[发明专利]一种控制400系不锈钢连铸机结晶器液位精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高400系不锈钢连铸机结晶器液位控制精度的方法。通过制定塞棒运动控制算法、优化公式中的参数和液面稳定时增加塞棒抖动来实现不锈钢连铸机结晶器液位的稳定和提高控制精度，解决塞棒上端液面结壳的问题并使结晶器液位控制精度稳定在正负3mm的范围内。

技术领域

本发明属于自动控制领域，涉及一种不锈钢连铸机结晶器液位塞棒控制系统。

背景技术

连铸是指使钢水连续不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却全部凝固后，切成坯料的铸造工艺。连铸机结晶器液位自动控制系统是连铸机生产的关键技术之一，对于降低工人的劳动强度提高生产效率，减少溢钢和漏钢事故保证连铸机的安全生产，提高铸坯的质量与产量非常重要。目前连铸机结晶器液位控制是通过控制塞棒上下移动进而控制中间包钢水流出的量来保证钢水液面波动在一定范围之内。

400系不锈钢具有很强的抗高温氧化能力，而且与碳钢相比，其物理特性和机械特性都有进一步的改善，大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。常用的400系不锈钢品种中有含铬18%的430型及含铬13%的410型和420型不锈钢型号，其中430型不锈钢型号使用量最大。400系不锈钢品种目前加入微量铌、钛、铜和铝元素可以提高其深冲性能、可焊性、耐腐蚀性能和抗高温强度，可部分取代304型不锈钢型号。目前加上述微量元素后的400系不锈钢品种的型号有SUS430LX、430JIL、444、445M2、NSS447M1等。400系不锈钢作为一种金属材料，再进一步深加工具有广泛的作用，在汽车排气管、洗衣机内筒、餐厨具、家电产品、医疗设备、热水器、房顶板、幕墙及电厂设备等各行业应用非常广泛。由于400系不锈钢钢水的流动性差，容易形成中包结壳，且400系不锈钢钢水在润滑剂不均匀融化不好时结晶器脱模困难，所以在400系不锈钢钢水浇铸过程中结晶器液位波动过大控制不稳定，铸坯表面容易形成皮下夹渣以及纵裂，在后期研磨加工中产生的不良品较高，直接影响最终产品的质量。

目前国内市场上结晶器液位的控制精度在+-5mm的范围内，例如陈宇的文章编号：1007-9416（2013）04-0035-01《结晶器液位控制系统在连铸机的应用》中提到稳定时控制精度在+-5mm；中国冶金第16卷第4期《连铸机塞棒自动开浇与液位控制系统的设计》中指出正常稳定的工作状态下液面控制精度±5mm。机床与液压第40卷第2期《连铸机液位自动控制系统设计》中提到液位控制的几种算法方式，东北大学李刚硕士论文《连铸机结晶器液位控制系统的设计与应用研究》中也对算法进行了研究，二者均未明确提出自己的算法公式，其中论文《连铸机结晶器液位控制系统的设计与应用研究》提出了存在塞棒和水口的沉积物会造成液面突变，没有提出切实可行的方法。专利CN 107598109 A和甘肃冶金第36卷第6期《方坯连铸机结晶器内钢水液面自动系统技术设计》均对结晶器液位控制系统的组成进行了研究，均没有提出控制算法，没有解决在液面相对稳定时塞棒长时间不动，会在塞棒、水口周围会形成粘钢，当粘钢突然掉落会造成液面的波动或者粘钢继续增大造成塞棒锥度变形而无法实现自动控制及400系不锈钢炼制中由于钢水的特性，中间包上端容易形成结壳，将塞棒的位置固定住，无法实现自动控制的问题。另外有一种声音是液压控制速度快、线性好，但存在油箱液压泵固定在地面上，需要用软管连接，中包车移动时，软管经常出现漏油等问题。目前结晶器液位控制对特殊钢种的应用研究不足，主要原因是自动控制技术与冶金技术相结合的存在一定的脱节，作控制研究的人员没有深入研究冶金技术，针对钢种的特性进行改善。本发明在利用电动缸的基础上，对算法公式和控制方式进行了改进，使400系不锈钢连铸机结晶器液位控制精度稳定在±3mm且液位控制稳定波动小。

发明内容

为了解决现有的400系不锈钢结晶器液位自动控制的问题，本发明的目的是提高不锈钢结晶器液位的稳定，将控制精度控制在+-3mm的范围内，同时解决塞棒周围粘钢和塞棒上端与中包结壳粘连的问题，降低工人的劳动强度，减少后期产品的不良率。