带有快速更换夹杂物去除装置的中间包及其工作方法 【技术领域】
本发明涉及一种带有快速更换夹杂物去除装置的中间包及其工作方法，属钢铁冶炼技术领域。
背景技术
夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能，同时，钢中夹杂物也容易引起连铸坯与轧材缺陷，造成废品。因此，去除夹杂物、提高钢水洁净度是现代冶炼技术领域的一个重要目标，目前，冶金界普遍采用的中间包中去除夹杂物的方法主要有过滤装置过滤、中间包气幕挡墙、电磁搅拌离心流动等。这些方法都各自具有去除夹杂物的特点，但它们共同的缺点都是不能在高铸造速度下有效的去除夹杂物。
如公告号为CN201186337的中国专利公布了一种中间包气幕挡墙和具有该气幕挡墙的中间包。一种气幕挡墙，包括透气本体和设置于所述透气本体下部用于安装固定所述透气本体的凸台，所述透气本体中成型有气室及使所述气室与外界联通的气管。一种具有所述气幕挡墙的中间包，包括由永久层和设置于永久层内表面的工作层构成的中间包包体，所述包体内设有气幕挡墙，所述气幕挡墙的透气本体通过凸台设置于所述包体的永久层中。公开号为CN2813158的中国专利，公开了一种中间包过滤器，装置于中间包内的挡渣堰上；过滤件，密排固定于基板上；过滤件呈等径顺列、等径错列、不等径顺列或不等径错列，其片状或柱状结构，截面形状呈圆形、半圆形、凹弧形。钢水通过过滤柱时被分割成许多较细小的钢流，靠近柱子的边界处形成了层流流动，夹杂物进入此层流边界时流速减慢，由于速度差异较大，被吸附在柱体表面，随着吸附量的增加而逐渐长大，长大后的大型夹杂物颗粒被钢流冲掉而上浮被覆盖剂所吸收；钢水易在平面或凹面形成回流，回流促进夹杂物和钢水分离，夹杂物聚集于凹面或平面，随着吸附量的增加逐渐长大，大型夹杂物颗粒被钢水回流流冲下，上浮被覆盖剂所吸收。但该过滤器过滤效果差，更换较麻烦。
随着新材料技术的发展和应用，陶瓷过滤器逐渐应用于钢水过滤中，如公开号为CN1138507的中国专利，公开了一种底部带有过滤装置的中间包。该中间包中装有一可以拆卸的大致覆盖中间包的整个水平截面的陶瓷过滤件，该过滤件大致伸展在水平方向上，其上有方向与流过中间包的熔化金属的流动方向相同的大致垂直的筛孔，从而提供一种熔化金属净化过滤装置。公开号为CN101161376的中国专利，公开了一种连铸中间包，属冶金领域。特点是：由中间包熔池、上水口、塞棒组成，塞棒上套装有至少一片陶瓷过滤片。本发明由于将环形多孔陶瓷过滤器叠放套装于中间包塞棒上，套装时多孔陶瓷片之间用耐火泥密封，这样钢水在进入水口之前要先流经该环形多孔陶瓷过滤器，从而起到了过滤钢液，吸附夹杂物的作用。公告号为CN201077859的中国专利涉及一种在线除气过滤机构，包括中间包、陶瓷过滤板、中间包压盖、旋转除气机、控制箱、石墨转子，其特征是：中间包由浇注内衬、耐火材料保温隔层和外壳三层构成，在中间包内设有一个耐火材料隔墙，中间包压盖盖在中间包顶部，在中间包两侧的上部设有入口和出口，陶瓷过滤板设在中间包内将中间包的出口全部遮挡；在旋转除气机的壳体外设有密封箱，密封箱上设气体流量计，流量计的进气口设在密封箱内，出气口与旋转除气机连接；石墨转子与旋转除气机连接，在中间包的压盖上开有开口。其优点是：在铝熔体浇铸前实现了铝熔体的净化，使100g铝熔体的含氢量达到0.1ml(针孔度等级1级)，去氢率在50％左右，过滤除渣效果明显，合金元素烧损少且铝熔体成分均匀及温度稳定。上述装置采用陶瓷过滤，可以增加过滤效果，但由于陶瓷易碎，如不及时更换，会造成过滤效果下降，但过滤装置更换时间长，更换过程复杂，频繁更换不仅会严重影响生产时间，而且需要耗费大量人力，严重影响了陶瓷过滤器在钢水过滤中的应用。
【发明内容】
本发明针对现有技术的不足，提供一种带有快速更换夹杂物去除装置的中间包及其工作方法。
带有快速更换夹杂物去除装置的中间包，包括中间包包体、保温盖、过滤器、上水口和下水口，保温盖设置于中间包包体的上部，上水口设置于中间包包体的上方，下水口设置于中间包包体的底部，过滤器设置于上水口正下方的保温盖上，其特征在于，还包括快换装置，所述的快换装置由旋转升降杆和夹持器组成，夹持器的柄端固定于旋转升降杆上。
所述的旋转升降杆上设置有2-4个夹持器，该夹持器由液压杆装置驱动夹持臂的张合。
所述的旋转升降杆由托盘、齿轮箱、电机和1-4个液压升降器组成，托盘由上托盘和下托盘通过旋转升降轴连接组成，液压升降器设置于下托盘底部，上托盘上表面设置有齿槽，齿轮箱中的齿轮与齿槽啮合，电机通过电机轴与齿轮箱相连，夹持器地柄端固定于上托盘上。旋转升降杆通过升降液压升降器实现夹持器的升降，夹持器的水平位置调整可通过电机的转动带动齿轮箱调整上托盘位置，进而控制上托盘上的夹持器的位置。
所述的相邻两个夹持器之间呈90°夹角。
所述的中间包上水口和下水口之间的包体处底部还设置有气幕发生器。该气幕发生器比传统挡墙、挡坝更利于杂物的上浮。
所述的气幕发生器为1～3个。该气幕发生器个数需要根据下水口数量、钢水具体温度和杂质的多少设定。
所述的过滤器金属强化支撑环下部设置有重量检测器。在铸造过程中，有时需要检查过滤件在融化金属流过过滤件的渗透率，以便确定在接下来的铸造过程中是否需要更换过滤件。当重力的影响因素不能有效抵消过滤器阻力的影响，导致渗透率降低、液面升高，必然导致过滤器重量的增加，当重量增加到一定程度时，重量检测器将信号传给控制装置，进行过滤器更换。
所述的过滤器为陶瓷过滤器，过滤器边沿设置有过滤器金属强化支撑环。
所述的过滤器上的滤孔孔径≤1mm。过滤器一方面可通过增加过滤器与钢水的接触面积，提高过滤速度，实现高速铸造。另一方面通过过滤器的介入改善钢水在中间包内的流动形态促进夹杂物上浮进而与钢水分离实现钢水净化。该孔径范围可以达到上述两方面要求的最佳效果。
带有快速更换夹杂物去除装置的中间包的工作方法，步骤如下：
1.未使用的过滤器放置于夹持器夹持范围内，夹持器启动，夹紧未使用的过滤器；
2.旋转升降杆的液压升降器控制与托盘相连的夹持器上升；
3.中间包停止工作，中间包上水口脱离中间包；
4.旋转升降杆的电机启动，控制托盘旋转使另一夹持器位于要更换的过滤器的正上方；
5.旋转升降杆的液压升降器控制与托盘相连的夹持器下降，使要更换的过滤器位于另一夹持器的夹持范围内；
6.另一夹持器启动，夹紧要更换的过滤器；
7.旋转升降杆的液压升降器控制托盘上升，旋转升降杆的电机启动控制托盘旋转，使夹持器夹持的未使用的过滤器位于过滤器工作位置的正上方；
8.旋转升降杆的液压升降器控制托盘下降，使未使用的过滤器位于工作位置，关闭夹持器，夹持器张开，未使用的过滤器与夹持器分离；
9.旋转升降杆的液压升降器控制托盘上升、旋转升降杆的电机启动控制托盘旋转到起始工作位置；
10.中间包上水口回位，中间包开始工作；
11.旋转升降杆的液压升降器控制托盘下降至起始位置；
12.另一夹持器关闭，另一夹持器与要更换的过滤器分离，要更换的过滤器掉入过滤器回收容器内。
本发明具有如下优点：
1、本发明可快速更换过滤器，使过滤器在实际的使用过程中始终保持过滤通畅状态。
2、在中间包中放置一可以快速替换并与中间包中钢液大面积接触的陶瓷过滤件，在充分清除杂质或炉渣的同时对中间包中的钢液流动产生有利影响，使钢液中液体流动减弱更有利于杂质上浮，而现有技术必须占用很长的时间充分去除中间包中熔化金属里的夹杂物。
3、由于所使用的陶瓷材料密度远低于钢液，当陶瓷过滤件意外破碎时，碎片能够在钢液中快速上浮，较现有技术可有效避免二次污染，提高中间包工作可靠性。
4、本发明在更换过滤器时，夹持器将需要更换的过滤器夹持出中间包，旋转升降杆将未使用的过滤器同步移入，不会发生节奏偏差，因而可以确保简便、准确、迅速的更换过滤器，缩短更换过滤件而中断中间包工作的时间。
5、本发明中间包的有效工作时间与便宜的过滤件的有效工作时间相比，显著提高资源利用率、节约生产成本。特别是在把本发明过滤器及其快速更换装置用于连续铸造时，现有技术需要把漂浮的杂质和炉渣清除干净。而本发明，由于漂浮的杂质和炉渣主要在中间包过滤器内部，因而更换过滤器的动作等同于同时进行了一部分清除漂浮的杂质和炉渣的工作，减少了后续除杂工作的负担。
6、本发明可通过过滤器的渗透率来辅助检测是否需要更换，当钢水重力的影响因素不能有效抵消过滤器阻力的影响时，过滤器中的钢水量增加，当到达一定重量时，重量检测器将信号传给控制装置，更换过滤器，可减少检测人员，有利于降低成本，提高安全系数。
7、本发明设置的发生器更有利于残余夹杂物的二次上浮。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中旋转升降杆的结构示意图。
图3为本发明中夹持器结构示意图。
其中：1、上水口，2、过滤器，3、过滤器金属强化支撑环，4、中间包包体，5、快换装置，6、保温盖，7、气幕发生器，8、重量检测器，9、液压升降器，10、旋转升降轴，11、电机，12、齿轮箱，13、托盘，14、夹持器，15、夹持器。
具体实施方案
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
如图1、图2、图3所述的带有快速更换夹杂物去除装置的中间包，包括中间包包体4、保温盖6、过滤器2、上水口1和下水口，保温盖设置于中间包包体4的上部，上水口1设置于中间包包体4的上方，下水口设置于中间包包体4的底部，过滤器2设置于上水口1正下方的保温盖6上，该中间包还包括快换装置5，所述的快换装置5由旋转升降杆和夹持器14、夹持器15组成，夹持器15的柄端固定于旋转升降杆上，夹持器15由液压杆装置驱动夹持臂的张合。旋转升降杆由2个液压升降器9、托盘13、齿轮箱12和电机11组成，托盘13由上托盘和下托盘通过旋转升降轴10连接组成，液压升降器9设置于下托盘底部，上托盘上表面设置有齿槽，齿轮箱12中的齿轮与齿槽啮合，电机11通过电机轴与齿轮箱相连，夹持器的柄端固定于上托盘上。所述的中间包上水口1和下水口之间的中间包包体4处底部还设置有气幕发生器7。所述的过滤器2为滤孔孔径1mm的陶瓷过滤器，过滤器2边沿设置有过滤器金属强化支撑环3。所述的过滤器金属强化支撑环3下部设置有重量检测器8。
上述中间包陶瓷过滤器及其快速更换装置的方法，步骤如下：
1.未使用的过滤器放置于夹持器夹持范围内，夹持器启动，夹紧未使用的过滤器；
2.旋转升降杆的液压升降器控制与托盘相连的夹持器上升；
3.中间包停止工作，中间包上水口脱离中间包；
4.旋转升降杆的电机启动，控制托盘旋转使另一夹持器位于要更换的过滤器的正上方；
5.旋转升降杆的液压升降器控制与托盘相连的夹持器下降，使要更换的过滤器位于另一夹持器的夹持范围内；
6.另一夹持器启动，夹紧要更换的过滤器；
7.旋转升降杆的液压升降器控制托盘上升，旋转升降杆的电机启动控制托盘旋转，使夹持器夹持的未使用的过滤器位于过滤器工作位置的正上方；
8.旋转升降杆的液压升降器控制托盘下降，使未使用的过滤器位于工作位置，关闭夹持器，夹持器张开，未使用的过滤器与夹持器分离；
9.旋转升降杆的液压升降器控制托盘上升、旋转升降杆的电机启动控制托盘旋转到起始工作位置；
10.中间包上水口回位，中间包开始工作；
11.旋转升降杆的液压升降器控制托盘下降至起始位置；
12.另一夹持器关闭，另一夹持器与要更换的过滤器分离，要更换的过滤器掉入过滤器回收容器内。
经试验使用检测，平均每次更换过滤器消耗时间3分钟，杂质去除率为72％～97％，试验结果表明，耐腐蚀钢钢坯的净化程度较传统净化方法提高16％，尺寸小于6μm的夹杂物的分布得到明显改善。
实施例2
如实施例1所述的带有快速更换夹杂物去除装置的中间包，不同之处在于，液压升降器为4个，夹持器为4个。
经实际使用检测，平均每次更换过滤器速度为2分钟，过滤器更换所用时间进一步缩短。杂质去除率为72％～97％，试验结果表明，耐腐蚀钢钢坯的净化程度较传统净化方法提高16％，尺寸小于6μm的夹杂物的分布得到明显改善。