一种连铸坯切割过程定尺补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种连铸坯切割过程定尺补偿方法，其关键技术特征主要在于从钢种角度出发，深入分析其连铸过程密度随温度的变化关系。基于以上结果，结合连铸坯凝固传热数学模型及连铸过程实时工况及相关工艺参数对连铸坯切割处横截面温度场进行确定。在此基础上，运用色差分析法结合加权平均法得到连铸机切割位置处铸坯等效密度。在上述内容的基础上，结合连铸坯断面尺寸进行相关计算，求得连铸坯切割过长定尺补偿值。通过以上技术内容最终实现连铸坯精准定重切割。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于钢铁冶金连铸
，主要用于阐述一种连铸坯切割过长定尺补偿方法。
技术介绍
随着钢铁行业精益制造和精准控制的不断发展，轧材成材率、轧制精度已经逐渐成为衡量钢材轧制过程精准度的关键指标。然而，连铸坯的切割精度是提高轧制过程轧材成型精度的重要制约因素。连铸坯切割精度低导致的坯料长度漂移将导致最终轧制产品尺寸及形状精度的降低。这一现象极大地限制着钢材轧制成型产品的质量和生产效率。现如今对于国内绝大多数钢厂来讲，其连铸机均使用以定尺对铸坯切割长度进行确定，认为按照定尺长度切割的铸坯重量保持一致，并将其用于后续加热和轧制过程。然而，钢从液态凝固冷却到室温的过程中密度会随着温度的降低而不断变化。对于特定钢种的特定断面尺寸连铸坯生产过程，由于钢液过热度的不断耗散及连铸过程拉速、二次冷却区各段水量的波动，导致切割点处连铸坯密度的上下浮动。对于连铸过程定尺切割系统，在切割铸坯长度保持不变的条件下，不同切割批次的铸坯重量将有一定差异。因此，相同定尺下的连铸坯重量也会相应存在差异，最终导致了钢材轧制过程废品率的升高和轧制效率的下降。为了解决此问题，国内部分钢厂使用定尺切割系统结合定尺称重系统对连铸坯进行切割。首先，利用定尺称重系统对每根铸坯的重量进行测定，进而获得预设重量与实测重量的偏差值。然后，将上述偏移值换算为定尺长度的修正值。从而在连铸坯切割过程中通过不断调整定尺长度来最终实现连铸坯定重切割。然而，上述连铸坯定重切割方法中铸坯的预设重量通常利用铸坯的体积与密度的乘积来表示。此种表示方法存在以下两方面误差：(1)上述方法中，密度通常被认为是常数且不随钢种的变化而改变，实际上钢在连铸过程中经历着一系列相变过程，各相的密度随着温度均有所变化。(2)连铸过程中时刻存在着拉速、水量的变动及钢液过热度的耗散，此现象将导致不同浇次的连铸坯在切割位置处温度分布存在差异，进一步引起铸坯密度的变化。上述两方面因素均会对连铸坯定尺切割精度造成一定程度的影响。
技术实现思路
本专利技术核心技术为提出一种新的连铸坯切割过程定尺补偿方法。首先从钢种角度出发，深入分析其连铸过程密度随温度的变化关系。基于以上结果，结合连铸坯凝固传热数学模型及连铸过程实时工况及相关工艺参数对连铸坯切割处横截面温度场进行确定。在此基础上，运用色差分析法结合加权平均法得到连铸机切割位置处铸坯等效密度。在上述内容的基础上，结合连铸坯断面尺寸进行相关技术，求得连铸坯切割过长定尺补偿值。通过以上
技术实现思路
最终实现连铸坯精准定重切割。为解决上述技术问题，本专利技术相关技术方案主要由三方面构成：(1)根据目标钢种成分及连铸冷却条件计算得到连铸冷却过程中的连铸坯的相组成，采用混合定律(式1，式2)对目标钢种各相的相关热物理性能(密度、比热、导热系数、热焓等)进行计算，最终获得目标钢种热物性参数随温度和相组成的变化规律；Rt＝xαPα+xβPβ+PIIIFS(2)(2)根据目标钢种连铸过程工艺参数(拉速、过热度、冷却强度等)结合凝固传热数值模型进行典型钢种连铸坯凝固传热计算，阐明特定工况下连铸坯横截面在任意时刻的温度分布规律。结合现场测温及射钉试验验证凝固传热模型的准确性，通过不断矫正凝固传热模型实现连铸坯温度场预测的准确性。(3)对连铸坯切割处的铸坯横截面温度场分布规律进行分析，将横截面上的温度分布转化为密度分布，在此基础上，运用色差分析法得出切割点处连铸坯等效密度ρ*。结合连铸坯横截面积S和定尺长度L求得连铸坯定尺切割重量M。将其与预设铸坯切割重量M0进行对比并换算，求得定尺长度实时补偿值L’，由此得到修正的定尺长度L*＝L+L’。该修正的定尺长度能适应钢种成分、温度以及连铸工艺参数的实时波动，更精确地提供连铸坯定尺切割方案，最终有利于钢材轧制精度的提升。附图说明图1为一种连铸坯切割过程定尺补偿方法实施路线；图2为目标钢种密度对温度的变化曲线；图3为连铸机切割位置处连铸坯横截面温度场分布云图(1/4横截面)；图4为连铸坯截面密度分区示意图(1/4横截面)。具体实施方式下面以具体实施案例，针对某钢厂连铸生产YQ450NQR1钒微合金化钢为例对本专利作进一步说明。YQ450NQR1钢的化学成分如表1所示。YQ450NQR1钢连铸工况及相关冷却工艺参数分别见表2和表3。表1YQ450NQR1钢化学成分(单位，％)CSiMnPSCuCrNiVN0.1230.421.330.0120.00730.2880.2810.1590.120.0125表2YQ450NQR1钢浇铸工况表3二冷各区长度及水量分布(L/min)本专利具体实施方式如下：采用混合模型(式(1))对YQ450NQR1钢热物性参数(密度、比热、导热系数、热焓等)进行计算，得到随温度变化的热物性参数变化规律(图1)。针对YQ450NQR1钢密度随温度的变化规律曲线进行分段拟合，得到密度-温度定量关系见式(3)。ρ＝-0.324×T+7826.7，R2＝0.9931(216℃≤T≤796℃)＝-0.516×T+8006.8，R2＝1(796℃＜T≤1476℃)＝-0.019×T3+85.167×T2-127560×T+6×107，R2＝0.9958(1476℃＜T≤1515℃)＝-0.8725×T+8264.3，R2＝1(1515℃＜T≤1689℃)(3)根据YQ450NQR1钢连铸过程工艺参数(表2)和连铸机参数(表3)建立凝固传热数值模型，针对实际连铸工况进行凝固传热计算，得到YQ450NQR1钢连铸坯横截面在连铸机不同位置处的温度分布规律。在YQ450NQR1钢连铸坯凝固传热计算的基础上结合现场测温及射钉试验验证凝固传热模型的准确性，通过不断矫正凝固传热模型实现连铸坯温度场预测的准确性，相关验证数据见表4。表4模型计算值与实测温度值的比较在对YQ450NQR1钢连铸坯凝固传热模型进行校正的基础上，针对连铸坯切割处的铸坯横截面温度场分布规律进行分析，此处以不同拉速条件下的凝固传热过程为例进行说明，见图3。运用式(3)将YQ450NQR1钢连铸坯横截面上的温度值换算密度值，在此基础上运用色差分析法得出不同密度区域(图4)所占比例。基于以上研究内容，定义连铸坯横截面平均密度ρeρi·:区域i的密`xi:区域i所占的面积比结合式(4)计算出YQ450NQR1钢连铸坯切割点处横截面平均密度，从而求得不同拉速下定尺长度连铸坯的重量。定尺长度取7m，断面尺寸360×450mm，计算结果见表5所示。表5不同拉速条件下的YQ450NQR1钢连铸坯切割重量由以上计算结果可知，对于YQ450NQR1钢连铸坯，拉速每增加0.1m/min，连铸坯定尺切割段称重增加约50kg。以拉速为0.5m/min时的切割铸坯重量作为切割重量M0＝8565.2kg。当拉速波动的情况下(假设拉速增大至0.6m/min)，定尺切割重量M＝8519.5kg。结合连铸坯横截面积S(0.36m×0.45m)，定尺长度L(7m)及等效密度ρ*(7512.8kg/m3)求得定尺长度实时补偿值计算式见式(5)。L’＝(M0-M)/(S×ρ*)(5)通过计算求得L’≈0.0375m，由此得到修正的定尺长度L*＝L+L’＝7.0375m。本专利技术的有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连铸坯切割过程定尺补偿方法，其特征在于，从钢种角度出发，深入分析其连铸过程密度随温度的变化关系。基于以上结果，结合连铸坯凝固传热数学模型及连铸过程实时工况及相关工艺参数对连铸坯切割处横截面温度场进行确定。在此基础上，运用色差分析法结合加权平均法得到连铸机切割位置处铸坯等效密度。在上述内容的基础上，结合连铸坯断面尺寸进行相关技术，求得连铸坯切割过长定尺补偿值。通过以上技术内容最终实现连铸坯精准定重切割。

【技术特征摘要】
1.一种连铸坯切割过程定尺补偿方法，其特征在于，从钢种角度出发，深入分析其连铸过程密度随温度的变化关系。基于以上结果，结合连铸坯凝固传热数学模型及连铸过程实时工况及相关工艺参数对连铸坯切割处横截面温度场进行确定。在此基础上，运用色差分析法结合加权平均法得到连铸机切割位置处铸坯等效密度。在上述内容的基础上，结合连铸坯断面尺寸进行相关技术，求得连铸坯切割过长定尺补偿值。通过以上技术内容最终实现连铸坯精准定重切割。2.根据权利要求1所述的方法，根据目标钢种成分及连铸冷却条件计算得到连铸冷却过程中的连铸坯的相组成，采用混合定律对目标钢种各相的相关热物理性能(密度、比热、导热系数、热焓等)进行计算，最终获得目标钢种热物性参数随温度和相组成的变化规律。3.根据权利要求2所述的方法，根据目标钢种连铸过程工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，窦坤，韩延申，孟令涛，刘少伟，曹玲玲，文艳梅，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11