[发明专利]连铸板坯的质量预测和质量控制的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及在钢的连续铸造工艺过程中，对铸造中的钢液和所铸造的板坯的质量、以联机方式进行预测的方法和装置；根据预测结果、以联机方式进行质量控制的方法和装置；以及存储用来完成这些方法的程序的存储媒体。

背景技术

以前，用连续铸造法制造的板坯的质量由操作指标进行管理。例如，在炉料的接缝处，以钢水包流出的熔渣流出量比管理值大的场合；在把中间包内的钢液浇注到结晶器里的浸入式水口内，因氧化物系的非金属夹杂物附着而浸入式水口趋向于闭塞的场合；或者结晶器内弯液面部(钢液液面)的钢液流动状况因夹住浸入式水口而变成左右不对称的场合等等都被确认为操作指标异常的场合，在与被确认为异常的部位相当的连铸板坯上、在送到下一道的压轧工序之前进行详细的质量调查，将那些纯度不好的板坯降级处理。

即使在这些场合下不进行降级处理，质量调查本身不仅还会成为较大的工作负担，而且会引起所铸造的全部板坯张数中、直接送往压轧工序的板坯的比例(直送率)降低，打乱连铸和压轧工序的匹配，从而成为制造成本升高的主要原因。

另一方面，在操作指标方面没检测到异常的状态下，将板坯保持原样、按预定通道压轧时，会出现这种情况，即在压轧后的钢板上可看到制品的缺陷，这种场合也使最终制品的成品率降低，从而使制造的成本大幅度提高。

而推断连续铸造法中的钢液里的非金属夹杂物行为的手法，最一般的是进行采用水模型的仿真实验，或进行利用简易的解析解的仿真计算，以及进行由数值解析确定的紊流中的微细颗粒移动的仿真计算。至今、在实施降低钢中非金属夹杂物的对策时，都是把这些知识作为基础，正在开发研制新的中间包形状和利用电磁力的连续铸造结晶器内的钢液流动控制技术等并使其实用化。

另外，最近的计算机的计算能力显著的进步使连续铸造法中的非金属夹杂物行为的极精密的推断成为可能，能对紊流的钢液中的非金属夹杂物的合为一体和新的非金属夹杂物的生成进行仿真。

但是，上述的与非金属夹杂物的生成相关的仿真是实验室或机上的单方面的推断，其目的是在连续铸造结束后、宏观地说明在铸造中采取的钢液试样或从板坯采取的钢的试样的非金属夹杂物行为，宏观地说明作业中实施的诸对策和操作条件变更的效果，得到对设备、操作的最合适指导，不适用于在铸造过程中的钢液中非金属夹杂物的动态预测，也不适用于作为结果的板坯内部质量的动态预测。

其原因是因为(1)没有精度较高的分析钢中的非金属夹杂物的技术、非金属夹杂物的仿真计算时的条件设定不正确；(2)以前的分析手法缺少迅速性，而且要得到精度高的预测结果，过分花费时间；在连续铸造中、极难用联机方式预测板坯的非金属夹杂物行为。

发明的公开

本发明的目的是提供一种连续铸造的方法，该方法是在连续铸造工艺过程中，用工艺的操作条件的实际值或推断值，由数学模型预测钢液中和板坯中的非金属夹杂物行为，而且在连续铸造中，在钢水包、中间包、结晶器和板坯的规定位置和经过规定的连续铸造时间、实施定点取样，由迅速分析机构测定上述非金属夹杂物行为，通过适用这些迅速分析数据、而且提高由上述数学模型确定的预测结果的精度，能以联机方式预测连铸板坯中的非金属夹杂物的组成、重量、粒度分布等，而且根据这预测的结果，以联机方式控制连续铸造的工艺参数，在板坯的凝固过程，把板坯中捕捉的非金属夹杂物量抑制到最小限度而制造板坯内部质量优良的连铸板坯的。

本发明提供一种连铸板坯的质量预测方法，该方法具有下述各个步骤，即，连续地计算钢水包出口的非金属夹杂物分布；通过把该钢水包出口的非金属夹杂物分布输入到给出中间包的操作数据的中间包的数学模型中，连续地计算中间包出口的非金属夹杂物分布；通过把该中间包出口的非金属夹杂物分布输入到给出结晶器的操作数据的结晶器的数学模型中，连续地预测在结晶器中所铸造的板坯的质量。

本发明还提供一种连铸板坯的质量控制方法，该方法具有下述各个步骤，即，连续地计算钢水包出口的非金属夹杂物分布；通过把该钢水包出口的非金属夹杂物分布输入到给出中间包的操作数据的中间包的数学模型中，连续地计算中间包出口的非金属夹杂物分布；通过把该中间包出口的非金属夹杂物分布输入到给出结晶器的操作数据的结晶器的数学模型中，连续地预测结晶器中所铸造的板坯的质量，根据预测的板坯的质量，自动地变更操作条件。