[发明专利]一种铸坯内裂缺陷的在线预报方法

说明书

技术领域

本发明属于金属铸造领域，尤其涉及一种用于连铸生产过程中铸坯内部质量缺陷的在线预报/控制方法。

背景技术

在连铸过程中，铸坯会受到各种外力的作用而发生变形，当板坯经过弯曲段时，会受到弯曲应力的作用；当板坯经过矫值段时，会受到矫值应力的作用；在钢水静压力的作用下，铸坯会出现鼓肚变形。在这些外力的作用下，连铸板坯会产生一定的应变，若累积应变超过了临界应变，就会出现内部裂纹(简称内裂)。

内裂是常见的铸坯质量缺陷，一旦形成，对后序加工及产品的综合性能影响很大。严重的铸坯内裂，可能会导致在热轧过程中带钢分层甚至断带。

通常情况下，铸坯内部缺陷一旦形成便始终存在，难以在后序加工过程中消除。

因此，铸坯内部质量的控制只能在连铸生产过程中进行，通过改善工艺和操作水平，不断降低铸坯内部缺陷的发生率。

然而，连铸缺陷的成因非常复杂，涉及因素非常多，有时这些因素交织在一起，更使得缺陷原因难以准确界定。

当内裂缺陷形成时，一般通过铸坯的优化切割来降低缺陷对后续加工及产品性能的影响。举例来说，如果在铸坯的头末端的局部区域存在内部缺陷，则可以通过优化切割把缺陷区域切除，从而保证了剩余板坯的整体质量。

然而，铸坯出现内裂时，缺陷部位被已经凝固的坯壳所包围，在线无法检测。

常规的操作方法是，在铸坯完全切割后，在铸坯的头部或尾部取样，然后通过低倍试验检查铸坯是否有内裂。由于低倍试验周期一般在2天左右，这会严重影响连铸-热轧之间的物流衔接，而且，实际中也不可能对所有铸坯都取样检验。

基于上述原因，人们开始探索如何对铸坯缺陷进行预报。

缺陷预报有两个作用：已知铸坯缺陷发生时，预报结果给现场操作工程师或工艺人员提供了信息，在可能的情况下，及时调整生产过程控制参数，尽量缩短铸坯缺陷的持续时间；根据铸坯缺陷的预报信息，对缺陷铸坯的切割过程进行控制优化，提高产品合格率。

关于铸坯缺陷的预报方法，公告日为2006年8月16日，公告号为CN1269595C的中国专利中，公开了“一种由于结晶器冷却异常所导致的铸坯表面纵裂的预报方法”，其在结晶器钢水液面位置的下方埋入横向数列、纵向至少三排热电偶，通过数据采集系统将这些温度读入，并进行数据分析。其数据分析的步骤至少包含：在拉速稳定的条件下，某排中的某个热电偶温度突然出现下降，速率达3℃/s以上；该热电偶正下方同列的两只热电偶温度先后也出现速率达3℃/s以上的下降趋势，且相邻两只热电偶温度开始下降的时间差与即时拉速的乘积正好等于这两只热电偶的间距；这一列三只热电偶温度随时间的变化规律一致，且下排热电偶温度持续下降的时间不小于上排热电偶温度持续下降的时间。可见，该技术方案是通过在结晶器某个位置安装一定数量的热电偶，实时监测结晶器内的温度波动。当温度波动超过一定范围，且满足一定条件时，即可判断发生铸坯纵裂缺陷。

上述方法仅适用于因结晶器温度异常波动所导致的铸坯表面缺陷。

据相关研究表明，引发内裂缺陷的主要原因为：在未完全凝固的铸坯内部的固液交界面上，由于受到外力的作用而发生的形变超过了临界应变值所致，其中应变包括弯曲应变、矫直应变、鼓肚应变等。然而，尽管应变与铸坯内裂缺陷的关系密切，但应变本身也难以检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其通过实时、在线模拟计算铸坯的冷却凝固过程，获得铸坯内部的受力应变信息，再根据应变的变化趋势对铸坯的内裂缺陷进行预报。并把生产过程中的铸坯质量信息及时传递到切割L1计算机，其用于优化控制缺陷铸坯的切割过程，可提高产品质量控制精度及产品合格率。

本发明的技术方案是：提供一种铸坯内裂缺陷的在线预报方法，包括由L3级计算机、L2级计算机和L1级计算机构成的网络以及相互之间的数据传输，其中，L3级计算机负责下达生产计划指令，L2级计算机负责根据生产计划确定生产过程中的各种控制参数，并将控制参数下达到L3级计算机执行，L3级计算机执行L2级计算机下发的或操作工输入的控制指令，直接或间接控制铸机的相关设备，所述的L3级计算机至少包括公共L1计算机、铸造L1计算机和切割L1计算机，其特征是所述的在线预报方法至少包括下列步骤：

A、在现有的L2级计算机中或相同控制等级上，设置一模型计算机；

B、所述的L2级计算机通过L1级计算机，把铸造过程中的各种工艺和控制参数收集完整，然后按照一定的间隔周期发送到模型计算机；