[发明专利]一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及凝固末端的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及凝固末端的方法，属于冶金连铸领域的一种在线检测方法。 

背景技术

随着现代工业技术的不断发展，对钢铁产品的质量要求也越来越高，而在连铸生产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析、中心疏松及内裂等缺陷，从而影响了铸坯质量。提高内部质量最有效且经济的方法是采用连铸轻压下技术。连铸轻压下技术即对未完全凝固的连铸坯进行适当地压下，是一种融冶金浇铸凝固与弹塑性变形为一体的工艺，其压下效果与合适的压下位置密切相关，而合适的压下位置是由铸坯的固液相分数及凝固末端位置决定的。 

目前，凝固末端位置的确定大多是由基于铸坯温度场的计算模型求解得到。这种基于数值计算的方法需要针对不同的钢种、铸机和浇注条件，人为地对某些特定参数进行不断调整；而计算模型是在一定的假设基础上，即忽略了部分实际条件下建立的，其采用的边界条件和输入参量的设定值，有些也可能与实际情况出入较大，因此，通过温度场的模型计算结果来确定铸坯凝固末端的位置有时可能会存在较大的偏差，具有较大的不确定性。 

在专利CN101035639A中公开了用于金属尤其是钢材料进行连铸时确定液芯端部的一种方法。该发明将一对带有测量装置的活塞-液压缸-单元安装在扇形段中，将位置传感器集成在液压缸中，通过液压阀调节液压缸的额定位置及相应的施加压力。比较位置值和力值的反馈信息来推算液芯端部的位置。若要实现更高精度的测量，则要安装多组至少由一对独立的活塞-液压缸-单元组成的活塞-液压缸-单元对。此方法要对扇形段进行上框架和下框架的硬件改造，不但改造过程费时费力，而且伺服液压系统的成本较高，油路的供给以及后期的维护也都是不可忽视的问题。

在专利CN101890488A中也公开了一种连铸坯液芯凝固末端位置的确定方法。该发明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，测量并记录在连铸过程中各个扇形段框架的入口和出口的压力，根据拉速变化时各个扇形段框架入口和出口压力的突变情况比较得出液芯凝固末端所处的位置。此方法只能定性的判断出液芯凝固末端处在某号扇形段的大致范围，而且要以提取变拉速情况下的数据进行分析为前提。而结合连铸现场的实际情况，除了钢包开浇阶段和浇注即将完成阶段会有特定的变拉速情况出现外，铸坯都会处在稳态浇注的情况，即拉速不发生变化，同时，为了避免拉速突变引起的冷却水激冷而对铸坯的质量造成不良影响，也会尽量避免拉速的改变。当然，遇到漏钢预警等潜在事故的信号提示时，也会有变拉速的情况出现，但这具有很大的不确定性。 

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的问题，提供一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及其凝固末端的检测方法。 

该检测方法应确定连铸过程中铸坯的液相分数及最终凝固点，为轻压下工艺提供更精确的技术参数，从而进一步减少铸坯的成分偏析等质量缺陷，在改善铸坯生产质量的同时，也为高速连铸技术的深入开发奠定基础。 

本发明的技术方案是：步骤一、通过安装在铸机上的测量装置对在二冷区凝固中的铸坯以一定的振频和振幅施加间接激励；步骤二、将反馈得到的传感器信号值传递给开发的模型分析系统；步骤三、结合铸坯在二冷区的固液相分数计算公式得出连铸坯在二冷区的固液相分数；步骤四、以上述结果为基础得出连铸坯在二冷区的等效坯壳厚度d′及凝固末端位置预估值L′；步骤五、由等效坯壳厚度d′及铸坯凝固平方根定律得出基于实测的铸坯凝固系数K′；步骤六、由基于实测的铸坯凝固系数K′和拉坯钢种的经验凝固系数K₀加权处理得到综合凝固系数K；步骤七、将综合凝固系数K传送给目标参数数值计算模块及算法修正模块，确定出铸坯在二冷区的固液相分数及凝固末端位置。 

本发明的效果和益处是：这种检测方法采用在线直接测量的方式来确定连铸过程中铸坯的固液相分数及最终凝固点，用测量代替计算的方法，可进一步提高液芯凝固末端的检测精度。本发明的设备改造周期短、投入成本低、后期维护较为便捷；能够在拉速恒定的稳态浇注条件下确定铸坯凝固末端的位置，而且可以更精确地定量地给出铸坯在不同位置处的固液相分数及凝固末端位置。 

附图说明

图1为连铸坯二冷区固液相分数及其凝固末端的在线检测系统示意图； 

图2为测量系统整体框图；

图3为某钢种浇铸过程中坯壳厚度变化情况及凝固末端位置确定的示意图。

具体实施方式