阅读说明：本技术 板坯喷淋冷却系统、方法及装置 ([db:专利名称-en]) 是由 李华 刘洋 胡念慈 邓攀 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及连铸工艺技术领域,尤其涉及板坯喷淋冷却系统、方法及装置。所述系统包括蓄水池、第一传输管路、喷淋泵、变频器和喷淋头；蓄水池中储存有冷却水；第一传输管路的一端位于冷却水中,喷淋头设置在第一传输管路的另一端,喷淋泵设置在第一传输管路中,变频器与喷淋泵连接,板坯设置在喷淋头的一侧,喷淋头朝向板坯；其中,在喷淋泵的作用下,冷却水通过第一传输管路传输至喷淋头后,经喷淋头喷出形成喷淋水,喷淋水用于对板坯进行喷淋冷却,变频器用于对喷淋泵的转速进行调节。本发明不仅提高了对喷淋量的控制精度,而且不存在冷却水的浪费,还降低了流量比例阀的消耗。([db:摘要-en])

板坯喷淋冷却系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及连铸工艺技术领域，尤其涉及板坯喷淋冷却系统、方法及装置。

背景技术

二次冷却是连铸生产过程中的一个重要工序，二次冷却区常分为若干个冷却区段，利用冷却区段对板坯进行冷却。而在冷却区段内，通常采用喷淋冷却的方式冷却板坯。

在现有技术中，板坯喷淋冷却系统中的喷淋泵满功率运转，板坯喷淋冷却系统中增设有流量比例阀和溢流管路，流量比例阀和溢流管路均设置在冷却水传输管路上。通过调节流量比例阀的开度，实现对喷淋量的调节，在对流量比例阀调节的过程中，多余的冷却水通过溢流管路释放。然而，采用上述方式调节喷淋量不仅存在精度低的问题，而且被溢流管路释放的冷却水还存在着资源的浪费。同时，由于流量比例阀为易耗品，采用上述方式还将损耗大量的流量比例阀。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的板坯喷淋冷却系统、方法及装置。

依据本发明的第一个方面，本发明提供一种板坯喷淋冷却系统，所述系统包括蓄水池、第一传输管路、喷淋泵、变频器和喷淋头；

所述蓄水池中储存有冷却水；

所述第一传输管路的一端位于所述冷却水中，所述喷淋头设置在所述第一传输管路的另一端，所述喷淋泵设置在所述第一传输管路中，所述变频器与所述喷淋泵连接，所述板坯设置在所述喷淋头的一侧，所述喷淋头朝向板坯；

其中，在所述喷淋泵的作用下，所述冷却水通过所述第一传输管路传输至所述喷淋头后，经所述喷淋头喷出形成喷淋水，所述喷淋水用于对所述板坯进行喷淋冷却，所述变频器用于对所述喷淋泵的转速进行调节。

优选的，所述系统还包括流量计；

所述流量计设置在所述第一传输管路中，所述变频器与所述流量计连接。

优选的，所述系统还包括第二传输管路、过滤器和废水回收坑；

所述第二传输管路的一端位于所述蓄水池的上方，所述废水回收坑位于所述所述第二传输管路的另一端，且所述废水回收坑位于所述板坯的下方；

其中，所述喷淋水在对所述板坯进行喷淋冷却后，通过所述废水回收坑回收，并经所述第二传输管路回流至所述蓄水池，所述过滤器用于对回收的所述喷淋水进行过滤。

依据本发明的第二个方面，提供了一种板坯喷淋冷却方法，应用在第一个方面所述的板坯喷淋冷却系统中，所述方法包括：

确定所述板坯的拉速；

基于所述板坯的拉速确定所述喷淋头的目标喷淋量；

基于所述目标喷淋量确定所述喷淋泵的目标转速；

基于所述目标转速对所述变频器进行控制，以使所述喷淋泵在所述变频器的作用下以所述目标转速工作，进而所述冷却水在所述喷淋泵的作用下对所述板坯进行喷淋冷却。

优选的，所述确定所述板坯的拉速，包括：

根据所述板坯的浇注温度确定所述板坯的拉速。

优选的，所述根据所述板坯的浇注温度确定所述板坯的拉速，包括以下公式：

V＝a-bT

其中，V为所述板坯的拉速，T为所述板坯的浇注温度，a和b为对浇注温度数据和拉速数据进行回归确定出的常数，所述浇注温度数据和所述拉速数据基于板坯目标温度通过有限元分析方式确定。

优选的，所述基于所述板坯的拉速确定所述喷淋头的目标喷淋量，包括以下公式：

Q＝c+bV+dV²

其中，Q为所述喷淋量，V为所述板坯的拉速，c、b和d为对拉速数据和喷淋量数据进行回归确定出的常数，所述拉速数据和所述喷淋量数据基于板坯目标温度通过有限元分析方式确定。

优选的，所述基于所述目标喷淋量确定所述喷淋泵的目标转速，包括以下公式：

N＝f*Q

其中，Q为所述目标喷淋量，f为所述喷淋泵抽1L水时的额定转动圈数，N为所述目标转速。

依据本发明的第三个方面，本发明提供一种板坯喷淋冷却装置，应用在第一个方面所述的板坯喷淋冷却系统中，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定所述板坯的拉速；

第二确定模块，用于基于所述板坯的拉速确定所述喷淋头的目标喷淋量；

第三确定模块，用于基于所述目标喷淋量确定所述喷淋泵的目标转速；

控制模块，用于基于所述目标转速对所述变频器进行控制，以使所述喷淋泵在所述变频器的作用下以所述目标转速工作，进而所述冷却水在所述喷淋泵的作用下对所述板坯进行喷淋冷却。

优选的，所述第一确定模块，具体用于：

根据所述板坯的浇注温度确定所述板坯的拉速。

根据本发明的板坯喷淋冷却系统、方法及装置，所述系统包括蓄水池、第一传输管路、喷淋泵、变频器和喷淋头。蓄水池中储存有冷却水。第一传输管路的一端位于冷却水中，喷淋头设置在第一传输管路的另一端，喷淋泵设置在第一传输管路中，变频器与喷淋泵连接，板坯设置在喷淋头的一侧，喷淋头朝向板坯。其中，在喷淋泵的作用下，冷却水通过第一传输管路传输至喷淋头后，经喷淋头喷出形成喷淋水，喷淋水用于对板坯进行喷淋冷却，变频器用于对喷淋泵的转速进行调节。本发明在对喷淋量进行控制时，利用调节喷淋泵转速的方式取代调节流量比例阀开度的方式，在结构上利用变频器取代流量比例阀和溢流管路，不仅提高了对喷淋量的控制精度，而且不存在冷却水的浪费，还降低了流量比例阀的消耗。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的

具体实施方式

。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例中板坯喷淋冷却系统的结构图；

图2示出了本发明实施例中板坯喷淋冷却方法的流程图；

图3示出了本发明实施例中板坯喷淋冷却装置的结构图。

其中，1为蓄水池，2为第一传输管路，3为喷淋泵，4为变频器，5为喷淋头，6为流量计，7为第二传输管路，8为过滤器，9为废水回收坑，10为板坯。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明第一实施例提供一种板坯喷淋冷却系统，如图1所示，所述系统包括蓄水池1、第一传输管路2、喷淋泵3、变频器4和喷淋头5。

其中，蓄水池1中储存有冷却水。第一传输管路2的一端位于冷却水中，喷淋头5设置在第一传输管路2的另一端，喷淋泵3设置在第一传输管路2中，变频器4与喷淋泵3连接，板坯10设置在喷淋头5的一侧，喷淋头5朝向板坯10。在喷淋泵3的作用下，冷却水通过第一传输管路2传输至喷淋头5后，经喷淋头5喷出形成喷淋水，喷淋水用于对板坯10进行喷淋冷却，变频器4用于对喷淋泵3的转速进行调节。

本发明通过变频器4控制喷淋泵3的转速能够间接实现对喷淋头5喷出的喷淋水的喷淋量的控制，喷淋泵3的转速越快，则喷淋量越大，喷淋泵3的转速越慢，则喷淋量越小。本发明利用变频器4取代流量比例阀和溢流管路，不仅提高了对喷淋量的控制精度，而且不存在冷却水的浪费，还降低了流量比例阀的消耗。

进一步，本发明实施例的板坯喷淋冷却系统还包括流量计6。流量计6设置在第一传输管路2中，变频器4与流量计6连接。流量计6用于对第一传输管路2中的流量进行检测。流量计6的检测结果将会发送给变频器4，变频器4基于检测结果控制喷淋泵3的转速。当检测结果表明当前喷淋量大于目标喷淋量时，变频器4控制喷淋泵3的转速降低，当检测结果表明当前喷淋量小于目标喷淋量时，变频器4控制喷淋泵3的转速提高，当检测结果表明当前喷淋量等于目标喷淋量时，变频器4保持当前工作状态。

本发明通过流量计6对流量进行检测，并将检测结果反馈至变频器4，以使变频器4及时对喷淋泵3的转速进行调节，提高了喷淋系统的喷淋准确度。

进一步，本发明实施例的板坯喷淋冷却系统还包括第二传输管路7、过滤器8和废水回收坑9。其中，第二传输管路7的一端位于蓄水池1的上方，废水回收坑9位于第二传输管路7的另一端，且废水回收坑9位于板坯10的下方。喷淋水在对板坯10进行喷淋冷却后，通过废水回收坑9回收，并经第二传输管路7回流至蓄水池1，过滤器8用于对回收的喷淋水进行过滤。

基于同一发明构思，本发明第二实施例提供一种板坯喷淋冷却方法，该方法应用在第一实施例提供的板坯喷淋冷却系统中，如图2所示，所述方法包括：

步骤201：确定板坯的拉速。

步骤202：基于板坯的拉速确定喷淋头的目标喷淋量。

步骤203：基于喷淋量确定喷淋泵的目标转速。

步骤204：基于目标转速对变频器进行控制，以使喷淋泵在变频器的作用下以目标转速工作，进而冷却水在喷淋泵的作用下对板坯进行喷淋冷却。

在本发明实施例中，喷淋泵的目标转速由喷淋头的目标喷淋量决定，而目标喷淋量又由板坯的拉速决定。在根据目标喷淋量确定出喷淋泵的目标转速之后，利用变频泵控制喷淋泵以目标转速工作，进而，使冷却水在喷淋泵的作用下对板坯进行喷淋冷却。

对于如何确定板坯的拉速，在本发明实施例中，可以根据板坯的浇注温度确定板坯的拉速。具体地，可以通过以下公式一确定板坯的拉速：

V＝a-bT公式一

其中，V为板坯的拉速，T为板坯的浇注温度，a和b为对浇注温度数据和拉速数据进行回归确定出的常数，浇注温度数据和拉速数据基于板坯的目标温度通过有限元分析方式确定。

例如，若板坯的目标温度为1480℃，利用有限元分析方式对浇注温度和拉速进行模拟，在浇注温度间隔5℃的条件下，可以得到下表数据：

浇注温度℃	拉速m/min
		1525	4.09
1530	4.04
		1535	3.99
1540	3.93
		1545	3.89

进一步，利用统计方式对上述浇注温度数据和拉速数据进行回归后，得到以下公式：

V＝19.64-0.0102T

从而，确定出a为19.64，b为0.0102。

需要说明的是，上述有限元分析方式属于现有技术，本发明对选用何种有限元分析方式对数据进行模拟不做限定。在一种实施方式中，有限元分析方式中包含热力学传热公式：

q＝h(T-T0)

其中，q为热量，h为对热换流系数，(T-T0)为温度差。

对于如何基于板坯的拉速确定喷淋头的目标喷淋量，在本发明实施例中，可以通过以下公式二确定目标喷淋量：

Q＝c+bV+dV²公式二

其中，Q为所述目标喷淋量，V为所述板坯的拉速，c、b和d为对拉速数据和喷淋量数据进行回归确定出的常数，所述拉速数据和所述喷淋量数据基于板坯的目标温度通过有限元分析方式确定。

例如，若板坯的目标温度为1480℃，利用有限元分析方式对拉速数据和喷淋量数据进行模拟，可以得到下表数据：

拉速m/min	喷淋量L/min
		4.0	396
3.8	352
		3.6	306
3.4	270
		3.2	240
3	216
		2.8	192
2.6	173
		2.4	179
2.2	159
		2.0	140
1.8	132
		1.6	113
1.4	94
		1.2	76
1.0	57

进一步，利用统计方式对上述拉速数据和喷淋量数据进行回归后，得到以下公式：

Q＝68.10-15.88V+23.24V²

从而，确定出c＝68.1d＝-15.88e＝23.24。

需要说明的是，同样，上述有限元分析方式属于现有技术，本发明对选用何种有限元分析方式对数据进行模拟不做限定，同时，在有限元分析的过程中，可以对钢种进行选择，针对不同钢种，在相同的外界条件下，其模拟温度也是不一样的，其根本原因就是钢种的密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数和剪切弹性模量是不一样的。

进一步，在确定出公式一和公式二之后，根据公式一和公式二能够确定出喷淋头的目标喷淋量，进一步，根据以下公式三确定出喷淋泵的目标转速。

N＝f*Q公式三

其中，Q为所述目标喷淋量，f为所述喷淋泵抽1L水时的额定转动圈数，N为所述目标转速。F的单位为r/L。

基于同一发明构思，本发明第三实施例还提供一种板坯喷淋冷却装置，该装置应用在第一实施例提供的板坯喷淋冷却系统中，如图3所示，所述装置包括：

第一确定模块301，用于确定所述板坯的拉速；

第二确定模块302，用于基于所述板坯的拉速确定所述喷淋头的目标喷淋量；

第三确定模块303，用于基于所述目标喷淋量确定所述喷淋泵的目标转速；

控制模块304，用于基于所述目标转速对所述变频器进行控制，以使所述喷淋泵在所述变频器的作用下以所述目标转速工作，进而所述冷却水在所述喷淋泵的作用下对所述板坯进行喷淋冷却。

其中，第一确定模块301，具体用于：

根据所述板坯的浇注温度确定所述板坯的拉速。

需要说明的是，第三实施例中的装置与第二实施例中的方法相对应，第三实施例中的装置能够实现第二实施例中的任一方法步骤。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。