动态轻压下的控制方法和凝固末端、压下区间的确定方法

摘要

本发明公开了一种连铸动态轻压下的控制方法和凝固末端、压下区间的确定方法，该控制方法包括：通过凝固计算模型模拟凝固末端的位置；对连铸机的扇形段进行压力控制，压力控制包括将模拟的位置附近的多个连续的扇形段压下相同的压下量，并获取多个连续的扇形段的压力值；根据多个连续的扇形段中压力值的突变来确定凝固末端位置，根据凝固末端位置确定压下区间；在压下区间确定后，由压力控制转化为位置控制，确定压下区间的各扇形段的压下量；根据所确定的各扇形段的压下量对压下区间的各扇形段进行压下控制。本发明矫正了凝固计算模型模拟造成的偏差，根据不同钢种在不同位置需要的压力值，可以有效地避免连铸机在完全凝固区压下造成的损坏。

说明书

技术领域

本发明涉及板坯连铸工艺，尤其涉及一种连铸动态轻压下的控制方法、压下区间的凝固末端的确定方法和压下区间的确定方法。

背景技术

对于连铸工艺形成的板坯来说，板坯内部容易形成中心偏析(成分偏析)、中心疏松和中心线裂纹等缺陷。由于中心偏析和中心疏松不能通过后续的轧制或退火处理来消除，并且在高应力条件下，中心偏析和中心疏松容易引起板坯的分层，因此解决中心偏析和中心疏松是提高板坯质量的一个有效途径。

凝固末端轻压下技术是目前国内外冶金研究者普遍关心的一项新技术，能改善板坯内部成分偏析、中心疏松和中心线裂纹等缺陷。轻压下技术关键的参数包括压下位置、压下区间、压下量和压下率等。轻压下工艺不容易掌握和控制，难点主要为板坯凝固末端位置的确定，压下区间的控制，压下量的控制。其中一个比较难控制的参数为压下区间的控制。

目前大部分铸机的扇形段为一体式，压下辊装在扇形段的上机架和下机架上，整个机架靠四个液压油缸控制其上下运动，不能单独的控制某个辊子的压下，因此就会导致不能精确控制辊子在合适的压下区间压下。即使凝固模型计算的液芯位置很准确，液压缸的控制精度很高，也不能很好的把压下区间控制在设定固相率的范围内，压下区间偏离设定固相率太大，不但不会起到减少偏析的作用，而且可能会带来负面的效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种连铸动态轻压下的凝固末端的确定方法，以有效地减少由于铸机本身的原因导致压下区间的误差。

本发明的另一目的在于提供一种连铸动态轻压下压下区间的确定方法，其包含凝固末端的确定方法。

本发明的目的还在于提供一种连铸动态轻压下的控制方法，其包含压下区间的确定方法。

为此，本发明一方面提供了一种连铸动态轻压下的凝固末端的确定方法，其包括以下步骤：通过凝固计算模型模拟凝固末端的位置；将模拟的位置附近的多个连续的扇形段压下相同的压下量，并获取多个连续的扇形段的压力值；以及根据多个连续的扇形段中压力值的突变来确定动态轻压下的凝固末端位置。

进一步地，上述多个连续的扇形段包括在模拟位置之前的至少一扇形段和在模拟位置之后的至少一扇形段。

进一步地，上述多个连续的扇形段包括模拟位置所在的扇形段、在模拟位置所在的扇形段之前的一个扇形段、以及在模拟位置所在的扇形段之后的一个扇形段。

进一步地，上述多个连续的扇形段包括模拟位置所在的扇形段(N)、在模拟位置所在的扇形段之前的两个扇形段、以及在模拟位置所在的扇形段之后的一个扇形段。

根据本发明的另一方面，提供了一种连铸动态轻压下压下区间的确定方法，其包括以下步骤：通过凝固计算模型模拟出凝固末端的位置；将模拟位置附近的多个连续的扇形段压下相同的压下量，并获取多个连续的扇形段的压力值；根据多个连续的扇形段中压力值的突变来确定凝固末端位置；以及将凝固末端位置之前的至少两个扇形段的长度确定为压下区间。

进一步地，上述多个连续的扇形段包括模拟位置所在的扇形段(N)、在模拟位置所在的扇形段之前的两个扇形段、以及在模拟位置所在的扇形段之后的一个扇形段，上述各扇形段包括前端油缸和后端油缸，所获取的压力值包括进口压力值和出口压力值，当模拟的位置所在的扇形段的出口压力值发生突变时，压下区间为在模拟的位置所在的扇形段的前端油缸和其之前的两个扇形段；当模拟的位置所在的扇形段的进口压力值发生突变时，压下区间为在模拟位置所在的扇形段之前的两个扇形段；当在模拟位置所在的扇形段之后的扇形段的进口压力值发生突变时，压下区间为在模拟位置所在的扇形段和其之前紧邻的一个扇形段。

本发明还提供了一种连铸动态轻压下的控制方法，其包括以下步骤：通过凝固计算模型模拟凝固末端的位置；对连铸机的扇形段进行压力控制，压力控制包括将模拟的位置附近的多个连续的扇形段压下相同的压下量，并获取多个连续的扇形段的压力值；根据多个连续的扇形段中压力值的突变来确定动态轻压下的凝固末端位置；将凝固末端位置之前的至少两个扇形段的长度确定为压下区间；在压下区间确定后，由压力控制转化为位置控制，确定压下区间的各扇形段的压下量；根据所确定的各扇形段的压下量对压下区间的各扇形段进行压下控制。

进一步地，上述压下区间的各扇形段的压下量由辊缝控制模型计算出，辊缝控制模型包括压下量的以下约束因素：该压下量可以补偿凝固收缩；由压下量所产生的铸坯的应力应变低于其强度极限；由压下量产生的作用力在扇形段机架结构强度允许的范围内；铸坯的固相率低的区间的压下量大于固相率高的区间的压下量；以及压下量的改变应尽量平滑以减少轻压下造成的应力。

进一步地，上述压下控制通过控制各扇形段的油缸来实现，各扇形段的油缸包括前端油缸和后端油缸，压下量包括前端油缸的压下量和后端油缸的压下量。

本发明在不同工艺条件下，通过压力检测确定了凝固末端的位置和压下扇形段的数量(即压下区间)，矫正了凝固计算模型模拟造成的偏差，并且通过压力控制可以明确各个扇形段所承受的压力，根据不同钢种在不同位置需要的压力值，可以有效的避免铸机在完全凝固区压下造成的铸机损坏。

除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：

图1示出了根据本发明的连铸动态轻压下的凝固末端的确定方法的流程图；

图2示出了根据本发明的连铸动态轻压下的压下区间的确定方法的流程图；

图3示出了根据本发明的连铸动态轻压下的控制方法的流程图；

图4示出了在本发明连铸动态轻压下的控制方法中，连铸板坯处于第一种工况时压下区间的确定；

图5示出了在本发明连铸动态轻压下的控制方法中，连铸板坯处于第二种工况时压下区间的确定；以及

图6示出了连铸动态轻压下的控制方法中，连铸板坯处于第三种工况时压下区间的确定。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在板坯连铸过程中，由于凝固过程中选分结晶的作用使枝晶间富集了大量低熔点的溶质，在凝固末期，铸坯凝固末端固液两相区的凝固收缩产生的强大吸力引起树枝晶间富集杂质的残余液体向中心流动并充填于其中，从而产生板坯的中心偏析和中心疏松等缺陷。据此认为，在靠近凝固末端的一段距离内实施动态轻压下是比较合适的，而不是在远离凝固末端的位置进行动态轻压下。

图1示出了根据本发明的连铸动态轻的凝固末端的确定方法的流程图。如图1所示，该确定方法包括如下步骤：S10：通过凝固计算模型模拟凝固末端的位置；S12：将模拟的位置附近的多个连续的扇形段压下相同的压下量，以获取多个连续的扇形段的压力值；S14：根据多个连续的扇形段中压力值的突变来确定动态轻压下的凝固末端位置。

对于相同的压下量，随着固相率的增加压力值会随着增加，但在完全凝固的扇形段压力值会突然增大。如此，通过该压力值的突变即可确定凝固末端的实际位置。

在步骤S12中，模拟位置附近的多个连续扇形段，是指模拟位置之前的至少一扇形段和模拟位置之后的至少一扇形段，该模拟位置可能在扇形段上，也可能在相邻两扇形段之间，此时，根据生产实际情况，可以认为模拟位置在相邻两扇形段的前一个扇形段上，或者在相邻两扇形段的后一个扇形段上，以简化后续处理步骤。

在一可选实施例中，上述多个连续的扇形段包括模拟位置所在的扇形段、在模拟位置所在的扇形段之前的一个扇形段、以及在模拟位置所在的扇形段之后的一个扇形段。

在另一可选实施例中，上述多个连续的扇形段包括模拟位置所在的扇形段、在模拟位置所在的扇形段之前的两个扇形段、以及在模拟位置所在的扇形段之后的一个扇形段。

在步骤S14中，压下区间为突然增大的压力值所对应铸坯位置之前的至少两个扇形段的长度。

图2示出了根据本发明的连铸动态轻压下的压下区间的确定方法的流程图。如图2所示，本发明连铸动态轻压下压下区间的确定方法是在凝固末端的确定方法的基础上，还包括将凝固末端位置之前的至少两个扇形段的长度确定为压下区间的步骤S16。

在一可选实施例中，上述压下区间为压力值发生突变所对应铸坯位置之前的两个扇形段的长度。

在另一可选实施例中，上述压下区间为压力值发生突变所对应铸坯位置之前的三个扇形段的长度。

图3示出了根据本发明的连铸动态轻压下的控制方法的流程图，该控制方法中包括压下区间的确定方法。下面结合图3至图6对连铸动态轻压下的控制方法进行描述。

步骤S20：通过凝固计算模型模拟凝固末端的位置(即模拟位置)，假定凝固计算模型模拟凝固末端的位置在第N段。

步骤S22：对连铸机的扇形段进行压力控制，控制在凝固末端附近的四个扇形段N-2、N-1、N、N+1压下相同的压下量，检测所有四个扇形段的进口压力值和出口压力值，检测的压力值分别

步骤S24：根据各个扇形段的进口压力值和出口压力值的比较确定凝固末端位置；

步骤S26：并将凝固末端位置之前的至少两个扇形段的长度确定为压下区间。具体地，凝固末端位置根据压力值的突变来确定；

步骤S28：当确定了压下区间后把控制模式由压力控制转化为位置控制，这时可以确定在各个扇形段压下量，压下率等参数，此时可通过辊缝控制模型(即辊缝控制计算公式)计算出扇形段前端油缸和后端油缸(油缸即液压缸)的压下量。

为确定各扇形段的最佳的压下量，以下因素均考虑在内：1、该压下量能够补偿凝固收缩，以减少中心偏析和中心疏松；2、铸坯的应力应变低于强度极限，以避免铸坯产生内裂；3、区压下量产生的作用力不能影响铸机扇形段机架结构的完整性，不能对支撑辊的疲劳寿命产生不利影响，即在扇形段结构强度允许的范围内；4、不同区间压下量的分配应保证，在固相率低的区间的压下量适当大于固相率高的压下量；5、压下量的改变应尽量平滑，减少轻压下造成的应力。

步骤S29：扇形段的压下控制主要通过液压缸进行控制，当条件满足压下时，控制装置发送压下控制信号，液压缸开始压下，达到位置时，液压缸自动锁死，保持辊缝的稳定，实现动态轻压下。当工艺条件变化时，控制软件重新进行辊缝的调整。

图4示出了在本发明连铸动态轻压下的控制方法中，连铸板坯处于第一种工况时压下区间的确定。如图4所示，如果如检测压力值相近，且远大于的压力值，此时发生突变，由此可知铸坯在N段内部已经完全凝固，进而确定压下区间为N-1、N-2段，N段的前端油缸压下，N段的后端油缸跟下。

图5示出了在本发明连铸动态轻压下的控制方法中，连铸板坯处于第二种工况时压下区间的确定。如图5所示，如压力值相近，且远大于四个位置的压力值，此时发生突变，由此可知铸坯在N段前已经凝固，进而确定压下区间为N-1、N-2段，N、N+1两个扇形段不压下，只是跟下。图6示出了在本发明连铸动态轻压下的控制方法中，连铸板坯处于第三种工况时压下区间的确定。如图6所示，如压力值相近，且远大于四个位置压力值，此时发生突变，由此可知铸坯在N段后已经完全凝固，可以确定压下位置为N、N-1段，N+1段不压下，只是跟下，N-2段实行常规夹紧。

通过本发明，在不同工艺条件下，通过压力检测确定了凝固末端位置和压下扇形段的数量(即压下区间)，矫正了凝固计算模型模拟造成的偏差，并且通过压力控制可以明确各个扇形段所承受的压力，根据不同钢种在不同位置需要的压力值，可以有效的避免铸机在完全凝固区压下造成的铸机损坏。

由于坯铸机的扇形段为整体式，压下辊被固定在上机架和下机架上，不能进行单独辊缝控制。压下区间确定后，由位置控制转换到压下控制，由于具有压力检测，压下过程中，不同的压下量都会有准确的压力值，根据设定的设备承受的最大压力值，也可以调整压下量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。