具有背压控制功能的连铸用电子式氩气箱
技术领域
本实用新型涉及连铸处理领域，尤其是涉及具有背压控制功能的连铸用电子式氩气箱。
背景技术
氩气控制是连铸生产中的关键环节，能够起到防堵和防侵蚀的作用，如钢水在浇铸过程中因与空气接触会发生化学反应产生氧化铝，硅钙镁锰等多种成份复杂氧化物，会在控流通道的塞棒头部和上水口碗部累积，影响通钢量和连续浇铸，在浇铸过程中通过在塞棒头处和上水口碗部吹入可调节流量的惰性气体氩气，以将氧化物及时的清除，防止氧化物在此处的附着和累积，从而保证正常浇铸；同时，在浇铸过程中，因钢流的下行也会在上水口和浸入式水口之间形成负压，导致空气被吸入板间，空气中的氧气会与板面以铝碳为主耐火材料在高温下发生氧化反应，氧化后的板面强度下降，会造成夹钢、板面穿孔甚至严重的漏钢事故，造成很大的安全隐患，这时通过在板面吹入惰性气体氩气来保证板面的正压，板间就不会吸气空气，避免板面氧化，提高耐材寿命和安全性。
而钢种不同对吹入此二处氩气量的需求也不同，如在浇铸铝镇静钢时，浇钢通道易堵塞，需要吹入的氩气流量较大。有的钢厂为使结晶器的夹杂物上浮，也需要吹入一定的氩气量，这些需求都涉及到氩气的流量控制。
目前主要通过调节流量的方式来确保背压，即观察塞棒和上水口出口和上、下水口(下水口即是浸入式水口，下同)板面的背压方法来调节氩气流量来维持正压。目前有机械式和流量控制半电子式和电子式三种常用的氩气控制方式。其中，机械式氩气控制方式采用机械式仪表，且人为因素介入过多，不仅控制精度低、误差大，且人员劳动强度大，同时此种方式也不适用于高温高湿高尘的恶劣生产环境；而流量控制半电子式控制方式虽然数据读取误差小，但仍需要人工介入调节流量，操作复杂；流量控制电子式控制方式，相较于上述两种方式，操作方便性有了很大的进步，但在板件密封时仍需要经常调节流量，操作频次上没有大的改善，如在连铸生产工艺中，快换机构的弹簧夹紧力都有一定范围的偏差，这样会导致板面之间的间隙不同，不同间隙又会带来板面密封性的差异，导致产生相同背压需要的氩气流量不同；即使同样的快换机构，弹簧压力相同，但因为不同上水口和浸入水口接触面也是有变化的，也会导致板间密封的差异，从而产生同样的背压，流量需求也是不同；再者，同样的机构和耐材，在生产开始和生产后因为温度的变化，导致板间的紧密性差异，也需要经常性调节流量来保证一定的背压；此外，防堵吹氩时，不仅需要频繁调节流量，还会因背压不参与控制，操作人员需要时刻如关注耐材工况、及时调整，以避免导致流量的不匹配，使得过大造成氩气浪费和结晶器液位波动，而过小不能起到防堵和防氧化的功能。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提出了具有背压控制功能的连铸用电子式氩气箱。
本实用新型的主要内容包括：
具有背压控制功能的连铸用电子式氩气箱，包括箱体，所述箱体内设置有主控单元和多个调节单元，所述箱体上设置有进气口和出气口；多个所述调节单元设置在所述进气口与所述出气口之间；其中，每个所述调节单元包括质量流量控制单元以及压力传感器，所述主控单元与所述质量流量控制单元和压力传感器连接。
优选的，所述质量流量控制单元包括质量流量计和电子流量调节阀，所述电子流量调节阀与所述主控单元连接；或者所述质量流量控制单元为质量流量控制器。
优选的，每个所述调节单元还包括压力释放阀，所述压力释放阀设置在所述压力传感器与所述出气口之间。
优选的，所述进气口的数量为一个，所述出气口的数量为一个或者多个，所述进气口与所述出气口为一对一或者一对多连接；
或者所述进气口的数量为多个，所述出气口的数量为一个或者多个，所述进气口与所述出气口为一对一或者多对一连接。
优选的，还包括预调单元，所述预调单元的数量为一个或者多个，所述预调单元设置在所述进气口与所述调节单元之间。
优选的，所述预调单元包括气动三联件以及压力调节阀。
优选的，所述箱体上还设置有显示单元、设定按钮、模式选择按钮以及指示单元，所述主控单元与所述设定按钮、所述模式选择按钮、所述显示单元以及所述指示单元连接。
优选的，所述指示单元包括运行指示灯和报警指示灯。
优选的，所述显示单元包括流量显示屏以及报警显示屏，所述流量显示屏用于显示实际流量值与设定流量值以及实际背压值与设定压力值；所述报警显示屏用于显示报警码。
优选的，所述主控单元通过ProfiBus、ProfiNet、MPI与所述调节单元通讯。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出了具有背压控制功能的连铸用电子式氩气箱，兼容了单一流量控制功能的电子氩气箱的功能外，还支持恒定背压下流量的自动调节，操作人员能够根据不用的机构应用选择不同的工作模式，不仅提高了氩气的使用效率，降低了氩气的使用量，节约了生产成本，且减少了操作人员的操作频次，降低了操作人员的劳动强度。
附图说明
图1为本实用新型的控制原理框图；
图2为一实施例中氩气的流向示意图；
图3为另一实施例中氩气的流向示意图；
图4为另一实施例中氩气的流向示意图；
图5为另一实施例中氩气的流向示意图；
图6为另一实施例中氩气的流向示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所保护的技术方案做具体说明。
请参照图1和图2。本实用新型提出的具有背压控制功能的连铸用电子式氩气箱，包括箱体，所述箱体内设置有主控单元和多个调节单元，同时，在所述箱体上设置有进气口和出气口，所述进气口用于与氩气源连接，而所述出气口用于向塞棒、上水口或者上水口与侵入式水口之间吹氩；多个所述调节单元设置在所述进气口与所述出气口之间。
如图1所示，本实施例中，共包括三个调节单元(调节单元1、调节单元2和调节单元3)，分别对应不同的应用，其中，每个所述调节单元包括质量流量控制单元以及压力传感器，所述主控单元与所述质量流量控制单元和压力传感器连接，用于调控该吹氩系统。在本实施例中，所述质量流量控制单元包括质量流量计和电子流量调节阀，所述电子流量调节阀与所述主控单元连接，其中，所述质量流量计用于各个支路上的流量，所述主控单元则根据所述质量流量计采集到的值，来控制所述电子流量调节阀的开闭。
在其他实施例中，所述质量流量控制单元为质量流量控制器，所述质量流量控制器为集合有流量计和电子流量调节阀的部件，其型号可以选择为S49-33/MT，其既能实现流量的检测还能实现流量的控制，在本实施例中，所述质量流量控制器的工作压力为5-10bar，流量控制范围在0.4-40L/min。
所述压力传感器设置在所述质量流量控制单元和出气口之间，用于检测支路上实际的压力值，当用于上水口与浸入式水口之间密封防侵蚀的氩封功能时，所述压力传感器向所述中控单元传送实际的背压值，所述主控单元将该值与预先设定的设定值进行比较，根据两者的差值，计算出调节背压差所需要的流量值，将其传输至所述质量流量控制单元，所述质量流量控制单元同时根据其检测到的流量的实际值，控制其内置的电子流量调节阀或者外设的电子流量调节阀的开度，从而实现流量的自动调节。
在本实施例中，所述主控单元的型号优选为西门子公司的S7-1214C处理器；所述主控单元可通过Profibus总线ProfiNet、MPI等多种方式与所述调节单元通讯。同时主控单元也可以与用户铸机PLC进行通讯，将氩气的流量和压力信号进行远程控制或记录及存储。
更进一步地，每个所述调节单元还包括压力释放阀，所述压力释放阀设置在所述压力传感器与所述出气口之间。
此外，本氩气箱的箱体内还包括预调单元，所述预调单元的数量为一个或者多个，所述预调单元设置在所述进气口与所述调节单元之间。在本实施例中，优选的，所述预调单元包括气动三联件以及压力调节阀，用以对气源进行净化过滤并减压至仪表供给额定的气源压力。
在其他实施例中，所述箱体上还设置有显示单元、设定按钮、模式选择按钮以及指示单元，所述主控单元与所述设定按钮、所述模式选择按钮、所述显示单元以及所述指示单元连接。优选的，所述指示单元包括运行指示灯和报警指示灯。
更进一步地，所述显示单元包括流量显示屏以及报警显示屏，所述流量显示屏用于显示实际流量值与设定流量值以及实际背压值与设定压力值；所述报警显示屏用于显示报警码。
具体地，所述设定按钮用于不同的工作模式下设定相应的控制值，包括背压值和流量值；所述模式选择按钮用于向所述主控单元输入工作模式的选择，本实用新型的氩气箱能够支持背压控制模式和流量控制模式，其中，背压控制模式下，保持恒定的背压的情况下，自动调节流量，而在流量控制模式下，根据流量设定值自动调节流量，背压的检测作为供操作人员的参考的数据展示于所述显示单元；所述显示单元用于显示各个设定值以及实际检测值，而指示单元用于显示氩气箱的工作状态，当发现异常时，还可以发出警告指示。
请结合图2至图6，所述进气口的数量为1个或者多个，所述出气口的数量也为1个或者多个，在一个实施例中，如图2、图3和图4所示，所述进气口的数量为1个，即仅需要一个氩气源即可，使用一个氩气源供气，分别通过多个所述调节单元调节后，以为塞棒、上水口或者上水口与侵入式水口之间提供合适的氩气，从而保证了产品的品质，相应地，所述出气口为1个或者多个，如图2和图3所示，所述出气口的数量为1个，所述出气口的数量也为1个，该出气口与一个氩气源连通，氩气经该进气口进去本实用新型的氩气箱，然后分别流入各支路，每个支路上均配置有质量流量控制单元13、压力传感器14以及压力释放阀14后，氩气经每个支路后从共同的一个出气口流出，实际应用中，通过在各支路上设置不同的导通阀门，可以根据待使用的部分，通过主控单元控制对应的导通阀门来导通相应的调节单元所在的支路，供应合适的氩气。
为了提供更好的气源，与所述进气口连接的还有预调单元，如图2所示，本氩气箱提供有一个预调单元，即氩气经气动三联件11和压力调节阀12后再分别通入不同的支路，实现对氩气的调控；同时，也可以为每个支路提供一个预调单元，如图3所示，氩气经气动三联件11’和压力调节阀12’后再分别通入不同的支路，各支路分别配置有质量流量控制单元13’、压力传感器14’和压力释放阀15’，所述主控单元根据应用的部件，选通相应的支路后通过出气口输出。
图4给出了一个进气口以及多个出气口的示例，本实施例中，给出了3个出气口的应用，可以分别应用于塞棒、上水口以及浸入式水口之间的吹氩，氩气经共同的进气口通入氩气箱，分别通入到各支路上的质量流量控制单元23、压力传感器24以及压力释放阀25后输出，主控单元根据不同部分的应用，分析并计算质量流量控制单元23、压力传感器24获得的数据以实现对各出气口(出气口1、出气口2和出气口3)输出的氩气的调控，同时在各支路上还设置有压力释放阀25，用于进一步保证安全；当然为了获取更好的氩气，在进气口处设置有预调单元(气动三联件21和压力调节阀22)，与图2和图3给出的示例相同，所述预调单元可以为一个，也可以为多个。
图5和图6则给出了多个进气口的示例，如图5示出的实施例，氩气箱共有3个进气口(进气口1、进气口2和进气口3)，分别与不同的支路连通，每个支路上分别配置有气动三联件31和压力调节阀32净化过滤后，经质量流量控制单元33、压力传感器34和压力释放阀35后输出到共同的一个出气口，实际应用中，通过在各支路上设置不同的导通阀门，可以根据待使用的部分，通过主控单元控制对应的导通阀门来导通相应的调节单元所在的支路，供应合适的氩气。
而图6则是给出了3个进气口(进气口1、进气口2和进气口3)和3个出气口(出气口1、出气口2和出气口3)的示例，各支路上分别配置有气动三联件41、压力调节阀42、质量流量控制单元43、压力传感器44和压力释放阀45后经对应的出气口输出。
本实用新型的工作过程如下：操作人员通过模式选择按钮，选择工作模式，当选择为背压控制模式时，首先设定按钮录入背压设定值，所述压力传感器将采集的实际背压值传输至所述主控单元，所述主控单元将计算得到的设定值和实际值之间的差值传输至所述质量流量控制单元，所述质量流量控制单元接收该差值作为其设定值，同时将其与采集到的流量实际值进行比较，以此控制电子流量调节阀的开闭，实现流量的自动调节，调节后的压力传感器实时采集背压值，作为下次调节的依据；而当选择流量控制模式时，操作人员通过设定按钮输入氩气的流量设定值，所述质量流量控制单元根据该设定值控制对应电子流量调节阀的开度，此过程中，背压值同样被检测作为过程值供操作人员监控，不参与流量的控制。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
