[发明专利]连铸板坯三维动态配水水量设定及可控轻压下实现的方法

说明书

技术领域

本发明属于连铸工艺技术领域，具体涉及一种连铸板坯三维动态配水水量设定及可控轻压下的方法。

背景技术

目前连铸二冷配水主要分为两种模式，一是静态配水，即冷却水和拉速直接关联，二冷水量随拉速的提高而增加，静态配水没有考虑铸坯的热滞后状态，非稳态浇注时(拉速变化时)铸坯的表面温度会发生明显的升温或降温。二是动态配水，其基本思想是以奥钢联提出的坯龄模型为基础，将铸坯分解成若干微小切片，上部切片经过一定时间转移到下部，即对下部切片的铸坯温度产生影响；动态配水通过设定各冷却区出口的表面温度，采用坯龄模型反算出铸坯各冷却区所需要的冷却水量，解决了非稳态浇注下铸坯温度的波动问题，奥钢联提出采用动态二冷配水后，当滞坯时间小于5min时，铸坯表面的温度波动小于±30℃。动态二冷配水是2000年以后发展起来，2008年后在国内迅速发展，目前国内板坯连铸机几乎80％采用了动态配水。国外较为成熟的是奥钢联和西马克研发的动态配水模型；国内中冶京城、中冶赛迪以及中冶连铸等冶金设计院相续也开发了动态配水模型，并陆续在各自设计的连铸机上投入使用，均获得了良好的效果，尤其对铸坯表面质量的改善效果明显。但实际上二冷区铸坯表面的冷却水量分布是不均匀的，而目前的动态二冷配水是一维的，无法输入二冷水量这一复杂的边界条件，也不能准确确定铸坯的角部温度，因此造成反算的二冷冷却水量不准确。

板坯连铸轻压下是指在凝固末端合适的两相区区间内利用铸机夹持辊或其他专门设备在线对板坯实施一定量的压下，用以抵消板坯凝固末端的体积收缩，减轻铸坯中心宏观偏析及中心疏松程度的连铸过程压力加工技术。轻压下技术可分为静态轻压下和动态轻压下，静态轻压下主要是在浇铸前预先设定好辊缝，按照设定的拉速和工艺条件进行浇铸，静态轻压下可操作性和抗外界干扰能力强，调控误差小，但可调性和适应能力差，且功能单一。动态轻压下可控性强，比较灵活，可远距离调整辊缝和辊缝收缩，能跟踪凝固末端实施压下，压下范围大，但调控误差大，技术要求高。相比之下，动态轻压下技术比静态轻压下更具优势。随着轻压下相关技术的不断完善，动态轻压下将越来越显示其优越性。目前，国际上已成功应用动态轻压下技术的公司主要有奥钢联VAI、德国西马克德马格(SMSDemag)、日本住友重机和意大利达涅利等。虽然轻压下技术已经相对成熟，但仍存在五点问题：(1)目前应用的轻压下模型以VAI模型为主，压下区间在几个扇形段内，输出时完全依据计算的中心固相率，而实际生产中板坯横截面温度呈现W形状，中心温度与边部温度不相等，从而给计算带来一定误差。(2)在二维模型中，铸坯中心固相率与宽度无关，在相同拉速条件下，不同宽度，其压下位置相同。(3)由于未考虑复杂的横向边界条件，模型不能给出铸坯最终凝固终点的W形状。(4)生产中往往无法考虑到现场设备及其运行状态对压下过程的影响，如当压下段位于铸机矫直段时，压下效果很差甚至导致更严重的铸坯质量问题。(5)当设备运行出现故障如轧辊损坏或者传感器漂移等，无法及时的反馈到控制台而压下过程仍继续则同样会影响压下效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种连铸板坯三维动态配水水量设定及可控轻压下实现的方法，所述三维动态配水水量设定是通过建立三维动态二冷配水模型后，根据现场生产条件和生产要求反向计算得到铸坯浇铸时的二冷区冷却水量，将计算得到的二冷区冷却水量信号发给现场PLC，由PLC控制执行器，完成冷却水量的控制。同时，根据轻压下需求，冷却水量随拉速的改变而变化，冷却水量是通过所述三维动态二冷配水模型的反算功能计算得到的，进而实现对轻压下过程中压下位置的控制。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种连铸板坯三维动态配水水量设定的方法，所述方法包括数据采集、建立三维动态二冷配水模型和铸坯冷却水量的设定；

所述数据采集包括：检测不同季节的铸坯表面温度分布和不同时刻浇铸时铸机的温度，记录为数据A。

进一步地，所述建立三维动态二冷配水模型包括：

以凝固理论为基础，所述数据A为参数，以铸坯宽度、铸坯长度和铸坯厚度为三个方向建立空间坐标系；最终建立三维动态二冷配水模型；

所述三维动态二冷配水模型用于实现在线显示、跟踪及控制，直观准确地给出铸坯中心及角部温度，以及铸坯典型位置的坯壳厚度和液芯形貌。

进一步地，所述铸坯长度和铸坯厚度的方向采用坯龄模型，所述铸坯宽度的方向采用分块模型。

进一步地，所述铸坯表面的温度分布包括铸坯表面的中心、边部和角部温度。