CN107685141B - 一种连铸机驱动辊控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸机驱动辊控制方法，属于冶金技术领域。该方法步骤为：S1：根据设定拉速得到最后一个扇形段n的外弧驱动辊的线速度；S2：根据扇形段n的外弧驱动辊的线速度、扇形段n‑1的驱动辊位置辊缝、扇形段n的驱动辊位置辊缝和铸坯的密度，计算扇形段n‑1的外弧驱动辊的线速度；S3：得到所有扇形段外弧驱动辊的线速度；S4：根据S2和S3步骤的外弧驱动辊的线速度得到内弧驱动辊的线速度；S5：根据S1～S4得到的驱动辊的线速度，计算内外弧驱动辊的转速，控制驱动电机。本发明能够在已知或未知驱动辊处的铸坯的平均密度的情况下，计算内外弧驱动辊的转速，进而控制驱动电机，在不增加成本的前提下，减小各驱动辊的力矩偏差，降低电耗，避免滞坯事故。

Description

一种连铸机驱动辊控制方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种连铸机驱动辊控制方法。

背景技术

连铸是液态钢水通过结晶器、扇形段等导向装置时冷却形成为一定形状的铸坯，并通过驱动辊的驱动将其以一定的速度连续拉出扇形段的过程，例如当设定拉速为1m/min时，则设定外弧驱动辊的线速度为1m/min(内外弧因铸坯内外弧长不同而略有区别)。然而，连铸过程中，根据工艺的需求，往往将辊缝进行一定的收缩，如轻压下/大压下(一般一个扇形段压下1.5m～10m不等)工艺。

综上，若按各驱动辊的线速度拉坯，将导致每个驱动辊位置的“铸坯质量通量”不相等，从而导致驱动辊之间会产生坯子“滞留”情况，出现各驱动辊的力矩出现较大偏差，不利于铸坯顺行，严重则会引起滞坯事故发生。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连铸机驱动辊控制方法，在不增加成本的前提下，通过调整驱动辊的线速度，以达到每个驱动辊位置的“铸坯体积通量”相等，从而实现减小各驱动辊的力矩偏差，降低电耗，减少滞坯事故发生的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种连铸机驱动辊控制方法，包含如下步骤：

S1：根据设定拉速得到最后一个扇形段n的外弧驱动辊的线速度；

S2：根据扇形段n的外弧驱动辊的线速度、扇形段n-1的驱动辊位置辊缝和扇形段n的驱动辊位置辊缝，计算得到扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度；

S3：迭代S2步骤，直到n＝2为止，即得到所有扇形段外弧驱动辊的线速度；

S4：根据S2和S3步骤得到的外弧驱动辊的线速度得到内弧驱动辊的线速度；

S5：根据S1～S4得到的驱动辊的线速度，计算得到内弧驱动辊和外弧驱动辊的转速，进而控制驱动电机。

进一步，在所述步骤S1之前还包括：步骤S0：根据铸坯的温度场计算通过扇形段n的驱动辊处的铸坯的平均密度。

进一步，步骤S1中，所述的扇形段N的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n的外弧驱动辊的线速度，v为设定拉速；

步骤S2中，所述扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度，h_n为扇形段n的驱动辊处铸坯厚度，h_n-1为扇形段n-1的驱动辊处铸坯厚度；

步骤S3中，所述所有扇形段外弧驱动辊的线速度：其中n取1到最大扇形段编号；

步骤S4中，所述内弧驱动辊的线速度：

式中，β_n为系数，根据驱动辊所在的位置不同而不同，该系数的计算方法不在本发明专利范围内；

步骤S5中，所述内弧度驱动辊的转速：

所述外弧度驱动辊的转速：

式中，为内弧驱动辊转速，为外弧驱动辊转速，为扇形段n内弧驱动辊半径，为扇形段n外弧驱动辊半径。

进一步，步骤S0中，所述的扇形段n的驱动辊处的铸坯的平均密度：

ρ_L＝(-7.50×10^-4ΔT_L+7.02)×10³

ρ_δ＝(3.07×10^-4ΔT_δ+7.27)×10³

ρ_γ＝(4.80×10^-4ΔT_γ+7.41)×10³

ρ_δ+γ＝(ρ_δf_δ+ρ_γf_γ)×10³

式中，ρ_L为液相密度，ρ_δ为δ相密度，ρ_γ为γ相密度，ρ_L+δ为(L+δ)相密度，ρ_L+γ为(L+γ)相密度，ρ_L+δ+γ为(L+δ+γ)相密度，ρ_δ+γ为(δ+γ)相密度，为液相线温度下的密度，Δρ_L/δ为液相线密度和δ相固相线的密度差，Δρ_L/γ为液相线密度和γ相固相线的密度差，f_δ为δ相质量分数，f_γ为γ相质量分数，ΔT_L为与液相线的温度差，ΔT_δ为与δ相的温度差，ΔT_γ为与γ相的温度差，ρ_v为切片的平均密度，为切片的液相体积分数，为切片的δ体积分数，为切片的γ相体积分数，为切片的L+δ相体积分数，为切片的L+γ相体积分数，为切片L+δ+γ相体积分数，为切片δ+γ相体积分数；

步骤S1中，所述的扇形段N的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n的外弧驱动辊的线速度，v为设定拉速；

步骤S2中，所述扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度，h_n为扇形段n的驱动辊处铸坯厚度，h_n-1为扇形段n-1的驱动辊处铸坯厚度，为扇形段n驱动辊处的铸坯平均密度，为扇形段n-1驱动辊处的铸坯平均密度；

步骤S3中，所述所有扇形段外弧驱动辊的线速度：其中n取1到最大扇形段编号；

步骤S4中，所述内弧驱动辊的线速度：

式中，β_n为系数，根据驱动辊所在的位置不同而不同，该系数的计算方法不在本发明专利范围内；

步骤S5中，所述内弧度驱动辊的转速：

所述外弧度驱动辊的转速：

式中，为内弧驱动辊转速，为外弧驱动辊转速，为扇形段n内弧驱动辊半径，为扇形段n外弧驱动辊半径。

进一步，所述驱动辊所在的位置包括弧型段、矫直段和水平段。

本发明的有益效果在于：本发明的方法能够在不增加成本的前提下，以达到改善连铸板坯的三角区裂纹的目的。通过调整驱动辊的线速度，以达到每个驱动辊位置的“铸坯体积通量”相等，从而减小各驱动辊的力矩偏差，降低电耗，减少滞坯事故发生的目的。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为连铸机辊列示意图；

图2为轻压下/大压下示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，连铸是液态钢水通过结晶器、扇形段等导向装置时冷却形成为一定形状的铸坯，并通过驱动辊的驱动将其以一定的速度连续拉出扇形段的过程，在连铸过程中，根据工艺的需求，往往将辊缝进行一定的收缩，如轻压下/大压下，如图2所示。

本发明适用所有连铸机，具体方法如下：

根据铸坯的温度场计算通过扇形段n的驱动辊处的铸坯的平均密度：

ρ_L＝(-7.50×10^-4ΔT_L+7.02)×10³

ρ_δ＝(3.07×10^-4ΔT_δ+7.27)×10³

ρ_γ＝(4.80×10^-4ΔT_γ+7.41)×10³

ρ_δ+γ＝(ρ_δf_δ+ρ_γf_γ)×10³

式中，ρ_L为液相密度，单位kg/m³，ρ_δ为δ相密度，单位kg/m³，ρ_γ为γ相密度，ρ_L+δ为(L+δ)相密度，ρ_L+γ为(L+γ)相密度，单位kg/m³，ρ_L+δ+γ为(L+δ+γ)相密度，单位kg/m³，ρ_δ+γ为(δ+γ)相密度，单位kg/m³，为液相线温度下的密度，单位kg/m³，Δρ_L/δ为液相线密度和δ相固相线的密度差，单位kg/m³，Δρ_L/γ为液相线密度和γ相固相线的密度差，单位kg/m³，f_δ为δ相质量分数，f_γ为γ相质量分数，ΔT_L为与液相线的温度差，单位℃，ΔT_δ为与δ相的温度差，单位℃，ΔT_γ为与γ相的温度差，单位℃，ρ_v为切片的平均密度，单位kg/m³，为切片的液相体积分数，为切片的δ体积分数，为切片的γ相体积分数，为切片的L+δ相体积分数，为切片的L+γ相体积分数，为切片L+δ+γ相体积分数，为切片δ+γ相体积分数；

根据设定拉速得到最后一个扇形段n的外弧驱动辊的线速度：

式中，为扇形段n的外弧驱动辊的线速度，单位m/min，v为设定拉速，单位m/min；

进一步，根据扇形段n的外弧驱动辊的线速度、扇形段n-1的驱动辊位置辊缝和扇形段n的驱动辊位置辊缝，计算得到扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度：

或

式中，为扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度，单位m/min，h_n为扇形段n的驱动辊处铸坯厚度，单位m，h_n-1为扇形段n-1的驱动辊处铸坯厚度，单位m；，为扇形段n驱动辊处的铸坯平均密度，为扇形段n-1驱动辊处的铸坯平均密度；

进一步，迭代上一步骤，直到n＝2为止，即得到所有扇形段外弧驱动辊的线速度单位m/min，其中n取1到最大扇形段编号；

进一步，根据得到的外弧驱动辊的线速度得到内弧驱动辊的线速度：

式中，β_n为系数，根据驱动辊所在的位置(如弧型段、矫直段和水平段)不同而不同，该系数的计算方法不在本发明专利范围内。

进一步，计算得到内弧驱动辊转速：

外弧度驱动辊的转速：

式中，为内弧驱动辊转速，单位r/min，为外弧驱动辊转速，单位r/min，为扇形段n内弧驱动辊半径，单位m，为扇形段n外弧驱动辊半径，单位m；

进而控制驱动电机。

本实施例一和二以计算连铸机驱动辊转速为例，某连铸机具有11个扇形段，由于扇形段1到扇形段10的计算方法均相同，因此，本实施例以扇形段10和扇形段11段驱动辊的转速计算为例进行详细说明及计算，具体步骤如下：

前提条件：设定拉速为1.5m/min，扇形段11驱动辊处辊缝为234mm，扇形段10处的驱动辊辊缝为237mm，驱动辊辊半径为0.15m。

实施例一

根据设定拉速得到扇形段11的外弧驱动辊的线速度：

根据扇形段11的外弧驱动辊的线速度和扇形段10的驱动辊到扇形段11的驱动辊间的辊缝情况，计算得到扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度：

根据得到的外弧驱动辊的线速度得到内弧驱动辊的线速度：

式中，β₁₁＝1，β₁₀＝1。

计算得到内弧驱动辊的转速：

外弧度驱动辊的转速：

实施例二

根据铸坯的温度场计算通过扇形段n的驱动辊处的铸坯的平均密度：

ρ_L＝(-7.50×10^-4ΔT_L+7.02)×10³

ρ_δ＝(3.07×10^-4ΔT_δ+7.27)×10³

ρ_γ＝(4.80×10^-4ΔT_γ+7.41)×10³

ρ_δ+γ＝(ρ_δf_δ+ρ_γf_γ)×10³

若计算需要假设的参数较多，由于平均密度的计算方法不是本申请的发明内容，因此在此忽略的计算过程，仅假设

根据设定拉速得到扇形段11的外弧驱动辊的线速度：

根据扇形段11的外弧驱动辊的线速度和扇形段10的驱动辊到扇形段11的驱动辊间的辊缝情况，计算得到扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度：

根据得到的外弧驱动辊的线速度得到内弧驱动辊的线速度：

式中，β₁₁＝1，β₁₀＝1。

计算得到内弧驱动辊的转速：

外弧度驱动辊的转速：

实施例一和实施例二都将连铸机驱动辊电耗降低了约20％，同时也减少了滞坯事故的发生。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种连铸机驱动辊控制方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：

S1：根据设定拉速得到最后一个扇形段n的外弧驱动辊的线速度；

S2：根据扇形段n的外弧驱动辊的线速度、扇形段n-1的驱动辊位置辊缝和扇形段n的驱动辊位置辊缝，计算得到扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度；

S3：迭代S2步骤，直到n＝2为止，即得到所有扇形段外弧驱动辊的线速度；

S4：根据S2和S3步骤得到的外弧驱动辊的线速度得到内弧驱动辊的线速度；

S5：根据S1～S4得到的驱动辊的线速度，计算得到内弧驱动辊和外弧驱动辊的转速，进而控制驱动电机。

2.根据权利要求1所述的一种连铸机驱动辊控制方法，其特征在于：在所述步骤S1之前还包括：步骤S0：根据铸坯的温度场计算通过扇形段n的驱动辊处的铸坯的平均密度。

3.根据权利要求1所述的一种连铸机驱动辊控制方法，其特征在于：

步骤S1中，所述的扇形段n的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n的外弧驱动辊的线速度，v为设定拉速；

步骤S2中，所述扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度，h_n为扇形段n的驱动辊处铸坯厚度，h_n-1为扇形段n-1的驱动辊处铸坯厚度；

步骤S3中，所述所有扇形段外弧驱动辊的线速度：其中n取1到最大扇形段编号；

步骤S4中，所述内弧驱动辊的线速度：

式中，β_n为系数，根据驱动辊所在的位置不同而不同，该系数的计算方法不在本发明专利范围内；

步骤S5中，所述内弧驱动辊的转速：

所述外弧驱动辊的转速：

式中，r_i ⁿ为内弧驱动辊转速，为外弧驱动辊转速，为扇形段n内弧驱动辊半径，为扇形段n外弧驱动辊半径。

4.根据权利要求2所述的一种连铸机驱动辊控制方法，其特征在于：步骤S0中，所述的扇形段n的驱动辊处的铸坯的平均密度：

ρ_L＝(-7.50×10^-4ΔT_L+7.02)×10³

ρ_δ＝(3.07×10^-4ΔT_δ+7.27)×10³

ρ_γ＝(4.80×10^-4ΔT_γ+7.41)×10³

ρ_δ+γ＝(ρ_δf_δ+ρ_γf_γ)×10³

式中，ρ_L为液相密度，ρ_δ为δ相密度，ρ_γ为γ相密度，ρ_L+δ为(L+δ)相密度，ρ_L+γ为(L+γ)相密度，ρ_L+δ+γ为(L+δ+γ)相密度，ρ_δ+γ为(δ+γ)相密度，为液相线温度下的密度，Δρ_L/δ为液相线密度和δ相固相线的密度差，Δρ_L/γ为液相线密度和γ相固相线的密度差，f_δ为δ相质量分数，f_γ为γ相质量分数，ΔT_L为与液相线的温度差，ΔT_δ为与δ相的温度差，ΔT_γ为与γ相的温度差，ρ_v为切片的平均密度，为切片的液相体积分数，为切片的δ体积分数，为切片的γ相体积分数，为切片的L+δ相体积分数，为切片的L+γ相体积分数，为切片L+δ+γ相体积分数，为切片δ+γ相体积分数；

步骤S1中，所述的扇形段n的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n的外弧驱动辊的线速度，v为设定拉速；

步骤S2中，所述扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度为：

式中，为扇形段n-1的外弧驱动辊的线速度，h_n为扇形段n的驱动辊处铸坯厚度，h_n-1为扇形段n-1的驱动辊处铸坯厚度，为扇形段n驱动辊处的铸坯平均密度，为扇形段n-1驱动辊处的铸坯平均密度；

步骤S3中，所述所有扇形段外弧驱动辊的线速度：其中n取1到最大扇形段编号；

步骤S4中，所述内弧驱动辊的线速度：

式中，β_n为系数，根据驱动辊所在的位置不同而不同，该系数的计算方法不在本发明专利范围内；

步骤S5中，所述内弧驱动辊的转速：

所述外弧驱动辊的转速：

式中，r_i ⁿ为内弧驱动辊转速，为外弧驱动辊转速，为扇形段n内弧驱动辊半径，为扇形段n外弧驱动辊半径。

5.根据权利要求3或4所述的一种连铸机驱动辊控制方法，其特征在于：所述驱动辊所在的位置包括弧型段、矫直段和水平段。