[发明专利]一种基于双冷却模式的板坯连铸动态二冷控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金板坯连铸技术，尤其属于一种板坯连铸的动态二冷控制技术。在连铸工艺参数变化过程中，通过合理调节控制水量，改进二次冷却，保证铸坯质量的稳定性。

背景技术

冶金连铸过程中，铸坯出结晶器后，在二冷区冷却水的作用下，以一定的冷却速度完成内部钢液的冷却凝固过程。问题是二次冷却对连铸坯质量的影响，冷却强度过大、过小或者冷却不均都会对铸坯质量产生影响。如，铸坯角部过冷会引发角横裂，冷却不均会导致铸坯内外部质量缺陷。对理想的二次冷却要控制的关键指标，是冷却速度、铸坯表面温度以及表面回温大小。而这些指标与钢种、工艺参数密切相关，二冷控制的关键在于工艺参数变化过程中如何合理调节控制水量，使之满足冷却工艺的要求。

国内钢铁企业用的二冷控制方法多采用比水量法。该方法根据铸坯凝固过程中表面温度及冷却速度等工艺要求，确定出总的冷却水量及水量在各冷却区的比例。当拉速变化时，按照比水量不变原则进行二冷水量调节。在铸坯断面尺寸不变的情况下，冷却水量基本与拉速成正比。该方法的优点是调节参数少、使用简单、易维护。然而，由于水量和拉速之间的这种简单线性关系，使得任何拉速波动都会引起水量变化。拉速降低，二冷水量立即下降；拉速升高，二冷水量又随之增大，这样造成铸坯表面温度频繁波动，导致铸坯表面裂纹的产生。

经检索专利号：JP10128514A，提出了一种节水的二冷控制方案；专利号：JP09141408A，给出了一种二冷区喷嘴布置方法，用于提高二冷强度的调控能力；专利号：JP07009100A，提出在二冷区的铸坯宽度方向进行吹气控制，以有效减少角裂纹；专利号：JP2002239696，研究通过间歇喷水调节时间，控制铸坯表面温度，以减少铸坯裂纹；专利号：JP2003285147，从铸坯喷水强度和铸坯凝固厚度的关系出发，给出了一种二冷水控制方法；专利号：JP04237552A，提出了一种基于模糊理论的气雾冷却方法。以上专利都与本发明提出的一种基于双冷却模式的板坯连铸动态二冷控制方法不同，迄今为止还未见有与本发明相同或相似的技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种基于双冷却模式的板坯连铸动态二冷控制方法，能够有效地控制二次冷却的冷却速度、铸坯表面温度以及表面回温大小。使工艺参数在动态变化过程中，二冷水量能满足冷却工艺要求，保证铸坯质量。

本发明的技术构思：提出一种基于双冷却模式的板坯连铸动态二冷控制方法。该方法采用静态参数控制模式和模型控制模式组合，以钢种对应的最佳冷却曲线为控制目标，每隔固定时间周期，动态计算铸坯表面温度场，并与目标温度曲线进行比较，实时计算出各冷却区铸坯表面温度跟踪误差。以温度误差作为反馈，动态计算模型模式下各冷却区的控制水量；同时，基于当前拉速计算静态参数模式下的控制水量。根据温度跟踪误差及两种模式下控制水量的调控趋势，确定出合理的冷却模式，并应用该模式下的冷却水量进行控制。当温度跟踪误差较大时，通过模式切换可以实现水量的快速调节，在此基础上，基于温度跟踪误差的反馈信息，再通过模型模式下水量的柔性冷却，可以使得表面温度平滑地跟踪目标温度。这样，既保证了铸坯表面温度良好地跟踪了目标温度，同时，又避免了拉速抖动引起的水量波动，有效地保证了铸坯质量的稳定性。

所谓静态参数控制模式，是把铸坯在二冷区冷却过程中的表面温度、冷却速度、表面回温限制等工艺要求转化为各冷却区的ABC参数。其中ABC参数是指水量计算方程的二次多项式系数。一旦某冷却区的ABC参数确定，则该冷却区的水量可以进行计算。

由于不同钢种的物性参数不同，在二冷区的冷却工艺要求也存在较大差异。为工程实现方便，把物性参数相近的钢种合并成一个钢种组，并使用同一种冷却工艺。另外，对于相同钢种或钢种组，随铸坯厚度规格的不同，其温度场分布也不同，要达到相同的冷却目标温度，需要不同的冷却水量。

涉及某一台连铸机，厚度规格和钢种划分有限。只能对同一个钢种组和同一种厚度，采用相同的冷却工艺。根据钢种(或钢种组)及厚度规格组合定义若干种冷却方式，每种方式对应相同的冷却工艺(目标温度曲线)。对于同一种冷却方式，要达到相同的目标温度，冷却水量基本取决于拉速。因此，在同一种冷却方式下，目标温度曲线可转化为一组计算冷却水量的ABC参数。