CN104493120B - 一种连铸机辊列曲线设计装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连铸机辊列曲线设计装置，包括：显示输入单元，用于输入弯曲矫直条件和设计参数,显示辊列曲线以及关键点和插值点坐标数值；计算单元，采用混合弯曲矫直方式计算外弧线和内弧线关键点和插值点坐标；插值单元，在各关键点之间进行插值；建模单元，根据计算单元计算的关键点和插值点坐标构建连铸机外弧线和内弧线模型；获取单元，根据模型和辊子安装精度，获得混合系数，从而得到外弧线和内弧线关键点和插值点坐标数值；布辊单元，根据辊间距在连铸机外弧线和内弧线布置辊子，得到各辊子中心的坐标，获得连铸机辊列曲线。本发明有效降低辊子受力且符合安装精度要求。

Description

一种连铸机辊列曲线设计装置及方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体说，涉及一种连铸机辊列曲线设计装置及方法。

背景技术

由于连铸机中高拉速技术的推广应用，使得铸坯的弯曲和矫直都是在未完全凝固状态下进行的。为了降低铸坯内裂纹产生的倾向，必须把铸坯在整个弯曲区和矫直区产生的弯曲应变和矫直应变控制在一定范围内，这就需要精确控制连铸机辊列曲线的设计。在连铸机辊列曲线设计中，常用的有一点弯曲矫直，多点弯曲矫直，连续弯曲矫直。连续弯曲矫直曲线的曲率是连续的，可使铸坯在弯曲和矫直两个区间长度内比较均匀的连续变形，比一点和多点弯曲矫直有明显的优越性。

连续矫直理论一般借助材料力学的方法将变形的主流简化为一根连续弯曲的等截面梁，在“小挠度”(y＝0)的假设条件下求解微分方程，得到三次抛物线：

y＝ax³ (1)

这是工程中熟知的Concast连续弯曲矫直公式，其中，a为连续弯曲矫直系数，R₀为连铸机基本圆弧段半径，S₀为连铸机矫直段线性长度。

连续矫直的曲率K为：

弯矩M与曲率导数的关系式为：

其中v_c为拉速，I_c为蠕变惯性矩，n为蠕变计算系数，一般n＝5。

从上式可以看出弯矩和曲率导数直接相关。连续矫直曲线由于曲率导数不连续，导致辊子所受反力大，影响辊子使用寿命，还会使轴承和扇形段机架变形，铸坯出现裂纹等质量问题。

为了克服上述缺点，本申请人的发明专利申请201310565711.9公开了一种连铸机辊列曲线设计方法，这篇专利文献引入本说明书，作为参考。其中，采用光滑弯曲矫直曲线得到连铸机辊列曲线，光滑弯曲矫直的公式如下：

y＝αx⁴·(β+x) (2)

其中，α、β为光滑弯曲矫直的系数。

光滑弯曲矫直曲线不仅保证了曲率的连续也保证了曲率导数的连续，有效降低了辊子的受力，由于在铸机实际布置时，尤其是为了降低铸坯的下垂，辊列密排布置时，辊子位置坐标相差不大，只有几个到零点几个毫米，安装精度要求过高，实际无法保证。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的上述问题而提出的，其目的在于提供有效降低辊子受力且符合安装精度要求的连铸机辊列曲线设计装置及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种连铸机辊列曲线设计装置，包括：显示输入单元，用于输入连铸机辊列曲线设计的弯曲矫直条件和设计参数,显示连铸机辊列曲线和构成连铸机辊列曲线的关键点和插值点坐标数值；计算单元，采用混合弯曲矫直方式计算连铸机外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标；插值单元，在连铸机外弧线和内弧线各关键点之间进行插值；建模单元，根据计算单元计算的铸机外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标构建连铸机外弧线和内弧线的模型；获取单元，根据连铸机外弧线和内弧线的模型和输入单元输入的辊子安装精度，获得混合系数，从而得到外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标数值；布辊单元，根据辊间距在连铸机外弧线和内弧线布置辊子，得到各辊子中心的坐标，获得连铸机辊列曲线。

根据本发明的另一个方面，提供一种连铸机辊列曲线设计方法，包括：通过显示输入单元选择连铸机辊列曲线设计的弯曲矫直条件并输入设计参数；将设计参数传输给计算单元，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线和内弧线的关键点的坐标，其中，采用混合弯曲矫直方式的连铸机外弧线或者内弧线矫直段和弯曲段曲线形式为：y＝A(ax³)+(1-A)(αβx⁴+αx⁵)，其中，R₀为连铸机基本圆弧段半径，S₀为连铸机矫直段线性长度，A为混合系数，0≤A≤1，反映连铸机外弧线或者内弧线的平滑程度，关键点的坐标为包含混合系数A的函数；将关键点坐标传输给插值单元，对连铸机外弧线和内弧线进行插值处理，得到插值点坐标，其中，插值点的坐标为包含混合系数A的函数；将关键点和插值点坐标传输给建模单元，构造连铸机外弧线和内弧线模型；将上述模型传输给获取单元，根据显示输入单元传来的辊子安装精度获得最小混合系数A，从而获得上述各关键点和插值点坐标的数值，得到连铸机外弧线和内弧线；将连铸机外弧线和内弧线传输给布辊单元，根据辊间距，布置外弧辊子和内弧辊子，得到其中心的坐标，输出连铸机辊列曲线。

本发明所述连铸机辊列曲线设计装置和方法采用连续弯曲矫直和光滑弯曲矫直混合的混合弯曲矫直方式，既能有效的克服连续弯曲矫直辊子受力大的缺点，也能克服光滑弯曲矫直无法保证安装精度的缺点，在连续弯曲矫直和光滑弯曲矫直之间达到最好实用效果。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1是直弧形连铸机外弧线和内弧线的示意图；

图2是本发明连铸机辊列曲线设计装置的构成框图；

图3是本发明连铸机辊列曲线设计方法的流程图；

图4是本发明混合弯曲矫直方式下确定连铸机外弧线关键点坐标方法的流程图；

图5a是本发明混合弯曲矫直方式下矫直曲线随混合系数变化的示意图；

图5b是本发明混合弯曲矫直方式下矫直曲线的曲率随混合系数变化的示意图；

图5c是本发明混合弯曲矫直方式下矫直曲线的曲率导数随混合系数变化的示意图；

图6是全弧形连铸机外弧线和内弧线的示意图；

图7a是连续矫直、光滑弯曲矫直和混合弯曲矫直三种方式得到的矫直段外辊中心Y轴坐标变化率与拉矫辊序号的坐标示意图；

图7b是连续矫直、光滑弯曲矫直和混合弯曲矫直三种方式得到的矫直段内辊中心Y轴坐标变化率与拉矫辊序号的坐标示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

第一实施例

图1是直弧形连铸机外弧线和内弧线的示意图，连铸机辊列曲线包括相互平行的内弧线和外弧线，内弧线是由外弧线根据坯壳厚度沿指向内弧的法向方向插值得到，所以外弧线的设计尤为重要，如图所示,连铸机外弧线是由结晶器段J01，垂直段H12、弯曲段S23、基本圆弧段S34、矫直段S45、水平段L56光滑连接的一条曲线。其中，

结晶器段J01的起始点和结束点为O0、O1，O0为连铸机结晶器上口外边缘点，O1为结晶器下口外边缘点；

垂直段H12的起始点和结束点分别为O1和O2；

弯曲段S23的起始点和结束点为O2和O3,其中，O2和O3之间的中间点O2C为以基本圆弧段S34圆心做水平线与弯曲段S23的相交点；

基本圆弧段S34的起始点和结束点为O3和O4，圆心为(x₀,y₀)，半径为R₀；

矫直段S45的起始点和结束点为O4和O5,其中，O4和O5之间的点O4C为以基本圆弧段S34圆心作垂直线与矫直段S45的相交点；

水平段L56起始点和结束点为O5和O6,其中，O6也是出坯口外弧边缘点；

外弧基准线y_base是一条垂直线，是与结晶器上口的O0点外弧线边缘相切的Y轴坐标线；

外弧出坯线x_out是一条水平线，是与结晶器出坯口的O6点外弧线边缘相切的X轴坐标线；

外弧基准线y_base和外弧出坯线x_out的交点为原点。

连铸机外弧线的关键点为O0、O1、O2、O2C、O3、O4、O4C、O5和O6，类似地，连铸机内弧线关键点为I0、I1、I2、I2C、I3、I4、I4C、I5和I6。

另外，在图1中，L_b为弯曲段线性长度；h_b为点O2c至点O3线性长度；Ф_b为弯曲段结束点和基本圆弧段S34圆心的连线与水平线的夹角，称为弯曲角度；L_s为矫直段线性长度；h_s为点O4至点O4c线性长度；Ф_s为矫直段起始点O4和基本圆弧段S34圆心的连线与垂直线的夹角，称为矫直角度。

图2是本发明连铸机辊列曲线设计装置的构成框图，如图所示，本发明所述连铸机辊列曲线设计装置包括：显示输入单元10，用于输入连铸机辊列曲线的弯曲矫直条件和设计参数，显示连铸机辊列曲线和构成辊列曲线的关键点和插值点坐标数值；计算单元20，采用混合弯曲矫直方式计算连铸机外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标；插值单元30，对铸机外弧线和内弧线各关键点之间进行插值；建模单元40，根据计算单元计算的铸机外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标构建连铸机外弧线和内弧线的模型；获取单元50，根据连铸机外弧线和内弧线的模型和输入单元输入的辊子安装精度，获得混合系数，从而得到外弧线和内弧线的关键点和插值点坐标的数值；布辊单元60，根据辊间距在连铸机外弧线和内弧线布置辊子，得到各辊子中心的坐标，获得连铸机辊列曲线。

图3是本发明连铸机辊列曲线设计方法的流程图，如图所示，所述连铸机辊列曲线的设计方法包括：

首先，在步骤S310中，通过显示输入单元选择连铸机辊列曲线的弯曲矫直条件并输入设计参数，其中，所述弯曲矫直条件为：辊子的切点坐标是否为外弧线关键点坐标，若是辊子切点坐标为外弧线上的关键点坐标，输入开始、结束辊号；若是辊子切点坐标不是外弧线上的关键点坐标，输入矫直段弧长或者矫直段线性长度，当为直弧形连铸机辊列曲线设计时，还需输入弯曲段弧长或者弯曲段线性长度；设计参数至少包括：铸坯断面、结晶器高度、基本圆弧段半径、基本圆弧段圆心坐标、辊间距和辊子安装精度，还可包括垂直段高度、弯月面距离、扇形段个数、拉速、物性参数等。

得到了连铸机辊列曲线的设计参数后，在步骤S320中，将设计参数传输给计算单元，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线和内弧线的关键点的坐标，具体地，采用混合弯曲矫直方式的连铸机外弧线或者内弧线矫直段和弯曲段曲线形式为：

y＝A(ax³)+(1-A)(αβx⁴+αx⁵) (3)

其中，A为混合系数，0≤A≤1，反映连铸机外弧线或者内弧线的平滑程度，关键点的坐标为包含混合系数A的函数，具体的关键点坐标确定过程将在图4的描述中进行详细说明。

得到了包含混合系数A的关键点坐标后，在步骤S330中，将关键点坐标传输给插值单元，对外弧线和内弧线进行插值处理，得到插值点坐标，其中，插值点的坐标为包含混合系数A的函数。

得到了包含混合系数A的关键点和插值点坐标后，在步骤S340中，将关键点和插值点坐标传输给建模单元，构造连铸机外弧线和内弧线模型，如图5a至5c所示，横坐标为矫直段的线性长度L_s，图5a的纵坐标为矫直段线性长度内各点的y轴坐标，图5b的纵坐标为矫直段各点的曲率，图5c的纵坐标为矫直段各点的曲率导数，根据连铸机外弧线和内弧线关键点和插值点坐标构造连铸机外弧线矫直段的平滑程度取决于混合系数A,混合系数A越大，矫直段曲线越陡，不同的混合系数A对应不同的曲率和曲率倒数，A＝0时，为光滑弯曲矫直，A＝1时，为连续弯曲矫直，混合系数A值越大，连铸机外弧线和内弧线的曲率导数的连续性越差，拉矫辊受力越大，铸坯越容易出现裂纹，因此选择满足辊子安装精度的最小混合系数A。

构造了连铸机外弧线和内弧线模型后，在步骤S350中，将上述模型传输给获取单元，根据显示输入单元传来的辊子安装精度要求获得最小混合系数A，从而获得上述各关键点和插值点坐标的数值，得到连铸机外弧线和内弧线，具体地，根据连铸机外弧线和内弧线模型中不同A值对应的不同关键点和插值点的坐标，相邻点的坐标差值不小于输入单元输入的辊子安装精度，得到多个符合上述要求的混合系数A，获得满足上述要求的最小混合系数A。

得到连铸机外弧线和内弧线以后，在步骤S360中，将连铸机外弧线和内弧线传输给布辊单元，根据辊间距，布置外弧辊子和内弧辊子，得到其中心坐标，输出连铸机辊列曲线。

由于连铸机内弧线是由外弧线根据坯壳厚度沿指向内弧的法向方向插值得到，因此，以连铸机外弧线关键点坐标确定方法为例说明连铸机内弧线和外弧线关键点坐标的确定方法，如图4所示，连铸机外弧线关键点坐标方法的确定方法包括以下几个步骤：

在步骤S410中，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线矫直段曲线形式，具体地，以矫直段结束点(x_O5,y_O5)为局部坐标原点，根据公式(3)确定矫直曲线的形式为：

y＝y_O5+Aa(x-x_O5)³+(1-A)[α_sβ_s(x-x_O5)⁴+α_s(x-x_O5)⁵] (4)

其中，α_s、β_s,为采用光滑弯曲矫直方式的连铸机光滑矫直系数。

采用混合弯曲矫直方式确定了连铸机外弧线矫直段曲线的基本形式后，在步骤S411中，采用光滑弯曲矫直方式，根据连铸机外弧线矫直段起始点O4曲率(曲线二阶导数)的连续条件和曲率导数(曲线的三阶导数)的连续条件确定光滑矫直系数α_s、β_s,其中，连铸机矫直段外弧线起始点O4曲率(曲线二阶导数)的连续条件为O4点曲率为基本圆弧段半径的倒数；连铸机矫直段外弧线矫直段起始点O4曲率导数(曲线的三阶导数)的连续条件为O4曲率导数为零，具体地，采用光滑弯曲矫直方式，连铸机外弧线矫直段的曲形式为：

y＝y_O5+α_s(x-x_O5)⁴·(β_s+x-x_O5) (5)

引进局部坐标：

η＝x-x_O5

从而，公式(5)变形为：

在O4点，

η＝y_O4-y_O5＝-L_s

曲率为：

令则

g_O4＝1+α_s ²L_S ⁶(4β_S-5L_S)²

则曲率导数为：

其中，ξ是弧长。

在O4点曲率连续条件可知：

在O4点曲率导数连续的条件可知：

根据O4点曲率和曲率导数的连续条件得出α_s，β_s：

确定了连铸机外弧线的光滑弯曲矫直系数后，在步骤S412中，采用混合弯曲矫直方式，确定连铸机外弧线矫直段的关键点的坐标，即，O4、O4C，O5坐标，根据O4点一阶导数连续条件和函数连续条件得出O4、O4C，O5坐标，具体地，

一阶导数连续条件为：

函数连续性条件为：

y_O4＝y_o-R₀cosφ_s

从图1可以得到

h_s＝R₀sinφ_s

从而O4点的坐标为：

x_O4＝x₀-R₀sinφ_s

y_O4＝y₀-R₀cosφ_s

O5点的坐标为：

x_O5＝x₀+L_s-h_s

y_O5＝y₀-R₀cosφ_s-AaL_S ³-(1-A)(α_sβ_sL_S ⁴-α_sL_S ⁵)

O4C的坐标为：

x_O4c＝x₀

y_O4c＝y₀₅+Aa(h_s-L_s)³+(1-A)[α_Sβ_s(L_s-h_s)⁴+α_S(h_s-L_s)⁵]。

同时，类似的，在步骤S420中，以弯曲段起始点(x_O2,y_O2)为局部坐标原点，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线弯曲段曲线形式为：

y＝y_O2+Aa(x-x_O2)³+(1-A)[α_bβ_b(x-x_O2)⁴+α_b(x-x_O2)⁵] (6)

采用混合弯曲矫直方式确定了连铸机外弧线弯曲段曲线的形式后，在步骤S421中，采用光滑弯曲矫直方式，根据连铸机外弧线弯曲段结束点O3曲率(曲线二阶导数)的连续条件和曲率导数(曲线的三阶导数)的连续条件确定光滑弯曲系数α_b、β_b。

确定了连铸机外弧线的光滑弯曲系数后，在步骤S422中，采用混合弯曲矫直方式，确定连铸机外弧线弯曲段关键点的坐标，具体地，

弯曲段结束点O3的坐标为：

x_O3＝x_o-R₀cosφ_b

y_O3＝y₀-R₀sinφ_b

O2点的坐标为：

x_O2＝x₀-R₀cosφ_b-AaL_b ³-(1-A)(α_bβ_bL_b ⁴-α_bL_b ⁵)

y_O2＝y₀+L_b-h_b

O2C的坐标为：

x_O2c＝x₀₂+Aa(h_b-L_b)³+(1-A)[α_bβ_b(L_b-h_b)⁴+α_b(h_b-L_b)⁵]

y_O2c＝y₀

采用混合弯曲矫直方式确定了连铸机外弧线矫直段和弯曲段的关键点坐标以后，在步骤S430中，确定连铸机外弧线结晶器段及垂直段关键点的坐标，确定结晶段J01和垂直段H12的关键点O0、O1和O2的坐标，由于O2为弯曲段起始点，所以只需确定O0和O1点的坐标，具体地，

O0和O1的X坐标：

x_O0＝x_O1＝x_O2

O1的Y轴坐标为O2的Y轴坐标与垂直段线性长度之和，O0的Y轴坐标为O1的Y轴坐标与结晶器在垂直方向的线性长度之和。

然后在步骤S440中，确定水平段关键点的坐标，即O5、O6点坐标，由于O5为矫直段结束点，所以只需确定O6点的坐标，具体地，

O6的Y轴坐标：

y_O6＝y_O5

O6的X轴坐标为O5的X轴坐标与水平段线性长度之和。

第二实施例

采用混合弯曲矫直的方法设计全弧形连铸机辊列曲线和直弧形连铸机类似，图6是全弧形连铸机外弧线和内弧线的示意图,如图所示，全弧形连铸机与直弧形连铸机外弧线和内弧线构成相似，只是全弧线连铸机外弧线和内弧线均不包括垂直段和弯曲段，以全弧形连铸机的外弧线为例，其是结晶器段J01、基本圆弧段S14、矫直段S45、水平段L56光滑连接的一条曲线，其中，

结晶器段J01的起始点和结束点为O0、O1，O0为连铸机结晶器上口外边缘点，O1为结晶器下口外边缘点，O1C为以基本圆弧段S14圆心做水平线与结晶器段J01的相交点；

基本圆弧段S14的起始点和结束点为O1和O4，圆心为(x₀,y₀)，半径为R₀；

矫直段S45的起始点和结束点为O4和O5,其中，O4和O5之间的点O4C为以基本圆弧段S14圆心垂直线与矫直段S45的相交点；

水平段L56起始点和结束点为O5和O6,其中，O6也是出坯口外弧边缘点。

连铸机外弧线的关键点为O0、O1、O4、O4C、O5和O6，类似地，连铸机内弧线关键点为I0、I1、I4、I4C、I5和I6。

H_mould为结晶器整体在垂直方向的线性长度；

h_mould为从基本圆弧段圆心作水平线与结晶器交点到结晶器下口在垂直方向的线性长度。

在H_mould和h_mould给定的情况下,

O0点的坐标为：

y_O0＝y₀+H_mould-h_mould

O1C点的坐标为：

y_O1c＝y₀

x_O1c＝x₀-R₀

O1点的坐标为：

y_O1＝y₀-h_mould

矫直段S45关键点O4O5O4C坐标的确定方法和直弧形连铸机是一样的。

第三实施例

某一板坯直弧形连铸机的设计参数如下：

铸坯断面＝1.6x 0.22m²

拉速 ＝0.7m/min

基本半径＝10.0m

水平段长度 ＝12.23m

垂直段高度 ＝2.39m

结晶器高度 ＝0.9m

铸机长度 ＝29.43m

基准弧原点(x₀,y₀) ＝14.0,15.5(m,m)

矫直点个数 ＝12

弯曲条件和矫直条件：

弯曲段长度 ＝1.86m

矫直段长度 ＝3.67m

以矫直段结束点O5为原点采用现有技术中连续矫直方法得到连铸机矫直段各点的坐标如表1所示

表1

根据本申请人的发明专利申请201310565711.9公开光滑弯曲矫直方法得到的连铸机辊列曲线的矫直点坐标如表2所示

表2

工程实际辊子安装精度要求为：±0.15mm，如表1所示，两相邻辊之间的最小误差为第一矫直辊和第二矫直辊纵坐标的误差0.167，大于上述安装精度，因此可以保证第二拉矫辊的安装精度，但是拉矫辊受力较大，容易造成铸坯裂纹；如表2所示，光滑弯曲矫直的两相邻辊之间的最小误差为第一矫直辊和第二矫直辊纵坐标的误差0.02，小于上述安装精度，因此不能保证第二拉矫辊的安装精度。

为了在满足辊子安装精度的前提下，使拉矫辊受力最小，采用第一实施例中本发明所述混合曲线弯曲矫直方法设计板坯连铸机的辊列曲线，采取的混合系数A＝0.88，得到矫直段各矫直点的坐标如表3所示，

表3

从上述三个表中可以看出，外辊中心Y轴坐标变化率(放置在外弧线相邻两个辊子中心的Y轴坐标的差值)和内辊中心Y轴坐标变化率(放置在内弧线相邻两个辊子中心的Y轴坐标的差值)相对于各自的X轴坐标的差值小很多，所以只要辊子中心的Y轴坐标变化率满足安装要求，其X轴坐标变化率肯定满足要求。上述三种弯曲矫直方式得到的外辊中心Y轴坐标变化率与拉矫辊序号的坐标示意图，如图7a所示；上述三种弯曲矫直方式得到的内辊中心Y轴坐标变化率与拉矫辊序号的坐标示意图，如图7b所示。从上述两幅坐标图可以看出本发明混合弯曲矫直使得放置在内弧线和外弧线的辊子的Y轴坐标变化率大于0.15mm，但是比连续弯曲矫直下坐标变化率小，在满足辊子安装精度的条件下，辊子的分布较均匀，则辊子对铸坯实行轻压下时，铸坯不容易出现裂痕。

本发明所述采用混合弯曲矫直方式设计连铸机辊列曲线，既满足了工程装配实际需求，又使得辊子受力最小。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明范围的前提下，可以进行多种改变和修改。这里描述的发明实施例所述的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

Claims (11)

1.一种连铸机辊列曲线设计装置，包括：

显示输入单元，用于输入连铸机辊列曲线设计的弯曲矫直条件和设计参数,显示连铸机辊列曲线和构成连铸机辊列曲线的关键点和插值点坐标数值；

计算单元，采用混合弯曲矫直方式计算连铸机外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标，所述混合弯曲矫直方式为连续弯曲矫直和光滑弯曲矫直两种方式的混合；

插值单元，在连铸机外弧线和内弧线各关键点之间进行插值；

建模单元，根据计算单元计算的铸机外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标构建连铸机外弧线和内弧线的模型；

获取单元，根据连铸机外弧线和内弧线的模型和输入单元输入的辊子安装精度，获得混合系数，从而得到外弧线和内弧线的关键点和插值点的坐标数值；

布辊单元，根据辊间距在连铸机外弧线和内弧线布置辊子，得到各辊子中心的坐标，获得连铸机辊列曲线。

2.根据权利要求1所述的设计装置，其中，所述连铸机辊列曲线的关键点至少包括：结晶器段起始点和结束点、基本圆弧段起始点和结束点、矫直段起始点、结束点和基本圆弧段圆心下垂线与矫直段的相交点、水平段起始点和结束点。

3.根据权利要求1所述的设计装置，其中，所述设计参数至少包括：铸坯断面、结晶器高度、基本圆弧段半径、基本圆弧段圆心坐标、辊间距、辊子安装精度。

4.一种连铸机辊列曲线设计方法，包括：

通过显示输入单元选择连铸机辊列曲线设计的弯曲矫直条件并输入设计参数；

将设计参数传输给计算单元，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线和内弧线的关键点的坐标，其中，采用混合弯曲矫直方式的连铸机外弧线或者内弧线矫直段和弯曲段曲线形式为：y＝A(ax³)+(1-A)(αβx⁴+αx⁵)，其中，R₀为连铸机基本圆弧段半径，S₀为连铸机矫直段线性长度，α、β为光滑弯曲矫直的系数，A为混合系数，0≤A≤1，反映连铸机外弧线或者内弧线的平滑程度，关键点的坐标为包含混合系数A的函数；

将关键点坐标传输给插值单元，对连铸机外弧线和内弧线进行插值处理，得到插值点坐标，其中，插值点的坐标为包含混合系数A的函数；

将关键点和插值点坐标传输给建模单元，构造连铸机外弧线和内弧线模型；

将上述模型传输给获取单元，根据显示输入单元传来的辊子安装精度获得最小混合系数A，从而获得上述各关键点和插值点坐标的数值，得到连铸机外弧线和内弧线；

将连铸机外弧线和内弧线传输给布辊单元，根据辊间距，布置外弧辊子和内弧辊子，得到其中心点的坐标，输出连铸机辊列曲线。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其中，所述连铸机辊列曲线设计的弯曲矫直条件为辊子的切点坐标是否为外弧线关键点坐标，若是辊子切点坐标为外弧线上的关键点坐标，输入开始、结束辊号；若是辊子切点坐标不是外弧线上的关键点坐标，输入矫直段弧长或者矫直段线性长度。

6.根据权利要求4所述的设计方法，其中，所述采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线的关键点的坐标方法包括：

采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线矫直段曲线形式,随后采用光滑弯曲矫直方式确定光滑矫直系数，然后采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线矫直段的关键点的坐标；

确定连铸机外弧线结晶器段及垂直段关键点的坐标；

确定连铸机水平段关键点的坐标。

7.根据权利要求6所述的设计方法，其中，所述采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线矫直段曲线形式为：

y＝y_O5+Aa(x-x_O5)³+(1-A)[α_sβ_s(x-x_O5)⁴+α_s(x-x_O5)⁵]

其中，(x_O5,y_O5)为连铸机矫直段结束点O5坐标，α_s、β_s为连铸机矫直段光滑矫直系数。

8.根据权利要求7所述的设计方法，其中，所述采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线矫直段的关键点的坐标分别为：

矫直段起始点O4点的坐标为：

x_O4＝x₀-R₀sinφ_s

y_O4＝y₀-R₀cosφ_s

矫直段结束点O5点的坐标为：

x_O5＝x₀+L_s-h_s

y_O5＝y₀-R₀cosφ_s-AaL_S ³-(1-A)(α_sβ_sL_S ⁴-α_sL_S ⁵)

基本圆弧段圆心下垂线与矫直段的相交点O4C的坐标为：

x_O4c＝x₀

y_O4c＝y_O5+Aa(L_s-h_s)³+(1-A)[α_Sβ_s(L_s-h_s)⁴+α_S(h_s-L_s)⁵]

其中，(x₀,y₀)为连铸机基本圆弧段圆心坐标，L_s为矫直段线性长度，h_s为矫直段起始点到基本圆弧段圆心下垂线与矫直段的相交点的线性长度；φ_s为矫直段起始点和基本圆弧段圆心的连线与垂直线的夹角，称为矫直角度。

9.根据权利要求6所述的设计方法，其中，所述采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线的关键点的坐标方法还包括：采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线弯曲段曲线形式，随后采用光滑弯曲矫直方式确定光滑弯曲系数，然后，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线弯曲段关键点的坐标。

10.根据权利要求9所述的设计方法，其中，所述采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线弯曲段曲线形式为：

y＝y_O2+Aa(x-x_O2)³+(1-A)[α_bβ_b(x-x_O2)⁴+α_b(x-x_O2)⁵]

其中，(x_O2,y_O2)为连铸机弯曲段起始点O2坐标，α_b、β_b为连铸机弯曲段光滑弯曲系数。

11.根据权利要求10所述的设计方法，其中，采用混合弯曲矫直方式确定连铸机外弧线弯曲段关键点的坐标分别为：

弯曲段结束点O3的坐标为：

x_O3＝x_o-R₀cosφ_b

y_O3＝y₀-R₀sinφ_b

弯曲段起始点O2点的坐标为：

x_O2＝x₀-R₀cosφ_b-AaL_b ³-(1-A)(α_bβ_bL_b ⁴-α_bL_b ⁵)

y_O2＝y₀+L_b-h_b

基本圆弧段圆心水平线与弯曲段的相交点O2C的坐标为：

x_O2c＝x₀₂+Aa(h_b-L_b)³+(1-A)[α_bβ_b(L_b-h_b)⁴+α_b(h_b-L_b)⁵]

y_O2c＝y₀

其中，L_b为矫直段线性长度，h_b为基本圆弧段圆心水平线与弯曲段的相交点到弯曲段结束点的线性长度；φ_b为弯曲段结束点和基本圆弧段圆心的连线与水平线的夹角，称为弯曲角度。