[发明专利]根据铸坯的凝固历程实现在线动态配水的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金机械制造技术领域，具体涉及连铸生成过程中一种根据铸坯的凝固历程实现在线动态配水的方法。

背景技术

连铸过程中的二次冷却对连铸机生产的顺行和铸坯质量有重要的影响。尤其在拉速、中包温度等生产条件波动的“非稳态”浇注过程中，如果水量和水量变化不合适，很有可能导致浇注中断（滞坯或者卧坯事故）或者铸坯质量不合格等严重后果。

在二冷区，传热的限制性环节是坯壳的传热，坯壳薄的地方，铸坯内部的热能较快的传递到表面，这时就要求喷射到表面的水量比较大或者变化快；而坯壳较厚的地方，铸坯内部的热传导到表面的时间会较长，这就要求喷射到表面的水量较小或者变化慢。所以，坯壳也就是铸坯的凝固历程决定了二冷水量的变化。

二冷动态配水对于铸坯的冷却比较重要，经过多年的发展，也形成了许多方案，主要有以下方案：

（1）参数控制法

根据公式1实现在线的水量调整。

                      （公式1）

上式中Q为水量，A、B、C为常数，V为拉速。

（2）目标温度法    

根据钢种的冶金特性制定设定点的目标表面温度，经过某个固定时间间隔，通过数值模型计算或者实测方法得到铸坯设定点处在线的实际表面温度，如果实际表面温度和目标表面温度差距较大，就进行水量的调节，如果实际表面温度高，则适当调高水量；如果实际表面温度低，则适当调低水量。一般用PID的方式实现水量的调节。

（3）平均拉速法

沿拉坯方向，将铸坯分割成一定数量的小“坯块”，对应公式2中的dx，每个坯块记录了自己从诞生到目前的时间，一般称为“坯龄”。经过某个固定的时间间隔，自动根据公式2计算每个区相应的平均拉速，然后通过平均拉速查表（提前存储在程序中）得到每个区相应的水量。

                          （公式2）

其中：

回路i在t时刻的平均拉速回路i相对于液面的开始位置回路i相对于液面的结束位置坯块在铸机中坯龄

（4）有效拉速法

沿拉坯方向，将铸坯分割成一定数量的小“坯块”，每个坯块记录了自己从诞生到目前的时间，一般称为“坯龄”。经过某个固定的时间间隔，自动根据公式3计算每个区相应的有效拉速，然后通过有效拉速查表（提前存储在程序中）得到每个区相应的水量。

                          （公式3）

上式中：称之为有效拉速；是平均拉速；是拉速；是权重系数。的取值符合以下原则：在足辊区，坯壳较薄，取较小的常数（例如0.2）；而在铸机的末端，坯壳较厚甚至已经完全凝固，取较大的常数（例如0.8），或者根据二冷强度不同，各区取不同的常数，如表1所示。

表1常数的选取

方法（1）参数控制法仅仅和拉速直接相关，在拉速发生突变的时候，水量也会随之发生突变，而传热是需要一个过程的，这样会引起表面温度的突变。所以（1）参数控制法对生产条件变化的应变能力较差，只能适用于温度和拉速相对稳定的情况，并不能满足“非稳态”生产的要求。