[发明专利]连铸用电磁搅拌控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及连铸领域，更加具体地，涉及一种连铸用电磁搅拌控制方法及系统。

背景技术

在连铸过程中，如图1所示，钢水从钢包1和中间包2通过结晶器3一次冷却结晶后形成外壳凝固中心为钢液的铸坯100并从结晶器3下口拉出，在结晶器3内形成钢水液面30(弯月面)。铸坯100从结晶器下口拉出后，在二冷区进行二次冷却，经过拉矫辊列(注意，图中只示出了一部分拉矫辊)的矫直后，通过切前辊道到达火切机4进行铸坯切割，其中，二冷区是指结晶器以下到切割辊道4前的区域。在上述过程中，铸流在外界冷却作用下，从外向内不断凝固，产生的凝固收缩量由中心可以流动的自由钢液补充进来，但是在凝固末期，由于钢液在类似多空介质的两相区中流动阻力的增加，凝固收缩量无法得到及时补偿，形成的压降将导致铸坯中心附近枝晶间的富集偏析元素钢液向中心流动、汇集并最终凝固，从而形成中心宏观偏析，同时得不到补偿的凝固收缩量将最终形成中心疏松。

钢坯在连铸凝固过程中产生的中心偏析和中心疏松，对产品性能危害很大，恶化了钢的冲击韧性，特别是低温冲击韧性以及产品的抗疲劳性能和焊接性能；严重的中心偏析和中心疏松还可引起中心裂纹和缩孔，已成为提高铸坯质量的制约因素之一。

为了改善铸坯的内部质量，减少中心偏析和中心疏松，提出了“末端电磁搅拌”技术，即，通过在铸机二冷结束位置，施加行波磁场来促进钢液旋流，折断铸坯凝固末端凝固状前沿的柱状晶，并将其破碎成小颗粒，以便形成等轴晶，细化组织，从而提高铸坯内部质量，如图1所示，在连铸机二冷区结束位置安装电磁搅拌装置200(例如，搅拌器)。但是，电磁搅拌装置200安装位置有一定要求，铸坯的液芯厚度占铸坯厚度的30～55％的位置为最佳搅拌位置。然而，目前末端搅拌器安装在一个固定的位置，当钢种、拉速或水量等因素变化时，该搅拌器并不能满足上述最佳搅拌位置要求，导致末端电磁搅拌对铸坯内部质量的改善不佳，铸坯产生严重的铸坯疏松、缩孔和偏析，例如，钢种、拉速或水量等因素变化时，其安装搅拌器位置处的液芯厚度会产生较大变化，极有可能不在铸坯厚度的30～55％范围内，达不到减少中心偏析和中心疏松的效果。

申请号为201110434639.7，发明名称为“一种提高铸坯末端电磁搅拌强度的方法”的发明专利公开了一种在连铸坯末端安装电磁搅拌装置，通过调节二冷各段配水水量，使该处铸坯表面温度T_i>＝T_居，使得末端电磁搅拌强度最大的方法。

但是，该专利公开的方法电磁搅拌装置的位置依然是固定的，就改善铸坯内部质量而言，该方法具有以下几个缺点：

第一，电磁强度大并不一定能改善铸坯内部质量，因为过大的搅拌强度反而易导致铸坯白亮带组织，影响轧材性能；

第二，钢种不同，若液相线相差过大，或者拉速变化大时，在需要保证铸坯质量的前提下，仅仅通过调整二冷水量，不能满足安装电磁搅拌处的铸坯表面温度要求；

第三，在连铸生产过程中，有的钢种其二冷水量是不能随意调整，该专利公开的方法不能实施。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种适应各钢种和各种工艺条件的改善铸坯内部质量的连铸用电磁搅拌控制方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种连铸用电磁搅拌控制方法，包括构建温度场计算模型；通过构建的温度场计算模型追踪铸坯坯壳凝固率；根据铸坯坯壳凝固率确定搅拌位置，其中，所述搅拌位置为铸坯坯壳凝固率为45％至70％的位置；将电磁搅拌装置移动到上述搅拌位置，对该位置的铸坯施加电磁场。

根据本发明的另一个方面，提供一种连铸用电磁搅拌控制系统，包括电磁搅拌装置，对铸坯施加电磁场，其中，该连铸用电磁搅拌控制系统还包括：输入单元，用于输入连铸生产的工艺参数；模型构建单元，构建温度场计算模型；跟踪单元，根据输入单元输入的工艺参数和模型构造单元构造的温度场计算模型追踪铸坯坯壳凝固率；确定单元，将跟踪单元得到的铸坯坯壳凝固率为45％至70％的位置确定为搅拌位置；移动装置，将电磁搅拌装置移动到确定单元确定的搅拌位置。

本发明所述连铸用电磁搅拌控制方法及装置将铸坯实时温度场计算模型、末端电磁搅拌装置及其移动装置结合起来，不管是钢种发生变化，还是拉速发生变化，以及二冷水量发生变化，均能实现铸坯坯壳凝固率的实时准确追踪，保证在最佳搅拌位置对铸坯施加电磁场，有效减少中心疏松和中心偏析，提高了铸坯内部质量。

附图说明