本發(fā)明涉及鋼鐵生產(chǎn)中的連鑄設(shè)備領(lǐng)域，具體的是一種連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)，還是一種連鑄二冷水控制方法。

背景技術(shù)：

連鑄工藝過(guò)程實(shí)際上是由高溫鋼水向固態(tài)轉(zhuǎn)變的凝固傳熱過(guò)程，因此鑄坯的凝固傳熱過(guò)程對(duì)于鑄坯的表面裂紋、內(nèi)部裂紋、鼓肚等質(zhì)量起著至關(guān)重要的影響。在鑄坯的凝固傳熱過(guò)程中大多采用水作為冷卻介質(zhì)，這也就說(shuō)從某種意義上講，連鑄技術(shù)就是水冷技術(shù)，即通過(guò)冷卻水將高溫鋼水凝固為鑄坯的一個(gè)凝固傳熱過(guò)程。水冷系統(tǒng)是由許多噴嘴按規(guī)律布置在鑄坯的周?chē)?dāng)部分噴嘴發(fā)生堵塞時(shí)，所在對(duì)應(yīng)位置的鑄坯由于得不到冷卻溫度極劇回升，溫升可高達(dá)數(shù)百攝氏度,造成冷卻不均形成熱應(yīng)力，最終造成鑄坯產(chǎn)生裂紋。

常規(guī)的冷卻水控制回路采用流量閉環(huán)控制，采用該方法能有效的控制冷卻水的流量，但是當(dāng)某個(gè)區(qū)的個(gè)別噴嘴堵塞時(shí)，能進(jìn)行噴水的噴嘴數(shù)量減少，流量值不變，分到未堵塞噴嘴的冷卻水量增加了；未堵塞噴嘴的冷卻水量增加，堵塞的噴嘴噴不出水量，加劇了鑄坯的冷卻不均性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的連鑄設(shè)備中水冷噴嘴容易堵塞的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)及其控制方法，該連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)及其控制方法可有效控制二冷水，采用壓力閉環(huán)控制，可以有效控制冷卻水回路，保證未堵塞噴嘴在良好的工作狀態(tài)。另外，采用該控制方法的冷卻水噴嘴，可以選取較大的噴嘴，由于噴嘴有效孔徑變大，允許通過(guò)的堵塞物顆粒也變大了，從而降低噴嘴的堵塞幾率，減少由于噴嘴堵塞造成的鑄坯質(zhì)量問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)，包括冷卻水總管線、控制單元和多個(gè)冷卻分區(qū)，每個(gè)所述冷卻分區(qū)均含有冷卻水支管線、壓力變送器、換向閥和多個(gè)噴嘴，換向閥含有一個(gè)入口和兩個(gè)出口，在每個(gè)所述冷卻分區(qū)內(nèi)，壓力變送器設(shè)置在冷卻水支管線上，冷卻水支管線的一端與冷卻水總管線連接，冷卻水支管線的另一端與換向閥的入口連接，所述多個(gè)噴嘴均與換向閥的一個(gè)出口連接，壓力變送器和換向閥均與控制單元連接，控制單元能夠控制換向閥的兩個(gè)出口交替打開(kāi)。

冷卻水支管線上設(shè)有自動(dòng)調(diào)壓閥，自動(dòng)調(diào)壓閥位于冷卻水支管線的所述一端和壓力變送器之間，自動(dòng)調(diào)壓閥與控制單元連接。

冷卻水支管線上還設(shè)有流量計(jì)，流量計(jì)位于冷卻水支管線的所述一端和自動(dòng)調(diào)壓閥之間，流量計(jì)與控制單元連接。

冷卻水支管線上還設(shè)有過(guò)濾器，過(guò)濾器位于冷卻水支管線的所述一端和流量計(jì)之間。

冷卻水支管線上還設(shè)有手動(dòng)閥門(mén)，手動(dòng)閥門(mén)位于冷卻水支管線的所述一端和過(guò)濾器之間。

每個(gè)所述冷卻分區(qū)還含有排水支管線和流量孔板，流量孔板上含有多個(gè)通孔，排水支管線的一端與換向閥的另一個(gè)出口連接，排水支管線的另一端與流量孔板連接。

在一個(gè)所述冷卻分區(qū)內(nèi)，流量孔板產(chǎn)生的阻力和多個(gè)噴嘴產(chǎn)生的阻力相同。

該連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)還包括壓縮空氣支路，在每個(gè)所述冷卻分區(qū)內(nèi)每個(gè)噴嘴的型號(hào)均相同，噴嘴的噴射孔徑為0.8mm～10mm，每個(gè)噴嘴均與壓縮空氣支路連接。

一種連鑄二冷水控制方法，該連鑄二冷水控制方法采用了上述的連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)，該連鑄二冷水控制方法包括以下步驟：

步驟1、控制單元控制換向閥的所述一個(gè)出口開(kāi)啟并且所述另一個(gè)出口關(guān)閉第一設(shè)定時(shí)間，然后控制單元控制換向閥的所述一個(gè)出口關(guān)閉并且另一個(gè)出口開(kāi)啟第二設(shè)定時(shí)間；

步驟2、重復(fù)步驟1。

在步驟1中，所述第一設(shè)定時(shí)間和第二設(shè)定時(shí)間滿足以下關(guān)系：

T1_{ZONE X}＝M1-M2×V；

T1_ZONE為所述第一設(shè)定時(shí)間，單位為S；M1,M2為常數(shù)系數(shù)，M1為0.5～100，無(wú)單位，M2為大于0且小于等于600，無(wú)單位；V為生產(chǎn)拉速，單位為m/S；

T2_{ZONE X}＝N1+N2×V；

T2_{ZONE X}為所述第二設(shè)定時(shí)間，單位為S，N1,N2為常數(shù)系數(shù)，N1為：0～5，無(wú)單位，N2為大于0且小于等于120，無(wú)單位；

T1_{ZONE X}的取值范圍為0.5S～100S；

T2_{ZONE X}的取值范圍為0S～5S。

本發(fā)明的有益效果是：該連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)及其控制方法可以實(shí)現(xiàn)二冷水壓力閉環(huán)的動(dòng)態(tài)控制，通過(guò)電磁換向閥，實(shí)現(xiàn)交替冷卻，可以選取更大的噴嘴，防止堵塞。并通過(guò)調(diào)整交替時(shí)間，實(shí)現(xiàn)更大的冷卻范圍，適用于生產(chǎn)鋼種跨度大的鑄機(jī)。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1是連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)的示意圖。

圖2是排水支管線和流量孔板的連接示意圖。

1、冷卻水總管線；2、控制單元；3、冷卻水支管線；4、手動(dòng)閥門(mén)；5、過(guò)濾器；6、流量計(jì)；7、自動(dòng)調(diào)壓閥；8、壓力變送器；9、流量孔板；10、換向閥；11、壓縮空氣支路；12、鑄坯；13、結(jié)晶器；14、噴嘴；15、排水支管線。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

一種連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)，包括冷卻水總管線1、控制單元2和多個(gè)冷卻分區(qū)，每個(gè)所述冷卻分區(qū)均含有冷卻水支管線3、壓力變送器8、換向閥10和多個(gè)噴嘴14，換向閥10含有一個(gè)入口和兩個(gè)出口，在每個(gè)所述冷卻分區(qū)內(nèi)，壓力變送器8設(shè)置在冷卻水支管線3上，冷卻水支管線3的一端與冷卻水總管線1連接，冷卻水支管線3的另一端與換向閥10的入口連接，所述多個(gè)噴嘴14均與換向閥10的一個(gè)出口連接，壓力變送器8和換向閥10均與控制單元2連接，控制單元2能夠控制換向閥10的兩個(gè)出口交替打開(kāi)，如圖1所述。

在本實(shí)施例中，沿冷卻水支管線3的一端向冷卻水支管線3的另一端的方向，冷卻水支管線3上依次設(shè)有手動(dòng)閥門(mén)4、過(guò)濾器5、流量計(jì)6和自動(dòng)調(diào)壓閥7，手動(dòng)閥門(mén)4、過(guò)濾器5、流量計(jì)6和自動(dòng)調(diào)壓閥7均位于冷卻水支管線3的所述一端和壓力變送器8之間，流量計(jì)6和自動(dòng)調(diào)壓閥7與控制單元2連接。

在本實(shí)施例中，每個(gè)所述冷卻分區(qū)還含有排水支管線15和流量孔板9，流量孔板9上含有多個(gè)通孔，排水支管線15的一端與換向閥10的另一個(gè)出口連接，排水支管線15的另一端與流量孔板9連接，如圖2所述，排水支管線15的另一端連接有如噴頭結(jié)構(gòu)的流量孔板9。換向閥10能控制冷卻水支管線3中的水僅進(jìn)入某一冷卻分區(qū)的多個(gè)噴嘴14或排水支管線15，然后排水支管線15中的水可以經(jīng)過(guò)流量孔板9排至沖渣溝。

在本實(shí)施例中，每一個(gè)所述冷卻分區(qū)內(nèi)，在不考慮誤差的情況下，流量孔板9對(duì)流經(jīng)其的流體產(chǎn)生的阻力和多個(gè)噴嘴14對(duì)流經(jīng)其的流體產(chǎn)生的阻力(一個(gè)所述冷卻分區(qū)的多個(gè)噴嘴14的總阻力)應(yīng)該大致相同。具體的，流量孔板9的選型需要根據(jù)同一冷卻分區(qū)內(nèi)噴嘴14的數(shù)量和有效孔徑的大小，使流量孔板9支路的阻力與噴嘴14支路的阻力相當(dāng)，減少換向閥換向后壓力的波動(dòng)。另外，該連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)還包括壓縮空氣支路11，在每個(gè)所述冷卻分區(qū)內(nèi)每個(gè)噴嘴14的型號(hào)均相同，由于流量孔板9的作用可以使噴嘴14的噴射孔徑大于現(xiàn)有的孔徑，本發(fā)明中的噴嘴14的噴射孔徑為0.8mm～10mm，每個(gè)噴嘴14均與壓縮空氣支路11連接，如圖1所示，其中還含有結(jié)晶器13。

另外，由圖1可見(jiàn)，該連鑄二冷水噴嘴系統(tǒng)由X個(gè)冷卻分區(qū)組成，ZONE1、ZONE2和ZONEX分別表示第一個(gè)冷卻分區(qū)、第二個(gè)冷卻分區(qū)和第X個(gè)冷卻分區(qū)，換向閥10為一進(jìn)二出的兩位三通電磁換向閥。每個(gè)冷卻分區(qū)的配置是基本相同的，不同冷卻分區(qū)之間只是噴嘴型號(hào)和噴嘴數(shù)量不同，同一個(gè)冷卻區(qū)內(nèi)的噴嘴型號(hào)一樣。每個(gè)冷卻分區(qū)可以單獨(dú)控制，從該流總管引出后，管線末端鑄坯12的周?chē)b有噴嘴14。其中流量計(jì)6、自動(dòng)調(diào)壓閥7、壓力變送器8、電磁換向閥10具有遠(yuǎn)傳功能，能將相應(yīng)的數(shù)值信號(hào)傳入工控機(jī)(控制單元2)，工控機(jī)安裝有預(yù)先設(shè)定的程序和工藝參數(shù)，通過(guò)下達(dá)指令給自動(dòng)調(diào)壓閥7和換向閥10，實(shí)現(xiàn)該冷卻區(qū)水的控制。

下面介紹一種連鑄二冷水控制方法，該連鑄二冷水控制方法包括以下步驟：

步驟1、控制單元2控制換向閥10的所述一個(gè)出口開(kāi)啟并且所述另一個(gè)出口關(guān)閉第一設(shè)定時(shí)間，然后控制單元2控制換向閥10的所述一個(gè)出口關(guān)閉并且另一個(gè)出口開(kāi)啟第二設(shè)定時(shí)間。

步驟2、重復(fù)步驟1，即控制單元2通過(guò)控制換向閥10的可以實(shí)現(xiàn)噴嘴支路和流量孔板支路的快速交替開(kāi)啟，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄坯12間斷的噴淋冷卻，如圖1所示。

在步驟1中，所述第一設(shè)定時(shí)間和第二設(shè)定時(shí)間滿足以下關(guān)系：

T1_{ZONE X}＝M1-M2×V；

T1_{ZONE X}為所述第一設(shè)定時(shí)間(第X個(gè)冷卻分區(qū)的噴嘴支路的通路時(shí)間)，單位為S；

M1和M2為常數(shù)系數(shù)，M1為0.5～100，無(wú)單位，M2為大于0且小于等于600，無(wú)單位；V為生產(chǎn)拉速，單位為m/S；

T2_{ZONE X}＝N1+N2×V；

T2_{ZONE X}為所述第二設(shè)定時(shí)間(第X個(gè)冷卻分區(qū)的流量孔板支路的通路時(shí)間)，單位為S；

N1和N2為常數(shù)系數(shù)，N1為：0～5，無(wú)單位，N2為大于0且小于等于120，無(wú)單位；

T1_{ZONE X}的取值范圍為0.5S～100S，

T2_{ZONE X}的取值范圍為0S～5S；

另外，P_{ZONE X}表示為第X個(gè)冷卻分區(qū)的壓力值，P_{ZONE X}＝K1+K2×V，K1,K2為常數(shù)系數(shù)，K1為：0～1.0，無(wú)單位，K2為大于0且小于等于60，無(wú)單位；0.1MPa≤P_{ZONE X}≤1.0MPa。

T1_{ZONE X}和T2_{ZONE X}的設(shè)定主要除考慮工藝?yán)鋮s要求外，還要保證鑄坯前后均勻的冷卻，避免間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)鑄坯回溫過(guò)高，避免上排噴嘴停噴水的鑄坯運(yùn)行至下排噴嘴時(shí)剛好還停噴，造成鑄坯回溫過(guò)高。

工控機(jī)實(shí)時(shí)采集各個(gè)冷卻分區(qū)上的壓力值和生產(chǎn)拉速，根據(jù)工控機(jī)上的設(shè)定值通過(guò)調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)壓力的閉路控制。電磁閥根據(jù)工控上的設(shè)定值和生產(chǎn)拉速，對(duì)噴嘴支路和流量孔板支路進(jìn)行快速交替切換，電磁閥類(lèi)似液壓系統(tǒng)的伺服閥，能夠?qū)崿F(xiàn)快速換向。若支路的噴嘴為氣霧噴嘴，則該區(qū)的壓縮空氣需一直保持通路。流量值為輔助控制參數(shù)，工藝工程師可以通過(guò)流量值和交替時(shí)間，計(jì)算出實(shí)際鑄坯上的噴水量，為工藝工程師提供工藝參考。

在本發(fā)明中，通過(guò)在工控機(jī)(控制單元2)上預(yù)先設(shè)置的參數(shù)，對(duì)冷卻水進(jìn)行分配，為各冷卻區(qū)分配壓力設(shè)定值，自動(dòng)調(diào)壓閥7根據(jù)壓力變送器8的反饋和設(shè)定值，進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)鑄坯二冷水冷卻。流量計(jì)6為工藝參考值，可以進(jìn)入工控機(jī)，在畫(huà)面顯示?，F(xiàn)有二冷水的主要控制方式為流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閉環(huán)控制。而本發(fā)明采用壓力值與自動(dòng)調(diào)壓閥7的閉環(huán)控制，并增加了換向閥和流量孔板支路。通過(guò)電磁換向閥的控制可以實(shí)現(xiàn)噴嘴支路和流量孔板支路的快速交換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄坯的交替噴淋冷卻。對(duì)于某一定鋼種、斷面、拉速等相同前提條件下，總水量不變，由于交替噴水，采用本發(fā)明的噴嘴的噴射孔徑可以選取的更大一些，若噴水支路通路2s，流量孔板支路2s，則噴嘴相對(duì)于一直噴水的可以變大一倍，則噴嘴的有效孔徑也可以擴(kuò)大，進(jìn)而允許通過(guò)的堵塞物顆粒直徑變大，從而可以減少?lài)娮斓亩氯麕茁?。若選用的噴嘴是氣霧噴嘴在交替噴水期間，氣一直保持通路，即壓縮空氣支路11持續(xù)向噴嘴14內(nèi)供應(yīng)氣體。

通過(guò)在工控機(jī)上事先設(shè)定好各個(gè)拉速下的壓力值電磁換向閥的交替時(shí)間；實(shí)時(shí)采集各個(gè)冷卻分區(qū)上的壓力值和生產(chǎn)拉速，根據(jù)工控機(jī)上的壓力值通過(guò)調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)壓力的閉路控制。換向閥根據(jù)工控上的設(shè)定的交替值和生產(chǎn)拉速，對(duì)噴嘴支路和流量孔板支路進(jìn)行快速交替切換，電磁閥類(lèi)似液壓系統(tǒng)的伺服閥，能夠?qū)崿F(xiàn)快速換向。氣霧噴嘴的壓縮空氣一直保持通路。電磁閥的換向周期需要根據(jù)鑄坯冷卻工藝要求和上下排的噴嘴間距、噴淋范圍、拉速確定，保證鑄坯前后均勻的冷卻，避免冷卻不均。流量值為輔助控制參數(shù)，工藝工程師可以通過(guò)流量值和交替時(shí)間，計(jì)算出實(shí)際鑄坯上的噴水量，為工藝工程師提供工藝參考。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專(zhuān)利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。