[发明专利]双辊薄带铸轧模拟设备及其使用和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟设备，特别是涉及铸轧模拟设备及其使用方法和控制方法。

背景技术

随着减量化、节约型和循环经济等概念的提出，钢铁工业越来越重视废钢再利用问题。废钢中普遍含有大量的P、Cu、Sn、Pb、Zn等杂质元素，要从废钢中除去它们往往十分困难。在国家重点基础研究中提出，在对废钢进行处理以备再利用时，可以尝试利用双辊薄带铸轧等快速凝固技术来抑制甚至消除废钢中杂质元素的宏观偏析，使杂质元素均匀地分布于钢中，从而能够在不降低钢材性能的同时节省大量的废钢处理成本。

但是双辊薄带铸轧过程及其复杂，传热、凝固、及金属变形在不到一秒钟内完成，并且影响这一过程的因素众多，如钢液成分与过热度、铸轧速度、熔池高度等，在实际双辊薄带铸轧过程中成本较高。理论上讲，可以采用计算机进行数值模拟，但进行数值模拟计算时需要用到铸轧辊表面与薄带之间的热流密度，即铸轧界面传热热流密度。铸轧界面热流密度不仅在铸轧辊表面不同位置是不同的，而且其影响因素也非常复杂。完全通过理论计算，得到铸轧界面的传热热流是十分困难的。因此引入小型模拟实验装置，通过模拟实验研究，得到铸轧过程中各影响因素之间的匹配关系及实现稳态铸轧的各工艺参数，将模拟结果指导实际生产。

发明内容

本发明的目的是针对在双辊薄带铸轧研究的探索阶段，为避免盲目投入高昂的设备费用，采用小型模拟实验装置模拟双辊薄带铸轧过程，得到铸轧过程中各影响因素之间的匹配关系及实现稳态铸轧的各工艺参数，将模拟结果指导实际生产。

本发明采用的双辊薄带铸轧模拟的设备，包括中频感应炉、在线供气装置、在线结晶面表面附近温度场测量装置、在线熔池温度检测装置，该设备所设的模拟器结构是：底板、底板上的底支架、供中频感应炉滑动的两条平行轨道及紧固中频感应炉的限位挡块；底支架和上端水平槽钢台间有两条坚直滑杆，每个滑杆上有一个能在杆上滑动的大滑桶，两个大滑桶间连有上下两横梁；槽钢台上有液压装置，液压装置和下横梁间螺纹连接；高软化点材料制成的结晶器通过快速伸缩杆固定在小滑块上，小滑块能够在下横梁上滑动；小滑块上的辊轮能够沿着弧形导轨滚动，从而带动快速伸缩杆上的结晶器运动；弧形导轨紧固在支板上，支板固定于底支架内侧的槽内。

所述的小滑块与下横梁之间通过花键连接，迫使滑块与下横梁之间只能产生水平相对滑动。

所述紧固连接的支板和弧形导轨在槽内可以左右移动，每次移动后用紧固螺栓固定，通过调整两个弧形导轨之间的距离就可实现模拟铸轧辊缝的调整。

所述的结晶器内设置有热电偶，同外面的测温仪和计算机顺次连接而形成在线结晶面表面附近温度场测量装置。

所述的结晶器上设有内部冷却结构。

所述的中频感应炉外设有一个测温仪与计算机相连而成的在线熔池温度检测装置。

所述的双辊薄带铸轧模拟设备使用时，先要将炼钢原料预热至100～300℃后，放入中频感应炉中，当温度达到900℃～1200℃，由供气装置向感应炉中通入隋性气体在惰性保护气体下进行熔炼，当碳钢温度达到1200℃～1600℃时，添加碳钢造渣剂，进行搅拌精炼，精炼时间为2～30min，通入惰性气体，气压为3～20个大气压，吹渣后静置2～20min；在惰性气体保护条件下，保持钢液温度(1400℃～1600℃)恒定，启动模拟器上的至少一个快速伸缩杆，随着辊轮在弧形轨道上的运动，结晶器将在钢液中做旋转运动，钢液在结晶表面凝固的同时受到两结晶器的挤压作用，这就是模拟铸轧过程，结晶器上凝固的1～9mm的薄带即为所需的模拟铸轧薄带。

所述的双辊薄带铸轧模拟设备的控制步骤是①启动计算机程序，创建设备对象，比例换向阀同时获得启动信号，比例阀的常开触点闭合，油路接通；液压装置开始带动模拟器中的运动部件动作，模拟器上的两结晶器开始在钢液中开始做旋转运动，位移传感器则同时监测到液压装置的位移信号；②初始化设备对象AD，并启动该设备，开始采集AD信号，连续读取100个位移信号；③系统询问是否需要继续采集，如果需要，则回到步骤②继续采集下一组信号，同时开始计时，否则释放AD设备，结束程序，系统运动过程随之结束；④设备继续采集信号的同时，先对步骤②采集的100个数据求平均，将该平均值送比例积分(PID)控制过程，PID过程吸收平均值后，返回一个信号；系统采集一组信号耗时10ms，如果求平均和PID过程耗时正好10ms，则每采集完一组信号，系统正好处理完上一组信号；