用于连铸坯浇铸的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种用于连铸坯浇铸的控制方法，通过在连铸生产过程中在线采集连铸浇铸工艺，实时跟踪凝固末端位置，预测凝固组织结构，给出相应的动态轻压下控制策略，从而保证动态轻压下系统能长期、稳定地发挥轻压下效果的控制模型。克服了现有的动态自动控制系统只能判断凝固末端的变化，而无法判断凝固组织的变化，导致无法长期地保证轻压下系统最佳功能的稳定实现的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
在连铸生产中，铸坯内部尤其是板坯内部一般都会存在中心偏析、中心疏松及内 裂等中心质量问题，影响连铸坯的性能及后续加工。为了提高连铸坯质量，人们开发出一系 列方法抑止中心偏析的产生。其中轻压下技术是经过多年生产实践验证，最有效且经济的 方法之一。 轻压下技术是一种在连铸过程中对凝固末端前沿某段区域内，由连铸扇形段(板 坯)或是拉矫机架(方坯)通过相对常规辊缝设置加大了辊缝收縮，从而使凝固中的连铸 坯在经过这个区间时受到一定的压下力而主要在厚度方向上产生一定变形，这些变形一方 面给予铸坯凝固末端前的快速凝固造成的较大凝固收縮进补偿，防止中心疏松；另一方面 促成了连铸坯凝固前沿和糊状区发生一系列轻微变化，阻止了中心偏析的形成。在这项技 术的发展经过两个阶段，从早期的静态轻压下技术到近年得到快速发展的动态轻压下技 术。静态轻压下技术，是在开浇前预先设定轻压下参数，即每个机架的辊缝值，在整个开浇 过程中维持此辊缝值不变，虽然静态轻压下能稳定地实现轻压下的功能，但它无法适用于 复杂的连铸生产条件。所谓动态轻压下技术，是在连铸生产过程中，根据连铸工艺的变化， 动态跟踪连铸坯凝固末端的变化，实时下达轻压下指令的一种连铸工艺自动控制技术。动 态轻压下的连铸工艺变化的情况下能快速进行反应，从而更好实现轻压下的效果。 经过多年的动态轻压下开发和应用实践，现在的动态轻压下主要根据传热模型在 线地跟踪凝固末端位置，实时判断轻压下区间是否需要变动，而压下量和压下速率的设置 实际上一直以来都是根据经验设定。因此存在这样的现象一台连铸机的动态轻压下系统在 刚刚安装时， 一般都要经过数个月的调试期，保证动态轻压下的传热模型能正确反映连铸 机的冷却能力和设置的轻压下参数能发挥作用。然而在调试后当工艺发生较大改变或是时 间较长，一般是一到两年的时间后，连铸机的生产工艺相对在调试期间的情况发生一定的 变化，动态轻压下系统虽然能正常实施动态轻压下动作，但是其效果往往不如最开始调试 期的效果好。 在连铸现场，由于浇铸工艺的复杂多变，往往存在同一种钢种今天浇出来的连铸 坯组织结构与昨天拉出来的连铸坯组织存在较大区别，如果对比两年的连铸坯凝固组织的 变化情况，则存在非常大的波动。 专利技术人发现现有的动态自动控制系统，只能判断凝固末端的变化而无法判断凝固 组织的变化，导致无法长期地保证轻压下系统最佳功能的稳定实现。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种，能够解决现有的动态自动控制 系统，只能判断凝固末端的变化而无法判断凝固组织的变化，导致无法长期地保证轻压下系统最佳功能的稳定实现的问题。在本专利技术的实施例中，提供了 一种，包括以下步骤 采集连铸机状态，当连铸机处于浇铸状态时，采集连铸机的浇铸工艺参数； 根据凝固末端跟踪模型计算连铸坯的温度分布、凝固末端位置和固相率fs，并估 算出连铸坯的第一压下区间； 根据温度分布判断连铸坯在各个阶段的凝固速度，并根据凝固速度和浇铸工艺参 数采用凝固组织预测模型预测第一压下区间内的凝固组织结构，以及得到连铸坯的中心等 轴晶区面积与柱状晶区的面积比fee和晶粒尺寸小； 根据凝固末端位置和固相率fs，以及凝固组织结构、面积比fec和晶粒尺寸小，确 定轻压下的压下区间、压下量S和压下速率v，并转化成目标执行机架和目标辊缝值S; 读取实际轻压下工艺参数，将目标辊缝值S与实际辊缝值进行比较，如果目标辊 缝值S与实际辊缝值的差值大于预设阈值，根据目标执行机架和目标辊缝值S执行相应动 作。 在上述实施例中，通过在连铸生产过程中在线采集连铸浇铸工艺，实时跟踪凝固 末端位置，预测凝固组织结构，给出相应的动态轻压下控制策略，从而保证动态轻压下系统 能长期、稳定地发挥轻压下效果的控制模型。克服了现有的动态自动控制系统，只能判断凝 固末端的变化而无法判断凝固组织的变化，导致无法长期地保证轻压下系统最佳功能的稳 定实现的问题。附图说明 此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中 图1示出了根据本专利技术一个实施例的流程图； 图2示出了根据本专利技术一个优选实施例的连铸坯切片示意图； 图3示出了根据图2实施例的采用差分法计算切片内温度的示意图。具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。 要保证动态轻压下系统长期稳定地发挥其作用不但要求连铸机进行定期有效的 维护，更要求保证在调试期间累积下来的经验和长期生产过程中得到的经验耦合入合金凝 固基础理论中，由系统本身根据中心偏析产生的原因，跟踪连铸状态的变化，自动学习和调 整动态轻压下控制模型。 关于连铸坯中心偏析的产生，有以下研究结论要达到最佳的轻压下效果需要有 一定的等轴晶；柱状晶发达的连铸坯与等轴晶比率大的连铸坯其中心偏析产生的机制不相 同；柱状晶发达的连铸坯不可以实施较大的压下量，以防加重中心偏析和造成内裂；等轴 晶发达的连铸坯V型偏析严重，轻压下作用实施要早。 图1示出了根据本专利技术一个实施例的流程图，包括以 下步骤 S102，采集连铸机状态，当连铸机处于浇铸状态时，采集连铸机的浇铸工艺参数； S104，根据凝固末端跟踪模型计算连铸坯的温度分布、凝固末端位置和固相率fs， 并估算出连铸坯的第一压下区间； S106，根据温度分布判断连铸坯在各个阶段的凝固速度，并根据凝固速度和浇铸 工艺参数采用凝固组织预测模型预测第一压下区间内的凝固组织结构，以及得到连铸坯的 中心等轴晶区面积与柱状晶区的面积比t。和晶粒尺寸小； S108，根据凝固末端位置和固相率fs，以及凝固组织结构、面积比fe。和晶粒尺寸 小，确定轻压下的压下区间、压下量S和压下速率v，并转化成目标执行机架和目标辊缝值 S ; S110，读取实际轻压下工艺参数，将辊缝值S与实际辊缝值进行比较，如果目标辊 缝值S与实际辊缝值的差值大于预设阈值，根据目标执行机架和目标辊缝值S执行相应动 作。 在本实施例中，通过在连铸生产过程中在线采集连铸浇铸工艺，实时跟踪凝固末 端位置，预测凝固组织结构，给出相应的动态轻压下控制策略，从而保证动态轻压下系统能 长期、稳定地发挥轻压下效果的控制模型。克服了现有的动态自动控制系统，只能判断凝固 末端的变化而无法判断凝固组织的变化，导致无法长期地保证轻压下系统最佳功能的稳定 实现的问题。 在本专利技术的实施例中，每隔固定时间周期(时间周期可根据具体的设备和现场条 件确定，参考范围为ls 2min。)，利用凝固末端跟踪模型计算连铸坯的温度分布，预测 凝固末端位置和压下区间，利用凝固组织预测模型预测压下区间范围内的铸坯凝固组织结 构，确定压下量和压下速率，并下达新的轻压下工艺指令。 优选地，在上述控制方法中，浇铸工艺参数包括以下至少之一 钢种和成分、中包 温度Tc、结晶器冷却水量、进出水温差、二冷水量、二冷水温以及电磁搅拌方式和电流。 图2示出了根据本专利技术一个优选实施例的连铸坯切片示意图，图3示出了根据图2 实施例的采用差分法计算切片内温度的示意图。如图2所示，将整个连铸坯看成是沿拉坯 方向上顺序排列的众多切片l，而对每个切片对其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连铸坯浇铸的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　采集连铸机状态，当所述连铸机处于浇铸状态时，采集所述连铸机的浇铸工艺参数；　　　　根据凝固末端跟踪模型计算连铸坯的温度分布、凝固末端位置和固相率ｆｓ，并估算出所述连铸坯的第一压下区间；　　　　根据所述温度分布判断所述连铸坯在各个阶段的凝固速度，并根据所述凝固速度和所述浇铸工艺参数采用凝固组织预测模型预测所述第一压下区间内的凝固组织结构，以得到所述连铸坯的中心等轴晶区面积与柱状晶区的面积比ｆ↓［ｅｃ］和晶粒尺寸φ；根据所述凝固末端位置和所述固相率ｆｓ，以及所述凝固组织结构、所述面积比ｆ↓［ｅｃ］和所述晶粒尺寸φ，确定轻压下的压下区间、压下量δ和压下速率ｖ，并转化成目标执行机架和目标辊缝值Ｓ；　　　　读取实际轻压下工艺参数，将所述辊缝值Ｓ与实际辊缝值进行比较，如果所述辊缝值Ｓ与实际辊缝值的差值大于预设阈值，根据所述目标执行机架和所述辊缝值Ｓ执行相应动作。

【技术特征摘要】
一种用于连铸坯浇铸的控制方法，其特征在于，包括以下步骤采集连铸机状态，当所述连铸机处于浇铸状态时，采集所述连铸机的浇铸工艺参数；根据凝固末端跟踪模型计算连铸坯的温度分布、凝固末端位置和固相率fs，并估算出所述连铸坯的第一压下区间；根据所述温度分布判断所述连铸坯在各个阶段的凝固速度，并根据所述凝固速度和所述浇铸工艺参数采用凝固组织预测模型预测所述第一压下区间内的凝固组织结构，以得到所述连铸坯的中心等轴晶区面积与柱状晶区的面积比fec和晶粒尺寸φ；根据所述凝固末端位置和所述固相率fs，以及所述凝固组织结构、所述面积比fec和所述晶粒尺寸φ，确定轻压下的压下区间、压下量δ和压下速率v，并转化成目标执行机架和目标辊缝值S；读取实际轻压下工艺参数，将所述辊缝值S与实际辊缝值进行比较，如果所述辊缝值S与实际辊缝值的差值大于预设阈值，根据所述目标执行机架和所述辊缝值S执行相应动作。2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述浇铸工艺参数包括以下至少之钢种和成分、中包温度Tc、拉速u、结晶器冷却水量、进出水温差、二冷水量、二冷水温 以及电磁搅拌方式和电流。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据凝固末端跟踪模型计算连铸坯 的温度分布、凝固末端位置和固相率fs分布具体包括将连铸坯映射成沿拉坯方向上顺序排列的多个切片，以所述切片某一端点为原点，取 宽度方向为x方向和厚度方向为y方向，计算所述切片的温度T的热传导方程为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，P 、 c分别为所述连铸坯的密度和热容，A为热传导系数，户为所述连铸坯内热 源强项；所述连铸坯的铸坯表面边界条件s=《其中q为表面热流； 所述连铸坯的铸坯中心边界条件<formula>formula see original document page 2</formula>其中，X = d/2为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田陆，杨建桃，黄郁君，赵磊，
申请(专利权)人：田陆，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]