[发明专利]一种连铸结晶器热调宽方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金连铸领域，特别是涉及一种连铸结晶器热调宽方法。

背景技术

钢铁冶金工业是一个国家的战略性产业之一，与国民经济密切相关。连铸作为钢铁生产流程中承上启下的关键环节，是当前我国钢铁生产结构调整与技术升级战略中值得重点关注的核心环节。近年来，连铸工艺已发展到很高的技术水平，以扩大生产范围，提高产品质量。特别是连铸连轧工艺兴起，连铸机必须快速匹配热轧生产节奏，提供满足热轧需规格尺寸的铸坯。同时，如何适应小批量、多规格的产品需求也是钢铁企业的重要课题。连铸结晶器热调宽技术应运而生，该技术避免了更换连铸结晶器、二次开浇带来的原材料和时间损失，提高了设备利用率、金属收得率，减少了生产消耗，降低了生产成本，是行业高度关注的连铸核心技术。

目前，连铸结晶器热调宽技术已向高速方向发展，如奥钢联热调宽的S模式、新日铁的NS-VWM(快速宽度调整连铸结晶器)技术。高速热调宽技术的最大特点是窄边的锥度变更与平行移动同时进行，大幅缩短调宽时间并减少因调宽造成的切割浪费。模型参数的设定是连铸结晶器热调宽关键技术之一，而热调宽水平加速度、窄边锥度变更的角速度是其中最核心的参数，其取值的大小对连铸结晶器在线调宽系统的安全性和可靠性起决定性作用。一旦模型参数设定不合理，连铸结晶器热调宽过程中窄边对铸坯造成过量的挤压会产生裂纹等铸坯缺陷，或造成窄边与铸坯气隙过大而影响坯壳的凝固与均匀性，严重时会引起鼓肚漏钢或粘结性漏钢的严重生产事故。

新日铁(专利US4660617A)公布了一种板坯连铸结晶器调宽方法，以坯壳强度作为调宽水平加速度等参数的设定依据，实现了高速调宽准备技术。由于其仅考虑了坯壳强度限制，未考虑中低拉速区域铸坯气隙的影响，在实际生产过程中其高速调宽必须匹配以较高拉速，否则会造成侧面“内凹”缺陷或坏壳破裂漏钢，这对于浇铸某些大断面、低拉速的钢种不匹配。

文献《结晶器在线热态调宽速度的研究》基于“坯壳应变率等于坯壳收缩率”的调宽原则来研究调宽速度，文献《Study on Casting Speed and the Speed of on-line Mould Width Adjustment of Slab Continuous Casting》依据结晶器调宽过程中坯壳受力状况，推导出调宽速度的计算方法并定量研究合理的拉速变化过程。这两种方法研究的依据都是铸坯壳的受力状态，而没有考虑调宽过程中气隙的影响。同时，其研究的模型参数仅为调宽速度，而没有综合考虑调宽水平加速度、窄边角速度等关键参数，从而不能完全保证结晶器热调宽过程中连铸生产的安全性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连铸结晶器热调宽方法，用于解决现有技术中对连铸结晶器热调宽时对关键参数的控制不当等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种连铸结晶器热调宽方法，连铸结晶器热调宽水平加速度α设定的边界条件为最大气隙及坯壳强度限制下的最小值，如式(1)所示：

α≤min(α_η，α_ε)(1)

式(1)中，α_η为连铸结晶器窄边与铸坯壳最大允许气隙限制下的最大水平加速度，单位mm/min²；α_ε为坯壳强度限制下的最大水平加速度，单位mm/min²。

在本发明的一些实施例中，0.8·min(α_η，α_ε)≤α≤min(α_η，α_ε)。

在本发明的一些实施例中，α满足式(1)要求的情况下尽量取最大值，即α＝min(α_η，α_ε)。

在本发明的一些实施例中，连铸结晶器窄边与铸坯壳最大允许气隙限制下的最大水平加速度α_η如式(2)所示：

式(2)中，η_max为连铸结晶器窄边与铸坯壳最大允许气隙，单位mm；U_C为拉速，单位mm/min；L为连铸结晶器有效高度，即钢水液面到结晶器底部的距离，单位mm。

在本发明的一些实施例中，1mm≤η_max≤4mm。

在本发明的一些实施例中，η_max＝2mm。

在本发明的一些实施例中，坯壳强度限制下的最大水平加速度α_ε如式(3)所示：