一种钢厂连铸开浇的自动铸造方法及系统
技术领域
本发明涉及连铸工序领域，特别是涉及一种钢厂连铸开浇的自动铸造方法方法及系统。
背景技术
目前国内钢厂的连铸工序中，采用定径中间包的均为手动开浇，使用摆槽控制钢流，手动探测液位、给定拉速，依靠人工进行连铸机中包开浇，没有进行无摆槽自动开浇的研发，传统的手动开浇，人员与中间包钢水距离较近，开浇摆槽钢水飞溅，容易造成人员伤害。传动的手动开浇，人工凭借经验控制拉速和液面的提升，具有经验带来的不稳定性。传动的封引锭方式，依靠人工进行填塞冷料，对于冷料的数量、摆放形状，容易出现错误，本发明则可以避免上述缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸开浇的方法，通过优化程序，避免了人工操作带来的人员伤害及不稳定性，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种钢厂连铸开浇的自动铸造方法，其包括：
当钢水灌入所述结晶器时，进行开浇；
通过滑块口径及所述钢水的灌入时间，计算得到所述钢水的灌入量；
利用拉矫机牵引一铸坯下行，同时通过所述钢水的灌入量及所述拉矫机下行速度计算出所述结晶器内所述钢水的液位高度及钢水的上升速度；
通过所述钢水的灌入量、所述钢水的液面高度及所述钢水的上升速度，设定所述拉矫机下行速度；及
所述钢水液面达到探测区间时，依据所探测所述钢水液面高度来控制所述拉矫机下行速度。在本发明的一个实施例中，。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：固定结晶器内冷料盒的位置。
在本发明的一个实施例中，固定结晶器内冷料盒的方式包括焊接。
在本发明的一个实施例中，所述计算钢水的灌入量这一步骤中还包括：通过中间包的液面来计算所述钢水的灌入量。
在本发明的一个实施例中，所述利用拉矫机牵引一铸坯下行这一步骤前，还包括：拉矫机静止不动一段时间，所述时间的范围为4s-7s。
在本发明的一个实施例中，所述拉矫机牵引一铸坯的初始速度为一范围0.1-0.5m/min。
在本发明的一个实施例中，所述拉矫机起步速度为一范围0.1-0.3m/min。
在本发明的一个实施例中，所述拉矫机的下行状态为匀加速。
在本发明的一个实施例中，所述拉矫机的下行速度为一范围0-1.2m/min。
在本发明的一个实施例中，所述钢水液面达到探测区间时，依据所探测所述钢水液面高度来控制所述拉矫机下行速度这一步骤中还包括：到达拐点时间时，依据依据所探测所述钢水液面高度来控制所述拉矫机下行速度。
在本发明的一个实施例中，所述拐点时间计算公式为横坐标(时间)＝(探测区间零位+液面上涨高度)/0.6。
本发明还提供一种钢厂连铸开浇的自动铸造系统，其包括：
控制器，连接结晶器内感测机构，当钢水灌入所述结晶器时，所述控制器进行开浇，并，通过滑块口径及所述钢水的灌入时间，计算得到所述钢水的灌入量；
拉矫机控制机构，控制所述拉矫机下行速度，连接所述控制器，所述控制器通过所述钢水的灌入量及所述拉矫机下行速度计算出所述结晶器内所述钢水的液位高度及钢水的上升速度，并，通过所述钢水的灌入量、所述钢水的液面高度及所述钢水的上升速度，设定所述拉矫机下行速度；
钢水液面探测单元，连接所述控制器，所述钢水液面达到探测区间时，依据所探测所述钢水液面高度来控制所述拉矫机下行速度。
在本发明的一个实施例中，所述控制器及感测机构之间为有线或无线连接。
在本发明的一个实施例中，所述拉矫机控制机构及所述控制器之间为有线或无线连接。
在本发明的一个实施例中，所述钢水液面探测单元及所述控制器之间为有线无线连接。
本发明提供了一种钢厂连铸开浇的自动铸造方法，传统的手动开浇，工作人员与中间包中的钢水距离较近，开浇摆槽是时钢水飞溅，容易造成人员伤害，而本发明避免了开浇过程中人员近距离接触钢水，避免了钢水飞溅烫伤工作人员。传统的手动开浇，都是根据人工凭借经验控制拉速和液面的提升，本发明依靠程序代替人员进行操作，通过设置开浇起步拉速曲线，避免了人工操作带来的不稳定性。传动的封引锭方式，依靠人工进行填塞冷料，对于冷料的数量、摆放形状，容易出现错误，本发明依靠冷料填塞模具，可完全杜绝封引锭不规范造成的生产事故。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明揭示的结晶器的状态示意图；
图3为结晶器内灌入钢水的示意图；
图4为引锭杆下拉的示意图；
图5为完成后的铸坯示意图；
图6为拉矫机速度曲线示意图。
元件标号说明：
1-引锭杆，2-结晶器，3-冷料4-拉杆，5-钢水，6-铸坯，100-拐点。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
连铸是炼钢工序的环节之一，主要的任务是将液态的钢水5浇铸成一定尺寸的钢坯，涉及的设备主要包括大包会转台、中间包车、结晶器2、振动台、二冷弧形段、拉矫机、引锭杆1、火切机以及出坯设备，在生产过程中，由于中包使用寿命等限制环节存在，需要停止连续浇铸，通过短时间的检修，重新开始连续浇铸，开始连续浇铸的过程叫开浇，开浇前先将引锭杆1送入结晶器2下口，其中，拉杆4的上半段与钢水5接触，通过冷料3对钢水5的降温，让钢水5快速凝固，并包裹住拉杆4，拉杆4下半段卡在引锭杆1中的引锭头内，引锭头向下运行，通过拉杆牵引铸坯6头部向下运行填塞冷料，开浇过程中，钢水5灌入结晶器2内，凝固成坯壳，由引锭杆牵引铸坯6下行，直至引锭牵引至拉矫机位置，实现引锭杆1与坯头脱离，开始正常浇铸，由于整个开浇过程，需要人员操作的点较多，过程控制相对复杂，因此开浇是连铸事故最为高发的环节，本发明揭示的开浇方法，能够有效的避免因人为操作因素导致的开浇事故发生，实现自动开浇，除中包引流之外，无需人员过多的操作。
请参阅图1所示，本发明所揭示的方法至少包括：
S1：当钢水5灌入所述结晶器2时，进行开浇；
S2：通过滑块口径及所述钢水5的灌入时间，计算得到所述钢水5的灌入量；
S3：利用拉矫机牵引一铸坯6下行，同时通过所述钢水5的灌入量及所述拉矫机下行速度计算出所述结晶器2内所述钢水5的液位高度及钢水5的上升速度；
S4：通过所述钢水5的灌入量、所述钢水5的液面高度及所述钢水5的上升速度，设定所述拉矫机下行速度；
S5：所述钢水5液面达到探测区间时，依据所探测所述钢水5液面高度来控制所述拉矫机下行速度。
请一并参阅参阅图1至图3所示所示，在本实施例中，本方法所揭示的发明可用于钢厂连铸工序中，请参阅图1所示，在本实施例中，步骤S1中当钢水5灌入所述结晶器2时，开始开浇这一步骤中，其中，结晶器2内置感测机构(并未画出)，当感测机构感测到钢水5已进入结晶器2内时，控制器(并未画出)开始开浇程序。这样的界定可以使得这样的界定使得定义开浇时刻更加精准，使得整体方法更加准确。
可选地，在本发明所揭示的方法中还可包括固定结晶器2内冷料盒的位置这一步骤中，在这一步骤汇中可使用焊接连接，在一具体实施例中，冷料盒可为铁屑料盒，具体材质为Q235。传统的摆槽是人为的摆放，比较随意，而钢水5进入到结晶器2内，冷料3位置不同，也会影响钢水5的凝固速率，摆放位置固定以后，凝固速率就能固定，进而能够提高计算的效率。
更进一步地，固定结晶器2内冷料盒的位置这一步骤中还可包括固定封引锭所使用的工器具及配件，具体可指铁销、短钢筋头、铁板及钩头等。将铁板固定于引锭杆头端，钩头的一部分插入引锭头，一部分露出，铁屑位于铁板的上方，冷料盒在铁屑的上方，短钢筋头位于冷料盒的上方。
请一并参阅图1及图3所示所示，在本实施例中，步骤S2中具体的可以按照滑块的内径、钢水5的灌入时间及中间包的液面计算，在一些实施例中，滑块内径是一定的，可选用例如为14mm或者14.5mm或者15mm的，中间包的开浇吨位也易获取，例如开第一个流的时候可为8吨，由中包吨位及滑块内径，则可以确定单位时间内从滑块内径通过的钢水量。
请一并参阅图1及图4所示，在本实施例中，步骤S3中由于钢水5流入结晶器2内的单位时间的钢水量内可在步骤S2获取，在本实施例中，可人为设定引锭杆1开始下拉速度，钢水5注入结晶器2内，其中结晶器2内下口完全密封，则结晶器2液面是有一个上涨速度的，当拉矫机(并未画出)牵引引锭杆1及铸坯6下行时，那么实际的液面上涨速度＝钢水注入结晶器内换算成的下口完全密封的上涨速度-引锭下拉牵引速度。拉矫机下行时间为钢水5灌入结晶器2后一段时间，例如为6S，在6秒时间内，钢水5灌入结晶器2内，在这段时间内，拉矫机不动作，此时钢水5在结晶器2内与冷料凝固，形成有一定的强度的钢坯，所使用的连铸机可人为的给定型号，其中，在本实施例中，可采用例如为150*150mm2～200*200mm2的小方坯连铸机，弧形无限制。
请一并参阅图1及图4所示，在本实施例中，步骤S4中通过所述钢水5的灌入量、所述钢水5的液位高度及所述钢水5的上升速度，设定所述拉矫机下行速度。本步骤中不断调整拉矫机下拉速度，可使得钢水2液面上升速度匀速缓慢，进而大大提高开浇的成功率。在一具体实施例中，钢水5流入结晶器2，结晶器2内钢水5与冷料3凝固，形成具有一定强度的坯头。随着钢水的不断灌入，拉矫机开始启动时，不同连铸机有不同的起步拉速的设定，在本实施例中，拉速的可为一范围0.1-0.5m/min，例如为0.2m/min，起步后钢水5继续灌入结晶器内，拉矫机匀加速提升。在一具体实施例中，拉速例如为由0.2m/min均匀提升至1.0m/min，拉矫机不断牵引铸坯6下行，结晶器内的钢水5液面不断上涨，达到均匀、缓慢提升，可以提高开浇的成功率，其中匀速上升的范围是有上限值的，具体的上限值不同的滑块内径对应不同的数，例如15mm内径的滑块对应的上限值是1.7m/min。
请一并参阅图1、图4及图6所示，在本实施例中，步骤S5中所述钢水5液面达到探测区间时，依据所探测所述钢水5液面高度来控制所述拉矫机下行速度，更具体的，不同的连铸机设计放射源的探测区间是不同的，例如在一具体实施例中，探测区间上口往下60mm是可完全探测的位置，上口往下268mm是无法探测的位置，故满足钢水5达到探测区间范围后系统转化为自动液面控制所述引锭杆1下行。更进一步地，可参阅图6中的拐点100所示，如图所示，横坐标(时间)＝(探测区间零位+液面上涨高度)/0.6，所述拐点100即为钢水5液面进入探测区间，转化为自动液面控制所述引锭杆1下行，值得一提的是，图6时间起点以拉矫机开始运行起算。在本实施例中，引锭杆1的拉速由0.2m/min开始不断提升，直至提升至1.0m/min，在某一具体实施例中，到拐点100位置时间为24s。在本实施例中，须同时满足钢水5液面达到探测区间及拐点100时间限制再转为依据所探测所述钢水5液面高度来控制所述拉矫机下行速度。在其他实施例中，也可满足钢水5液面进入探测区间及浇注时间满足拐点100这两个条件之一即可系统转化为自动液面控制所述引锭杆1下行。
本发明采用自动开浇模式，代替传统的手动开浇，实现工作人员远距离不接触钢水5进行开浇操作，极大的减轻了工作人员的劳动强度，提高了操作安全性，同时，通过提前预支，固定了封引锭所使用了所有工器具、辅料、配件，通过起步拉速曲线的设置规范了起步拉速的调节、提升。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
