[发明专利]三维动态配水的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金机械制造技术领域，具体涉及连铸生成过程中一种三维动态配水的控制方法。

背景技术

连铸机二冷配水主要是通过吸收铸坯中的热量，降低铸坯的温度，实现铸坯的凝固，从而实现铸坯的生产。二冷配水主要通过喷嘴喷射到铸坯表面的水量实现降低铸坯的温度。在实际生产过程中，铸坯温度降低的速度和均匀性直接影响最终铸坯的质量。铸坯在生产过程中，铸坯宽度随客户的需求变化，但是铸机的基本不会发生改变，因此当铸坯宽度变窄时，如果铸机参数不改变，直接导致铸坯角度温度过冷，产生角部裂纹，降低铸坯的质量和合格率。

目前应对这些问题，大多数钢厂都采用经验方法进行喷嘴调节，或者边生产边调节工艺参数，避免角部温度过低。现在的动态配水都无法解决这个问题，只能通过线下的模拟和反复的实验解决，这个过程不仅仅耗费大量的人力和物力，而且解决效果也不尽如人意。

由于二冷配水主要通过喷嘴实现铸坯冷却，但是目前的动态配水控制方法没有考虑喷嘴的实际安装尺寸和喷嘴的喷水特性，而喷嘴的这些参数都直接影响到铸坯的温度场均匀性，因此假设喷嘴安装参数和喷水特性都处于最佳状态，假设喷嘴能够铸坯表面形成均匀的水斑，都不能真实反映铸坯真实生产情况，因此无法给出铸坯表面温度是否会导致过低的后果。其次由于没有喷嘴各种参数，因此当铸坯表面温度不均匀时，也无法给出如何调整喷嘴参数，使铸坯表面温度均匀，达到合理的冶金工艺要求。

因此，如何在铸坯拉速波动或者生产工艺变化，铸坯表面温度不均匀时，进行三维动态配水的控制，给出喷嘴参数合理的调整成为工艺的一个重要环节。 

有关这方面的文献报道例如申请号为201010547459.5的名为方坯连铸机二冷配水先进控制方法的发明专利，公开了一种包括拉坯速度、中包钢水温度与二冷配水水量控制的方坯连铸机二冷配水控制方法，具体是：将拉坯速度这个参数按照工艺规定的时间间隔内采用有效拉速的方法进行处理，并且当拉速的波动超过给定范围时再改变给定水量，以防止铸坯表面温度出现过大波动，从而保证使冷却回路水量的变化与拉速的变化之间有一个延迟；针对浇注温度可能出现波动较大的状况，以中包钢水温度或过热度作为前馈信号，对二冷区各段给定水量加以修正，动态计算出二冷区各段配水量；经过上述步骤，实现对方坯连铸机二冷配水的控制。本发明可以防止铸坯表面温度出现过大波动，能够动态计算出二冷各段水量，从而解决了传统的冷却水量-拉速设定方法的不足。然而，上述专利并没有涉及到如何调整喷嘴参数，使铸坯表面温度均匀，从而实现在线动态配水。而这方面技术尚未有公开文献披露。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，本发明提出一种三维动态配水控制方法，要实现当铸坯拉速波动或者生产工艺变化时，铸坯表面发生温度不均匀时，将给出合理的喷嘴调节方案，使得铸坯的角部温度能够达到合理的冶金工艺要求，从而实现在线动态配水。

本发明所采用的技术方案是：一种三维动态配水的控制方法，将喷嘴的位置参数和喷嘴的水量参数引入控制方法中，其特征在于，包括以下步骤：

首先，根据喷嘴的位置参数和喷嘴的水量参数，计算得到喷嘴单位水量的水在铸坯表面形成水斑形状和水流密度分布情况；

其次，在喷嘴位置不变情况下，计算铸坯表面的实际水流密度分布情况：计算方法是在单位水量基础上乘以实际水量大小，即得到实际的水流密度情况；当喷嘴的位置发生改变时，重新计算单位水量的水斑形状和水流密度分布即可；

再次，建立水密度与热流的换算公式，实时计算得到整个铸坯温度分布情况，特别是角部的温度情况；当铸机宽度两侧喷嘴具有独立调节功能，三维动态配水的控制方法通过计算得到铸坯表面温度与冶金工艺参数进行判断，给出两侧喷嘴的位置调整参数和水量调整参数，从而使铸坯表面温度均匀性达到冶金工艺要求。

本发明的有益效果是：本发明的三维动态配水的控制方法通过引入喷嘴的安装参数和喷嘴特性，能够实时计算喷嘴在铸坯表面形成的真实水斑情况，真实反映铸坯表面温度；其次由于有喷嘴的安装位置参数，当铸坯拉速波动或者生产工艺变化或铸坯表面发生温度不均匀时，此三维动态配水控制方法，将给出合理的喷嘴调节方案，使得铸坯的角部温度能够达到合理的冶金工艺要求。

附图说明

图1是本发明的三维动态配水的控制方法中的板坯的三维模型。

图2是正常铸坯生产时喷嘴布置图。

图3是铸坯宽度发生变化时喷嘴调整布置图。

图4是喷嘴参数控制流程图。

具体实施方式