[发明专利]一种控制连铸板坯动态轻压下的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金的熔炼及压加、控制技术领域，特别是连铸坯的动态控制系统。

背景技术

现在连铸已取代模铸成为钢材的主要生产方式。而高级钢的开发要求连铸能够提供成分均匀、高等轴晶比率的钢坯，以提高轧材的性能。动态轻压下技术作为提高铸坯等轴晶比率、改善铸坯内部质量的重要手段之一，对改善连铸坯凝固组织发挥了显著作用。

动态轻压下是指在铸坯的凝固末端实施轻压下，对富集溶质的凝固前沿加强对流和搅拌、促进枝晶折断、脱落和重熔、增加结晶核心和凝固过冷度，细化铸坯最后凝固的中心热节区域组织并使铸坯的化学成分均匀化，从而得到减轻中心偏析，提高铸坯的中心致密度的效果。而动态轻压下的关键技术是压下位置和压下量的确定。如果压下位置不合适，压下量过大，可能导致铸坯中间裂纹或变形缺陷倾向增加；如果压下量过小，则对于提高铸坯中心致密性和减轻中心宏观偏析的效果不明显。

现有技术中，申请号为200610117518的中国专利“动态轻压下控制方法”的申请公开文件中，该发明公开了一种连铸领域的动态轻压下控制方法。该方法是根据热传导方程计算对于铸坯凝固率的液芯点进行预测，然后确定轻压下位置和压下量进行轻压下。然而，在实际生产过程中由于连铸中间包温度、和拉速的变化，会直接影响到铸坯凝固液芯的位置，所以用理论计算推导铸坯凝固率毕竟跟实际生产有些出入。

发明内容

本发明为了克服现有动态轻压下计算模型预测铸坯凝固率准确性的不足，发明一种利用在线连续测温的方式计算铸坯凝固率来控制连铸板坯动态轻压下的方法。

本发明深入研究了动态轻压下模型理论，发现在实际生产过程中采用动态轻压下模型计算的铸坯表面温度与铸坯实际表面温度有偏差。本发明使用铸坯表面温度在线测量装置，测量铸坯表面温度。根据实际测量的铸坯表面温度，建立连铸坯凝固非稳态传热模型，计算铸坯实际凝固率。根据铸坯实际凝固率，控制铸坯动态轻压下。达到精确控制铸坯轻压下，提高铸坯内部质量的目的。

本发明的一种控制连铸板坯动态轻压下的方法，使用铸坯表面温度在线测量装置，测量出铸坯表面实际温度，然后将铸坯表面实际温度发送至铸坯凝固非稳态传热模型(5)，经过铸坯凝固非稳态传热模型(5)计算出铸坯凝固率，由动态轻压下二级计算机控制系统(6)进行动态轻压下位置的修正，从而达到精确控制轻压下的目的。

所述连铸坯凝固非稳态传热模型是针对连铸坯的凝固过程建立有内热源的非稳态导热微分方程。所述铸坯在线连续测温装置，以非接触方式使用红外测温探头(1)采集铸坯表面发出的辐射信号，并将该信号转变为对应的电信号输出给信号处理器(3)，信号处理器(3)将收集到的信号经过计算得到实际温度。

在所述铸坯表面温度测量使用的测温装置中，红外测温探头(1)，朝向铸坯一侧设置有排风吹尘和吹散水汽的准靶器(8)，可将测温路径上的水汽、灰尘吹走，以便确保采集准确的测温信号，解决了二冷区因为水汽、灰尘影响测温值的难题。所述铸坯表面温度测量使用的测温装置中，准靶器(8)与铸坯表面之间的距离为10-250mm，空气调节处理器(4)设定压力为0.05～0.4MPa

基于板坯厚度方向中心纵断面上热量守恒建立相应的传热模型。铸坯凝固传热模型的假设为：①忽略板坯宽度方向的导热；②忽略因凝固冷却收缩引起的铸坯尺寸变化；③采用等效增强导热系数处理钢液对流传热，④结合实际测温数据计算出铸坯液相穴长度并实现了动态轻压下的精确控制。

铸坯非稳态凝固传热方程为：