在线调整连铸结晶器宽度增加过程受阻时锥度变更的方法

摘要

本发明是一种在线调整连铸结晶器宽度增加过程受阻时锥度变更的方法，具体是：以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度增加过程中行程受阻工况实时导入在线调整宽度增加的过程中，以此来确定铸机锥度变更过程中的控制参数：包括锥度调整加速度和调锥调整复位时间，为铸机的安全连续生产提供了可靠保证。本发明对降低生产成本，改善生产质量，提高金属收得率，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及连铸结晶器在线锥度变更技术领域，尤其是连铸结晶器在线热调整宽度增加过程受阻时的锥度变更过程。

背景技术

连铸结晶器是连铸的心脏，能够直接影响铸坯质量与钢种适应性。为适应连铸连轧生产频繁变化的要求，结晶器经常需要调整宽度来获得不同尺寸的铸坯。此外，为提高连铸机的作业率，也需要获得连铸机的连续不间断生产。为此，人们开发出适应多种规程铸坯连续生产需要、缩短生产准备时间、降低劳动强度、提高铸坯质量的结晶器连续在线调宽技术。但对于可能出现的特殊工况造成连铸结晶器在线调整宽度行程受阻后，迅速恢复铸机初始锥度，实现安全生产的技术就显得更加重要。实时在线锥度变更技术对于连铸安全生产，减少生产事故，提高作业率等方面都具有极其重要的作用。

传统在线调宽技术由于结晶器上下口速度差异导致调宽过程中液压缸出现的瞬时压力变化作用调宽速度的急增和急减，对设备使用不利；此外，这也对调宽过程高温凝固坯壳的拉坯过程和连续正常传热过程存在不利影响，容易对安全生产造成影响。

基于上述情况，有必要开发一种适用于连续在线调整连铸结晶器宽度增加过程受阻时锥度变更的方法，以适应多种规程铸坯连续生产需要，缩短生产准备时间，降低劳动强度，提高铸坯的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于连铸结晶器在线调宽宽度增加过程受阻时锥度变更的方法。该方法简易可行，为用于连铸生产过程在线热态调宽过程受阻后，锥度变更提供了便捷的途径，从而为连铸安全连续生产提供保证。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的用于连铸结晶器在线调整宽度增加过程受阻时锥度变更的方法，具体是：以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度增加过程中行程受阻工况实时导入在线调整宽度增加的过程中，以此来确定铸机锥度变更过程中的控制参数，为铸机的安全连续生产提供了可靠保证。

所述的用于连铸结晶器在线调整宽度增加过程受阻时锥度变更的方法，其步骤包括：

第一步，判定受阻区间：

首先，根据当前调宽步骤判定受阻区间，确认受阻过程始于结晶器调锥或窄边平移宽度增加过程。如若始于结晶器调锥受阻，则进行调锥受阻锥度变更；若始于结晶器窄边平移宽度增加过程受阻，则进行调宽平移受阻锥度变更；

第二步，锥度变更过程加速度：

锥度变更加速度可由公式（1）确定：

                            （1）

式中，a为锥度变更加速度；Vc为铸坯拉坯速度； tanθ为调宽过程中，锥度变更后的预设夹角值；tanα是调宽未开始时，结晶器初始锥度的夹角值；

第三步，锥度变更过程时间：

调锥受阻锥度变更时间可由公式（2）确定：

                          （2）

式中，t为锥度变更时间；l为结晶器实际使用高度；ΔL^/为调宽受阻时的锥度变更量；Vc为铸坯拉坯速度； tanθ为调宽过程中，锥度变更后的预设夹角值；tanα是调宽未开始时，结晶器初始锥度的夹角值；

调宽平移受阻锥度变更时间可由公式（3）确定

                                 （3）

式中，t为锥度变更时间；l为结晶器实际使用高度；H为结晶器高度；Vc为铸坯拉坯速度；

本发明通过设定的变更锥度加速度和变更锥度时间，就能够详细获知锥度变更每个阶段，进行连铸结晶器在线锥度变更。

本发明与现有技术相比，具有以下的主要有益效果：

本方法简易可行，操作方便。通过考虑铸坯凝固收缩特点，预设不同工况下对应的锥度变更过程，利用锥度变更与钢液的凝固过程中高温坯壳的自然收缩量相符的基本特征，将高温坯壳的拉坯过程始终限定在调整的结晶器窄边铜板上，成功克服了传统调宽工艺中，结晶器上下口速度差异导致平移过程中液压缸的瞬时变化对设备造成的影响，减缓调宽过程中，钢液对窄面铜板的磨损，同时也稳定了连铸结晶器内钢液的凝固传热过程。

在调宽过程受阻时，通过将该过程的受阻工况实时导入在线调整宽度增加的过程中，快速确定铸机锥度变更过程中的控制参数，包括锥度调整加速度和锥度调整所需耗时。在调宽过程受阻时，设定正常液压缸的连续、稳定的动作过程，解决了结晶器在线调宽过程受阻时，对连铸安全生产带来的潜在威胁，为铸机的安全连续生产提供了可靠的保证。因此，该方法可以实现连铸结晶器在线调宽宽度过程受阻时锥度的连续、稳定变更，为高效连铸提供基本保证，对降低生产成本，改善生产质量，增加金属收得率，提高产品的市场竞争力均具有极为重要的意义。 

例如：实际生产中，在结晶器单侧锥度为4.5 mm，拉坯速度1.0 m/min，两侧调宽宽度增加，当调宽过程中由于锥度调锥造成单侧上部油缸故障，此时已调锥1.5 mm。该过程中，需要迅速调整锥度变化恢复正常生产过程。传统过程中，调宽故障出现时，往往做出停浇处理或者以较大加速度迅速恢复初始锥度，保持连续生产。停浇处理打断了预设的生产计划，对连续生产产生不利影响。而迅速恢复初始锥度过程中，由于锥度变更加速度过大，导致弯月面开始凝固的初生坯壳在出结晶器前的凝固坯壳收缩变化跟不上窄面铜板的平移变化，造成凝固坯壳与结晶器窄边铜板之间有应力作用，高温凝固坯壳挤压结晶器铜板，一方面降低结晶器窄面铜板的使用寿命，另一方面影响铸坯的正常凝固收缩，更加易于造成连铸生产隐患。

而通过该方法中设定的调宽过程，将调宽过程与拉坯过程进行匹配，实现调宽过程与坯壳的凝固收缩相符。在故障出现过程中，将实际工况导入锥度变更过程，设定符合高温坯壳的凝固收缩变化率的变锥过程，即变锥加速度为6.25 mm/min²，使得在调宽变锥过程中，一方面变化的凝固坯壳有结晶器窄边铜板的支撑，同时又不受到铜板的挤压，无应力造成坯壳变形，减缓凝固坯壳对窄面铜板的磨损，减小连铸坯缺陷生成几率，另一方面，利用调锥过程结晶器上下口同时交替运动，液压缸行程连续均匀变化，对设备顺行十分有利。

综上，本发明对降低生产成本，改善生产质量，提高金属收得率，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。

附图说明

图1是在实例1中，锥度变更过程中得到的结晶器上口对应的时间位移关系。

图2是在实例2中，锥度变更过程中得到的结晶器上口对应的时间位移关系。

具体实施方式

本发明提供的用于连铸结晶器在线调整宽度增加过程受阻时锥度变更的方法，具体是：以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度增加过程中行程受阻工况实时导入在线调整宽度增加的过程中，以此来确定铸机锥度变更过程中的控制参数，为铸机的安全连续生产提供了可靠保证。

所述的用于连铸结晶器在线调整宽度增加过程受阻时锥度变更的方法，其步骤包括：

第一步，判定受阻区间：

首先，根据当前调宽步骤判定受阻区间，确认受阻过程始于结晶器调锥或窄边平移宽度增加过程。如若始于结晶器调锥受阻，则进行调锥受阻锥度变更；若始于结晶器窄边平移宽度增加过程受阻，则进行调宽平移受阻锥度变更；

第二步，锥度变更过程加速度：

锥度变更加速度可由公式（1）确定：

                            （1）

式中，a为锥度变更加速度；Vc为铸坯拉坯速度； tanθ为调宽过程中，锥度变更后的预设夹角值；tanα是调宽未开始时，结晶器初始锥度的夹角值；

第三步，锥度变更过程时间：

调锥受阻锥度变更时间可由公式（2）确定：

                          （2）

式中，t为锥度变更时间；l为结晶器实际使用高度；ΔL^/为调宽受阻时的锥度变更量；Vc为铸坯拉坯速度； tanθ为调宽过程中，锥度变更后的预设夹角值；tanα是调宽未开始时，结晶器初始锥度的夹角值；

调宽平移受阻锥度变更时间可由公式（3）确定

                                 （3）

式中，t为锥度变更时间；l为结晶器实际使用高度；H为结晶器高度；Vc为铸坯拉坯速度；

本发明通过设定的变更锥度加速度和变更锥度时间，就能够详细获知锥度变更每个阶段，进行连铸结晶器在线锥度变更。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细阐述，但不限定本发明。

实施例1：

在连铸结晶器单侧锥度为4.5 mm，调宽过程锥度增加量为4.5 mm，拉坯速度1.0 m/min，结晶器高度900 mm，弯月面高度800 mm，当调宽过程中由于锥度调锥造成上部油缸故障，此时已调锥1.5 mm，得到对应的锥度变更过程中加速度和锥度变更时间关系。

由上述分析可知，调宽过程故障出现在调锥过程。调宽过程中相关参数即可设置为：

tanα=4.5/900， tanθ=(4.5+4.5)/900，V_c=1000 mm/min，l=800 mm，ΔL^/=1.5 mm

因此：

1. 锥度变更加速度：

                   （1）

2. 锥度变更过程时间：

                      （2）

本实施例1在锥度变更过程中，其得到的结晶器上口对应的时间位移关系如图1所示。由图1可知：该过程经由无故障的下部油缸通过一次变锥过程实现锥度的纠正复位。故障出现时，将实际工况导入锥度变更过程中，得到锥度变更加速度为6.25 mm/min²，利用该加速度迅速作用下部油缸，油缸动作连续均匀变化。在锥度变化达到需变更量一半时（0.75 mm），油缸开始缓慢减速，直至达到一步变更锥度过程，实现初始锥度变更量（1.5 mm）。动作完成，连铸生产并未停滞。

该过程中一方面保证结晶器变锥纠正过程与铸坯凝固收缩相符，坯壳不受应力变形，不对结晶器产生额外的调宽磨损。另一方面实现调宽过程的连续均匀变化，对调宽装置的长寿化使用具有很重要的意义。

总之，该过程经由反复锥度变更过程实现结晶器宽度增加过程受阻时锥度变更过程，为连铸生产中，连续、高效、稳定、安全生产提供必要保证。

实施例2：

在连铸结晶器单侧锥度为9 mm，调宽过程锥度增加量为9 mm，拉坯速度0.8 m/min，结晶器高度900 mm，弯月面高度800 mm，当调宽过程中由于调宽平移造成上部油缸故障，得到对应的锥度变更过程中加速度和锥度变更时间关系。

由上述分析可知，调宽过程故障出现在调宽平移过程。调宽过程中相关参数即可设置为：

tanα=9/900， tanθ=(9+9)/900，V_c=800 mm/min，l=800 mm，H=900 mm

因此：

1. 锥度变更加速度：

                   （3）

2. 锥度变更过程时间：

                         （4）

本实施例2在锥度变更过程中，其得到的结晶器上口对应的时间位移关系如图2所示。由图2可知：该过程经由无故障的下部油缸通过一次变锥过程实现锥度的纠正复位。故障出现时，将实际工况导入锥度变更过程中，得到锥度变更加速度为8 mm/min²，利用该加速度迅速作用下部油缸，油缸动作连续均匀变化。在锥度变化达到需变更量一半时（4.5 mm），油缸开始缓慢减速，直至达到一步变更锥度过程，实现初始锥度变更量（9 mm）。动作完成，连铸生产并未停滞。

该过程中一方面保证结晶器变锥纠正过程与铸坯凝固收缩相符，坯壳不受应力变形，不对结晶器产生额外的调宽磨损。另一方面实现调宽过程的连续均匀变化，对调宽装置的长寿化使用具有很重要的意义。

总之，该过程经由反复锥度变更过程实现结晶器宽度增加过程受阻时锥度变更过程，为连铸生产中，连续、高效、稳定、安全生产提供必要保证。