[发明专利]一种钢连铸凝固末端电磁搅拌位置的动态控制方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金连铸生产控制领域，具体涉及一种钢连铸凝固末端电磁搅拌位置的动态控制方法及装置。

背景技术

由于溶质元素在固液两相中溶解度存在差异，钢连铸凝固枝晶生长过程伴随着溶质元素从固相向液相中排除，并逐渐富集在枝晶臂之间形成溶质微观偏析。同时，凝固末端铸坯凝固收缩和辊间铸坯鼓肚极易造成富含偏析元素的钢液聚集到铸坯中心位置处形成严重的中心偏析，且在后期加热、轧制过程中难以有效消除，对产品的机械性能和热加工性能产生有害影响。

电磁搅拌作为一种改善铸坯内部质量的有效手段，正广泛地应用于钢连铸生产过程。通常根据电磁搅拌器安装位置，电磁搅拌可分为结晶器电磁搅拌(MEMS)、二冷区电磁搅拌(SEMS)，凝固末端电磁搅拌(FEMS)。凝固末端电磁搅拌技术为通过安装在连铸坯凝固末端的电磁搅拌器产生电磁力，打断连铸坯凝固末端固液两相区内相互交错的枝晶，促使富集的浓缩钢液流动，消除因选分结晶造成的钢液中各成分浓度不均匀现象，消除铸坯中心偏析、中心疏松和V型偏析，从而达到改善铸坯内部质量的目的。为此，连铸坯凝固末端电磁搅拌效果与凝固末端电磁搅拌器位置和连铸工艺参数密切相关。

传统的凝固末端电磁搅拌技术均在假定连铸典型钢种和浇铸条件的情况下，确定最佳的电磁搅拌器安装位置。从而使得凝固末端电磁搅拌器安装位置相对固定，不能随连铸工艺参数(钢种、拉速、浇铸温度、结晶器冷却、二冷配水等)的改变而变化，仅通过调整电磁搅拌参数(电压、电流、频率等)来满足不同连铸工艺参数变化。为此，要充分发挥连铸凝固末端电磁搅拌功效需连铸工艺参数相对稳定。然而，连铸生产过程通常难以完全保持稳定，连铸工艺参数变化将直接影响电磁搅拌效果。特别是连铸钢种和拉速的变化，将显著影响凝固末端电磁搅拌器内铸坯液芯温度和厚度，从而影响凝固末端电磁搅拌功效。为此，传统采用固定位置安装凝固末端电磁搅拌器的方式，不能完全适应连铸生产要求，凝固末端电磁搅拌功效不明显，铸坯内部质量不稳定，难以满足高品质连铸坯生产要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种钢连铸凝固末端电磁搅拌位置的动态控制方法及装置。

本发明的技术方案：

一种钢连铸凝固末端电磁搅拌位置的动态控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立连铸动态跟踪模型；

沿拉坯方向将连铸结晶器弯月面到最后一个拉矫辊位置之间的铸流划分为多个连续的跟踪单元；在浇铸过程中，从结晶器弯月面处等时间间隔不断“出生”新的跟踪单元，并对所述的不断“出生”的跟踪单元进行动态存储，将所有存储的跟踪单元依次串联起来形成双向链表；每个新“出生”的跟踪单元从双向链表表头插入，并使双向链表头指针指向该新“出生”的跟踪单元；当双向链表尾部的跟踪单元离开最后一个拉矫辊时，则将该跟踪单元从双向链表中删除，并将尾部指针指向与该跟踪单元相邻的前一个跟踪单元；

步骤2：针对每个跟踪单元，实时采集连铸工艺参数，进行连铸凝固传热计算，得到各个跟踪单元的连铸凝固信息；

所述连铸工艺参数包括：浇铸钢种、浇铸温度、拉速、铸坯断面尺寸、结晶器液面高度、结晶器冷却水量、进出口水温差、二冷各区的实际喷水量和水温度；

所述连铸凝固信息，包括：铸坯表面温度、铸坯中心温度、凝固坯壳厚度和铸坯中心固相率；

步骤3：利用连铸动态跟踪模型，将各个跟踪单元的连铸凝固信息结合起来，获得当前时刻铸坯各位置处对应的固相率；

步骤4：通过工业试验和模拟计算获取浇铸钢种的铸坯最佳固相率f_s^opt，并结合步骤3所确定的铸坯各位置的固相率f_s，确定铸坯最佳固相率f_s^opt所对应的电磁搅拌位置，即当前的最佳电磁搅拌位置P^opt；

步骤5：获取当前凝固末端电磁搅拌器所在的电磁搅拌位置P，并将其与最佳电磁搅拌位置P^opt进行比较，得到位置偏差δ＝P-P^opt；

步骤6：判断位置偏差δ是否为零，是，则当前凝固末端电磁搅拌器所在的电磁搅拌位置为最佳电磁搅拌位置；否，则当前凝固末端电磁搅拌器所在的电磁搅拌位置不是最佳电磁搅拌位置，执行步骤7；

步骤7：根据位置偏差值，实时调整凝固末端电磁搅拌器位置直至凝固末端电磁搅拌器位于最佳搅拌位置处。