一种控制连铸机矫直点处铸坯表面温度的方法技术

本发明专利技术涉及一种控制连铸机矫直点处的铸坯表面温度的方法，属于连铸坯质量控制技术领域。本方法，特别适用于在连铸机矫直点前设置了较长空冷区的裂纹敏感性钢种的连铸生产。针对传统的二冷参数配水方法对裂纹敏感性钢种的冷却过程控制不足问题，提出了一种改进的二冷参数配水方法，该方法既能够保证在工作拉速下，铸坯在冷却过程中各冷却段的铸坯表面温度达到设定目标温度，铸坯在矫直点处的表面温度避开所浇钢种的“脆性温度区间”，又能保证实际拉速偏离工作拉速的生产下，各冷却段的铸坯表面温度接近设定目标温度，铸坯在各冷却段的冷却速率基本不变，铸坯通过矫直点处的表面温度稳定地避开所浇钢种的“脆性温度区间”。本方法能有效地减少在拉速不稳定生产下铸坯裂纹缺陷的发生几率，进而提高铸坯质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连铸坯质量控制
，特别涉及。本方法，特别适用于在连铸机矫直点前设置了较长空冷区的裂纹敏感性钢种的铸坯生产。应用本方法，可以保证在铸坯拉速不稳定的生产下，铸坯通过连铸机矫直点处的表面温度能稳定地避开所浇钢种的“脆性温度区间”，从而减少铸坯在矫直过程中发生裂纹的几率，提闻铸还的质量。
技术介绍
连铸二次冷却控制是铸坯生产过程的关键技术之一，二次冷却控制不仅影响连铸机的生产率，还对铸坯质量有重要地影响。合理的二次冷却控制，不仅要保证铸坯在横向上均匀冷却，在纵向(拉坯方向)上的冷却速率合理，还要保证铸坯在连铸机矫直点处被进行矫直时，铸坯的表面温度避开所浇钢种的“脆性温度区间”。对于裂纹敏感性钢种的连铸生产，为了提高其铸坯质量，在连铸机矫直点前设置较长的空冷区(相对于普通钢种)，对铸坯进行弱冷，这通过降低铸坯冷却速率减小铸坯冷却过程中产生的内应力，从而减少铸坯在冷却过程中裂纹发生的几率。近年来，连铸技术不断地向着控制精细化和高度自动化的方向发展，连铸二次冷却控制技术也需要不断地进行改进和完善，以适应产品高质量的要求。对连铸坯二次冷却控制方法前人有很多研究，他们也申请了很多关于连铸坯冷却过程质量控制方面的专利，例如，专利CN1911561主要研究了应用轻压下工艺来来有效的补偿铸坯的凝固收缩量来提高铸坯质量；专利CN101347822主要通过铸坯凝固过程温度场在线检测，实时反馈来调整二冷各段水量，控制铸坯有一个合理的温度场来获得高质量的铸坯；专利CN101474666主要通过实验确定不同钢种凝固坯壳的不同连铸凝固行为与二冷低塑性区域温度范围的定量关系，用于修正二冷配水冶金准则和确定合理的目标表面温度曲线，使铸坯凝固过程有个合理的温度场，进而保证铸坯质量。当前，钢厂最常用的连铸二冷控制方法是形如AfAy+BiV+Ci+Di A T的参数配水方法。该方法应用于连铸生产时，首先，设定生产钢种的各个冷却段末的控制目标温度；其次，运用传热模型计算出二冷各段水量与拉速和钢水过热度的对应关系；最后，运用数学回归分析求出各个冷却段的配水控制参数Ai, Bi, Ci, D”该方法应用于连铸生产控制时，连铸机二冷区各段水量以二冷各段出口的铸坯表面温度作为控制目标，根据铸坯拉速和钢水浇铸温度变化做相应水量调整。对于在连铸机矫直点前设置较短的空冷区或者全部水冷的连铸生产，应用参数配水方法，基本能够能保证铸坯在连铸机各个冷却段末以及矫直点处的表面温度达到控制目标温度。图1为连铸机冶金结构简图，对于在连铸机矫直点前设置了较长空冷段的连铸生产而言，在工作拉速生产情况下，应用参数配水方法，可以保证铸坯在连铸机各冷却段末以及矫直点处的表面温度达到控制目标温度；在实际拉速偏离工作拉速的不稳定生产下，参数配水法却难以保证铸坯在矫直点处的表面温度控制在设定目标温度范围内，因而也难以保证铸坯在矫直点处的表面温度稳定地避开所浇钢种的“脆性温度区间”，而且矫直点前的空冷区越长，越难以保证铸坯在矫直点处温度的稳定性。这是因为空冷区越长，铸坯在空冷区传输的热量占整个二冷过程传输的热量比例越大，拉速的波动会导致铸坯在空冷区传输的热量产生一定的波动，从而直接影响铸坯在连铸机矫直点处的温度的控制。因而，参数配水法很难保证铸坯拉速不稳定时生产的铸坯质量。下面以某钢厂生产弹簧钢60Si2Mn的二冷控制过程为例，对上述参数配水法的不足之处进行说明。60Si2Mn钢是裂纹敏感性钢种，在铸坯生产中，连铸机的二冷I段、二冷2段、二冷3段、二冷4段进行喷水冷却，紧邻矫直点前的第5段为空冷段。图2是应用参数配水法控制60Si2Mn钢的冷却过程，得到在不同拉速下铸坯在连铸机各冷却段末以及矫直点处的表面温度的结果。从图2中可以看出在铸坯拉速发生波动时，应用参数配水法能有效地控制二冷I段、二冷2段、二冷3段和二冷4段末的铸坯表面温度稳定在一定的范围内，而连铸机矫直点处的铸坯表面温度却发生了较大的变化。图3是60Si2Mn钢通过热塑性实验测得的铸坯断面收缩率和抗拉强度随温度的变化曲线。由图2可知铸坯拉速由工作拉速1.3m/min降到1.lm/min时，铸坯在连铸机矫直点处的表面温度会由985°C降到950°C左右,而由图3可知铸坯在连铸机矫直点处的断面收缩率会相应的由60%急剧下降到25%。而在950°C时，铸坯正处在其“脆性温度区间”范围内，铸坯此温度被进行矫直，会直接导致铸坯裂纹缺陷增多，铸坯质量下降。不能保证铸坯在连铸机矫直点处的表面温度有效地避开所浇钢的“脆性温度区间”，铸坯的质量就很难得到保证，因而，很有必要研发在连铸机矫直点前设置了较长空冷段的连铸生产的冷却方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:由于连铸机矫直点前存在较长空冷区，针对常用二冷参数配水法在连铸生产裂纹敏感性钢种时存在的不足，提出了一种控制连铸机在矫直点处铸还表面温度的冷却方法。应用本专利技术方法控制铸坯二冷过程，能保证在工作拉速和偏离工作拉速的两种生产情况下，铸还在拉还方向上的各冷却段的冷却速率基本不变，同时，铸还通过矫直点处的表面温度稳定地避开所浇钢种的“脆性温度区间”。本专利技术针对拉速不稳定的连铸生产，在传统参数配水方法的基础上专利技术了新的二冷控制方法，新的二冷控制方法对连铸二冷却过程的水量进行精细调控，能有效减少因铸坯拉速不稳定而导致的铸坯裂纹缺陷，进而提高铸还质量。本专利技术解决其技术问题采用新的二冷控制方法，具体内容如下:连铸过程中，当实际拉速偏离工作拉速时，拉速变化会对铸坯在连铸机各个冷却段的热量传输产生影响。在水冷段，通过调节喷水量使铸坯在各个冷却段末达到设定的控制目标表面温度；在矫直点前的空冷段，铸坯通过辐射传输的热量却无法控制，因而不能保证铸坯在连铸机矫直点处的温度控制在设定目标温度范围。本文专利技术针对这个问题，提出以下方法进行解决:连铸机二冷区各段的控制水量由两部分组成，一部分，是由传统的二冷参数配水法得到的正常工艺参数(拉速、过热度)下的水量Qpi ;另一部分，是因实际拉速偏离工作拉速时的补偿水量Qei，具体控制方法的模型如下:Qi=Qp^Qci其中ApeAiV^+BjQ+Ci+DiAT Wci=Ei (V-V0)式中Qi—各个冷却段的控制水量，L/min ;Qpi—参数配水方法得到的各个冷却段的控制水量，L/min ；Qa—实际拉速偏离工作拉速时各个冷却段水量的补偿值，L/min ；Ai, Bi, Ci, Di—参水配水方法下各个冷却段水量的控制参数，L/m ；E1-实际拉速偏离工作拉速时各个冷却段补偿水量的控制参数，L/m ；V-铸还实际拉速，m/min ；V0一设计的工作拉速，m/min ；A T钢水的过热度，°C。新的二冷控制方法中，参数配水方法的各控制参数ApBiXi和Di的求解过程见图4，补偿方法的核心控制思想以及补偿水量参数Ei的求解过程如下(I)在生产中，当实际拉速低于工作拉速时，参数配水法通过调节二冷区各段水量能保证铸坯各冷却段末的表面温度达到设定目标温度，而铸坯会因在矫直点前的空冷段停留时间较长，辐射传输了较多的热量，从而导致铸坯通过连铸机矫直点处的表面温度低于工作拉速下设定的目标温度，而且拉速降低的越多，铸坯到达连铸机矫直点时的表面温度越低，铸坯越本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制连铸机矫直点处铸坯表面温度的方法，其特征在于：针对裂纹敏感性钢种的铸坯生产，在实际拉速偏离工作拉速的不稳定工况下，为了保证铸坯在连铸机矫直点处的表面温度避开所浇钢种的“脆性温度区间”，对因拉速波动而导致铸坯在连铸机空冷区热量传输的变化，通过调整空冷前各水冷段的水量对空冷过程进行前馈补偿，保证铸坯在连铸机矫直点处的表面温度控制在设定目标温度范围，有效地避开铸坯在所浇钢种的“脆性温度区间”被矫直，进而减少铸坯裂纹的发生几率，提高铸坯的质量，本专利技术其特征在于采用如下二冷配水方法：Qi=QPi+QCi其中：QPi=AiV02+BiV0+Ci+DiΔT；QCi=Ei（V?V0）式中：Qi—各个冷却段的控制水量，L/min；QPi—参数配水方法得到的各个冷却段的控制水量，L/min；QCi—实际拉速偏离工作拉速时各个冷却段水量的补偿值，L/min；Ai，Bi，Ci，Di—参水配水方法下各个冷却段水量的控制参数，L/m；Ei—实际拉速偏离工作拉速时各个冷却段补偿水量的控制参数，L/m；V?铸坯实际拉速，m/min；V0?设计的工作拉速，m/min；ΔT钢水的过热度，℃。

【技术特征摘要】
1.一种控制连铸机矫直点处铸坯表面温度的方法，其特征在于:针对裂纹敏感性钢种的铸坯生产，在实际拉速偏离工作拉速的不稳定工况下，为了保证铸坯在连铸机矫直点处的表面温度避开所浇钢种的“脆性温度区间”，对因拉速波动而导致铸坯在连铸机空冷区热量传输的变化，通过调整空冷前各水冷段的水量对空冷过程进行前馈补偿，保证铸坯在连铸机矫直点处的表面温度控制在设定目标温度范围，有效地避开铸坯在所浇钢种的“脆性温度区间”被矫直，进而减少铸坯裂纹的发生几率，提高铸坯的质量，本发明其特征在于采用如下二冷配水方法: Qj-Qpi+Qci其中 Api=AiVc^BiVdCfDiAT5Qci=Ei (V-V0) 式中: Qi—各个冷却段的控制水量，L/min ； Qpi—参数配水方法得到的各个冷却段的控制水量，L/min ； Qa—实际拉速偏离工作拉速时各个冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，刘孝山，张晓峰，王彬，汪宙，王刚，王宝，谢飞鸣，李红卫，卢新春，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：