本发明公开了一种循环式水温控制装置及使用方法，该装置包含：单向循环冷却子系统，包括单工位进水阀，进水单向阀、循环泵、泵后单向阀和循环单向阀；流量调节子系统，包括总调节阀、循环调节阀、总出水节流阀和总出水流量计；温度控制子系统，包括温度传感器，所述温度传感器能够检测所述结晶器的出口冷却循环水温度；电控系统，所述电控系统分别与单向循环冷却子系统、流量调节子系统和温度控制子系统相连接。本发明采用部分冷却循环水二次进入结晶器，提高温度控制速度和精度，减少不必要的浪费，从而稳定钢水再结晶的状态，改善钢锭宏

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 113881853 A (43)申请公布日 2022.01.04 (21)申请号 4.6 (22)申请日 2021.10.15 (71)申请人 上海西重所重型机械成套有限公司 地址 201900 上海市宝山区友谊路1588弄9 号402室 (72)发明人 王耀白书舟张小建 (74)专利代理机构 上海伯瑞杰知识产权代理有 限公司 31227 代理人 耿悦 (51)Int.Cl. C22B 9/187 (2006.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 (54)发明名称 一种循环式水温控制装置及使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种循环式水温控制装置及 使用方法，该装置包含：单向循环冷却子系统，包 括单工位进水阀，进水单向阀、循环泵、泵后单向 阀和循环单向阀；流量调节子系统，包括总调节 阀、循环调节阀、总出水节流阀和总出水流量计； 温度控制子系统，包括温度传感器，所述温度传 感器能够检测所述结晶器的出口冷却循环水温 度；电控系统，所述电控系统分别与单向循环冷 却子系统、流量调节子系统和温度控制子系统相 连接。本发明采用部分冷却循环水二次进入结晶 器，提高温度控制速度和精度，减少不必要的浪 费，从而稳定钢水再结晶的状态，改善钢锭宏观 A 偏析，提升产品质量合格率。 3 5 8 1 8 8 3 1 1 N C CN 113881853 A 权利要求书 1/2页 1.一种循环式水温控制装置，其特征是，包括： 单向循环冷却子系统，包括单工位进水阀(3)，进水单向阀(20)、循环泵(4)、泵后单向 阀(5)和循环单向阀(12)；系统进水管与所述单工位进水阀(3)相连接，所述单工位进水阀 (3)依次经进水单向阀(20)、循环泵(4)、泵后单向阀(5)后与结晶器(10)的入口相连通，所 述结晶器(10)的出口经循环单向阀(12)与所述循环泵(4)相连接，且所述结晶器(10)的出 口还与系统回水管相连接； 流量调节子系统，包括总调节阀(1)、循环调节阀(13)、总出水节流阀(14)和总出水流 量计(15)，所述系统进水管依次经总调节阀(1)和总进水过滤器(2)后与所述单工位进水阀 (3)相连接，所述总出水节流阀(14)和总出水流量计(15)依次连接在所述结晶器(10)的出 口与系统回水管之间；所述循环调节阀(13)连接在所述循环单向阀(12)和所述循环泵(4) 之间； 温度控制子系统，包括温度传感器(11)，所述温度传感器(11)能够检测所述结晶器 (10)的出口冷却循环水温度； 电控系统(19)，所述电控系统(19)分别与单向循环冷却子系统、流量调节子系统和温 度控制子系统相连接。 2.如权利要求1所述的循环式水温控制装置，其特征是，还包括备用泵(17)，所述备 用泵(17)的一端与所述循环泵(4)的入口相连接，所述备用泵(17)的另一端经功能切换阀 (18)与泵后单向阀(5)的出口相连通。 3.如权利要求1所述的循环式水温控制装置，其特征是，所述泵后单向阀(5)和所述 结晶器(10)的入口之间还依次设有水压传感器(7)、循环流量计(8)、结晶器进液阀(9)。 4.如权利要求1所述的循环式水温控制装置，其特征是，所述总出水流量计(15)与所 述系统回水管之间设有手动蝶阀(16)。 5.一种如权利要求1‑4任一项所述的循环式水温控制装置的使用方法，其特征是，包 括以下步骤： S1、按设定启动循环泵(4)和单工位进水阀(3)； S2、判断结晶器(10)的出口气温变化速率是否超标，若是，则启动流量调节子程序；若 否，则进入步骤S3； S3、判断结晶器(10)的出口温度是否超标，若是，则启动温度调节子程序；若否，则进入 步骤S4； S4、判断结晶器(10)的流量是否过低，若是，则启动循环调节子程序；若否，则进入步骤 S5； S5、电渣炼钢结束，并恢复初始状态。 6.如权利要求5所述的循环式水温控制装置的使用方法，其特征是，所述步骤S2中， 启动流量调节子程序包括: S21、判断结晶器(10)的出口升温速率是否超标，若是，则执行步骤S22、若否，则执行步 骤S23； S22、循环泵(4)增频，总调节阀(1)增大开度；循环调节阀(13)减小开度； S23、循环泵(4)降频，总调节阀(1)减小开度；循环调节阀(13)减小开度； S24、返回主程序。 2 2 CN 113881853 A 权利要求书 2/2页 7.如权利要求5所述的循环式水温控制装置的使用方法，其特征是，所述步骤S3中， 启动温度调节子程序包括: S31、判断结晶器(10)的出口温度是否超过高，若是，则执行步骤S32、若否，则执行步骤 S33； S32、总调节阀(1)增大开度；循环调节阀(13)减小开度； S33、总调节阀(1)减小开度，循环调节阀(13)减小开度； S24、返回主程序。 8.如权利要求5所述的循环式水温控制装置的使用方法，其特征是，所述步骤S4中， 启动循环调节子程序包括: S41、循环调节阀(13)增大开度； S42、总调节阀(1)减小开度； S43、循环泵(4)增加频率； S44、返回主程序。 3 3 CN 113881853 A 说明书 1/5页 一种循环式水温控制装置及使用方法 技术领域 [0001] 本发明涉及电渣炉技术领域，尤其涉及一种循环式水温控制装置及使用方法。 背景技术 [0002] 电渣炉通过渣液的去夹杂作用和良好的结晶条件，提高重熔金属的纯净度，其铸 态组织细致均匀，无白点及年轮状偏析，硫含量极低，夹杂物细小弥散等优良性能。因此，电 渣重熔在大中型锻件、模块毛坯生产中处于垄断地位，在优质工模具钢、马氏体时效钢、双 相钢管坯、冷轧轧辊电渣钢占非常大的优势，电渣熔铸异形件有独特之处，是特殊钢厂必不可少 的生产设备。 [0003] 结晶器内部放置待炼钢锭和电极，周围是带冷却循环水夹层的空心壁结构。为了 实现结晶器稳定的工作，空心壁中通冷却循环水，下进上出，通过热交换控制结晶的温度。 其中，结晶器的出水温度控制范围40‑60℃。在寒冷的地区，结晶器的进水温度接近0°，而结 晶器冷却循环水量存在最小安全值，否则，易发生爆炸等事故。此时，出现的问题是结晶 器出水达不到40℃，电渣重熔水冷却速率过高，进而影响钢锭偏析、缩孔、疏松等凝固缺陷。 在炎热的地区，夏天的水温高达33度，必须增大冷却循环水的流量，由于用水在夏天为高峰 期，往往水压和流量处于低谷，此时，结晶器的水温处于高限，造成电渣炼钢的质量不稳定。 [0004] 通常的处理方法是在结晶器冷却循环水的入口增加一个加热保温水箱，将入口的 水温提升到工艺需要的参数。加热的方式大多为蒸汽加热和电加热。由于冷却循环水会直 接进入工厂的回水管路，造成能源浪费。保温水箱占地面积大，占用资源。 发明内容 [0005] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种循环式水温控制装置及使用方法。 [0006] 一种循环式水温控制装置，包括： [0007] 单向循环冷却子系统，包括单工位进水阀，进水单向阀、循环泵、泵后单向阀和循 环单向阀；系统进水管与所述单工位进水阀相连接，所述单工位进水阀依次经进水单向阀、 循环泵、泵后单向阀后与结晶器的入口相连通，所述结晶器的出口经循环单向阀与所述循 环泵相连接，且所述结晶器的出口还与系统回水管相连接； [0008] 流量调节子系统，包括总调节阀、循环调节阀、总出水节流阀和总出水流量计，所 述系统进水管依次经总调节阀和总进水过滤器后与所述单工位进水阀相连接，所述总出水 节流阀和总出水流量计依次连接在所述结晶器的出口与系统回水管之间；所述循环调节阀 连接在所述循环单向阀和所述循环泵之间； [0009] 温度控制子系统，包括温度传感器，所述温度传感器能够检测所述结晶器的出口 冷却循环水温度； [0010] 电控系统，所述电控系统分别与单向循环冷却子系统、流量调节子系统和温度控 制子系统相连接。 [0011] 在其中一个实施例中，还包括备用泵，所述备用泵的一端与所述循环泵的入口相 4 4 CN 113881853 A 说明书 2/5页 连接，所述备用泵的另一端经功能切换阀与泵后单向阀的出口相连通。 [0012] 在其中一个实施例中，所述泵后单向阀和所述结晶器的入口之间还依次设有水压 传感器、循环流量计、结晶器进液阀。 [0013] 在其中一个实施例中，所述总出水流量计与所述系统回水管之间设有手动蝶阀。 [0014] 一种循环式水温控制装置的使用方法，包括以下步骤： [0015] S1、按设定启动循环泵和单工位进水阀； [0016] S2、判断结晶器的出口气温变化速率是否超标，若是，则启动流量调节子程序；若 否，则进入步骤S3； [0017] S3、判断结晶器的出口温度是否超标，若是，则启动温度调节子程序；若否，则进入 步骤S4； [0018] S4、判断结晶器的流量是否过低，若是，则启动循环调节子程序；若否，则进入步骤 S5； [0019] S5、电渣炼钢结束，并恢复初始状态。 [0020] 在其中一个实施例中，所述步骤S2中，启动流量调节子程序包括: [0021] S21、判断结晶器的出口升温速率是否超标，若是，则执行步骤S22、若否，则执行步 骤S23； [0022] S22、循环泵增频，总调节阀增大开度；循环调节阀减小开度； [0023] S23、循环泵降频，总调节阀减小开度；循环调节阀减小开度； [0024] S24、返回主程序。 [0025] 在其中一个实施例中，所述步骤S3中，启动温度调节子程序包括: [0026] S31、判断结晶器的出口温度是否超过高，若是，则执行步骤S32、若否，则执行步骤 S33； [0027] S32、总调节阀增大开度；循环调节阀减小开度； [0028] S33、总调节阀减小开度，循环调节阀减小开度； [0029] S24、返回主程序。 [0030] 在其中一个实施例中，所述步骤S4中，启动循环调节子程序包括: [0031] S41、循环调节阀增大开度； [0032] S42、总调节阀减小开度； [0033] S43、循环泵增加频率； [0034] S44、返回主程序。 [0035] 上述循环式水温控制装置及使用方法，通过设定结晶器的进出口调节阀的开度， 控制进出口的流量差；并且通过循环泵的工作，保证结晶器水冷的最小工作流量，同时，采 用部分冷却循环水二次进入结晶器，提高温度控制速度和精度，减少不必要的浪费，从而稳 定钢水再结晶的状态，改善钢锭宏观偏析，提升产品质量合格率。 附图说明 [0036] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够准确的通过这些附图获得其他的附 5 5 CN 113881853 A 说明书 3/5页 图。 [0037] 图1是本发明的循环式水温控制装置的结构示意图； [0038] 图2是本发明的循环式水温控制装置的原理图； [0039] 图3是本发明的循环式水温控制装置使用方法的方法流程图； [0040] 图4是本发明的启动流量调节子程序的方法流程图； [0041] 图5是本发明的启动温度调节子程序的方法流程图； [0042] 图6是本发明的启动循环调节子程序的方法流程图。 具体实施方式 [0043] 为便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文 所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透 彻全面。 [0044] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、 “右”以及类似的表述仅仅是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。 [0045] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书里面所使用的术语仅仅是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相 关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0046] 本发明的主要构思在于：在电渣炉重熔炼钢的过程中，对结晶器出口温度及速率 的控制，设定出口温度的精度及调节范围，温度调节的时间相应等参数，满足电渣炉的生产 需求。 [0047] 参阅图1‑2所示，本发明一实施例提供一种循环式水温控制装置，包括： [0048] 单向循环冷却子系统，包括单工位进水阀3，进水单向阀20、循环泵4、泵后单向阀5 和循环单向阀12；系统进水管与所述单工位进水阀3相连接，所述单工位进水阀3依次经进 水单向阀20、循环泵4、泵后单向阀5后与结晶器10的入口相连通，所述结晶器10的出口经循 环单向阀12与所述循环泵4相连接，且所述结晶器10的出口还与系统回水管相连接；本实施 例中，通过进水单向阀20、泵后单向阀5和循环单向阀12三个单向阀，实现了冷却循环水的 单向运行。当外部系统压力波动时，冷却循环水不会因为循环泵4产生的压力回流到系统 中。冷却循环水二次进入结晶器10时的方向单一可控，不会直接从结晶器10进口短路到外 部回水管路。 [0049] 流量调节子系统，包括总调节阀1、循环调节阀13、总出水节流阀14和总出水流量 计15，所述系统进水管依次经总调节阀1和总进水过滤器2后与所述单工位进水阀3相连接， 所述总出水节流阀14和总出水流量计15依次连接在所述结晶器10的出口与系统回水管之 间；所述循环调节阀13连接在所述循环单向阀12和所述循环泵4之间；本实施例中，循环泵4 通过电机频率的改变，调节结晶器10入口的冷却循环水的压力和流量，稳定系统水压的波 动。总出水节流阀14位于系统出口，控制单工位冷却循环水的总流出量。循环调节阀13位于 6 6 CN 113881853 A 说明书 4/5页 循环管路上，控制循环二次冷却循环水量。 [0050] 温度控制子系统，包括温度传感器11，所述温度传感器11能够检测所述结晶器10 的出口冷却循环水温度；具体地，温度传感器11检测结晶器10出口温度值及其变化速率，根 据现有的数学模型调整循环泵4转速、总出水节流阀14和循环调节阀13的开度，使结晶器10 的出口温度温度在工艺要求的区间，完成对结晶器冷却速率的控制。 [0051] 电控系统19，所述电控系统19分别与单向循环冷却子系统、流量调节子系统和温 度控制子系统相连接。 [0052] 上述循环式水温控制装置及使用方法，通过设定结晶器10的进出口调节阀的开 度，控制进出口的流量差；并且通过循环泵4的工作，保证结晶器10水冷的最小工作流量，同 时，采用部分冷却循环水二次进入结晶器10，提高温度控制速度和精度，减少不必要的浪 费，从而稳定钢水再结晶的状态，改善钢锭宏观偏析，提升产品质量合格率。 [0053] 在本发明一实施例中，循环式水温控制装置还包括备用泵17，所述备用泵17的一 端与所述循环泵4的入口相连接，所述备用泵17的另一端经功能切换阀18与泵后单向阀5的 出口相连通。如此，当循环泵4发生故障或检修时，能够最终靠备用泵17的使用实现装置的正 常作业。 [0054] 可选地，所述泵后单向阀5和所述结晶器10的入口之间还依次设有水压传感器7、 循环流量计8、结晶器进液阀9。水压传感器7可以检测冷却循环水的水压，循环流量计8可以 检测冷却循环水的流量，结晶器进液阀9能控制结晶器10的进液量。 [0055] 在本发明一实施例中，为便于手动控制，所述总出水流量计15与所述系统回水 管之间设有手动蝶阀16。 [0056] 参阅图3‑6所示，本发明一实施例提供一种循环式水温控制装置的使用方法，包括 以下步骤： [0057] S1、按设定启动循环泵4和单工位进水阀3； [0058] S2、判断结晶器10的出口气温变化速率是否超标，若是，则启动流量调节子程序； 若否，则进入步骤S3； [0059] S3、判断结晶器10的出口温度是否超标，若是，则启动温度调节子程序；若否，则进 入步骤S4； [0060] S4、判断结晶器10的流量是否过低，若是，则启动循环调节子程序；若否，则进入步 骤S5； [0061] S5、电渣炼钢结束，并恢复初始状态。 [0062] 在本发明一实施例中，所述步骤S2中，启动流量调节子程序包括: [0063] S21、判断结晶器10的出口升温速率是否超标，若是，则执行步骤S22、若否，则执行 步骤S23； [0064] S22、循环泵4增频，总调节阀1增大开度；循环调节阀13减小开度； [0065] S23、循环泵4降频，总调节阀1减小开度；循环调节阀13减小开度； [0066] S24、返回主程序。 [0067] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，启动温度调节子程序包括: [0068] S31、判断结晶器10的出口温度是否超过高，若是，则执行步骤S32、若否，则执行步 骤S33； 7 7 CN 113881853 A 说明书 5/5页 [0069] S32、总调节阀1增大开度；循环调节阀13减小开度； [0070] S33、总调节阀1减小开度，循环调节阀13减小开度； [0071] S24、返回主程序。 [0072] 在本发明一实施例中，所述步骤S4中，启动循环调节子程序包括: [0073] S41、循环调节阀13增大开度； [0074] S42、总调节阀1减小开度； [0075] S43、循环泵4增加频率； [0076] S44、返回主程序。 [0077] 本发明专利的优点是： [0078] 1)、在环境和温度高的情况下，采用循环泵4和总调节阀1配合，调整冷却循环水的流 量，解决控制结晶器10出水温度的问题。 [0079] 2)、在低温度的环境下运行时，结晶器10出口温度不高于最低值且循环流量接近最小值 的工况下，调整总调节阀1和循环调节阀13的开度，保持总流量不减少，增大循环流量，提高 结晶器的出口温度。解决了低温度的环境下，控制结晶器10内钢水结晶速度的问题，为稳定电渣 炼钢的质量提供了条件。 [0080] 3)、在稳定工作的基础上，针对不同的钢种，通过调整总流量、循环流量，循环泵4 的流量，能轻松实现最优的调节工艺，使温度快速、稳定的达到电渣炼钢所需要的冷却速度。 [0081] 4)、采用冗余设计，循环泵4装置两用一备，在冷却循环水的压力、流量和温度三个 参数出现一些明显的异常问题时，通过人工干预，切换循环泵，提高了电渣炼钢工作的安全系统。 [0082] 以上所述实施例的各技术特征能够直接进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 [0083] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申 请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思 的前提下，还能做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利 的保护范围应以所附权利要求为准。 8 8 CN 113881853 A 说明书附图 1/5页 图1 9 9 CN 113881853 A 说明书附图 2/5页 图2 10 10 CN 113881853 A 说明书附图 3/5页 图3 11 11 CN 113881853 A 说明书附图 4/5页 图4 图5 12 12 CN 113881853 A 说明书附图 5/5页 图6 13 13

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