CN101554650A - 一种大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法，属于钢铁生产中的大方坯连铸轻压下工艺领域，包括以下步骤：(1)确定在线标定辊缝的目标拉速v₀；(2)记录辊缝值和瞬时辊缝的个数；(3)计算每个辊辊缝的平均值S_i以及与1#辊辊缝的平均值S₁之间的差D_i；(4)标平辊缝，根据步骤(3)的辊缝差D_i对各拉矫辊进行标平，拉矫辊i的辊缝值＝1号辊的辊缝值+D_i。本发明的在线辊缝标定方法，可以每浇次开浇时进行辊缝的标定，能够保证预设压下方***实施进而明显减小铸坯中心偏析，减少甚至消除中心缩孔和中心疏松的出现。

Description

一种大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法

技术领域

本发明属于钢铁生产中的大方坯连铸轻压下工艺领域，特别是涉及一种大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法。

背景技术

铸坯横断面尺寸大于220mm×220mm的大方坯连铸机主要浇铸优质钢和合金钢，用以轧制高强度型钢、线材、槽钢、角钢、圆钢及无缝钢管等对内部质量和压缩比要求严格的钢种。由于大方坯连铸机铸坯断面尺寸大，因而铸坯凝固时间更长，铸坯产生中心偏析、中心疏松、等中心缺陷的倾向性更大。中心偏析和疏松最早形成于连铸过程中，且在后期的加热、轧制过程中难以有效消除，对产品的机械性能和耐腐蚀性能产生有害的影响，因此如何有效的防止和减轻元素在凝固过程中偏析对于减少后续工序的能量损耗、提高产品的热加工性能，生产高品质和高附加值钢种至关重要。所以如何从源头上消除中心偏析和疏松一直是研究者和生产者关注的重要内容。连铸坯轻压下技术就是其中行之有效的手段，其通过在连铸坯液芯末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量，达到消除中心偏析和疏松的目的。

经大量研究和实践认为：只有选取合适的压下量才能完全补偿凝固终点钢液在凝固过程中的体积收缩量，才能防止富集溶质钢液的流动，达到消除中心缩孔、中心偏析和中心疏松的目的。而压下量的设定方案能否准确实施跟拉矫辊(即压下辊)标定的准确性直接相关。现在在大方坯轻压下的实际生产中通常采用离线辊缝标定，由于离线标定的周期性，使轻压下方案的实施在标定前期和后期有所变动，导致实施轻压下后大方坯质量不稳定；同时离线标定使连铸机的作业率降低。

在已经公开的有关辊缝标定方面的发明大多针对轧机方面，其中有关连铸机方面的较少，且多为连铸机的辊缝测量设备。如发明CN2183233是一种测量装置随引锭杆一起通过连铸机即可实现连铸机辊缝的自动测量。离线标定法多采用辊缝测量设备或者引锭杆标定。

发明内容

为了解决现有辊缝标定技术效率低，存在实施轻压下后大方坯质量不稳定等不足之处，本发明提供一种能在线标定大方坯连铸机拉矫辊的辊缝的控制方法。本发明通过在线标定程序在开浇的过程中实现在线对大方坯拉矫机辊缝的标定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

(1)确定在线标定辊缝的目标拉速v₀

根据预设轻压下方案的设定拉速确定在线标定辊缝的目标拉速v₀，轻压下方案的设定拉速即为在线标定辊缝的目标拉速，根据钢种的凝固终点落在拉矫机中的位置，通过控制拉速使钢种的凝固终点落在倒数第二或倒数第三个拉矫辊的位置，其中钢种的两相区较大的落在倒数第二个拉矫辊的位置，钢种的两相区较小的落在倒数第三个拉矫辊的位置；

(2)记录辊缝值和瞬时辊缝的个数

当通过1#辊的平均拉速v₀-0.01＞v_mean＞v₀+0.01且方差δ＜0.008时，每隔t秒记录瞬时辊缝值

和瞬时辊缝的个数n_j，t在1和7之间，j为辊号；

平均拉速 $v_{\mathrm{mean}}=v_{n_i}/n_i,$

为每隔t秒所得到的切片单元的瞬时拉速，n_i为从结晶器出生开始统计的瞬时拉速的次数；

(3)计算每个辊辊缝的平均值S_i以及与1#辊辊缝的平均值S₁之间的差D_i

$S_i=\underset{1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{{\mathrm{in}}_j}/n_j,D_i=S_i-S_1;$

(4)标平辊缝

根据步骤(3)的辊缝差D_i对各拉矫辊进行标平，拉矫辊i的辊缝值＝1号辊的辊缝值+D_i；

其中，1号辊的辊缝值为该铸坯切片单元在经过1#辊时的辊缝值。

对从结晶器出生的铸坯以时间为顺序划分为不同的切片单元，切片单元记录的内容包括辊缝值、拉速、浇铸长度、炉号、寿命等，切片单元每隔一定的时间都会记录辊缝值的，如果需要的话可以随意提取切片单元中的辊缝值。本发明中切片单元每隔t秒记录辊缝值，t间隔范围1～7秒。

本方法适用于大方坯尺寸220～380mm×300～480mm，连铸拉速0.50～0.80m/min，过热度20～40℃。

本发明的有益效果：采用本发明的在线辊缝标定方法，可以每浇次开浇时进行辊缝的标定，能够保证预设压下方***实施进而明显减小铸坯中心偏析，减少甚至消除中心缩孔和中心疏松的出现。

附图说明

图1是辊缝标定前后的示意图；

图2是在线辊缝标定的流程图；

图3是1号辊平均拉速计算流程图；

图4是辊缝在线检测的示意图；

图5是通过辊缝差标平辊缝示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步描述：

如图1所示，拉矫辊在未标定前是不平的，即其它辊辊缝值与1#辊是不一致的。拉矫辊实施轻压下时，是以1#辊为检测辊，不投入轻压下，而其它压下辊则是在1#辊辊缝基础上减去压下量的，所以需要对各辊辊缝进行标定。通过在线标定后各辊缝与1#辊一致。

如图2所示，本发明的在线辊缝标定的流程图，包括以下步骤：

(1)确定目标拉速

根据钢种和铸机生产工艺条件，确定合适的轻压下方案，根据预设轻压下方案的设定拉速确定在线标定辊缝的目标拉速v₀，轻压下的方案的设定拉速即为在线标定辊缝的目标拉速。其中轻压下设定拉速的确定是根据某钢种的凝固终点落在拉矫机中的位置，通过控制拉速使某钢种的凝固终点落在倒数第二或倒数第三个个拉矫辊的位置，根据不同钢种的两相区的大小来确定，两相区较大的落在倒数第二个，较小的落在倒数第三个。

(2)记录辊缝值和瞬时辊缝的个数

对从结晶器出生的铸坯以时间为顺序划分为不同的切片单元，时间间隔范围1-7s，可以取5s，这些单元的属性包括：拉速、浇铸长度、炉号、寿命等。在线标定时，通过对拉速的跟踪，判断1#辊的平均拉速是否稳定，平均拉速的计算流程如图3所示。通过切片单元的平均拉速v_mean和方差δ来判断拉速是否稳定到目标拉速v₀，平均拉速为 $v_{\mathrm{mean}}=v_{n_i}/n_i,$

为每隔5s所得到的切片单元的瞬时拉速，n_i为从结晶器出生开始统计的瞬时拉速的次数；方差为 $\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}{(v_{n_i}-v_{\mathrm{mean}})}^2}{n_i}}$ 。当通过1#辊切片单元的平均拉速v₀-0.01＞v_mean＞v₀+0.01且方差δ＜0.008，认为此时拉速已经稳定，可以进行1#辊辊缝检测记录。

当拉速稳定后开始对铸坯进行标定，进入标定状态，标定过程如图4所示。进入检测状态后，1#辊检测从第一个检测切片起和之后通过1#辊的3m铸坯，如图4中的检测部分，其它辊也检测相同的检测部分。当检测部分通过某拉矫辊时，每隔5s记录此拉矫辊的瞬时辊缝值

，记录总数为n_i，i为辊号。

(3)计算每个辊辊缝的平均值S_i以及与1#辊辊缝的平均值S₁之间的差D_i

根据步骤(2)得到的各辊瞬时辊缝值

和记录次数n_i，然后求各辊缝的平均值 $S_i=\underset{1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{{\mathrm{in}}_j}/n_j,$ 其余各辊与1#辊做差D_i＝S_i-S₁。

(4)标平辊缝

根据步骤(3)得到的辊缝差对各辊进行标平。如图5所示在标定完成后，当某切片单元P₀在1#辊下时，记录1#辊的辊缝值，并写入到切片单元；此切片单元P₀当走到拉矫辊i下时，此时的拉矫辊i的辊缝值＝1号辊的辊缝值+D_i。除1号辊外，其它各辊每个周期都会计算一次，实现标平各个拉矫辊。

实施例(一)

(1)铸机设备参数：全弧形大方坯连铸机，半径12m，拉矫机的矫直段和水平段铸辊直径450mm，铸机冶金长度33.149m(液面至火焰切割机原点)。拉矫辊的分布如表1所示。

表1拉矫机各辊位置

(2)铸坯尺寸280mm×325mm，钢种为GCr15，压下总量为10mm，钢种成分、浇铸温度和拉速如表2所示。

表2钢种成分、浇铸温度和拉速

(3)浇铸轴承钢时，当拉速为0.78m/min时，凝固终点位置为23.4m，所以轻压下的设定拉速为0.78m/min，确定辊缝标定的目标拉速也为0.78m/min。

(4)冷坯铸坯尺寸和设定压下量如表3所示。

表3炉号、冷坯尺寸和设定压下量的对照表

表3是轴承钢GCr15热试过程中的实验数据，按照YB/T2011-2004《连续铸钢方坯和矩形坯》标准执行。可见GCr15采用在线标定后，轻压下的设定压下量能过准确实施。通过跟踪投用在线标定辊缝后的常规检测坯样，发现与轻压下设定量偏差在0.4mm内的坯样能够达到100％，偏差为0的坯样能够达到84.27％，检测坯样为89块(包含热试坯样)。

实施例(二)

(1)铸机设备各参数如实施例(一)

(2)铸坯尺寸280mm×325mm，钢种为SWRH82B，压下总量为9mm，钢种成分、浇铸温度和拉速如表4所示。

表4钢种成分、浇铸温度和拉速

(3)浇铸SWRH82B时，当拉速为0.80m/min时，凝固终点位置为23.3m，所以轻压下的设定拉速为0.80m/min，确定辊缝标定的目标拉速也为0.80m/min。

(4)冷坯铸坯尺寸和设定压下量如表5所示。

表5炉号、冷坯尺寸和设定压下量的对照表

表5是SWRS82B热试过程中的实验数据，检测方法同轴承钢GCr15。可见SWRH82B采用在线标定后，轻压下的设定压下量能过准确实施。通过跟踪投用在线标定辊缝后的常规检测坯样，发现与轻压下设定量偏差在0.4mm内的坯样能够达到100％，偏差为0的坯样能够达到87.84％，检测坯样为148块(包含热试坯样)。

实施例(三)

(1)铸机设备各参数如实施例(一)

(2)铸坯尺寸280mm×325mm，钢种为SWRH72A，压下总量为9mm，钢种成分、浇铸温度和拉速如表6所示。

表6钢种成分、浇铸温度和拉速

(3)浇铸SWRH72A时，当拉速为0.75m/min时，凝固终点位置为22.0m，所以轻压下的设定拉速为0.75m/min，确定辊缝标定的目标拉速也为0.75m/min。

(4)冷坯铸坯尺寸和设定压下量如表7所示。

表7炉号、冷坯尺寸和设定压下量的对照表

表7是SWRS72A热试过程中的实验数据，检测方法同轴承钢GCr15。可见采用在线标定后，轻压下的设定压下量能过准确实施。通过跟踪投用在线标定辊缝后的常规检测坯样，发现与轻压下设定量偏差在0.4mm内的坯样能够达到100％，偏差为0的坯样能够达到86.21％，检测坯样为58块(包含热试坯样)。

Claims (3)

1、一种大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法，其特征是包括以下步骤：

(1)确定在线标定辊缝的目标拉速v₀

根据预设轻压下方案的设定拉速确定在线标定辊缝的目标拉速v₀，轻压下方案的设定拉速即为在线标定辊缝的目标拉速，根据钢种的凝固终点落在拉矫机中的位置，通过控制拉速使钢种的凝固终点落在倒数第二或倒数第三个拉矫辊的位置，其中钢种的两相区较大的落在倒数第二个拉矫辊的位置，钢种的两相区较小的落在倒数第三个拉矫辊的位置；

(2)记录辊缝值和瞬时辊缝的个数

当通过1#辊的平均拉速v₀-0.01＞v_mean＞v₀+0.01且方差δ＜0.008时，每隔t秒记录瞬时辊缝值和瞬时辊缝的个数n_j，t在1和7之间，j为辊号；

平均拉速 $v_{\mathrm{mean}}=v_{n_i}/n_i,$

为每隔t秒所得到的切片单元的瞬时拉速，n_i为从结晶器出生开始统计的瞬时拉速的次数；

(3)计算每个辊辊缝的平均值S_i以及与1#辊辊缝的平均值S₁之间的差D_i

$S_i=\underset{1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{{\mathrm{in}}_j}/n_j$

D_i＝S_i-S₁；

(4)标平辊缝

根据步骤(3)的辊缝差D_i对各拉矫辊进行标平，拉矫辊i的辊缝值＝1号辊的辊缝值+D_i；

其中，1号辊的辊缝值为该铸坯切片单元在经过1#辊时的辊缝值。

2、按照权利要求1所述的大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法，其特征在于所述的目标拉速0.50～0.80m/min，过热度20～40℃。

3、按照权利要求1所述的大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法，其特征在于大方坯尺寸220～380mm×300～480mm。

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