[发明专利]连铸坯液芯凝固末端位置确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢的连铸领域，特别涉及一种板坯连续铸造时连铸坯液芯凝固末端位置确定方法。

背景技术

在连铸技术中，钢液在结晶器内部受到冷却形成一定厚度的凝固坯壳，出了结晶器后，铸坯内部还处于液态，形成一个长长的液芯。在接下来的二冷阶段，铸坯受到二次冷却，凝固坯壳逐渐变厚，直到铸坯芯部完全凝固，连铸过程也就是铸坯液芯逐步凝固的过程。因此连铸坯液芯凝固末端位置不仅是连铸设备设计与连铸工艺参数确定等前期设计计算阶段最主要的依据之一，同时也是实际生产过程中，作为连铸控制、设备能力考核、铸坯内部组织结构和质量控制、乃至浇铸新钢种工艺规范的合理制度等方面主要参数之一。

实际生产中连铸坯液芯凝固末端的位置取决于多种因素的综合作用，影响最大的因素是拉坯速度和铸坯尺寸的大小。此外，钢种成分、铸坯断面形状、浇铸钢水过热度、铸坯在结晶器和二次冷却区的冷却方式、铸坯坯壳与结晶器内壁及辊列接触面积及其材料材质等，也对连铸坯凝固末端的准确位置有较重要的影响。尤其是铸坯末端轻压下技术的采用对铸坯液芯凝固末端的准确测定更加迫切。

长期以来，国内外的主要钢铁企业，相关研究院所和高校等科技工作者对如何在理论上和实际中准确确定连铸坯液芯凝固末端位置都进行了大量的研究与探索，开发了各种理论计算模型或实际测量方法。在理论分析方面，根据平方根定律，将铸机中各种边界和初始条件都反应到凝固常数K中，依据坯壳厚度δ和时间t来估算铸坯凝固末端。近年来计算机技术发展迅速，各种模拟和计算方法出现，利用有限差分和有限元算法模拟得到铸坯凝固末端位置。平方根定律和数值计算是在铸坯传热过程进行假设的基础上得到的，且实际应用也要根据具体的铸机设备、钢种和浇注条件进行调试，具有很大的不确定性。实验确定法则包括坯壳穿刺、同位素示踪、射钉和鼓肚测量法等，这些实验方法都是破坏性实验，只能作为样本数量较少的研究，并不适用于工业生产。

中国专利CN1909995A公开了一种确定连铸坯中液芯凝固末端位置的方法，通过在固定式或者调节式支撑辊上测量力信号，结合位移信号对调节工艺参数进行间接测量，以此间接测量出每个长度单位或整个铸坯长度的心部液体体积，并根据这些测量值完成凝固末端当前位置的模型计算。该方法先通过测量结果调试计算模型，模型本身参数需要根据测量数据修正，也有很大不确定性和间接性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种连铸坯液芯凝固末端位置确定方法，能直接、准确地确定液芯凝固末端的位置，为凝固末端轻压下技术和连铸凝固传热模型验证提供准确信息。

为实现上述目的，本发明的连铸坯液芯凝固末端位置确定方法，包括以下步骤：步骤一、在连铸机扇形段框架和夹紧油缸的连接处设置测力传感器，测量在连铸过程中各个扇形段框架的入口和出口的压力；步骤二、将上一步骤中测量到各个扇形段框架的入口和出口的压力值送入计算机数据处理系统进行处理，再通过显示输出系统输出各个扇形段框架入口和出口压力的变化情况；步骤三、根据拉速变化时各个扇形段框架入口和出口压力的发生突变情况进行比较，确定液芯凝固末端的所处的位置。

优选地，本发明的连铸坯液芯凝固末端位置确定方法，在步骤一所述的设置测力传感器时，先通过铸坯凝固系数判断在工作拉速下铸坯液芯凝固末端所处的扇形段框架的区域范围，再在该区域范围的扇形段框架和夹紧油缸的连接处设置测力传感器。

优选地，所述步骤二中通过显示输出系统输出各个扇形段框架入口和出口压力的变化情况，采用表格形式列出所有压力变化值。

优选地，所述步骤二中通过显示输出系统输出各个扇形段框架入口和出口压力的变化情况，采用拉速变化时，各个扇形段框架入口和出口压力随时间变化的曲线的形式显示出来。

本发明的连铸坯液芯凝固末端位置确定方法，通过在各个扇形段框架入口和出口的压力来反映钢液静压力的变化情况，结合连铸过程中拉速的改变来确定铸坯液芯凝固末端的位置，具有准确、直接、快速的优点。

附图说明

图1为连铸坯液芯凝固末端位置确定系统的示意图，

图2为图1中的其中一个扇形段框架的立体示意图，

图3为连铸过程中拉坯速度变化时各框架入口出口压力变化趋势图。

具体实施方式