一种大方坯连铸动态轻压下压下量在线控制方法技术

一种大方坯连铸动态轻压下压下量在线控制方法，涉及一种钢铁生产中的大方坯连铸轻压下工艺，方法如下：根据轻压下压下量补偿液芯凝固收缩才能消除中心偏析和疏松的基本原则，在线计算各压下点的铸坯表面压下量，从而确定各拉轿机机架的辊缝设定值，将辊缝设定值下发到一级基础自动化控制系统，远程调节拉轿机辊缝，实现轻压下。应用本发明专利技术后改善铸坯质量的具体指标为：铸坯中心偏析≤１．０级，铸坯中心碳偏析指数０．９５－１．１０，平均１．０５；可明显改善轴承钢铸坯中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松≤１．０级，比例达到９０％以上，中心缩孔≤０．５级，采用本发明专利技术显著的减轻大方坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢铁生产中的大方坯连铸轻压下工艺，特别是涉及。
技术介绍
连铸生产过程中，铸坯在外界冷却作用下，从外向内不断凝固，产生的凝固收縮量由中心可以流动的自由钢液补充进来，但在凝固末期，由于钢液在类似多孔介质的两相区中流动阻力的增加，凝固收縮量无法得到及时补偿，^成的压降将导致铸坯中心附近枝晶间的富集偏析元素钢液向中心流动、汇集并最终凝固，从而形成中心宏观偏析，同时得不到补偿的凝固收缩量将最终形成中心疏松。连铸坯中心偏析、疏松和缩孔等内部质量问题成为影响帘线用钢质量的重要因素。它们会降低钢材的综合性能，縮短钢材的使用寿命；降低钢材韧性，对于高碳钢来说，中心偏析使它拉丝极限和延展性降低，尤其会明显降低其韧性，影响拉拔性能，中心偏析明显的线材在进行拉拔时，因偏析处碳含量较高，强度及塑性与基体相差较大，无法与基体同步协调变形，拉拔时裂纹首先在钢丝中心处产生并扩展，作为裂纹源，很快导致V形笔尖状断裂，使拉拔断线；引起钢材氢脆，降低耐腐蚀性能；降低钢材疲劳性能，容易造成断丝等等。在已经公开的论文文献中，大方坯轻压下压下量的确定多采用现场试验的方法，由于大方坯连铸机设备各不相同，影响实验结果的因素较多，其不具备通用性，费时费力，如《特殊钢》杂志2009年2月(第30巻第1期第44、 45页，静态轻压下技术在GCd5轴承钢连铸生产中的应用，刘伟等)记载了北满特殊钢采用静态轻压下技术改善GCrl5轴承钢240mmx240mm大方坯偏析，GCr15轴承钢大if坯的中心疏松级别由2.0-2.5级降低为1.0~1.5级，铸坯中心碳偏析指数由1.17-1.26降低为1.07-1.13，并且沿浇注方向，铸坯中心碳含量趋于均匀；《工艺技术》杂志2008年2月(第2期第1 4页，轻压下技术在轴承钢连铸中的应用实践，吴巍、刘伟等)报道了东北特钢采用末端轻压下技术改善GCrl5轴承钢240mmx240mm大方坯铸坯质量，在一、二、三拉矫机位置上同时实施轻压下，压下量为7-8mm，三机架的分配比分别为3:3:2， 3:2:2。实施轻压下后，铸坯横向偏析指数由1.06~1.28降至1.00~1.18，铸坯纵向偏析指数由1.07-1.5降至0.95-1.18;《炼钢》杂志2005年6月(第21巻第3期5 8， SWRH82B连铸坯中心偏析的改善，何金平著S报道了武汉钢铁(集团)公司第一炼钢厂采用静态轻压下技术降低SWRH82B高碳钢20(Tmmx200mm大方坯偏析；《黑龙江冶金》杂志2003年4月(第4期第9 12页，轴承钢连铸工艺技术的探讨，宋留成、张文明)报道了法国SOLLAC公司大方坯连铸拉速为0.7~1.10m/min时，在4m长的区域内压下量在0 12mm之间调节铸坯中心碳偏析指数由1.15~1.30降到1.1~12。目前己公开的有关连铸轻压下技术的专利文献，如CN200710048924. 9，CN200810304476. 9号的专利文献，公开了一种实现连铸轻压下压下量控制方法，其方法为根据铸坯中心固相率计算轻压下压下量；CN01122537.8号专利，公开了一种连铸轻压下方法及其实施该方法的装置，其主要提出了一种轻压下实施的装置。这些方法都是事先设定好轻压下压下量，难以有效地改善连铸坯中心偏析、疏松和縮孔等质量问题。
技术实现思路
针对现有技术存在缺点，本专利技术提供一种能够显著减轻中心偏析、中心疏松、中心縮孔的大方坯连铸动态轻压下压下量在线控制方法。本专利技术的技术方案如下包括如下步骤步骤l:确定两相邻压下点内铸坯的液芯凝固收缩量，公式如下<formula>formula see original document page 5</formula> (1)式中，Mb为B点沿z方向单位长度的质量，Ma为A点沿z方向单位长度的质量，/^为固相密度，L-b为A B间铸坯长度；步骤2:利用步骤l中的液芯凝固收縮量，确定液芯压下量，公式如下'<formula>formula see original document page 5</formula>式中，J^为B点处的铸坯宽度；步骤3:确定压下效率，公式如下-<formula>formula see original document page 5</formula>(3)式中，M为压下前后铸坯横截面液芯面积的减少量、A4为压下前后铸坯横截面总面积的减少量；步骤4:利用步骤2中的液芯压下量和步骤3中的压下效率，确定铸坯表面压下量，公式如下-<formula>formula see original document page 5</formula>步骤5:利用步骤4的铸坯表面压下量和铸坯厚度，确定各拉轿机机架的辊缝设定值，公式如下.GV =_伊'.《 (5 )式中，i》2; fe化为进入空冷区的铸坯厚度，mm;—为第J'个机架压下量的修正系数，与铸机结构有关；W为第J'个机架压下辊的压下量，mm;步骤6:将辊缝设定值下发到j一级基础自动化控制系统，远程调节拉轿机辊缝，完成轻压下工艺的在线实施。所述的铸坯，是指中、高碳合金钢连铸大方坯，其钢种成分按质量百分比分配C含量 为0. 2-1. 7%、 Cr含量为0. 5 1. 65%、 Si含量为0. 15-0. 35%、 Mn含量为0. 25-0. 65%。 所述的铸坯，其断面尺寸大于220mmX220mm。步骤6所述的远程调节拉轿机辊缝，其调节周期一般为2-10秒。本专利技术的有益效果是，将本专利技术方法应用在大方坯的连铸中能显著的减轻中心偏析、中 心疏松、中心縮孔等缺陷，稳定和提高连铸大方坯铸坯质量和性能。应用本专利技术后改善铸坯 质量的具体指标为铸坯中心偏析《1.0级，铸坯中心碳偏析指数0.95-1. 10，平均1.05; 可明显改善轴承钢铸坯中心疏松和中心缩孔,铸坯中心疏松《1. 0级，比例达到90%以上，中心 缩孔《0.5级。附图说明图1、为本专利技术实施例大方坯连铸流线上铸坯凝固坯壳厚度及压下辊的分布示意图2、为本专利技术实施例压下起点的铸坯截面示意图，对应图1中的A点； 图3、为本专利技术实施例压下区间内第1个压下机架下的铸坯截面示意图； 图4、为本专利技术实施例压下区间内第i个压下机架下的铸坯横截面示意图5、为本专利技术实施例大方坯连铸动态轻压下压下量在线计算流程图。 图6、为本专利技术实施例大方坯连铸机示意图。具体实施例方式结合附图对本专利技术作进一步说明图1为大方坯连铸流线上铸坯凝固坯壳厚度及压下辊的分布示意图，其中A点表示压下起点，B点为第一个压下点，i点为第i个压下点，且压下 点均处于两相区内。图2为本专利技术实施例压下起点的铸坯截面示意图，对应图1中的A点；图3为本专利技术实施例压下区间内第1个压下机架下的铸坯截面示意图；图4为本专利技术实施例 压下区间内第i个压下机架下的铸坯横截面示意图；图S为大方坯连铸动态轻压下压下在线 计算流程图，结合图l、图2、图3和图4对大方坯连铸动态轻压下压下量计算过程具体说明如下宽为A厚为/、长为Z的大方坯连铸坯铸坯质量M为M= i i i j5(x，y，z)血办efe (1)式中，X—铸坯宽度；Y—铸坯厚度；Z—铸坯长度；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大方坯连铸动态轻压下压下量在线控制方法，其特征在于：包括如下步骤：　　　　步骤１：确定两相邻压下点内铸坯的液芯凝固收缩量，公式如下：　　　　ΔＶ↓［ｂ］＝∫↓［０］↑［Ｌ↓［ａ－ｂ］］（ｄＭ↓［ｂ］／ｄｚ－ｄＭ↓［ａ］／ｄｚ）ｄｚ／ρ↓［ｓ］　　（１）　　　　式中，Ｍ↓［ｂ］为Ｂ点沿ｚ方向单位长度的质量，Ｍａ为Ａ点沿ｚ方向单位长度的质量，ρ↓［ｓ］为固相密度，Ｌ↓［ａ－ｂ］为Ａ～Ｂ间铸坯长度；　　　　步骤２：利用步骤１中的液芯凝固收缩量，确定液芯压下量，公式如下：Ｒ↓［ｃｅｎｔｅｒ］↑［ｂ］＝ΔＶ↓［ｂ］／Ｘ↓［ｂ］.Ｌ↓［ａ－ｂ］　　（２）　　　　式中，Ｘ↓［ｂ］为Ｂ点处的铸坯宽度；　　　　步骤３：确定压下效率，公式如下：　　　　η↓［ｉ］＝ΔＡ↓［ｉ］／ΔＡ↓［Ｈ］　　（３）　　　　式中，ΔＡ↓［ｉ］为压下前后铸坯横截面液芯面积的减少量、ΔＡ↓［Ｈ］为压下前后铸坯横截面总面积的减少量；　　　　步骤４：利用步骤２中的液芯压下量和步骤３中的压下效率，确定铸坯表面压下量，公式如下：　　　　Ｒ↓［ａ］↑［ｉ］＝∫↓［０］↑［Ｙ↓［ｉ］］∫↓［０］↑［Ｘ↓［ｉ］］＊｜↓［ｚ＝Ｚ↓［ｉ］］ｄｘｄｙ－∫↓［０］↑［Ｙ↓［ｉ－１］］∫↓［０］↑［Ｘ↓［ｉ－１］］＊｜↓［ｚ＝Ｚ↓［ｉ－１］］ｄｘｄｙ／ρ↓［ｓ］.Ｘ↓［ｉ］.１／η↓［ｉ］　　（４）　　　　步骤５：利用步骤４的铸坯表面压下量和铸坯厚度，确定各拉轿机机架的辊缝设定值，公式如下：　　　　Ｇａｐ↑［ｉ］＝Ｇａｐ↓［Ｈ］－φ↑［ｉ］.Ｒ↓［ａ］↑［ｉ′］　　（５）　　　　式中，ｉ≥２；Ｇａｐ↓［Ｈ］为进入空冷区的铸坯厚度，ｍｍ；φ↑［ｉ］为第ｉ个机架压下量的修正系数，与铸机结构有关；Ｒ↓［ａ］↑［ｉ］为第ｉ个机架压下辊的压下量，ｍｍ；　　　　步骤６：将辊缝设定值下发到一级基础自动化控制系统，远程调节拉轿机辊缝，实现在线轻压下。...

【技术特征摘要】
1、一种大方坯连铸动态轻压下压下量在线控制方法，其特征在于包括如下步骤步骤1确定两相邻压下点内铸坯的液芯凝固收缩量，公式如下<maths id=math0001 num=0001 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>V</mi> <mi>b</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mn>0</mn> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>a</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi></mrow> </msub></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>dM</mi> <mi>b</mi></msub><mi>dz</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><msub> <mi>dM</mi> <mi>a</mi></msub><mi>dz</mi> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mi>dz</mi> </mrow> <msub><mi>&rho;</mi><mi>s</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>式中，Mb为B点沿z方向单位长度的质量，Ma为A点沿z方向单位长度的质量，ρs为固相密度，La-b为A～B间铸坯长度；步骤2利用步骤1中的液芯凝固收缩量，确定液芯压下量，公式如下<maths id=math0002 num=0002 ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>R</mi> <mi>center</mi> <mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>V</mi> <mi>b</mi></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>X</mi> <mi>b</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>L</mi> <mrow><mi>a</mi><mo>-</mo><mi>b</mi> </mrow></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>式中，Xb为B点处的铸坯宽度；步骤3确定压下效率，公式如下<maths id=math0003 num=0003 ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>&eta;</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow> <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>A</mi> <mi>H</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>式中，ΔAi为压下前后铸坯横截面液芯面积的减少量、ΔAH为压下前后铸坯横截面总面积的减少量；步骤4利用步骤2中的液芯压下量和步骤3中的压下效率，确定铸坯表面压下量...

【专利技术属性】
技术研发人员：祭程，朱苗勇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]