大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，包括壓力傳感器和位移傳感器，其中，壓力傳感器包括油缸上腔壓力傳感器和油缸下腔壓力傳感器，分別安裝在拉矯機(jī)的頂端的油缸的上腔和下腔；位移傳感器安裝在油缸的頂端并通過油缸活塞的貫孔延伸至油缸內(nèi)部與拉矯機(jī)的拉桿相連。利用本實(shí)用新型提供的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測大方坯連鑄坯的凝固末端位置，具有破壞性小、檢測便捷、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。
【專利說明】大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煉鋼連鑄【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地，涉及一種大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]連鑄的工藝流程主要包括:將裝有鋼水的鋼包運(yùn)至回轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)鋼包到澆鑄位置后，將鋼水注入中間包，中間包再將鋼水分配到各流結(jié)晶器中，使鑄坯在結(jié)晶器中形成凝固坯殼并迅速凝固結(jié)晶。其中，從結(jié)晶器中出來的鑄坯內(nèi)部還處于液態(tài)，形成長的液芯。在接下來的二冷區(qū)內(nèi)，鑄坯會(huì)受到二次冷卻，凝固坯殼也會(huì)逐漸加厚，直至鑄坯液芯全部凝固。整個(gè)過程中，連鑄坯凝固末端的位置不僅是連鑄設(shè)備設(shè)計(jì)與連鑄工藝參數(shù)確定等前期設(shè)計(jì)階段主要的依據(jù)之一，也是實(shí)際生產(chǎn)過程中作為連鑄生產(chǎn)控制、鑄坯內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和鑄坯質(zhì)量控制等方面的主要參數(shù)之一。尤其對于連鑄坯凝固末端動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，準(zhǔn)確檢測連鑄坯凝固末端位置具有十分重要的作用。
[0003]現(xiàn)有確定連鑄坯凝固末端的方法有實(shí)驗(yàn)測定法和數(shù)學(xué)模型法。
[0004]其中，實(shí)驗(yàn)測定法包括射釘試驗(yàn)法、同位素示蹤劑法、鼓肚測量法等，這些實(shí)驗(yàn)方法都是破壞性實(shí)驗(yàn)，只能在鑄坯上截取數(shù)量較少的試樣進(jìn)行研究，并不適用于工業(yè)生產(chǎn)在線連續(xù)檢測。
[0005]數(shù)學(xué)模型法是通過求解連鑄非穩(wěn)態(tài)傳熱方程來模擬連鑄坯的凝固傳熱過程，預(yù)算凝固末端位置，這種方法是在鑄坯傳熱過程進(jìn)行假設(shè)的基礎(chǔ)上得到的，具有很大的不確定性，仍然需要實(shí)驗(yàn)法校核模型計(jì)算結(jié)果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]鑒于上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，采用這種檢測裝置能夠在線實(shí)時(shí)的檢測大方坯連鑄坯凝固末端的位置，具有直接、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型提供的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，包括壓力傳感器和位移傳感器；其中，壓力傳感器包括油缸上腔壓力傳感器和油缸下腔壓力傳感器，分別安裝在拉矯機(jī)頂端的油缸的上腔和下腔；位移傳感器安裝在油缸的頂端并通過活塞的貫孔延伸至油缸內(nèi)部與拉矯機(jī)的拉桿相連。
[0008]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，位移傳感器位于油缸外側(cè)的部分安裝有保護(hù)殼，并通氮?dú)饫鋮s。
[0009]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，在各個(gè)單流的每個(gè)單臺(tái)拉矯機(jī)油缸上都安裝位移傳感器和壓力傳感器。
[0010]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，壓力傳感器和位移傳感器通過電氣元件和電氣柜與計(jì)算機(jī)連接。
[0011]此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，在壓力傳感器和位移傳感器的所有接線上均設(shè)置有高溫保護(hù)套。
[0012]從上面的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，能夠在線實(shí)時(shí)檢測連鑄坯的凝固末端位置，不需進(jìn)行破壞性實(shí)驗(yàn)，在線自動(dòng)生成各工況壓力變化曲線，操作方便，可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本實(shí)用新型的更全面理解，本實(shí)用新型的其它目的及結(jié)果將更加易于理解。在附圖中:
[0014]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置的壓力變化曲線圖。
[0016]其中的附圖標(biāo)記包括:拉矯機(jī)上棍1、保護(hù)殼2、拉桿3、油缸4、位移傳感器5、油缸上腔壓力傳感器61、油缸下腔壓力傳感器62。
[0017]在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]通常的大方坯連鑄生產(chǎn)線，由澆鑄和出坯兩大機(jī)組組成，其中涉及的主要設(shè)備有:鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包、結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置、扇形段(二冷區(qū))、拉矯機(jī)、切割機(jī)、出坯錕道、引錠桿及存放臺(tái)架等。生產(chǎn)過程中，從鋼包至出坯的生產(chǎn)線也被稱為鑄流。此外，鋼水通過長水口注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各單流結(jié)晶器中去，從結(jié)晶器出口的鑄坯已經(jīng)具有一定的坯殼厚度，經(jīng)過扇形段內(nèi)二冷區(qū)的二次冷卻，坯殼厚度不斷加厚，至拉矯機(jī)位置完成拉坯與矯直，再次期間坯殼厚度繼續(xù)加厚直至完全凝固。本實(shí)用新型提供的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置就關(guān)聯(lián)設(shè)置在各單流的拉矯機(jī)頂端的油缸上。
[0020]具體地，圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置結(jié)構(gòu)。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置主要包括位移傳感器5和壓力傳感器，其中壓力傳感器包括油缸上腔壓力傳感器61和油缸下腔壓力傳感器62，且在位移傳感器的外部設(shè)置有保護(hù)殼2，并通氮?dú)饫鋮s。
[0022]具體地，油缸4的活塞中間有一個(gè)貫孔，位移傳感器5安裝在油缸4的頂端，且其中軸通過油缸活塞的貫孔穿過油缸活塞，延伸至拉矯機(jī)的內(nèi)部與拉矯機(jī)的拉桿3相連接。在連鑄生產(chǎn)線作業(yè)過程中，位移傳感器5通過其中軸上的滑環(huán)，測量拉矯機(jī)上輥I在壓下過程中的實(shí)際位移量。油缸上腔壓力傳感器61和油缸下腔壓力傳感器62分別安裝在油缸4的上腔、下腔，能夠測量計(jì)算得到油缸3上、下腔的壓力差，從而獲取大方坯連鑄坯在各拉矯機(jī)輕壓下過程中的壓力變化值。
[0023]需要說明的是，大方坯連鑄坯在生產(chǎn)過程中，連鑄坯的物理性能會(huì)發(fā)生變化，完全凝固的連鑄坯和帶液芯的連鑄坯具有不同的坯殼厚度，其彈性性能和力的傳遞也有很大差另Ij。連鑄坯在拉矯機(jī)的輕壓下過程中，會(huì)產(chǎn)生變形，其對拉矯機(jī)所施反作用力也會(huì)在這個(gè)過程中發(fā)生變化，當(dāng)大方坯連鑄坯完全凝固時(shí)輕壓下，其對拉矯機(jī)所施反作用力會(huì)發(fā)生突變，因此，獲取單流所有拉矯機(jī)的在輕壓下過程的受力變化情況，找出受力突變位置，即可判斷出大方坯連鑄坯凝固末端位置。
[0024]此外，由于大方坯連鑄坯的坯殼比較厚，在該具體實(shí)施例中忽略鋼水靜壓力的作用，通過實(shí)際的壓下使得大方坯連鑄坯的坯殼發(fā)生變形，并對拉矯機(jī)施加一個(gè)反作用力，通過測量其反作用力，進(jìn)而判斷大方坯連鑄坯的凝固末端位置。
[0025]在實(shí)際生產(chǎn)過程中，拉矯機(jī)位置的鑄坯溫度在800-1000度之間，過高的溫度會(huì)引起位移傳感器5的讀數(shù)漂移，在本實(shí)用新型的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，在位移傳感器5位于油缸4外側(cè)的部分設(shè)置保護(hù)殼2，并向保護(hù)殼2內(nèi)通入氮?dú)?，起冷卻的作用，以提高位移傳感器的測量精度。
[0026]在本實(shí)用新型的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，在各個(gè)單流的每臺(tái)拉矯機(jī)油缸4上分別安裝兩個(gè)壓力傳感器(上腔和下腔)和一個(gè)位移傳感器5，檢測大方坯連鑄坯在拉矯機(jī)壓下過程的油缸壓力變化值，即拉矯機(jī)壓下過程的壓力變化值；并對所得單流各位置的單臺(tái)拉矯機(jī)壓下過程的壓力變化值進(jìn)行分析對比，獲取在大方坯單流不同位置壓下時(shí)刻油缸3上、下腔的壓力變化情況，獲取壓力時(shí)間變化曲線并進(jìn)行分析，找到壓力突變的位置，進(jìn)而確定大方坯連鑄坯凝固末端位置。
[0027]其中，單流上各臺(tái)拉矯機(jī)上安裝的位移傳感器5和壓力傳感器的所有接線都采用高溫保護(hù)套進(jìn)行覆蓋保護(hù)。此外，為了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄顯示，將位移傳感器5和壓力傳感器的接線，通過電氣元件連接到電氣柜上，再從電氣柜連接到計(jì)算機(jī)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0028]在本實(shí)用新型的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，大方坯連鑄坯的斷面規(guī)格為:390mmX 510mm。
[0029]1、對單流的多個(gè)拉矯機(jī)進(jìn)行編號(hào)，同時(shí)獲取每臺(tái)拉矯機(jī)上下輥中心線距離結(jié)晶器彎月面的距離，記錄數(shù)據(jù)如表I所示:
[0030]
拉矯機(jī)編號(hào)距離結(jié)晶器彎月面m
機(jī)架I18.18
機(jī)架219.64
輕壓下拉矯機(jī)機(jī)架321.1
機(jī)架422.56
機(jī)架524.02
[0031]表I
[0032]其中，結(jié)晶器彎月面相當(dāng)于一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，獲取各拉矯機(jī)距離結(jié)晶器彎月面的距離之后，通過拉矯機(jī)壓下定位大方坯連鑄坯凝固末端位置，拉矯機(jī)上下輥中心線位置距離結(jié)晶器彎月面的長度是已知的，那么大方坯連鑄坯凝固末端距離彎月面的長度也就可以推笪
[0033]2、根據(jù)本實(shí)用新型提供的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，拉速設(shè)定為0.42m/min，并通過位移傳感器將拉矯機(jī)壓下量設(shè)定為1_，在此情況下，通過壓力傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，獲取拉矯機(jī)壓下過程中，油缸上腔壓力值和油缸下腔壓力值及大方坯連鑄坯坯殼厚度等數(shù)據(jù)。整理采集的數(shù)據(jù)結(jié)果，如表2所示:
[0034]
試驗(yàn)結(jié)果分析I機(jī)架I I機(jī)架2 I機(jī)架3 I機(jī)架4 I機(jī)架5^
壓下量Imm Imm Imm Imm Imm
上腔壓力 KN616.63 659.73 728.72 987.59 911.94~
下腔壓力 KN346.51 337.70 334.10 571.64 372.24~
壓力差 KN270.12 322.03 394.62 415.95 539.70~
距離彎月面 m18.18~19.64~ 21.10 22.56 24.02
內(nèi)外弧坯殼厚度 nun 139.79 150.23 163.05 195.00 195.00~
左右側(cè)坯殼厚度 nun 174.26 192.55 215.55 255.00 255.00~
[0035]表 2
[0036]需要說明的是，在大方坯連鑄的二級平臺(tái)可以在線自動(dòng)采集壓下過程的壓力變化值，并計(jì)入歷史數(shù)據(jù)，方便對比使用，與此同時(shí)在連鑄二級平臺(tái)也設(shè)置有專用工具在線自動(dòng)生成壓力隨位置的變化曲線以及坯殼厚度與壓力關(guān)系曲線，有利于對測量數(shù)據(jù)的對比分析，進(jìn)而判斷處大方坯連鑄坯凝固末端的位置。
[0037]3、對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。
[0038]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置的壓力變化曲線。
[0039]如圖2所不,其中，橫軸表述拉矯機(jī)的編號(hào)序列,左側(cè)縱軸表不大方還連鑄還的還殼厚度mm，右側(cè)縱軸表示油缸上腔、下腔的壓力差值KN，曲線A表示拉矯機(jī)壓下過程中的壓力變化曲線，曲線B表示大方坯連鑄坯的寬度方向坯殼厚度變化曲線，曲線C表示大方坯連鑄坯厚度方向坯殼厚度變化曲線?？梢钥闯?，在機(jī)架I至機(jī)架4的拉矯機(jī)位置，大方坯連鑄坯未完全凝固，存在液芯，壓力值變化小，而在機(jī)架5的位置出現(xiàn)壓力陡增，可以判斷出在機(jī)架5的位置，大方坯連鑄坯內(nèi)部完全凝固。此外，此時(shí)的大方坯連鑄坯的寬度方向坯殼厚度變化曲線B和大方坯連鑄坯厚度方向坯殼厚度變化曲線C也趨于穩(wěn)定，不再發(fā)生變化，連鑄坯內(nèi)部完全凝固，可判斷大方坯連鑄坯在距離結(jié)晶器彎月面約24.02m的位置完全凝固。
[0040]需要說明的是，在拉矯機(jī)速度發(fā)生突變時(shí)，大方坯連鑄坯的傳熱情況也會(huì)發(fā)生改變，連鑄坯凝固末端的位置也會(huì)改變，凝固末端位置處的壓力也會(huì)產(chǎn)生變化，因此，也可根據(jù)拉速變化時(shí)，各拉矯機(jī)壓下過程壓力變化曲線進(jìn)行分析，也可得出壓力突變的地方，確定大方坯連鑄坯凝固末端位置。
[0041]在上述【具體實(shí)施方式】中，各個(gè)單流的單臺(tái)拉矯機(jī)油缸都安裝位移傳感器，上、下腔都安裝壓力傳感器，以便更好的適應(yīng)鑄機(jī)產(chǎn)品大綱以及不同生產(chǎn)拉速的對應(yīng)不同凝固末端位置的需求。
[0042]通過上述實(shí)施方式可以看出，本實(shí)用新型提供的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，適用于工業(yè)生產(chǎn)在線連續(xù)檢測，在線自動(dòng)生成、記錄檢測數(shù)據(jù)，使用安裝方便，可靠性聞。
[0043]如上參照附圖以示例的方式描述了根據(jù)本實(shí)用新型提出的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對于上述本實(shí)用新型所提出的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，還可以在不脫離本實(shí)用新型內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
【權(quán)利要求】
1.一種大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，其特征在于，包括壓力傳感器和位移傳感器；其中， 所述壓力傳感器包括油缸上腔壓力傳感器和油缸下腔壓力傳感器，分別安裝在拉矯機(jī)頂端的油缸的上腔和下腔； 所述位移傳感器安裝在所述油缸的頂端并通過油缸活塞的貫孔延伸至所述油缸內(nèi)部與所述拉矯機(jī)的拉桿相連。
2.如權(quán)利要求1所述的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，其特征在于，所述位移傳感器位于所述油缸外側(cè)的部分安裝有保護(hù)殼，并通氮?dú)饫鋮s。
3.如權(quán)利要求1所述的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，其特征在于，在各個(gè)單流的每個(gè)單臺(tái)拉矯機(jī)油缸上都安裝所述位移傳感器和所述壓力傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，其特征在于，所述壓力傳感器和所述位移傳感器通過電氣元件和電氣柜與計(jì)算機(jī)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的大方坯連鑄坯凝固末端位置檢測裝置，其特征在于，在所述壓力傳感器和位移傳感器的所有接線上均設(shè)置有高溫保護(hù)套。
【文檔編號(hào)】B22D11/14GK203944811SQ201420323624
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】韓麗娜, 錢亮, 陶金明, 孫軍, 張冬平 申請人:中冶連鑄技術(shù)工程有限責(zé)任公司