專利名稱：除去結(jié)晶保護(hù)渣的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)鑄鋼等金屬的連續(xù)鑄造系統(tǒng)和方法，特別涉及，在過程中除去和/或回收結(jié)晶器中的保護(hù)渣的改進(jìn)的連續(xù)鑄造系統(tǒng)和方法。
在常規(guī)連續(xù)鑄造機(jī)組中，液體金屬連續(xù)被引入到端部打開的水冷豎直振動(dòng)的結(jié)晶器中。在此階段的鑄坯僅具有一個(gè)薄的凝固外殼，和一個(gè)液體的芯部，并連續(xù)地從結(jié)晶器的下端出來。
一般，向結(jié)晶器的上端仔細(xì)按規(guī)律的約以每噸鑄鋼一磅的數(shù)量添加少量的粉末保護(hù)渣。保護(hù)渣熔化并蓋住在結(jié)晶器中的液體金屬熔池表面，并在凝固的鑄坯的外殼和結(jié)晶器壁間形成一個(gè)保護(hù)和潤滑層。通常被稱為“結(jié)晶器保護(hù)渣”的所述保護(hù)渣實(shí)際上是一種合成渣，它浮在液體金屬的頂部，熔化，并在新形成的鑄坯殼和結(jié)晶器壁間向下流，并與鑄坯一起從結(jié)晶器的底部被拔出來。它起到隔熱液體金屬頂部表面的作用，將液體金屬與大氣隔絕，吸收并溶解飄浮到液體金屬表面的非金屬夾雜物，潤滑結(jié)晶器/鑄坯的界面，并形成一個(gè)從到結(jié)晶器的熱傳遞控制環(huán)節(jié)。
但遺憾的是，結(jié)晶的保護(hù)渣會(huì)被輥壓到鑄體的表面中，嚴(yán)重降低表面質(zhì)量，增加下游工序的精整工作量，如相當(dāng)昂貴的火焰清理。為此某些機(jī)組的生產(chǎn)者有意地避免在結(jié)晶器下直接使用拉輥，而是使用鑄鐵柵系統(tǒng)，它能夠在鑄坯達(dá)到柵系統(tǒng)下的第一輥前加快洗刷掉結(jié)晶的保護(hù)渣。因?yàn)榕c輥系統(tǒng)比柵系統(tǒng)的壽命短，由于較頻繁地更換設(shè)備，使用柵使得機(jī)組的操作成本上升。
在結(jié)晶器下直接產(chǎn)生的蒸汽，由于與結(jié)晶器保護(hù)渣中的各種元素反應(yīng)形成氫氟酸、碳酸和其他酸，會(huì)是很具有腐蝕性的。在機(jī)組水噴淋部分中這些酸的一直存在會(huì)毀壞部件如輥、軸承箱、框架甚至主機(jī)架和支撐結(jié)構(gòu)本身，降低機(jī)組的預(yù)期壽命。已知在嚴(yán)重時(shí)，在很短的時(shí)間內(nèi)腐蝕第一段的柵，使得它們在某一天被腐蝕得能不再支撐鑄坯，而出現(xiàn)拉漏事故。
本發(fā)明的目的是防止由于上述的酸蒸汽造成的連續(xù)鑄錠機(jī)組的損壞。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是能夠使得從機(jī)組有效地除去結(jié)晶保護(hù)渣，降低水處理的消耗，保持機(jī)組大為清潔，使得減少區(qū)段的清理消耗。這也消除已知的會(huì)阻塞噴嘴和引起裂紋等鑄坯質(zhì)量問題的不時(shí)發(fā)生的保護(hù)渣聚集現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一目的是允許一些結(jié)晶的保護(hù)渣回收再用于結(jié)晶器中。這能夠每年節(jié)約上百萬美元。理想的是，本發(fā)明能夠在保護(hù)渣可能被沿連續(xù)鑄錠機(jī)組下面存在的油脂或其他外來物污染前將其回收。
為達(dá)到本發(fā)明的上述和其他方面，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，改進(jìn)的連續(xù)鑄錠系統(tǒng)包括一個(gè)結(jié)晶器，它具有一個(gè)頂部開口、一個(gè)底部開口和一個(gè)限定在其中的鑄造通道，結(jié)晶器制造接受液體金屬，并從液體金屬除去熱，使得部分凝固的鑄造金屬鑄坯連續(xù)從底部開口出來；和一個(gè)保護(hù)渣除去系統(tǒng)，在金屬鑄坯從結(jié)晶器出來后，除去在鑄造金屬鑄坯的外表面上可能有的任何結(jié)晶器保護(hù)渣的至少一部分，從而防止由于使用的結(jié)晶器保護(hù)渣造成的鑄造系統(tǒng)的劣化問題。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，制造金屬鑄坯的改進(jìn)的連續(xù)鑄造過程包括步驟向包括頂部開口、底部開口和鑄造通道的結(jié)晶器引入液體金屬；向結(jié)晶器加入結(jié)晶器保護(hù)渣；從結(jié)晶器底部開口引出部分凝固的鑄造金屬鑄坯；和在鑄造金屬鑄坯從結(jié)晶器引出后，除去在鑄造金屬鑄坯上的任何結(jié)晶器保護(hù)渣的至少一部分。
在權(quán)利要求中指出了本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。然而，通過本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖示和說明會(huì)更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)和目的。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的改進(jìn)的連續(xù)鑄造系統(tǒng)的部分示意圖；圖2是圖1系統(tǒng)的一個(gè)不同部分的示意圖。
圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的結(jié)構(gòu)組成。圖1中本發(fā)明的改進(jìn)的連續(xù)鑄造系統(tǒng)10包括一個(gè)結(jié)晶器12，它如圖所示意，具有常規(guī)的結(jié)構(gòu)。通常，結(jié)晶器12包括一個(gè)頂部開口14、一個(gè)底部開口16和一個(gè)限定在其中的澆鑄通道18，它接受液體金屬，從液體金屬除去熱，使得在運(yùn)行中從底部開口16連續(xù)出來部分凝固的鑄造金屬鑄坯20。
也與常規(guī)連續(xù)鑄造機(jī)組中相同的是，在結(jié)晶器12的下游設(shè)置多個(gè)噴嘴24，在鑄坯從結(jié)晶器12連續(xù)向下離開結(jié)晶器12時(shí)，向金屬鑄坯20噴水而將其冷卻。設(shè)置多個(gè)導(dǎo)輥28，對金屬鑄坯20進(jìn)行橫向支撐，確保鑄坯20沿一個(gè)預(yù)定的路線行進(jìn)，并對抗完全凝固前在鑄坯20內(nèi)的鐵液的靜壓力。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)新穎方面，圖1和2所示的改進(jìn)的連續(xù)鑄造系統(tǒng)10包括一個(gè)系統(tǒng)22，在鑄坯從結(jié)晶器12出來后，它將在鑄坯20的外表面上可能會(huì)有的任何保護(hù)渣的至少一部分除去。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，保護(hù)渣除去系統(tǒng)22包括一個(gè)攪動(dòng)系統(tǒng)30，它的結(jié)構(gòu)和設(shè)置使得能夠在除去保護(hù)渣前將其從鑄坯20松開。在圖示的優(yōu)選實(shí)施例中，攪動(dòng)系統(tǒng)30表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴32，它向鑄坯20的外表面噴施加壓的流體。所述流體最好是水，它可以稍帶堿性，以中和結(jié)晶器保護(hù)渣和在向仍是熱鑄坯20噴施的水產(chǎn)生的蒸汽的酸性。
除了攪動(dòng)系統(tǒng)30外，保護(hù)渣除去系統(tǒng)22最好還包括向鑄坯20外表面施加吸力的系統(tǒng)，從鑄坯20除去保護(hù)渣，包括由噴嘴32弄松的結(jié)晶器保護(hù)渣。在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，保護(hù)渣除去系統(tǒng)22包括一對真空通風(fēng)系統(tǒng)34，每個(gè)具有一個(gè)直接鄰近鑄坯20表面的開口36，另一端與一個(gè)真空導(dǎo)管38相通。見圖2，真空導(dǎo)管38引向儲(chǔ)存結(jié)晶器保護(hù)渣的系統(tǒng)40，最終到達(dá)為了再在結(jié)晶器中使用的回收保護(hù)渣并將其與新添保護(hù)渣混合的系統(tǒng)42。如圖2所示，保護(hù)渣最好先通過流體-水的分離器72，然后通過干燥器44，從保護(hù)渣中除去水，干燥的保護(hù)渣由氣動(dòng)壓力輸送到儲(chǔ)存系統(tǒng)40。在此優(yōu)選實(shí)施例中，儲(chǔ)存系統(tǒng)40包括幾個(gè)不同的收集間隔室，每個(gè)用于收集一種保護(hù)渣。圖2示出第一間隔室46，第二間隔室48和第三間隔室50。在干燥機(jī)構(gòu)44和第一、第二和第三間隔室46、48和50間的氣動(dòng)導(dǎo)管中分別插入閥52、54和56?？刂破?0控制閥52、54和56的工作。相似地，閥58、60和62分別插入到把第一、第二和第三間隔室46、48和50與回收系統(tǒng)42連接的氣動(dòng)導(dǎo)管中。閥58、60和62也由控制器70控制。
回收系統(tǒng)42表現(xiàn)為一個(gè)破碎/篩分機(jī)構(gòu)74和一個(gè)常規(guī)結(jié)構(gòu)的混合機(jī)構(gòu)64，它們連接成能夠?qū)囊粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存間隔室46、48和50回收的保護(hù)渣進(jìn)行粉碎，篩分并與供給導(dǎo)管66提供的新添保護(hù)渣混合?；厥盏谋Ｗo(hù)渣與新添渣以預(yù)定比例混合，然后制成的混合物通過一個(gè)氣動(dòng)導(dǎo)管68被送到結(jié)晶器12再用。即使能夠回收利用結(jié)晶器保護(hù)渣的一小部分，鋼鐵廠也可以顯著節(jié)省消耗。
在運(yùn)行中，通過頂部開口14，液體金屬被引入到結(jié)晶器12中，并通過結(jié)晶器以業(yè)內(nèi)人士已知的方式使其與液態(tài)金屬分開。同時(shí)，結(jié)晶器保護(hù)渣加入到結(jié)晶器12頂部開口。在鑄坯20從結(jié)晶器12的底部開口16出來之前，結(jié)晶器內(nèi)的金屬剛變硬而形成薄外殼時(shí)，結(jié)晶器保護(hù)渣松散地貼在鑄坯20的外表面上。如圖1所示，鑄坯20從結(jié)晶器12的底部開口出來后，系統(tǒng)22通過使鑄坯20的相對的寬表面受到從噴嘴32出來的加壓流體的作用而使保護(hù)渣從鑄坯20松開。同時(shí)，在真空通風(fēng)系統(tǒng)34中施加真空，使得松散的結(jié)晶器保護(hù)渣以及從噴嘴32噴施的流體通過相應(yīng)開口36被吸入到真空通風(fēng)系統(tǒng)34，以及真空導(dǎo)管38中。然后結(jié)晶器保護(hù)渣經(jīng)由真空導(dǎo)管38被運(yùn)送到流體-水分離器72和干燥器44，在此流體從結(jié)晶器保護(hù)渣中被分離出來。然后根據(jù)在當(dāng)時(shí)鑄造機(jī)組使用的渣的類型，將干燥的結(jié)晶器保護(hù)渣運(yùn)送到儲(chǔ)存系統(tǒng)40的間隔室46、48和50的特定的一個(gè)之中。如果干燥的結(jié)晶器保護(hù)渣應(yīng)收集在第一間隔室46，控制器70打開閥52，而關(guān)閉閥54和56。如果應(yīng)收集在第二室48，控制器70打開閥54，而關(guān)閉閥52和56。如果應(yīng)收集在第三室50，控制器70關(guān)閉閥52和54，而打開閥56。
在需要回收結(jié)晶器渣的時(shí)候，根據(jù)所需結(jié)晶器渣是儲(chǔ)存在第一46、第二48或第三間隔室50的類型，控制器70指令閥58、60或62打開。然后氣動(dòng)地將渣運(yùn)送到破碎/篩分機(jī)構(gòu)，再到混合機(jī)構(gòu)64，與由供導(dǎo)管66供給到混合機(jī)構(gòu)64的新添渣混合。然后產(chǎn)生的混合物通過導(dǎo)管68送回到結(jié)晶器68。
應(yīng)理解，雖然本發(fā)明的數(shù)個(gè)特征和優(yōu)點(diǎn)在上面已然與本發(fā)明的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和功能一起進(jìn)行了說明，但這公開僅是為了示例，在權(quán)利要求中所表述的廣泛含意指出的整個(gè)原理內(nèi)細(xì)節(jié)上可以更改，特別是形狀、尺寸和部件設(shè)置。
權(quán)利要求
1．一種改進(jìn)的連續(xù)鑄錠系統(tǒng)，包括一個(gè)結(jié)晶器，它具有一個(gè)頂部開口、一個(gè)底部開口和一個(gè)限定在其中的鑄造通道，結(jié)晶器接受液體金屬，并從液體金屬除去熱，使得部分凝固的鑄造金屬鑄坯連續(xù)從底部開口出來；和一個(gè)保護(hù)渣除去系統(tǒng)，在金屬鑄坯從結(jié)晶器出來后，除去在鑄造金屬鑄坯的外表面上可能有的任何結(jié)晶器保護(hù)渣的至少一部分，從而防止由于使用的結(jié)晶器保護(hù)渣造成的鑄造系統(tǒng)的劣化問題。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)渣除去裝置包括一個(gè)從鑄坯上吸走保護(hù)渣的真空裝置。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)渣除去裝置還包括使得結(jié)晶器保護(hù)渣從鑄坯上松開的攪動(dòng)裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攪動(dòng)裝置包括向鑄坯噴施加壓的流體的噴射裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)渣除去裝置還包括使得結(jié)晶器保護(hù)渣從鑄坯上松開的攪動(dòng)裝置。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攪動(dòng)裝置包括向鑄坯噴施加壓的流體的噴射裝置。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存所述保護(hù)渣除去裝置從鑄坯去除的保護(hù)渣。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)存裝置包括一個(gè)以上的間隔室，和選擇由所述的保護(hù)渣除去裝置從鑄坯除去的保護(hù)渣應(yīng)引向哪一個(gè)所述間隔室的裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在保護(hù)渣儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)存裝置前干燥結(jié)晶器保護(hù)渣的裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括為了再在結(jié)晶器中使用從所述儲(chǔ)存裝置取得保護(hù)渣并將所述渣與新渣料預(yù)混合的裝置。
11．一種改進(jìn)的用于制造金屬材料鑄坯的連續(xù)鑄造方法，包括步驟a．向包括頂部開口、底部開口和鑄造通道的結(jié)晶器引入液體金屬；b．向結(jié)晶器加入結(jié)晶器保護(hù)渣；c．從結(jié)晶器底部開口引出部分凝固的鑄造金屬鑄坯；d．在鑄造金屬鑄坯從結(jié)晶器引出后，除去在鑄造金屬鑄坯上的任何結(jié)晶器保護(hù)渣的至少一部分。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟d包括由吸力從鑄坯除去結(jié)晶器的保護(hù)渣。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟d還包括將保護(hù)渣與鑄坯松開的步驟。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述松開步驟包括向鑄坯噴施加壓的流體的步驟。
15．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟d還包括將保護(hù)渣與鑄坯松開的步驟。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述松開步驟包括向鑄坯噴施加壓的流體的步驟。
17．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括將在步驟d中儲(chǔ)存從鑄坯除去的結(jié)晶器保護(hù)渣的步驟。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述儲(chǔ)存的步驟包括一個(gè)步驟，選擇在步驟d中從鑄坯除去的保護(hù)渣應(yīng)被送往多個(gè)保護(hù)渣間隔室中的哪一個(gè)。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括步驟，在所述儲(chǔ)存裝置中儲(chǔ)存結(jié)晶器保護(hù)渣前，干燥結(jié)晶器保護(hù)渣的步驟。
20．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括從儲(chǔ)存裝置把保護(hù)渣引入到結(jié)晶器、并將以前存的保護(hù)渣與新保護(hù)渣預(yù)混合的步驟。
全文摘要
一種改進(jìn)的連續(xù)鑄造系統(tǒng)(10),涉及在從連續(xù)鑄造結(jié)晶器(12)中引出鑄坯(20)之后從其外表面清除結(jié)晶器保護(hù)渣。這提高了鑄品的質(zhì)量,減少了通常在結(jié)晶器(12)下游派生的腐蝕性蒸汽和液體。這也減少了水處理所產(chǎn)生的成本,在優(yōu)選實(shí)施例中,通過噴施加壓流體來從鑄坯(20)打松結(jié)晶器保護(hù)渣,用吸力吸走保護(hù)渣和多余的流體。最好,把保護(hù)渣干燥而后儲(chǔ)存在一個(gè)收集空間(40)中,可設(shè)有多個(gè)收集空間來儲(chǔ)存不同類型的回收渣,還公開了一種系統(tǒng)(42)和方法,用于從收集空間(40)中取來保護(hù)渣,并按預(yù)定比例與新添保護(hù)渣相混合而重新引入結(jié)晶器(12)中。
文檔編號(hào)B22D11/07GK1230140SQ97197964
公開日1999年9月29日 申請日期1997年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者小詹姆斯·伯納德·西爾斯 申請人:Ag工業(yè)公司