CN103134706B - 一种真空测温取样系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种真空测温取样系统，其特征在于：包括自动开闭真空室系统和自动测温取样枪系统，所述自动开闭真空室系统焊接于真空冶金容器的外壳上，所述自动测温取样枪系统包括自动测温系统取样枪且安装于所述自动开闭真空室系统内，所述自动测温系统取样枪包括纸管探头且可以上下运动完成对所述真空冶金容器中钢水包内熔融金属的自身取样。本发明自动测温取样枪系统设置在自动开闭真空室系统内，可以在不破坏冶金容器真空环境的条件下随时进入真空冶金容器内，获取钢水样品，节省了工艺时间，改善了工人的操作环境，操作方法简单易行，保证了测试条件的一致性，提高了测试结果的准确性。

Description

一种真空测温取样系统及其操作方法

技术领域

    本发明属于冶金领域液态金属处理过程技术领域，特别涉及一种从大气环境进入真空容器对熔融金属取样、测温的系统及其操作方法，适合于VD、VOD等各类真空精炼冶金设备。

背景技术

在炼钢生产中，真空精炼在提高钢材产品质量、扩大品种、降低成本、优化炼钢生产工艺等方面发挥着非常重要的作用。直接对冶炼金属进行取样和测温、定氢、定氧，是了解冶金进程和钢水品质的重要手段。但是由于在真空状态下测温取样较为困难，现行生产过程中一般采用的是真空处理前和真空处理后由人工在大气环境进行。这样一来，真空处理过程中金属的状态难以把握，特别是难于在真空处理过程中发现各种偏差，进而失去及时纠偏的机会。此外，人工测温取样的操作环境较差，需要穿戴防高温防辐射的装具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化真空测温取样系统。

本发明的另一个目的是提供上述真空测温取样系统的操作方法。

本发明的目的是这样实现的，一种真空测温取样系统，其特征在于：包括自动开闭真空室系统和自动测温取样枪系统，所述自动开闭真空室系统焊接于真空冶金容器的外壳上，所述自动测温取样枪系统包括自动测温系统取样枪且安装于所述自动开闭真空室系统内，所述自动测温系统取样枪包括纸管探头且可以上下运动完成对所述真空冶金容器中钢水包内熔融金属的自身取样。

上述自动开闭真空室系统包括自动密封通道室、活动密封罩和固定密封室，所述固定密封室通过支架安装在真空冶金容器的外壳上，所述自动密封通道室焊接在真空冶金容器的外壳上，所述活动密封罩活套在固定密封室的管壁外且在气缸Ⅰ驱动下可以沿固定密封室的管壁升降打开或关闭自动开闭真空室系统。

上述自动密封通道室内设有水冷通道和通道水冷密封盖，水冷通道连通真空冶金容器与自动开闭真空室系统，是自动测温取样枪系统进出真空冶金容器的通道，通道水冷密封盖由气缸Ⅱ驱动打开或关闭。

上述自动测温系统取样枪还包括升降小车、轨道、变频电机及链轮链条，所述升降小车的轨道安装于所述固定密封室内壁上且其位置由旋转编码器确定，升降速度由变频电机控制。

上述自动开闭真空室系统和自动测温取样枪系统由自动化控制系统控制，所述自动化控制系统包括枪体速度位置控制系统、密封室气压控制与检测系统、气缸气控阀站以及工业控制器。

本发明的另一个目的是这样实现的，上述真空测温取样系统的操作方法，其特征在于：当需要对真空冶金容器内熔融金属进行测温取样时，由人工或自动机械手将纸管探头插入自动测温取样枪接口，在自动控制系统控制下，降下活动密封罩，对密封气囊充气，由自动密封通道室、活动密封罩、固定密封室形成一个密闭空间后，对其密闭空间抽真空，使其压力与真空冶金容器内的真空度一致；然后打开水冷密封盖，降下自动测温取样枪，让纸管探头插入钢水表面400～700mm深，保持3～10秒，提升自动测温取样枪，关闭水冷密封盖；在此期间自动测温取样枪枪杆内通入冷却氮风，避免枪杆被高温金属烤坏；确认水冷密封盖到位后，对自动开闭真空室系统复压，使其内部气压达到大气压后，升起活动密封罩，由人工或自动机械手拔下纸管探头，完成一次测温取样过程。

上述测温取样的全过程由自动控制系统完成，当进入真空冶金容器的钢水由于装入量变化而引起钢水面位置变化时，由人工在控制系统人机界面输入相应的指令，指示自动测温取样枪下到正确位置，避免烧抢或插不到位。

本发明具有如下有益效果，本发明自动测温取样枪系统设置在自动开闭真空室系统内，可以在不破坏冶金容器真空环境的条件下随时进入真空冶金容器内，获取钢水样品，完成测温、定氢、定氧等，还可以在真空环境下采用底吹破渣取样，避免钢水中合金被氧化和增氮，不仅可以获取真空处理过程中的相关参数，了解真空处理的过程状态，而且节省了工艺时间，减小热辐射伤害和其它烫伤可能，改善了工人的操作环境，操作方法简单易行，保证了测试条件的一致性，提高了测试结果的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例自动测温取样示意图；

图2为本发明自动开闭真空室系统结构示意图；

图3为图2侧视图；

图4为本发明自动测温取样枪系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施做详细说明。

实施例，一种真空测温取样系统，图1所示为120tVOD真空精炼炉配置的真空测温取样系统，包括自动开闭真空室系统1和自动测温取样枪系统2以及真空冶金容器3。自动密封通道室系统1的自动密封通道室7焊接于120tVOD真空精炼炉罐盖外壳5上，固定密封室9通过支架14安装在罐盖外壁5上。活动密封罩8被三套气缸Ⅰ11吊套在密封导管10外，自动测温取样枪系统2全部安装在固定密封室9内部，自动测温系统取样枪18包括纸管探头4、升降小车19、轨道20、变频电机21及链轮链条22，升降小车19的轨道10安装于固定密封室9内壁上且其位置由旋转编码器确定，升降速度由变频电机21控制。

参见图2，自动密封通道室7是焊接在真空冶金容器3的外壳5的带密封法兰的小室，内部有水冷管道15、水冷密封盖16、密封橡胶圈等组成的自动密封通道以及实现开闭水冷密封盖16的连杆、连杆座、气缸、气缸座及真空抽气管。抽气与复压真空三通自动阀位于自动密封通道室7外壁，以便维护处理。水冷管道15焊接于真空冶金容器3的外壳5上，在不进行测温取样时，由气缸拉动连杆，将水冷密封盖16压紧在水冷管道15密封法兰上，密封法兰带有密封橡胶圈，可以保持真空冶金容器3内的真空度，冷却水可以保证橡胶密封圈的有效性和使用寿命。当需要测温取样时，气缸Ⅱ17将水冷密封盖16打开，纸管探头4通过水冷管道15进入真空冶金容器3，插入钢水包6中的熔融金属中。

固定密封室9包括导向密封管、安装支架以及驱动密封室，驱动密封室位于导向密封管上部，活动密封罩位于导向密封管下部，导向密封管中部外壁上有支座将其固定在安装支架上。导向密封管外壁安装有带动活动密封罩8升降的气缸Ⅰ11，同时也是8活动密封罩的导向柱。导向密封管内壁安装升降小车19的轨道20。驱动密封室内部安装变频电机21，与导向密封管采用橡胶圈静密封，驱动密封室顶部有密封盖可以打开，方便维护维修。

活动密封罩8是带密封法兰的活动圆筒，套在导向密封管外，由气缸Ⅰ11驱动升降，完成自动开闭真空室系统1的开闭功能，密封法兰上的橡胶密封圈和导向密封管上的橡胶密封气囊等共同完成密封功能。当放下活动密封罩，使带密封橡胶圈的密封法兰压在通道小室的密封法兰口12后，对导向密封管与活动密封罩8之间的密封气囊13充气，即可使自动密封通道室7、活动密封罩8、固定密封室9构成封闭室，此时将抽气与复压真空三通自动阀转到与真空冶金容器相通位置，可使封闭室气压与真空冶金容器内的气压相等，通道密封盖即可在真空状态下打开，让自动测温取样枪18进入真空冶金容器3内完成测温取样。在自动测温取样枪18退出，通道密封盖关闭后，抽气与复压真空三通自动阀可以转到与大气相通位置，实现复压后，对密封气囊13抽气，让活动密封罩8打开，带有钢样的纸管探头4即可取走。

自动化控制系统是由速度位置控制分系统、气压控制与检测分系统、气控阀站以及工业控制器等组成。速度位置控制系统通过行程开关、旋转编码器、变频控制器等实现对升降小车的速度控制和位置控制，气压控制与检测系统通过抽气与复压真空三通自动阀控制自动开闭真空室内的压力，通过真空度计检测自动开闭真空室内的压力。气控阀站实现对密封盖气缸和活动罩气缸动作的开闭控制。

参见图4，活动密封罩8处在打开位置，通道密封盖16处于关闭位置，测温取样枪18处在待机位置，控制枪杆位置的上部行程开关给出有效信号，旋转编码器被归零；在此状态可以装取纸管探头4。参见图,3，活动密封罩8处于关闭位置，通道密封盖16处于开启位置，测温取样枪18处于工作位置，旋转编码器测出纸管探头下降行程。在此状态，纸管探头4插入钢水表面下400～700mm。此时纸管探头4如果是测温型，则温度表上已显示钢液温度；如果纸管探头是定氢或定氧探头，则定氢定氧仪上已显示氢或氧的含量；如果是取样探头，则升降小车19提升后，可将钢样带出。

装取纸管探头4采用人工方式。当需要对真空冶金容器3内熔融金属进行测温取样时，由人工将纸管探头4插入测温取样枪18的接插口，在自动控制系统控制下，降下活动密封罩8，对密封气囊13充气，由自动密封通道室7、活动密封罩8、固定密封室9形成一个密闭空间后，对其密闭空间抽真空，使其压力与真空冶金容器3内的真空度一致。然后打开通道水冷密封盖16，降下测温取样枪18，让纸管探头4插入钢水表面400～700mm深，保持3～10秒，提升测温取样枪18，关闭通道水冷密封盖16。在此期间枪杆18内通入冷却氮风，避免枪杆被高温金属烤坏。确认密封盖16到位后，对自动开闭真空室1复压，使其内部气压达到大气压后，升起活动密封罩8，由人工或自动机械手拔下纸管探头4，完成一次测温取样过程。

测温取样的全过程由自动控制系统完成。当进入真空冶金容器的钢水由于装入量变化而引起钢水面位置变化时，由人工在控制系统人机界面输入相应的指令，指示测温取样枪下到正确位置，避免烧抢或插不到位。

生产现场的钢水包，在其表面常常有厚厚一层渣。渣层结壳严重的时候，测温取样枪往往无法插入，需要使用专门的工具敲开渣层，这也是生产现场自动测温取样设备难于满足使用要求而被生产工人弃用的原因之一。装备有真空自动测温取样系统的VOD真空精炼炉，则无需使用专门的工具敲开渣层，只要在真空处理的初期，真空度在14000Pa～12000Pa时开足底吹氩气，钢水便将渣层化开，此时即可进行真空测温取样而无需担忧钢水面被氧化。如此一来，测温取样的工序时间与真空处理的工序时间重合，节省真空精炼的总工艺时间。

Claims (4)

1.一种真空测温取样系统，其特征在于：包括自动开闭真空室系统（1）和自动测温取样枪系统（2），所述自动开闭真空室系统（1）焊接于真空冶金容器（3）的外壳（5）上，所述自动测温取样枪系统（2）包括自动测温系统取样枪（18）且安装于所述自动开闭真空室系统（1）内，所述自动测温系统取样枪（18）包括纸管探头（4）且可以上下运动完成对所述真空冶金容器（3）中钢水包（6）内熔融金属的自动取样；所述自动开闭真空室系统（1）包括自动密封通道室（7）、活动密封罩（8）和固定密封室（9），所述固定密封室（9）通过支架（14）安装在真空冶金容器（3）的外壳（5）上，所述自动密封通道室（7）焊接在真空冶金容器（3）的外壳（5）上，所述活动密封罩（8）活套在固定密封室（9）的管壁（10）外且在气缸Ⅰ（11）驱动下可以沿固定密封室（9）的管壁（10）升降打开或关闭自动开闭真空室系统（1）。

2.如权利要求1所述的真空测温取样系统，其特征在于：所述自动测温系统取样枪（18）还包括升降小车（19）、轨道（20）、变频电机（21）及链轮链条（22），所述升降小车（19）的轨道（10）安装于所述固定密封室（9）内壁上且其位置由旋转编码器确定，升降速度由变频电机（21）控制。

3.如权利要求1所述的真空测温取样系统，其特征在于：所述自动密封通道室（7）内设有水冷通道（15）和通道水冷密封盖（16），水冷通道（15）连通真空冶金容器（3）与自动开闭真空室系统（1），是自动测温取样枪系统（2）进出真空冶金容器（3）的通道，通道水冷密封盖（16）由气缸Ⅱ（17）驱动打开或关闭。

4.如权利要求1-3任一项所述的真空测温取样系统的操作方法，其特征在于：当需要对真空冶金容器（3）内熔融金属进行测温取样时，由人工或自动机械手将纸管探头（4）插入自动测温取样枪（18）接口，在自动控制系统控制下，降下活动密封罩（8），对密封气囊（13）充气，由自动密封通道室（7）、活动密封罩（8）、固定密封室（9）形成一个密闭空间后，对其密闭空间抽真空，使其压力与真空冶金容器（3）内的真空度一致；然后打开水冷密封盖（16），降下自动测温取样枪（18），让纸管探头（4）插入钢水表面400～700mm深，保持3～10秒，提升自动测温取样枪（18），关闭水冷密封盖（16）；在此期间自动测温取样枪（18）枪杆内通入冷却氮风，避免枪杆被高温金属烤坏；确认水冷密封盖（16）到位后，对自动开闭真空室系统（1）复压，使其内部气压达到大气压后，升起活动密封罩（8），由人工或自动机械手拔下纸管探头（4），完成一次测温取样过程。