[发明专利]一种钢水预冷却装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸钢设备领域，特别涉及到一种钢水预冷却装置和方法。

背景技术

钢材在生产的过程中需要将钢水冷却形成铸坯，钢水凝固的过程依次经历钢水冷却、晶核形成、晶核长大和完全固化。一般来说，凝固初期形成的晶核越多，钢水凝固后的经历越细化，钢材品质越好。因此钢水的凝固初期的好坏对钢材的质量尤为重要。传统的钢水冷却是在大量的钢水设于一个冷却腔内，使钢水静置冷却，这种冷却方式钢水的冷却速度慢，结壳慢，而且在冷却的过程中钢水会不同程度地与空气接触，产生气泡，严重影响了钢材的品质。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种钢水预冷却装置和方法，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种钢水预冷却装置，包括壳体，靠近壳体的底部的两侧分别设有钢水的流进管和流出管，流进管和流出管的管径相同，且对称设于壳体的两端，流进管和流出管的上端分别设有惰性气体的进气管和出气管，进气管和出气管的管径相同且一端分别与壳体相连通，进气管与壳体相连的一端的端部铰接设有盖板，盖板设于壳体内且其大小与进气管的口径相适应，进气管的输入端设有吹风电机和供气仓，进气管上设有流量控制开关，出气管的输出端连接有惰性气体的暂储仓；壳体的顶部开设有抽气口，抽气口的一侧设有抽气机构，抽气机构包括抽气管、过滤器和抽风机，抽气管的一端与抽气口相连，另一端通过过滤器与抽风机相连，抽气口与壳体的连接处设有第一浓度传感器；进气管和抽气管与壳体的连接处分别设有第一温度传感器和第二温度传感器；壳体的内壁上至少设有一个用于监测惰性气体浓度的第二浓度传感器，第二浓度传感器的水平高度与进气管的顶部的水平高度相同。

进一步的，所述壳体的底部设有振动机构，振动机构包括振动电机和振动壳，振动壳连接于壳体的底部，振动电机设于振动壳中。

进一步的，所述壳体的侧壁上设有若干视窗，视窗的底部的水平高度大于进气管的顶部的水平高度。

进一步的，所述壳体的顶部的一侧开设有调控口，调控口的一侧设有气压调控机构，气压调控机构包括横向缓冲管、U形管和弹性气囊，横向缓冲管的两端分别与调控口和U形管的一端相连，U形管的另一端与弹性气囊相连。

进一步的，所述横向缓冲管和U形管为透明玻璃材质，U形管内设有有色液体，U形管包括依次相连的纵向长臂、弧形凹管和纵向短臂，横向缓冲管与纵向长臂的一端相连，弹性气囊与纵向短臂的一端相连。

进一步的，所述弹性气囊为橡胶材质。

一种钢水冷却方法，将惰性气体通过吹风电机从供气仓进入进气管内，通过流量控制开关控制惰性气体在进气管内的流量大小，惰性气体将盖板顶开并向上翻起，使惰性气体倾斜向下进入壳体内，盖板上设置感应探头，当感应探头检测到盖板向上翻起动作时，过滤器和抽风机工作，使壳体内的气体向上抽出，从而使惰性气体在壳体内形成逆向环流；当第二浓度传感器检测到的惰性气体浓度达到设定值时，钢水沿着流进管进入壳体内，振动电机开始工作，当第一浓度传感器检测到的惰性气体的浓度达到设定值时，过滤器和抽风机停止工作，此时流量控制开关打开到最大值，盖板被惰性气体顶开至水平位置，惰性气体从进气管内喷射进入壳体内并在钢水的上表面形成气垫保护层；当壳体内气压过大时，惰性气体通过调控口进入横向缓冲管，并将U形管内的有色液体压入弹性气囊，弹性气囊上设有重力感应器，当进入弹性气囊内的有色液体的重量达到设定值上限时，过滤器和抽风机工作使壳体内的气压降低，当壳体内的气压正常时，有色液体从弹性气囊内回入U形管中，当重力感应器检测到当进入弹性气囊内的有色液体的重量达到设定值下限时，过滤器和抽风机停止工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑，使用方便，采用将惰性气体注入壳体内，壳体内的底部的惰性气体的浓度达到一定量时，惰性气体在壳体内形成保护层，将钢水注入壳体内，无需将整个壳体内充满惰性气体便可以将钢水直接注入壳体内，加快了冷却进度，同时有效避免了钢水在进入壳体时与空气接触；通过将气压调控机构设于壳体的外侧，无需在壳体内设置压力感应装置，不仅使壳体内气压的变化更加直观，而且维修方便且成本低廉；当壳体内的惰性气体的浓度达到一定量时，将流量控制开关打开到最大值，惰性气体从进气管内喷射进入壳体内并在钢水的上表面形成气垫保护层，惰性气体在钢水的上表面上快速流动，不仅隔壁了钢水与空气的接触，提高了钢材的品质，同时能带走大量的热量，加快了钢水的冷却和结壳。

附图说明