TW202342769A - 金屬熔煉設備 - Google Patents
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Abstract
一種金屬熔煉設備包含一澆鑄站，澆鑄站包含一盛鋼桶、一第一感測器及一控制電路。盛鋼桶具有一第一感測位置、一第一澆口及一第一閥門。第一閥門用以被驅動以啟閉第一澆口。第一感測器位於第一感測位置用以感測一第一電氣特性。控制電路用以持續驅動第一感測器以獲得對應第一電氣特性之一第一電性訊號，控制電路用以於第一電性訊號符合一作動條件時，驅動第一閥門以關閉第一澆口。
Description
本發明涉及一種金屬熔煉設備，尤指一種具有澆鑄站的金屬熔煉設備。
在金屬熔煉製程中，金屬原料會被熔煉為熔融狀的金屬熔液，以利後續的澆鑄製程。依據不同金屬原料的熔點，金屬熔煉設備需要將金屬原料加熱到相對應熔點之溫度，使金屬原料熔化成金屬熔液，再對金屬熔液進行精煉製程及鑄造製程，金屬原料中的雜質及氧化物會形成爐渣，因爐渣比重較低，會漂浮覆蓋於金屬熔液上層，可吸收金屬熔液中的非金屬夾雜物，並可對金屬熔液有保溫效果。其中，在澆鑄製程中，為了需要確保金屬熔液不會太快地降溫，需要的時候，還會將額外的爐渣加入於金屬熔液，利用爐渣覆蓋在熔液表面以維持金屬熔液的溫度，使金屬熔液可以適當的溫度流入鑄造模具以製成鑄胚(如鋼碇或鋼條)以確保澆鑄製程可以順利地進行。傳統的模鑄法是將金屬熔液倒入鑄模後凝固冷卻後再逐一取出，現代的連鑄法則是將金屬熔液倒入具有冷卻水的鑄模中，當表面凝固成殼後，透過矯直機的驅動引拔脫模，脫模後的鑄胚經矯直機矯直後依據產品需求進行切割等作業，最後於冷卻床進行冷卻。然而，在澆鑄製程中，若爐渣很接近澆口，部分的爐渣可能會隨著渦流現象流入鑄造模具，導致鑄胚的清淨度不佳。
有鑑於此，在一些實施例中，一種金屬熔煉設備包含一澆鑄站。澆鑄站包含一盛鋼桶、一第一感測器及一控制電路。盛鋼桶具有一第一感測位置、一第一澆口及一第一閥門，第一閥門用以被驅動以啟閉第一澆口。第一感測器位於第一感測位置，第一感測器用以感測一第一電氣特性。控制電路用以持續驅動第一感測器以獲得對應第一電氣特性之一第一電性訊號，控制電路用以於第一電性訊號符合一作動條件時，驅動第一閥門以關閉第一澆口。
在一些實施例中，澆鑄站另包含一分鋼槽及一第二感測器。分鋼槽具有一第二感測位置、一入口、一第二澆口及一第二閥門，入口對應第一澆口，第二閥門用以被驅動以啟閉第二澆口。第二感測器位於第二感測位置，第二感測器用以感測一第二電氣特性。其中，控制電路用以持續驅動第二感測器以獲得對應第二電氣特性之一第二電性訊號，控制電路用以依據第二電性訊號驅動第二閥門關閉。
在一些實施例中，澆鑄站另包含一第三感測器，盛鋼桶另具有一第三感測位置，第三感測器位於第三感測位置，第三感測器用以感測一第三電氣特性。控制電路用以持續驅動第三感測器以獲得對應第三電氣特性之一第三電性訊號，控制電路用以於第三電性訊號符合一作動條件時，驅動第一閥門以開啟第一澆口。
綜上所述，依據一些實施例的金屬熔煉設備，在第一感測器接觸到爐渣時，第一感測器測得第一電氣特性，在第二感測器接觸到爐渣時，第二感測器測得第二電氣特性，控制電路依據對應第一電氣特性的第一電性訊號，驅動第一閥門關閉，另依據對應第二電氣特性的第二電性訊號，驅動第二閥門關閉，使得控制電路可以自動控制第一閥門或第二閥門關閉，以限制盛鋼桶或分鋼槽流出的爐渣量，以符合製程中清淨度，並且控制電路透過與第一感測器及第二感測器之配合，可持續性地監測第一電性訊號或第二電性訊號，以控制第一閥門或第二閥門啟閉作動，藉此控制爐渣的液位高度。
以下提出各種實施例進行詳細說明，然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中的圖式省略部份元件，以清楚顯示本發明的技術特點。在所有圖式中相同的標號將用於表示相同或相似的元件。
請參閱圖1及圖2。圖1為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站之盛鋼桶的剖面圖。圖2為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站的電路組成圖(一)。如圖1所示，在一些實施例中，金屬熔煉設備10包含一澆鑄站100。澆鑄站100包含一盛鋼桶(Ladle)110、一第一感測器120及一控制電路130。盛鋼桶110具有一第一感測位置111、一第一澆口112及一第一閥門113。其中，第一閥門113用以被驅動以啟閉第一澆口112。第一感測器120位於第一感測位置111(容後說明)，第一感測器120用以感測一第一電氣特性(容後說明)。控制電路130用以持續驅動第一感測器120以獲得對應第一電氣特性之一第一電性訊號(容後說明)，控制電路130用以於第一電性訊號符合一作動條件時，驅動第一閥門113以關閉第一澆口112。
金屬熔煉設備10用以熔煉一金屬熔液，以鑄造出所需的一鑄坯。金屬熔煉設備10鑄造的金屬原料可例如但不限於碳鋼、不鏽鋼或鋁等金屬，金屬原料經加熱至預設熔點溫度以獲得金屬熔液，其中，不同種類的金屬熔點亦不相同，金屬熔煉設備10依據預處理金屬的熔點溫度要求進行熔煉及/或精練後，注入盛鋼桶110中，並將裝有金屬熔液之盛鋼桶110運送至澆鑄站100。澆鑄站100可以包含一連鑄製程或一模鑄製程，在澆鑄站100進行之連鑄製程中，用以將高溫的金屬熔液連續不斷地澆鑄成具有一定斷面形狀或一定尺寸規格的一鑄坯。在一些實施例中，將盛鋼桶110中高溫的一金屬熔液連續不斷地輸送至一分鋼槽(容後說明)，分鋼槽可具有一道或多道澆口(或稱鑄道)，金屬熔液經澆口注入一鑄造模具(圖中未繪示)中澆鑄成具有一定斷面形狀或一定尺寸規格的一鑄坯。在另一些實施例中，將盛鋼桶110中高溫的金屬熔液連續不斷地注入鑄造模具中澆鑄成具有一定斷面形狀或一定尺寸規格的鑄坯。
盛鋼桶110用以盛裝經過高溫熔煉的一金屬熔液m1(如鋼水)，因此，盛鋼桶110需具有適當的耐火特性，使盛鋼桶110能夠承受製程的高溫作業環境，當金屬熔液m1注入於盛鋼桶110內達一預設高度後(容後說明)，盛鋼桶110即可在金屬熔液m1於適當的溫度下，經由第一澆口112將金屬熔液m1注入於一鑄造模具，以進行一澆鑄製程之作業。在澆鑄製程進行中，為了確保盛鋼桶110內金屬熔液m1保持在適當的溫度，在盛鋼桶110注入金屬熔液m1後，可將一爐渣n1加入於盛鋼桶110內部，由於爐渣n1比重相較於金屬熔液m1低，因此爐渣n1會位於金屬熔液m1之表面，使得爐渣n1可以覆蓋在金屬熔液m1表面，減緩金屬熔液m1溫度的散失。
如圖2所示，控制電路130電性連接於第一感測器120及第一閥門113。其中，控制電路130可以是但不限於一可程式化邏輯控制器(programmable logic controller, PLC)或一複雜可程式化邏輯裝置(complex programmable logic device, CPLD)。控制電路130用以產生關閉訊號及一開啟訊號，並且可將開啟訊號或關閉訊號傳送至第一閥門113，使第一閥門113可依據開啟訊號開啟第一澆口112，另依據關閉訊號關閉第一澆口112。控制電路130在運作狀態下，可持續接收第一感測器120所發出的第一電性訊號，並且控制電路130可判斷第一電性訊號是否符合作動條件，當第一電性訊號符合作動條件時，控制電路130可將關閉訊號傳送至第一閥門113，使第一閥門113可依據關閉訊號切換至關閉狀態。前述「第一電性訊號符合作動條件」可以是指第一電性訊號小於或等於作動條件。前述「第一電性訊號未符合作動條件」可以是指第一電性訊號大於作動條件。在一些實施例中，控制電路130可以在第一電性訊號符合作動條件，並維持一判斷時間後，發出關閉訊號，判斷時間可例如但不限於十秒，舉例而言，控制電路130在第一電性訊號符合作動條件，且維持符合作動條件達到十秒時，控制電路130發出關閉訊號至第一閥門113。
第一閥門113可以是電動閥門，第一閥門113設置於第一澆口112，以封閉或開啟第一澆口112。在一些實施例中，第一閥門113可以預設為關閉狀態，例如，在盛鋼桶110欲盛裝金屬熔液m1時，控制電路130可先將關閉訊號傳送至第一閥門113，使第一閥門113呈關閉狀態，在金屬熔液m1注入於盛鋼桶110時，可使金屬熔液m1保持在盛鋼桶110內。當澆鑄站100之澆鑄製程開始時，控制電路130可將開啟訊號傳送至第一閥門113(容後詳述)，第一閥門113切換至開啟狀態，以使盛鋼桶110內的金屬熔液m1可經由第一澆口112輸出。
請合併參閱圖1、圖2、圖3A及圖3B。圖3A為根據本發明一些實施例，第一感測器之第一電氣特性量測電路。圖3B為根據本發明一些實施例，第一感測器所測得第一電性訊號的電壓-時間特性曲線圖。第一感測器120適於在高溫環境下工作，因此，第一感測器120可以選擇耐溫達所應用之金屬熔點溫度的感測器材質，例如，澆鑄溫度為1100度C時，可以使用碳鋼感測器，碳鋼熔點為1145度C至1250度C，又例如，澆鑄溫度為1250度C時，可以使用陶瓷材質感測器，陶瓷熔點為2000度C，但不限於前述材質之感測器。據此，依據不同金屬熔液的製程，可視需求地選擇對應耐溫程度的感測器，以使第一感測器120可在澆鑄站100之製程中持續地進行偵測。第一感測器120用以偵測其感測位置對應的物質之第一電氣特性。在本實施例中，感測位置的物質可以是空氣、金屬液、及/或爐渣。第一電氣特性可以是但不限於電阻值。以下以該第一電氣特性為電阻值為例說明。控制電路130驅動第一感測器120之方式可以是給予該第一感測器120一定電流或一定電壓，控制電路130接著量測第一感測器120之電性訊號，例如電壓或電流。控制電路130持續驅動第一感測器120之方式可以是控制電路130不間斷地提供定電流或定電壓予第一感測器120，或間歇性地提供定電流或定電壓予第一感測器120。「控制電路130間歇性地提供定電流或定電壓予第一感測器120」可以是週期性地提供定電流或定電壓予第一感測器120，意即控制電路130每隔一預定時間區間提供定電流或定電壓予第一感測器120並於獲得對應的第一電性訊號後，暫停提供定電流或定電壓予第一感測器120，如圖3A所示，第一感測器120包含一電壓量測迴路電阻121、一控制電路電阻122及一量測對象電阻123，其中，電壓量測迴路電阻121假設為5.1歐姆(Ω)、控制電路電阻122假設為3.6歐姆(Ω)、量測對象電阻123假設為R(Ω)，給予定電壓10伏特(V)後，依據歐姆定律可得到V=10V/(3.6+5.1+R)Í5.1，其中，當量測對象電阻123為電阻值較大的爐渣n1時，電壓量測迴路電阻121的電流較小，而電壓量測迴路電阻121所測得之電壓較小，量測對象電阻123之爐渣n1為R歐姆(Ω)時，在電壓量測迴路電阻121所測得之電壓值為0.475伏特(V)，即可回推出量測對象電阻123之電阻值R約為=98.6歐姆(Ω)，即爐渣n1電阻值為98.6歐姆(Ω)。反之，當量測對象電阻123為電阻值較小的金屬熔液m1(鋼水)時，電壓量測迴路電阻121電流較大，而電壓量測迴路電阻121所測得之電壓較大，量測對象電阻123之金屬熔液m1(鋼水)為R歐姆(Ω)時，在電壓量測迴路電阻121所測得之電壓值為0.495V，即可回推量測對象電阻123之電阻值R為94.3歐姆(Ω)，即爐渣n1電阻值為94.3歐姆(Ω)。以上僅為舉例，並不用於限制第一感測器120之第一電性訊號之量測。
如圖1所示，第一感測器120被驅動後，第一感測器120可以持續偵測第一電氣特性，請同時參考圖3B之電壓-時間特性曲線圖，曲線圖之橫軸為時間(每一格為十秒)，縱軸為電壓值(單位可以是毫伏特mV)。舉例而言，如圖1所示，第一感測器120以定電壓為例，當金屬熔液m1在一第一液位P1時，金屬熔液m1尚未接觸到第一感測器120，第一感測器120偵測到的物質為空氣，由於空氣之電阻值可視為無窮大，第一電性訊號的電壓數值約為0毫伏特(mV)。
當金屬熔液m1液位持續上升到一第二液位P2或一第三液位P3時，金屬熔液m1已接觸到第一感測器120的感測位置，第一感測器120偵測到金屬熔液m1的第一電氣特性，控制電路130據以獲得第一電性訊號。在本實施例中，定電壓為10伏特(V)，控制電路130所獲得之第一電性訊號為約為495毫伏特(mV)至490毫伏特(mV)，請參考圖3B中一第一時間區間T1內的電壓數值。當金屬熔液m1已達到預設高度(例如第三液位P3)，爐渣n1比重較金屬熔液m1小，此時，金屬熔液m1內所含之爐渣n1會上浮(亦可以視需求增加爐渣n1)，而形成圖中漂浮在金屬熔液m1之上的爐渣n1。在一些實施例中，在爐渣n1添加完成後，控制電路130即可驅動第一閥門113開啟，使金屬熔液m1由第一澆口112輸出(容後詳述)。「前述控制電路130驅動第一閥門113開啟」可為手動按壓開啟鈕或自動開啟，自動部分容後詳述。當金屬熔液m1與爐渣n1液位持續下降，且爐渣n1下降至第二液位P2時(即爐渣n1接觸第一感測器120的感測位置)，第一感測器120偵測到爐渣n1的第一電氣特性，控制電路130獲得相對應的第一電性訊號約為480毫伏特(mV)至470毫伏特(mV)，請參考圖3B中一第二時間區間T2內的電壓數值，此時第一電性訊號符合作動條件，控制電路130即可驅動第一閥門113關閉，以關閉第一澆口112，避免爐渣n1從第一澆口112輸出。
在一些實施例中，作動條件可以是一當前電性訊號(當前第一電性訊號)小於或等於一預設值，亦可以是一前一刻電性訊號(第一電性訊號)與當前電性訊號(第一電性訊號)之變化大於或等於一變化值。預設值可以是485毫伏特(mV)。變化值可以是10毫伏特(mV)-20毫伏特(mV)，其中，變化值可以是一預設週期內所連續測得的前一刻第一電性訊號與當前第一電性訊號之變化，預設週期可以設定為十秒，即控制電路130可比對當前時間至往前十秒內的第一電性訊號。控制電路130在第一電性訊號符合或不符合作動條件時，控制電路130驅動第一閥門113之作動說明，請參閱前述說明，在此不再贅述。在一些實施例中，作動條件也可以是前一刻電性訊號(第一電性訊號)與當前電性訊號(第一電性訊號)大於或等於一變化值，變化值也可以是前一刻電性訊號的2%以上，例如，前一刻第一電性訊號為490毫伏特(mV)時，變化值即為9.8，即前一刻第一電性訊號與下一刻第一電性訊號的變化幅度大於或等於9.8時，控制電路130驅動第一閥門113。
請參閱圖4，圖4為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站之盛鋼桶與分鋼槽的剖面圖。如圖4所示，在一些實施例中，澆鑄站100另包含一分鋼槽(Tundish)140及一第二感測器150。分鋼槽140具有一第二感測位置141、一第二澆口142、一第二閥門143及一入口144，入口144對應第一澆口112，第二閥門143用以被驅動以啟閉第二澆口142。第二感測器150位於第二感測位置141，第二感測器150用以感測一第二電氣特性。其中，控制電路130用以持續驅動第二感測器150以獲得對應第二電氣特性之一第二電性訊號，控制電路130用以依據第二電性訊號驅動第二閥門143關閉。分鋼槽140用以盛接由第一澆口112所輸出的金屬熔液m1，第一澆口112輸出的金屬熔液m1，可經由入口144澆注於分鋼槽140內。分鋼槽140需具有適當的耐火特性，使分鋼槽140能夠承受製程中高溫作業環境。
請合併參閱圖4及圖5，圖5為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站的電路組成圖(二)。如圖5所示，控制電路130電性連接於第二感測器150及第二閥門143。控制電路130可將開啟訊號或關閉訊號傳送至第二閥門143，使第二閥門143可依據開啟訊號開啟，另依據關閉訊號關閉。控制電路130在運作狀態下，可持續接收第二感測器150所發出的第二電性訊號，並且控制電路130可判斷第二電性訊號是否符合作動條件，當第二電性訊號符合作動條件時，控制電路130可將關閉訊號傳送至第二閥門143，使第二閥門143可依據關閉訊號切換至關閉狀態，以關閉第二澆口142。前述「第二電性訊號符合作動條件」可以是指第二電性訊號小於或等於作動條件。前述「第二電性訊號未符合作動條件」可以是指第二電性訊號大於作動條件。在一些實施例中，作動條件可以是當前電性訊號(第二電性訊號)小於或等於預設值，亦可以是前一刻電性訊號(第二電性訊號)與當前電性訊號(第二電性訊號)之變化大於或等於變化值。預設值可以是485毫伏特(mV)。變化值可以是10毫伏特(mV)-20毫伏特(mV)，其中，變化值可以是預設週期內所連續測得的前一刻第二電性訊號與當前第二電性訊號之變化，預設週期可以設定為十秒，即控制電路130可比對當前時間至往前十秒內的第二電性訊號。在一些實施例中，控制電路130可以在第二電性訊號符合作動條件並維持一判斷時間後，發出關閉訊號，判斷時間可例如但不限於十秒，舉例而言，控制電路130在第二電性訊號符合作動條件，且維持符合作動條件達到十秒時，控制電路130發出關閉訊號至第二閥門143。在一些實施例中，作動條件也可以是前一刻電性訊號(第二電性訊號)與當前電性訊號(第二電性訊號)之變化大於或等於變化值，變化值也可以是前一刻第二電性訊號的2%以上，例如，前一刻第二電性訊號為490毫伏特(mV)時，變化值即為9.8，即前一刻第二電性訊號與當前第二電性訊號之變化幅度大於或等於9.8時，控制電路130驅動第二閥門143。
如圖4所示，第二閥門143可以是電動閥門，第二閥門143設置於第二澆口142，以封閉或開啟第二澆口142。在一些實施例中，第二閥門143可預設為開啟狀態，在控制電路130發出關閉訊號後，第二閥門143依據關閉訊號關閉，以封閉住第二澆口142。例如，當控制電路130驅動第一閥門113開啟，盛鋼桶110內金屬熔液m1由第一澆口112輸出至分鋼槽140，使分鋼槽140盛裝一金屬熔液m2時，控制電路130可將開啟訊號傳送至第二閥門143，以使第二閥門143呈開啟狀態，使金屬熔液m2可經由第二澆口142流出，其中，在金屬熔液m1的輸出過程中，一部分的爐渣n1可能會隨著金屬熔液m1一起流入分鋼槽140，使金屬熔液m2上累積一爐渣n2，在第二電性訊號符合作動條件時，控制電路130驅動第一閥門113關閉。也可以是控制電路130先將關閉訊號傳送至第二閥門143，使分鋼槽140盛接適當份量金屬熔液m2後，控制電路130再將開啟訊號傳送至第二閥門143，以輸出金屬熔液m2，在第二電性訊號符合作動條件時，控制電路130驅動第一閥門113關閉。
第二感測器150之材質及作動原理與第一感測器120相同，請參閱前述第一感測器120之說明，在此不再贅述。需說明的是，以第二感測器150以定電壓10伏特(V)為例，當金屬熔液m2與爐渣n2之液位持續下降，且爐渣n2下降至一第四液位P4時，即第二感測器150已接觸到爐渣n2，第二感測器150偵測到的物質為爐渣n2，在本實施例中，定電壓為10伏特(V)，控制電路130所獲得第二電性訊號約為480毫伏特(mV)至470毫伏特(mV)，請參考圖3B中第二時間區間T2內的電壓數值。控制電路130關閉第二閥門143，可避免爐渣n2從第二澆口142輸出，使製成之鑄胚(如鋼錠或鋼條)的清淨度達到要求。
再如圖4所示，在一些實施例中，澆鑄站100另包含一第三感測器160，盛鋼桶110另具有一第三感測位置114，第三感測器160位於第三感測位置114，第三感測器160用以感測一第三電氣特性。控制電路130用以感測一第三電性訊號，控制電路130用以於第三電性訊號符合一作動條件時，驅動第一閥門113以開啟第一澆口112。
如圖4及圖5所示，控制電路130電性連接於第三感測器160。第三感測器160之材質及作動原理與第一感測器120相同，請參閱前述第一感測器120之說明，在此不再贅述。需說明的是，前述控制電路130自動開啟第一閥門113，舉例而言，盛鋼桶110初倒入金屬熔液m1，第一閥門113預設為關閉狀態，當金屬熔液m1已注入至預設高度，其中，金屬熔液m1可能含有少量爐渣n1，可再依據需求添加爐渣n1，當爐渣n1之液位上升至一第五液位P5時，即第三感測器160已接觸到爐渣n1，第三感測器160偵測到的物質為爐渣n1，在本實施例中，定電壓為10伏特(V)，控制電路130所獲得第三電性訊號約為480毫伏特(mV)至470毫伏特(mV)，請參考圖3B中第二時間區間T2內的電壓數值。控制電路130開啟第一閥門113，以將金屬熔液m1由第一澆口112輸出，且當第一感測器120偵測到爐渣n1，控制電路130獲得第一電性訊號，且第一電性訊號符合作動條件，則控制電路130關閉第一閥門113。在一些實施例中，作動條件可以是當前電性訊號(第三電性訊號)小於或等於預設值，亦可以是前一刻電性訊號(第三電性訊號)與當前電性訊號(第三電性訊號)之變化大於或等於變化值，預設值可以是485毫伏特(mV)，變化值可以是10毫伏特(mV)-20毫伏特(mV)，其中，變化值可以是預設週期內所連續測得的前一刻第三電性訊號與當前第三電性訊號之變化，預設週期可以設定為十秒，即控制電路130可比對當前時間至往前十秒內的第三電性訊號。在一些實施例中，控制電路130可以在第三電性訊號符合作動條件並維持一判斷時間後，發出開啟訊號，判斷時間可例如但不限於十秒，舉例而言，控制電路130在第三電性訊號符合作動條件，且維持符合作動條件達到十秒時，控制電路130發出開啟訊號至第一閥門113。在一些實施例中，作動條件也可以是前一刻電性訊號(第三電性訊號)與當前電性訊號(第三電性訊號)之變化大於或等於一變化值，變化值也可以是前一刻第三電性訊號的2%以上，例如，前一刻第三電性訊號為490毫伏特(mV)時，變化值即為9.8，即前一刻第三電性訊號與當前第三電性訊號之變化大於或等於9.8時，控制電路130驅動第一閥門113。
再如圖4所示，在一些實施例中，前述盛鋼桶110注入預設高度的金屬熔液m1，預設高度可以是固定容量，且預設高度可以是超過第一感測位置111但未超過第三感測位置114，金屬熔液m1完成注入後，再將爐渣n1注入於盛鋼桶110內，藉此，當第三感測器160接觸到爐渣n1，此時的爐渣n1的添加量即可控制在適當添加量。此外，金屬熔液m1設定在預設高度停止注入，可依據金屬熔液m1之預設高度與第三感測位置114之間距，而獲得爐渣n1之份量。
再如圖4所示，在一些實施例中，盛鋼桶110具有一桶底115，桶底115包含一第一澆口區116，第一澆口112位於第一澆口區116。在一些實施例中，第一感測位置111距第一澆口區116為一第一距離D1，第一距離D1可以為1公分至25公分。在一些實施例中，第三感測位置114距第一澆口區116為一第二距離D2，且第二距離D2大於第一距離D1。在一些實施例中，第一距離D1可依據鑄胚的清淨度要求設置，例如，若鑄胚的清淨度要求較高，則第一感測位置111可以設置於第一澆口區116較遠的距離(即第一距離D1較大)，其中，由於第一感測位置111距離第一澆口區116較遠，當第一閥門113關閉時，爐渣n1經渦流捲入第一澆口112的量可控制在極低或避免爐渣n1捲入第一澆口112，此時留存在盛鋼桶110內部的金屬熔液m1會保留較多的量。反之，若鑄胚清淨度要求較低，則第一感測位置111可以設置於第一澆口區116較近的距離(即第一距離D1較小)，其中，由於第一感測位置111距離第一澆口區116較近，當第一閥門113關閉時，爐渣n1經渦流捲入第一澆口112的量可能會略為增加，而留存在盛鋼桶110內部的金屬熔液m1可控制在較低存量。當第一閥門113關閉時，金屬熔液m1之一液面與桶底115之間距離接近或等於第一距離D1。再如圖4所示，分鋼槽140具有一槽底145，槽底145包含一第二澆口區146，第二澆口142位於第二澆口區146。第二感測位置141距第二澆口區146為一第三距離D3，第三距離D3可以為1公分至25公分。在一些實施例中，第三距離D3可以實質相等於第一距離D1，使得盛鋼桶110與分鋼槽140皆可控制相同的殘料量，亦可以達到清淨度要求。
請合併參閱圖4及圖6。圖6為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之盛鋼桶的剖面示意圖。如圖6所示，在一些實施例中，桶底115另包含一第一導引區117。第一澆口區116之一鉛垂高度L1低於第一導引區117之一鉛垂高度L2。藉此，當盛鋼桶110內金屬熔液m1持續輸出時，第一導引區117可導引金屬熔液m1流往第一澆口112，以利於金屬熔液m1輸出至分鋼槽140(如圖4所示)，且在第一感測器120感測到爐渣n1時，控制電路130可關閉第一閥門113，由於第一導引區117係朝向第一澆口區116傾斜呈漏斗狀，可比較圖6與圖4中盛鋼桶110內殘存的金屬熔液份量，此實施例中，殘留在桶底115的金屬熔液m1可達到更少量，進而減少鋼料的損失。
請合併參閱圖4及圖7。圖7為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之分鋼槽的剖面示意圖。如圖7所示，在一些實施例中，分鋼槽140具有一槽底145，槽底145另包含一第二導引區147，第二澆口區146之一鉛垂高度L3低於第二導引區147之一鉛垂高度L4。藉此，當分鋼槽140內金屬熔液m2持續輸出時，第二導引區147可導引金屬熔液m2流往第二澆口142，以利於金屬熔液m2澆注至模具(圖中未繪示)，且在第二感測器150感測到爐渣n2時，控制電路130可關閉第二閥門143，由於第二導引區147係朝向第二澆口區146傾斜呈漏斗狀，可比較圖7與圖4中分鋼槽140內殘存的金屬熔液m2量相比，此實施例中，殘留在槽底145的金屬熔液m2可達更少的量，進而減少鋼料的損失。
請合併參閱圖4及圖8。圖8為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站與精煉站的方塊圖。如圖8所示，在一些實施例中，金屬熔煉設備10另包含一轉運台200。轉運台200可包含一承載機構及一輸送機構(圖中未繪示)，承載機構可以是但不限於一夾持機具或一承載台，承載機構可以承載至少一盛鋼桶110，輸送機構可以是但不限於一吊車，輸送機構可以將盛鋼桶110及承載機構移動於一精煉站300與澆鑄站100(容後說明)，盛鋼桶110可以於精煉站300盛接完成精煉的金屬熔液m2，並將盛裝完成之盛鋼桶110移動至一對應位置，對應位置可以是指盛鋼桶110之第一澆口112與分鋼槽140之入口144彼此對應之位置。在一些實施例中，轉運台200可以同時運送多個盛鋼桶110，可視澆鑄製程需要設定承載機構所盛載盛鋼桶110之數量，在盛鋼桶110移動至對應位置後，控制電路130可傳送開啟訊號至第一閥門113，使盛鋼桶110內金屬熔液m1經由第一澆口112輸出至分鋼槽140，且當第一感測器120感測到爐渣n1，第一電性訊號符合作動條件，控制電路130關閉第一閥門113，此時當前的盛鋼桶110已將金屬熔液m1輸出完成，轉運台200可以將當前的盛鋼桶110移出對應位置，並且將下一順位的盛鋼桶110移動至對應位置，再次將金屬熔液m1持續輸出至分鋼槽140，以確保澆鑄製程可以持續下去。在一些實施例中，當控制電路130將關閉訊號傳送至第一閥門113後，控制電路130可再將一運送訊號傳送至轉運台200，使轉運台200可依據運送訊號移動盛鋼桶110。再如圖8所示，在一些實施例中，金屬熔煉設備10另包含精煉站300，精煉站300包含一轉爐310及/或一真空爐320。轉爐310用以精煉金屬，轉爐310可以包含一轉動機構及一吹氣機構(本圖未繪示)，其中，轉爐310可盛裝經熔煉製程後的一鐵水，吹氣機構可將氣體(如高壓氧氣)輸送至轉爐310內部，使氣體可與鐵水進行氧化反應，以除去鐵水中的其他元素(如矽、錳或碳元素)，精煉完畢後即可獲得一鋼水，再透過轉動機構轉動轉爐310，以將精煉後的鋼水(即連鑄製程中金屬熔液)倒出。真空爐320用以精煉金屬。真空爐320可進行真空脫氣作業，可以對轉爐310完成精煉後的鋼水進行真空脫氣，進而達到脫碳處理之二次精煉。真空爐320可以包含一真空控制機構，真空控制機構可將真空爐320內的空氣抽出，使真空爐320內部達到真空狀態，達到二次精煉之效果。在一些實施例中，轉運台200可將盛鋼桶110移動到精煉站300，使轉爐310或真空爐320精練完成之鋼水(金屬熔液m1與爐渣n1)輸入於盛鋼桶110，再將盛裝有鋼水的盛鋼桶110移動至前述對應位置。
依據一些實施例的金屬熔煉設備10，在第一感測器120感測到爐渣n1時，控制電路130獲得第一電性訊號，且第一電性訊號符合作動條件時，控制電路130關閉第一閥門113，此外，在第二感測器150感測到爐渣n2時，控制電路130獲得第二電性訊號，且第二電性訊號符合作動條件時，控制電路130關閉第二閥門143，藉此金屬熔煉設備10可以自動控制第一閥門113及第二閥門143，以持續監測及控制盛鋼桶110及分鋼槽140流出的爐渣(n1、n2)在容許範圍，以符合製程中清淨度之要求。
以上所述的實施例僅為說明本案的技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本案的內容並據以實施，當不能以之限定本案的專利範圍，即但凡依本案所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本案的申請專利範圍內。
10:金屬熔煉設備
100:澆鑄站
110:盛鋼桶
111:第一感測位置
112:第一澆口
113:第一閥門
114:第三感測位置
115:桶底
116:第一澆口區
117:第一導引區
120:第一感測器
121:電壓量測迴路電阻
122:控制電路電阻
123:量測對象電阻
130:控制電路
140:分鋼槽
141:第二感測位置
142:第二澆口
143:第二閥門
144:入口
145:槽底
146:第二澆口區
147:第二導引區
150:第二感測器
160:第三感測器
200:轉運台
300:精煉站
310:轉爐
320:真空爐
D1:第一距離
D2:第二距離
D3:第三距離
L1~L4:鉛錘高度
m1、m2:金屬熔液
n1、n2:爐渣
P1:第一液位
P2:第二液位
P3:第三液位
P4:第四液位
P5:第五液位
T1:第一時間區間
T2:第二時間區間
[圖1]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站之盛鋼桶的剖面圖。
[圖2]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站的電路組成圖(一)。
[圖3A]為根據本發明一些實施例，第一感測器之第一電氣特性量測電路。
[圖3B]為根據本發明一些實施例，第一感測器所測得第一電性訊號的電壓-時間特性曲線圖。
[圖4]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站之盛鋼桶與分鋼槽的剖面圖。
[圖5]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站的電路組成圖(二)。
[圖6]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之盛鋼桶的剖面示意圖。
[圖7]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之分鋼槽的剖面示意圖。
[圖8]為根據本發明一些實施例，金屬熔煉設備之澆鑄站與精煉站的方塊圖。
10:金屬熔煉設備
100:澆鑄站
110:盛鋼桶
111:第一感測位置
112:第一澆口
113:第一閥門
120:第一感測器
m1:金屬熔液
n1:爐渣
P1:第一液位
P2:第二液位
P3:第三液位
Claims (9)
- 一種金屬熔煉設備，包含： 一澆鑄站，該澆鑄站包含： 一盛鋼桶，具有一第一感測位置、一第一澆口及一第一閥門，該第一閥門用以被驅動以啟閉該第一澆口； 一第一感測器，位於該第一感測位置並用以感測一第一電氣特性；及 一控制電路，用以持續驅動該第一感測器以獲得對應該第一電氣特性之一第一電性訊號，該控制電路用以於該第一電性訊號符合一作動條件時，驅動該第一閥門以關閉該第一澆口。
- 如請求項1所述的金屬熔煉設備，其中，該澆鑄站另包含： 一分鋼槽，具有一第二感測位置、一入口、一第二澆口及一第二閥門，該入口對應該第一澆口，該第二閥門用以被驅動以啟閉該第二澆口；及 一第二感測器，位於該第二感測位置並用以感測一第二電氣特性； 其中，該控制電路用以持續驅動該第二感測器以獲得對應該第二電氣特性之一第二電性訊號，該控制電路用以依據該第二電性訊號驅動該第二閥門關閉。
- 如請求項2所述的金屬熔煉設備，其中， 該澆鑄站另包含一第三感測器，該盛鋼桶另具有一第三感測位置，該第三感測器位於該第三感測位置並用以感測一第三電氣特性；及 該控制電路用以持續驅動該第三感測器以獲得對應該第三電氣特性之一第三電性訊號，該控制電路用以於該第三電性訊號符合一作動條件時，驅動該第一閥門以開啟該第一澆口。
- 如請求項1或2或3所述的金屬熔煉設備，其中，該作動條件為一當前電性訊號小於或等於一預設值。
- 如請求項1或2或3所述的金屬熔煉設備，其中，該作動條件為一前一刻電性訊號與一當前電性訊號之變化大於或等於一變化值，該變化值為10毫伏特(mV)至20毫伏特(mV)。
- 如請求項1或2或3所述的金屬熔煉設備，其中，該作動條件為一前一刻電性訊號與一當前電性訊號之變化大於或等於一變化值，該變化值為該前一刻電性訊號2%以上。
- 如請求項1或2或3所述的金屬熔煉設備，其中，該盛鋼桶具有一桶底，該桶底包含一第一導引區及一第一澆口區，該第一澆口區之一鉛垂高度低於該第一導引區之一鉛垂高度，該第一澆口位於該第一澆口區，該第一感測位置距該第一澆口區之一第一距離，該第三感測位置距該第一澆口區之一第二距離，該第二距離大於該第一距離。
- 如請求項7所述的金屬熔煉設備，其中，該分鋼槽具有一槽底，該槽底包含一第二導引區及一第二澆口區，該第二澆口區之另一鉛垂高度低於該第二導引區之另一鉛垂高度，該第二澆口位於該第二澆口區。
- 如請求項8所述的金屬熔煉設備，其中，該第二感測位置距該第二澆口區之一第三距離為1公分至25公分，該第三距離等於該第一距離。
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|---|---|---|---|
| TW111114906A TWI806561B (zh) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 金屬熔煉設備 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| TWI806561B TWI806561B (zh) | 2023-06-21 |
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Family
ID=87803253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111114906A TWI806561B (zh) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 金屬熔煉設備 |
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2022
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Also Published As
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| TWI806561B (zh) | 2023-06-21 |
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