(dǎo)率儀12和液位計(jì)9連接至計(jì)算機(jī)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸出給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，包括4組基本畫面:連鑄模型運(yùn)行狀態(tài)的主界面，顯示了運(yùn)行時(shí)的實(shí)際拉速、設(shè)定拉速、結(jié)晶器振動(dòng)頻率等主要參數(shù)；鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)5主控界面，界面中模擬了鋼包回轉(zhuǎn)的過程，并可以直接控制鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)5啟動(dòng)、停止；冷卻水控制界面，顯示了實(shí)時(shí)的冷卻水噴水量，并且根據(jù)拉坯速度的變化可以調(diào)整冷卻水噴水量；拉坯矯直裝置主控界面，該界面顯示了當(dāng)前的拉坯速度對(duì)應(yīng)的拉坯矯直裝置的運(yùn)行狀況，并模擬了鋼坯被拉出的情況。所述PLC控制系統(tǒng)可完成工藝工程壓力、流量等過程參數(shù)的檢測(cè)、過程參數(shù)的顯示與監(jiān)視報(bào)警；自動(dòng)流量調(diào)節(jié)控制；系統(tǒng)安全及工藝連鎖、切斷等控制；過程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存和查詢等。PLC控制系統(tǒng)可以直接輸入工廠操作條件，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)需要改進(jìn)的指令。
[0038]采用本發(fā)明的連鑄模擬試驗(yàn)裝置可以進(jìn)行如下物理模擬實(shí)驗(yàn):
[0039]I)異鋼種連澆中間包液位對(duì)過渡坯長(zhǎng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究
[0040]其具體步驟如下:
[0041]步驟一:向中間包7內(nèi)裝入一定高度的鋼水模擬液體(清水)，再向鋼包2內(nèi)加入400_高的另一鋼水模擬液體(食鹽水)；并通過第一交流電動(dòng)機(jī)6將裝有食鹽水的鋼包2旋轉(zhuǎn)至中間包7的上方；
[0042]步驟二:利用液位計(jì)9判定中間包7內(nèi)的液面是否穩(wěn)定；
[0043]步驟三:若中間包7內(nèi)的液面穩(wěn)定，則打開中間包閥門10，控制拉速為0.95m/min,分別做四組實(shí)驗(yàn)，四組實(shí)驗(yàn)分別使中間包7液位降為滿包操作時(shí)液位的1/4、1/2、3/4及正常操作液位(即滿包操作時(shí)液位)；每組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)中間包7液位下降到預(yù)定液位時(shí),通過電導(dǎo)電極11測(cè)定中間包出水口 20處的電導(dǎo)率變化；
[0044]步驟四:以1.9m/min(2倍的拉速)的鋼包2注入流量向盛有清水的中間包7內(nèi)充入一定濃度的食鹽水；當(dāng)中間包7的液位達(dá)到滿包(正常操作時(shí)的液位)時(shí)，將鋼包2注入流量降至與拉速相等的流量；在此期間，中間包7內(nèi)水溶液的電導(dǎo)率將發(fā)生變化，電導(dǎo)電極11獲得的電信號(hào)也相應(yīng)地發(fā)生變化，電導(dǎo)率儀12采集信號(hào)得到過渡曲線；
[0045]步驟五:實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0046]測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
[0047]表I不同中間包液位的過渡時(shí)間
【權(quán)利要求】
1.一種連鑄模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于包括具有鋼包回轉(zhuǎn)臂的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、鋼包、中間包、結(jié)晶器及控制電柜；所述鋼包設(shè)置在鋼包回轉(zhuǎn)臂上，在鋼包的底部設(shè)置具有鋼包閥門的鋼包水口，在鋼包水口的下方設(shè)置具有車輪的中間包，在中間包的運(yùn)動(dòng)軌跡上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述中間包的車輪設(shè)置在導(dǎo)軌內(nèi)；在所述中間包上設(shè)置有液位計(jì)，在中間包的底部設(shè)置具有中間包閥門的中間包出水口；在中間包出水口的下方設(shè)置有結(jié)晶器，結(jié)晶器的入水口與中間包出水口相對(duì)應(yīng)，在結(jié)晶器上設(shè)置有結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)；在中間包出水口的下方設(shè)置有電導(dǎo)電極，電導(dǎo)電極與電導(dǎo)率儀的信號(hào)輸入端相連接；所述鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)與第一交流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相連接，所述中間包的車輪與第二交流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相連接，所述結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)與第三交流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相連接；所述第一交流電動(dòng)機(jī)、第二交流電動(dòng)機(jī)及第三交流電動(dòng)機(jī)的控制端分別與控制電柜相連接，所述液位計(jì)和電導(dǎo)率儀的信號(hào)輸出端分別與控制電柜相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于在所述結(jié)晶器的出水口處設(shè)置有拉坯矯直裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連鑄模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的拉坯矯直裝置由五根拉坯輥組成，分別為兩根驅(qū)動(dòng)上輥和三根從動(dòng)下輥，其中一根驅(qū)動(dòng)上輥為矯直輥。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK203465080SQ201320333083
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月8日
【發(fā)明者】羅志國(guó), 羅增波, 黃芬, 王鑫 申請(qǐng)人:東北大學(xué)