[发明专利]一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，特别涉及一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法及装置。

背景技术

炼钢连铸生产过程中，在铸坯质量稳定性的前提下，拉坯速度越高则生产效率越高。然而，拉坯速度高往往也意味着结晶器出口坯壳厚度薄。如果出口坯壳过薄，将会造成出结晶器后严重鼓肚，从而导致铸坯容易产生形状缺陷和后续辊列间的交变机械变形疲劳开裂等一系列质量问题。而这些质量问题都将不利于生产过程和铸坯质量的稳定性。另一方面，如果出口坯壳过厚，则意味着出结晶器坯壳表面温度也较低，随后铸坯表面的温度回升幅度相应加大，从而产生较大的热应力，使铸坯出现形变甚至裂纹。因此，结晶器出口安全坯壳厚度的确定一直是连铸设备与工艺设计中十分关注的问题。

常规的生产中，坯壳的安全厚度都是通过经验判断，缺乏相对客观的理论支撑，这就导致坯壳厚度的确定存在一定的不稳定性，始终存在这安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法，包括以下步骤：

测量钢材的固相线温度T_S、坯壳表面温度T_f、铸坯的宽度B、辊间距L、钢水静压力P；

通过公式计算平板的弹性模量E；

通过公式计算平板的弯曲刚度D；

通过公式计算结晶器出口与足辊间的最大鼓肚形变w_max；

以结晶器出口与足辊间的最大鼓肚形变w_max小于等于坯壳的临界鼓肚形变量w_c为判据，确定连铸结晶器出口坯壳安全厚度S的范围；

其中，α为数值因子，v为泊松比，T_s为钢材的固相线温度。

进一步地，所述临界鼓肚变形量w_c取值范围为1～3mm。

进一步地，所述数值因子α根据铸坯的宽度B和辊间距L查询获得。

进一步地，所述固相线温度T_s根据钢材的具体钢种查得。

一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取装置，包括：

参数检测模块，通过测量装置检测坯壳表面温度T_f、铸坯的宽度B、辊间距L、钢水静压力P；

计算模块，联立弹性模量E的计算公式平板弯曲刚度D的计算公式最大鼓肚形变量w_max额计算公式计算结晶以及不等式w_max≤w_c，运算得出坯壳安全厚度S_sec的范围；

输出模块，存储钢种参数以及计算出的坯壳安全厚度范围并通过显示屏幕输出坯壳安全厚度范围；

其中，α为数值因子，v为泊松比，T_s为钢材的固相线温度，w_c为坯壳临界鼓肚形变量。

进一步地，所述测温装置为红外测温仪。

进一步地，所述显示屏幕为触摸屏。

进一步地，所述临界鼓肚变形量w_c取值范围为1～3mm。

进一步地，所述数值因子α根据铸坯的宽度B和辊间距L查询获得。

进一步地，所述固相线温度T_s根据钢材的具体钢种查得。

本发明提供的连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法及装置，该方法基于不均匀温度场平板的弹性形变，通过对铸坯的固相温度以及表面温度的测量结合热力学运算得出坯壳的安全厚度范围；相比目前常用的经验法具有明确的理论依据，从而更为可靠，特别是为高拉速连铸的结晶器出口安全坯壳厚度研究提供了可靠的途径。

附图说明

图1为本发明实施例提供的连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法的流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法，基于不均匀温度场平板的形变，计算连铸结晶器出口与足辊间坯壳的最大鼓肚形变量；以最大鼓度量小于等于临界鼓肚形变量为判据，计算连铸结晶器出口坯壳安全厚度。

测量钢材坯壳表面温度T_f、铸坯的宽度B、辊间距L以及钢水静压力P。本方法通过常规的炼钢红外测温设备分别测量铸坯钢材的固相线温度T_s和坯壳表面温度T_f，以此作为可变参量，计算相关中间变量进而获取铸坯的最大鼓肚形变w_max。