用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法及其调整装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法及装置，调整方法具体步骤为：S1、初始化装置；在浇铸过程中分别检测装置中液穴上下凝固点位置：S2、启动振幅检测器，根据振幅检测器检测的数值大小，判断振幅检测器距离凝固点的位置，并绘制相应的函数关系，得到液穴中上下凝固点的位置；S3、通过应力检测器和振幅检测器检测浇铸组件的损坏位置，并调整装置中液穴上下凝固点位置。调整装置，包括熔炼浇铸组件、冷凝组件和二次冷凝组件。本发明专利技术能够精准地监测浇铸组件的质量，发现损坏及时调整冷凝位置，实现效率最大化，同时较好地减少由于铸坯内外壁冷却时间差异引起的铸坯质量缺陷的问题。量缺陷的问题。量缺陷的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法及其调整装置


[0001]本专利技术涉及管材连铸
，适用于大直径、大厚度管材，特别涉及一种用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法及其调整装置。

技术介绍

[0002]金属铸坯浇铸加工成型的过程中，对熔融金属进行冷凝是至关重要的部分，冷凝太快会导致温度骤降从而导致铸坯内部产生较大的应力，冷凝速度太慢则会产生漏钢现象，发生危险，因此对于铸坯浇铸过程中液穴冷凝位置的把控至关重要。
[0003]此外，在现有的铸坯浇铸成型装置进行加工运行的过程中，在浇铸装置内由于金属液转变为液态金属的过程中会出现铸坯硬化的现象，热胀冷缩效应会导致浇铸装置内外留有残余应力，长时间在浇铸装置壁固定范围内进行金属液冷却会产生浇铸装置壁的损坏，影响铸坯的质量甚至导致浇注事故，现有的浇注装置壁在损坏之后只能进行停机处理。
[0004]本专利技术通过在铸坯的内外层分别加装冷凝组件来控制液穴凝固点，通过应力检测器、振幅检测器等精准监控液穴，一是可以提高铸坯性能，二是可以在浇注装置壁损坏之后，不必停机处理即可实现连铸。同时适用于中型或者大型孔径的管坯，孔径较大的管坯在实际使用时应对的工况较为恶劣，对于管坯自身的应力较为敏感，因此需要在连铸过程中减小其浇注成型应力。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法及装置，通过应力检测器和振幅检测器检测液穴形成位置差异所引起的振动，进而实时监控浇铸组件是否损坏，并通过第一丝杠滑轨组件和第二丝杠滑轨组件带动外层冷凝组件和内层冷凝组件远离损坏区域，同时通过调整外层冷凝组件和内层冷凝组件的进出水量以及电磁结晶器的电流强度和频率，来实时调节液穴上下凝固点位置，从而减少停机处理次数，实现浇铸的高效率进行，使铸坯的质量最佳。
[0006]本专利技术提供了一种用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法，具体实施步骤如下：
[0007]S1、初始化装置。
[0008]S2、在浇铸过程中分别检测装置中液穴上凝固点和下凝固点的位置：启动振幅检测器，根据振幅检测器检测的数值大小，判断振幅检测器距离上凝固点和下凝固点的位置，并获得液穴形状曲线函数关系，得到液穴中上凝固点和下凝固点的位置，所述液穴形状曲线函数关系的表达式如下：
[0009]F(x)＝P2[0010]其中，P为金属液在浇铸组件内受到的压强，具体表达式为：
[0011]P＝∣J
×
B∣+KF
[0012]其中，J为感应电流，B为作用在浇铸组件的磁流密度，K为液穴曲面的曲率半径，F
为液穴的表面张力；
[0013]根据冷凝水温度和液穴之间的热量交换关系，获得液穴形状曲线函数动态调整的表达式如下：
[0014]f(x)＝q
b
+
△
h
[0015]其中，q
b
为浇铸组件与冷凝组件的传热量，
△
h为凝固点之间的差值。
[0016]S3、通过应力检测器和振幅检测器检测浇铸组件的损坏情况，并调整装置中液穴上凝固点和下凝固点的位置：
[0017]若浇铸组件处于第一状态时，且内层冷凝组件和外层冷凝组件固定，分别通过调整外层冷凝组件进出水管的水流量、内层冷凝组件进出水管的水流量以及电磁结晶器的电流强度和频率，来调节液穴上下凝固点位置；
[0018]若浇铸组件处于第二状态时，则进一步判断损坏位置并调节液穴上凝固点和下凝固点的位置：
[0019]若浇铸组件内层损坏时，则先分别通过第一丝杠滑轨组件和第二丝杠滑轨组件带动外层冷凝组件和内层冷凝组件分别沿X轴移动Y的距离，即Y＝x2‑△
x，其中，x2为损坏前确定的内层凝固点位置，
△
x为浇铸组件损坏的长度，在将新得到的凝固点位置y赋值给x2；再判断位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1和新得到的位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2的差值；
[0020]若浇铸组件外层损坏时，则先分别通过第一丝杠滑轨组件和第二丝杠滑轨组件带动外层冷凝组件和内层冷凝组件分别沿X轴移动Y的距离，即Y＝x1‑△
x，其中x1为损坏前确定的外层凝固点位置，
△
x为浇铸组件损坏的长度，在将新得到的凝固点位置y赋值给x1；在判断位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2和新得到的位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1的差值。
[0021]可优选的是，所述步骤S1的初始化装置的具体操作过程如下：
[0022]S11、将冷凝组件中电磁结晶器、内层冷凝组件和外层冷凝组件移动至浇铸组件靠近二次冷凝组件的预定位置；
[0023]S12、通过外层冷凝组件进出水管向外层冷凝组件通入水流量Q1，通过内层冷凝组件进出水管向内层冷凝组件通入水流量Q2；
[0024]S13、利用金属熔炉向浇铸组件注入金属液，在电磁结晶器、内层冷凝组件和外层冷凝组件的共同作用使金属液凝固，并在浇铸组件中逐渐形成铸坯。
[0025]可优选的是，所述步骤S2的检测装置中液穴上下凝固点位置的具体操作过程如下：
[0026]S21、以浇铸组件远离二次冷凝组件处的圆心位置建立坐标系，定义X轴的方向沿着浇铸管的轴线方向，分别将内层冷凝组件和外层冷凝组件的初始位置设为x，外层冷凝组件的凝固点位置设为x1，内层冷凝组件的凝固点位置设为x2，并根据浇铸要求设定液穴凝固点的标准位置差
△
h；
[0027]S22、若位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1>x，则增大外层冷凝组件进出水管的进水量Q1，直到x1＝x；若位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1<x，则减小外层冷凝组件进出水管的进水量Q1，直到x1＝x；
[0028]若位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2>x，则增大内层冷凝组件进出
水管的进水量Q2，直到x2＝x；若位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2<x，则减小内层冷凝组件进出水管的进水量Q2，直到x2＝x；
[0029]S23、若位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1＝x时，则进一步判断位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1和位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2的差值：若x1‑
x2>
△
h时，则减小内层冷凝组件进出水管的水流量Q2，直到|x1‑
x2|<
△
h；若x2‑
x1>
△
h，则增大内层冷凝组件进出水管的水流量Q2，直到|x2‑
x1|<
△
h。
[0030]可优选的是，在浇铸组件内层损坏时，判断x1和x2差值的具体过程为：若x1‑
x2>
△
h时，则增大外层冷凝组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法，其特征在于，具体实施步骤如下：S1、初始化装置；S2、在浇铸过程中分别检测装置中液穴上凝固点和下凝固点的位置：启动振幅检测器，根据振幅检测器检测的数值大小，判断振幅检测器距离上凝固点和下凝固点的位置，并获得液穴形状曲线函数关系，得到液穴中上凝固点和下凝固点的位置，所述液穴形状曲线函数关系的表达式如下：F(x)＝P2其中，P为金属液在浇铸组件内受到的压强，具体表达式为：P＝∣J
×
B∣+KF其中，J为感应电流，B为作用在浇铸组件的磁流密度，K为液穴曲面的曲率半径，F为液穴的表面张力；根据冷凝水温度和液穴之间的热量交换关系，获得液穴形状曲线函数动态调整的表达式如下：f(x)＝q
b
+
△
h其中，q
b
为浇铸组件与冷凝组件的传热量，
△
h为凝固点之间的差值；S3、通过应力检测器和振幅检测器检测浇铸组件的损坏情况，并调整装置中液穴上凝固点和下凝固点的位置：若浇铸组件处于第一状态时，且内层冷凝组件和外层冷凝组件固定，分别通过调整外层冷凝组件进出水管的水流量、内层冷凝组件进出水管的水流量以及电磁结晶器的电流强度和频率，来调节液穴上下凝固点位置；若浇铸组件处于第二状态时，则进一步判断损坏位置并调节液穴上凝固点和下凝固点的位置：若浇铸组件内层损坏时，则先分别通过第一丝杠滑轨组件和第二丝杠滑轨组件带动外层冷凝组件和内层冷凝组件分别沿X轴移动Y的距离，即Y＝x2‑△
x，其中，x2为损坏前确定的内层凝固点位置，
△
x为浇铸组件损坏的长度，在将新得到的凝固点位置y赋值给x2；再判断位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1和新得到的位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2的差值；若浇铸组件外层损坏时，则先分别通过第一丝杠滑轨组件和第二丝杠滑轨组件带动外层冷凝组件和内层冷凝组件分别沿X轴移动Y的距离，即Y＝x1‑△
x，其中x1为损坏前确定的外层凝固点位置，
△
x为浇铸组件损坏的长度，在将新得到的凝固点位置y赋值给x1；在判断位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2和新得到的位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1的差值。2.根据权利要求1所述的用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法，其特征在于，所述步骤S1的初始化装置的具体操作过程如下：S11、将冷凝组件中电磁结晶器、内层冷凝组件和外层冷凝组件移动至浇铸组件靠近二次冷凝组件的预定位置；S12、通过外层冷凝组件进出水管向外层冷凝组件通入水流量Q1，通过内层冷凝组件进出水管向内层冷凝组件通入水流量Q2；S13、利用金属熔炉向浇铸组件注入金属液，在电磁结晶器、内层冷凝组件和外层冷凝
组件的共同作用使金属液凝固，并在浇铸组件中逐渐形成铸坯。3.根据权利要求1所述的用于大直径管材液穴凝固点位置调整方法，其特征在于，所述步骤S2的检测装置中液穴上下凝固点位置的具体操作过程如下：S21、以浇铸组件远离二次冷凝组件处的圆心位置建立坐标系，定义X轴的方向沿着浇铸管的轴线方向，分别将内层冷凝组件和外层冷凝组件的初始位置设为x，外层冷凝组件的凝固点位置设为x1，内层冷凝组件的凝固点位置设为x2，并根据浇铸要求设定液穴凝固点的标准位置差
△
h；S22、若位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1>x，则增大外层冷凝组件进出水管的进水量Q1，直到x1＝x；若位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1<x，则减小外层冷凝组件进出水管的进水量Q1，直到x1＝x；若位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2>x，则增大内层冷凝组件进出水管的进水量Q2，直到x2＝x；若位于浇铸组件内层的振幅检测器检测的凝固点x2<x，则减小内层冷凝组件进出水管的进水量Q2，直到x2＝x；S23、若位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1＝x时，则进一步判断位于浇铸组件外层的振幅检测器检测的凝固点x1和位于浇铸组件内层的振幅检测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃华，张治海，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：