BR112021015867A2 - Método e dispositivo de controle para máquina de lingotamento contínuo e método de fabricação para peça fundida - Google Patents
Método e dispositivo de controle para máquina de lingotamento contínuo e método de fabricação para peça fundida Download PDFInfo
- Publication number
- BR112021015867A2 BR112021015867A2 BR112021015867-7A BR112021015867A BR112021015867A2 BR 112021015867 A2 BR112021015867 A2 BR 112021015867A2 BR 112021015867 A BR112021015867 A BR 112021015867A BR 112021015867 A2 BR112021015867 A2 BR 112021015867A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- molten steel
- continuous casting
- casting machine
- mold
- steel flow
- Prior art date
Links
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 264
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 264
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 48
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 31
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 25
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 22
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 22
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 16
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D37/00—Controlling or regulating the pouring of molten metal from a casting melt-holding vessel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
- B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/182—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/186—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B15/00—Systems controlled by a computer
- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
método e dispositivo de controle para máquina de lingotamento contínuo e método de fabricação para peça fundida. um dispositivo de controle 10 de uma máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui: um estimador de estado de fluxo de aço fundido 11 estimando, por sistema em tempo real on-line, um estado de fluxo de aço fundido em um molde usando uma condição de operação da máquina de lingotamento contínuo 1 e dados de temperatura do aço fundido no molde; um calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 calculando, por sistema em tempo real on-line, um índice de fluxo de aço fundido com base no estado de fluxo do aço fundido estimado pelo estimador de estado de fluxo de aço fundido 11, o índice de fluxo de aço fundido sendo um fator de mistura de impurezas em uma peça fundida dentro do molde; e um controlador de condição de operação 13 controlando a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo 1 de modo que o índice de fluxo de aço fundido calculado pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 esteja dentro de uma faixa apropriada.
Description
CONTÍNUO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO PARA PEÇA FUNDIDA Campo
[001] A presente invenção se refere a um método de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, um dispositivo de controle para uma máquina de lingotamento contínuo e um método de fabricação para uma peça fundida. Antecedentes
[002] Uma demanda por aprimoramento na qualidade de peças fundidas, como placas, produzidas com máquina de lingotamento contínuo tem crescido recentemente. Técnicas foram, assim, desenvolvidas para controlar o estado do aço fundido em moldes de máquinas de lingotamento contínuo. Por exemplo, a Literatura Patentária 1 divulga um método de aplicação de um campo magnético ao aço fundido em um molde. Um campo magnético é aplicado ao aço fundido em um molde para controlar o fluxo do aço fundido, por meio do qual a qualidade das peças fundidas pode ser estabilizada. Infelizmente, mesmo se um campo magnético for aplicado ao aço fundido, a variação inesperada na operação torna difícil controlar totalmente o fluxo do aço fundido. Assim, foi proposta uma técnica para controlar a operação, utilizando adicionalmente um resultado da medição da temperatura do aço fundido com um elemento de medição de temperatura embutido em uma chapa de cobre do molde. Por exemplo, a Literatura Patentária 2 divulga um método para estimar com alta precisão o fluxo de aço fundido corrigindo o fluxo do aço fundido em um molde com base em dados sobre a temperatura da chapa de cobre no molde.
[003] Uma qualidade exigida para as peças fundidas é ter menos defeitos causados por impurezas, como bolhas e inclusões, misturadas nas proximidades das superfícies de lingotamento. Em uma máquina de lingotamento contínuo, o aço fundido derramado através de um bocal de entrada submerso em um molde começa a ser solidificado a partir do lado da superfície da parede do molde em um formato de concha (doravante, o aço solidificado para dentro de um formato de concha é referido como uma concha solidificada), e à medida que o lingotamento progride, a espessura da casca solidificada aumenta. Bolhas e inclusões ficam suspensas no aço fundido vazado no molde, e se a solidificação progride com essas bolhas e inclusões aprisionadas na casca solidificada, ocorrem os defeitos mencionados acima.
[004] Sabe-se que à medida que a velocidade de fluxo do aço fundido na interface de solidificação aumenta, torna-se mais difícil para as bolhas e inclusões suspensas no aço fundido ficarem presas na casca solidificada, e uma técnica foi desenvolvida a partir deste ponto de vista para controlar adequadamente o fluxo de aço fundido em um molde. Por exemplo, a Literatura Patentária 3 divulga uma técnica para, no caso de uma velocidade de lingotamento relativamente baixa de aproximadamente 1,6 m/min ou semelhante, reduzir a ocorrência de defeitos causados por uma velocidade de fluxo de aço fundido insuficiente em uma interface de solidificação. Em específico, esta técnica controla uma posição de uma porta de descarga e um ângulo de descarga do bocal de entrada submerso em relação a uma posição na qual o campo magnético móvel é aplicado, dentro de faixas apropriadas, quando o lingotamento contínuo é realizado enquanto um campo magnético móvel é aplicado de modo que uma força de frenagem é aplicada a um fluxo de descarga de aço fundido descarregado de um bocal de entrada submerso. Lista de Citações Literatura Patentária
[005] Literatura Patentária 1: Pedido de Patente Japonesa disponível ao público nº H10-305353
Literatura Patentária 2: Pedido de Patente Japonesa disponível ao público nº 2016-16414 Literatura Patentária 3: Pedido de Patente Japonesa disponível ao público nº 2005-152996 Sumário Problema Técnico
[006] A Literatura Patentária 2 divulga um método de estimativa de alta precisão do fluxo de aço fundido em um molde, mas não divulga ou sugere estimar um índice de fluxo de aço fundido indicando um fator de mistura de impurezas em uma peça fundida dentro de um molde e controlando o índice de fluxo de aço fundido dentro de uma faixa apropriada. Para produzir uma peça fundida de alta qualidade, é necessário estimar o índice de fluxo do aço fundido indicando um fator de mistura de impurezas em uma peça fundida dentro de um molde e controlar o índice de fluxo do aço fundido dentro de uma faixa apropriada. É, assim, difícil produzir uma peça fundida de alta qualidade apenas pelo método divulgado na Literatura Patentária 2.
[007] Por outro lado, a Literatura Patentária 3 divulga um método para controlar a velocidade de fluxo do aço fundido em uma interface de solidificação dentro de uma faixa apropriada, e essa faixa apropriada é definida com base apenas na relação geométrica com o equipamento. Infelizmente, no lingotamento contínuo real, há um fator que causa variação na velocidade de fluxo do aço fundido, como um fluxo desigual gerado por inclusões que aderem a um orifício de bocal de um bocal de entrada submerso. Mesmo que tais variações ocorram, é necessário realizar o controle para que a velocidade do fluxo do aço fundido na interface de solidificação esteja dentro da faixa apropriada de acordo com o estado de variação. Ou seja, uma diminuição na velocidade de fluxo de aço fundido na interface de solidificação, que é um fator de mistura de impurezas, como bolhas e inclusões em uma peça fundida dentro de um molde, é estimada como um índice de fluxo de aço fundido usando uma condição de operação de uma máquina de lingotamento contínuo e dados de temperatura no aço fundido no molde, e exercendo controle de modo que o índice de fluxo do aço fundido esteja dentro de uma faixa apropriada com base em um resultado da estimativa, uma peça fundida com qualidade superior pode ser produzida.
[008] A presente invenção é feita à luz dos problemas anteriores e um objetivo da presente invenção é fornecer um método de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, um dispositivo de controle para uma máquina de lingotamento contínuo e um método de fabricação para uma peça fundida que permita produção de peças fundidas de alta qualidade. Solução para o Problema
[009] Para resolver o problema e alcançar o objetivo, um método de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a presente invenção inclui: uma etapa de estimativa do estado de fluxo de aço fundido para estimar, por sistema em tempo real on-line, um estado de fluxo de aço fundido em um molde usando uma condição de operação de uma máquina de lingotamento contínuo e dados de temperatura no aço fundido no molde; uma etapa de cálculo de índice de fluxo de aço fundido para calcular, por sistema em tempo real on-line, um índice de fluxo de aço fundido com base no estado de fluxo do aço fundido estimado na etapa de estimativa do estado de fluxo de aço fundido, o índice de fluxo de aço fundido sendo um fator de mistura de uma impureza em uma peça fundida dentro do molde; e uma etapa de controle de condição de operação para controlar a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo de modo que o índice de fluxo de aço fundido calculado na etapa de cálculo de índice de fluxo de aço fundido esteja dentro de uma faixa apropriada.
[010] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, o índice de fluxo de aço fundido inclui uma área de uma região onde a velocidade de fluxo é igual ou inferior a um valor predeterminado em um fluxo agitado gerado por um campo magnético de agitação eletromagnética.
[011] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, o índice de fluxo de aço fundido inclui uma velocidade ou um estado de fluxo em uma superfície do aço fundido.
[012] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, o índice de fluxo de aço fundido inclui uma área de uma região onde uma velocidade de fluxo de interface de solidificação é igual ou inferior a um valor predeterminado.
[013] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, o índice de fluxo de aço fundido inclui um valor máximo de uma velocidade de fluxo superficial de aço fundido.
[014] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, o índice de fluxo do aço fundido inclui um valor máximo de energia de turbulência da superfície do aço fundido.
[015] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, os dados de temperatura no aço fundido no molde são dados de temperatura incluindo um valor de medição de um sensor de temperatura montado no molde.
[016] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo inclui pelo menos uma dentre uma velocidade de lingotamento, densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e uma profundidade de submersão do bocal.
[017] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, a etapa de controle de condição de operação inclui uma etapa de cálculo da sensibilidade do estado de fluxo do aço fundido em relação à mudança na condição de operação por estimativa, para cada ciclo de controle, o estado de fluxo do aço fundido quando pelo menos uma dentre a velocidade de fundição, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a profundidade de submersão do bocal é ligeiramente variada.
[018] Mais ainda, no método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção, a etapa de controle de condição de operação inclui uma etapa de realização de controle calculando explicitamente a interferência mútua entre a velocidade de lingotamento, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética, e a profundidade de submersão do bocal.
[019] Mais ainda, um dispositivo de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a presente invenção inclui: um estimador de estado de fluxo de aço fundido configurado para estimar, por sistema em tempo real on-line, um estado de fluxo de aço fundido em um molde usando uma operação condição de uma máquina de lingotamento contínuo e dados de temperatura no aço fundido no molde; uma calculadora de índice de fluxo de aço fundido configurada para calcular, por sistema em tempo real on-line, um índice de fluxo de aço fundido com base no estado de fluxo do aço fundido estimado pelo estimador de estado de fluxo de aço fundido, o índice de fluxo de aço fundido sendo um fator de mistura de uma impureza em uma peça fundida dentro do molde; e um controlador de condição de operação configurado para controlar a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo de modo que o índice de fluxo de aço fundido calculado pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido esteja dentro de uma faixa apropriada.
[020] Mais ainda, um método de fabricação para uma peça fundida, de acordo com a presente invenção, inclui uma etapa de produção de uma peça fundida enquanto controla uma máquina de lingotamento contínuo usando o método de controle para a máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção. Efeitos Vantajosos da Invenção
[021] De acordo com a presente invenção, o método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, o dispositivo de controle para a máquina de lingotamento contínuo e o método de fabricação para a peça fundida permitem a produção de peças fundidas de alta qualidade. Breve Descrição dos Desenhos
[022] A FIG. 1 é uma vista esquemática que ilustra um exemplo de configuração de uma máquina de lingotamento contínuo à qual a presente invenção é aplicada.
[023] A FIG. 2 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração de um dispositivo de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[024] A FIG. 3 é uma vista esquemática que ilustra uma configuração de exemplo de um bocal de entrada submerso.
[025] A FIG. 4 é um diagrama que ilustra as relações entre a quantidade de mudança na densidade do fluxo magnético de um campo magnético de agitação eletromagnética e a quantidade de variação em uma velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido sob duas condições diferentes de densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética.
[026] A FIG. 5 é um fluxograma que ilustra um procedimento de processos de controle de condição de operação pelo dispositivo de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[027] A FIG. 6 é um diagrama que ilustra variação de exemplo em uma área de baixa velocidade de fluxo com variação na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética.
[028] A FIG. 7 é um diagrama que ilustra variação de exemplo na velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido com variação na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética.
[029] A FIG. 8 é um diagrama que ilustra variação de exemplo na velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido com variação na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e uma profundidade de submersão de bocal.
[030] A FIG. 9 é um diagrama que ilustra variação de exemplo em uma taxa de mistura de defeito de uma laje com e sem controle das condições de operação.
[031] A FIG. 10 é um gráfico de tempo que ilustra um exemplo dos processos de controle de condição de operação. Descrição das Modalidades
[032] Uma configuração e funcionamento de um dispositivo de controle de uma máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção serão descritos abaixo com referência aos desenhos. [Configuração da Máquina de Lingotamento Contínuo]
[033] Em primeiro lugar, com referência à FIG. 1, será descrito um exemplo de configuração da máquina de lingotamento contínuo à qual a presente invenção é aplicada.
[034] A FIG. 1 é uma vista esquemática que ilustra a configuração de exemplo da máquina de lingotamento contínuo à qual a presente invenção é aplicada. Conforme ilustrado na FIG. 1, na máquina de lingotamento contínuo 1, um molde 4 é disposto verticalmente abaixo de um distribuidor 3 preenchido com aço fundido 2 e um bocal de entrada submerso 5 está disposto no fundo do distribuidor 3 e serve como uma porta para fornecer o aço fundido 2 para o molde 4. O aço fundido 2 é continuamente vertido do distribuidor 3 para o molde 4, é resfriado pelo molde 4 fornecido no mesmo com um canal de água para água de resfriamento e é retirado da parte inferior do molde 4, de modo a formar uma placa. Neste momento, para equilibrar o peso do aço fundido 2 derramado no molde 4 e o peso da placa alongada, o grau de abertura do bocal de entrada submerso 5 é ajustado de acordo com a velocidade de alongamento usando um bocal de porta deslizante ou semelhante, que não é ilustrado, disposto imediatamente acima do bocal de entrada submersa 5. O molde 4 é fornecido com uma pluralidade de sensores de temperatura montados em uma face F e uma face B localizada em ambas as extremidades na direção da espessura de uma placa a ser fundida. Cada um dos sensores de temperatura mede a temperatura do aço fundido 2 na posição montada correspondente. O molde 4 também é fornecido com uma bobina, que não é ilustrada, gerando um campo magnético de agitação eletromagnética induzindo um fluxo agitado no aço fundido 2 dentro do molde 4. [Configuração do Dispositivo de Controle]
[035] Em seguida, com referência à FIG. 2, será descrita uma configuração do dispositivo de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[036] A FIG. 2 é um diagrama de blocos que ilustra a configuração do dispositivo de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção. Conforme ilustrado na FIG. 2, o dispositivo de controle 10 da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção é configurado por um dispositivo de processamento de informação, tal como um computador, e funciona como um estimador de estado de fluxo de aço fundido 11, um calculador de índice de fluxo de aço fundido 12, e um controlador de condição de operação 13 executando um programa de computador por uma unidade de processamento aritmético interna, como uma unidade de processamento central (CPU).
[037] O estimador de estado de fluxo de aço fundido 11 utiliza uma técnica conhecida, como o método de estimar o estado de fluxo de aço fundido divulgado na Literatura Patentária 2, de modo a estimar o estado de fluxo do aço fundido 2 no molde 4 por sistema em tempo real on-line. Em específico, o estimador de estado de fluxo de aço fundido 11 usa um modelo físico de hidrodinâmica numérica ou semelhante em consideração a um modelo de turbulência para estimar, por sistema em tempo real on-line, o estado de fluxo do aço fundido 2 no molde 4 das condições de operação da máquina de lingotamento contínuo 1 e valores de medição dos sensores de temperatura montados no molde 4. As condições de operação da máquina de lingotamento contínuo 1 incluem, por exemplo, uma largura de fundição, uma velocidade de lingotamento, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a profundidade de submersão do bocal de entrada submersa 5 (profundidade de submersão do bocal).
[038] O calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 usa dados sobre o estado de fluxo do aço fundido 2 estimado pelo estimador de estado de fluxo de aço fundido 11 para estimar, por sistema em tempo real on-line, índices de fluxo de aço fundido que indicam fatores de mistura de impurezas para dentro da placa (peça fundida) dentro do molde 4. As impurezas misturadas para dentro na placa incluem inclusões de origem do pó de molde. O pó do molde é sempre fornecido à superfície superior do aço fundido derramado no molde 4, é um lubrificante para evitar a apreensão entre o molde 4 e a placa e tem um efeito de retenção da temperatura do aço fundido 2 e semelhantes. Na parte superior do aço fundido 2 no molde 4, o pó de molde em um estado fundido entra em contato com o aço fundido 2 e o aço fundido 2 flui a uma certa velocidade de fluxo. Aqui, na presente invenção, a velocidade de fluxo do aço fundido 2 na posição de contato com o pó de molde é referida como uma velocidade de fluxo superficial do aço fundido 2. Assim, se o aço fundido 2 tem uma velocidade de fluxo superficial excessiva, o pó fundido pode ser preso dentro do aço fundido 2, causando um defeito de inclusão. Adicionalmente, inclusões como a alumina sobem com o fluxo do aço fundido juntamente com bolhas de gás de Ar ou semelhantes fornecidas pelo bocal de entrada submersa 5 e são absorvidas em uma camada de pó fundido, por meio da qual o aço fundido 2 é clarificado. Entretanto, com uma velocidade de fluxo de interface de solidificação baixa, as inclusões e as bolhas podem ser aprisionadas em um lado da casca solidificada, causando um defeito de superfície em um produto. Na presente invenção, a velocidade de fluxo da interface de solidificação indica uma velocidade de fluxo do aço fundido em uma região na vizinhança da casca solidificada no molde.
[039] Assim, os índices de fluxo de aço fundido que indicam fatores de mistura de impurezas na placa dentro do molde 4 incluem, por exemplo, o valor máximo das velocidades de fluxo de superfície de aço fundido no molde 4 (velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido), uma área de uma região onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação é igual ou inferior a um valor predeterminado (área de baixa velocidade de fluxo) e o valor máximo da energia de turbulência da superfície de aço fundido. Em específico, o calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 calcula, a partir dos dados sobre o estado de fluxo do aço fundido 2, o valor máximo das velocidades de fluxo de aço fundido em uma malha de cálculo de estado de fluxo de aço fundido (toda a região em uma direção de largura e a direção da espessura) na parte superior (menisco: a posição da altura da superfície do aço fundido) do molde 4, como a velocidade máxima de fluxo da superfície do aço fundido. Adicionalmente, o calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 calcula, a partir dos dados sobre o estado de fluxo do aço fundido 2, uma área da malha de cálculo do estado de fluxo de aço fundido onde a velocidade de fluxo de aço fundido é igual ou inferior ao valor predeterminado, na malha de cálculo do estado de fluxo de aço fundido (toda a região na direção da largura) em uma posição predeterminada em uma direção de altura (direção de fundição) e a direção da espessura do molde 4. Por exemplo, o calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 calcula, para cada lado longo do molde, a soma das áreas da malha de cálculo do estado de fluxo de aço fundido onde a velocidade de fluxo de aço fundido é igual ou inferior ao valor predeterminado em todo região na direção da largura e pelo menos na faixa da posição do menisco até a profundidade de 200 mm na direção da altura do molde, e determina o valor como a área de baixa velocidade de fluxo. Adicionalmente, o calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 calcula, a partir dos dados sobre o estado de fluxo do aço fundido 2, o valor máximo da energia de turbulência na malha de cálculo do estado de fluxo de aço fundido (toda a região na direção da largura e a direção da espessura) na parte superior do molde 4, como o valor máximo da energia de turbulência da superfície do aço fundido.
[040] Aqui, a energia de turbulência indica um valor da magnitude da turbulência de um fluxo e é obtida com base no grau de um desvio do valor médio de tempo de uma velocidade de fluxo que varia temporalmente em uma determinada posição espacial. Em específico, a energia de turbulência é obtida pelas seguintes equações. k = (1/2)∙Ui2 (A) U = Uave + Ui (B)
[041] Nas equações, k é a energia de turbulência, U é um valor instantâneo da velocidade do fluxo de um fluido em uma determinada posição espacial, Uave é um valor médio de tempo da velocidade de fluxo do fluido em determinada posição espacial e Ui é um desvio do valor médio de tempo da velocidade de fluxo do fluido em determinada posição espacial.
[042] A área de baixa velocidade de fluxo é um índice eficaz porque um fluxo rápido do aço fundido na interface de solidificação da placa produz um efeito de redução de impurezas (bolhas e inclusões) presas na casca solidificada pelo aço fundido 2. A velocidade de fluxo a ser determinada como uma velocidade de fluxo baixa pode ser definida para cada caso, dependendo das composições de um tipo de aço, um nível de qualidade necessário, dimensões do molde e semelhantes, e não deve ser definida em um valor fixo. Observe que a pesquisa dos inventores descobriu que uma velocidade de fluxo inferior a 0,05 m/s pode ser determinada como uma velocidade de fluxo baixa como um guia. Adicionalmente, por exemplo, em um caso em que a área da unidade da malha de cálculo do estado de fluxo de aço fundido é de 1 cm2 (0,0001 m2), quando há 100 unidades de malha que são determinadas como tendo baixas velocidades de fluxo em um lado longo do molde, a área de baixa velocidade de fluxo é de 0,01 m2. Adicionalmente, um valor apropriado da área de baixa velocidade de fluxo pode ser definido individualmente, dependendo das composições do tipo de aço, o nível de qualidade necessário, as dimensões do molde e semelhantes, e não deve ser definido para um valor fixo. Observa-se que a pesquisa dos inventores descobriu que o valor apropriado da área de baixa velocidade de fluxo é 0,01 m2 ou menos quando o nível de qualidade exigido é alto e 0,02 m 2 ou menos quando o nível de qualidade exigido não é particularmente alto, como um guia. A velocidade máxima de fluxo da superfície do aço fundido é um índice eficaz porque um fluxo lento do aço fundido na superfície do aço fundido produz um efeito de redução da captura do pó de molde dentro do aço fundido 2. Adicionalmente, o valor máximo da energia de turbulência da superfície do aço fundido é um índice eficaz pela mesma razão que o da velocidade máxima do fluxo da superfície do aço fundido.
[043] O controlador de condição de operação 13 controla as condições de operação, como a velocidade de lingotamento, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a profundidade de submersão do bocal, de acordo com os índices de fluxo de aço fundido para controlar os índices de fluxo de aço fundido calculados pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 dentro de faixas apropriadas. Por exemplo, quando uma área de uma região onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação é igual ou inferior ao valor predeterminado excede um valor definido preliminarmente, tal controle de condição de operação é exercido que o campo magnético de agitação eletromagnética tem uma densidade de fluxo magnético aumentada para fortalecer força de agitação eletromagnética. Isso ocorre porque um aumento adicional na velocidade de fluxo do aço fundido no molde pela força de agitação eletromagnética atua para aumentar a velocidade de fluxo do aço fundido, mesmo em uma posição onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação é igual ou menor que o valor predeterminado. Adicionalmente, quando, mesmo com um aumento na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética, uma área de uma região onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação é igual ou menor que o valor predeterminado ainda excede o valor definido preliminarmente e quando a posição onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação é igual ou menor que o valor predeterminado está na vizinhança da superfície de aço fundido, tal controle de condição de operação pode ser exercido para que a profundidade do bocal de entrada submersa seja diminuída. Isso ocorre porque uma diminuição na profundidade do bocal de entrada submerso permite que um fluxo de descarga do aço fundido descarregado do bocal de entrada submerso tenha um efeito mais no lado da superfície do aço fundido, o que atua para aumentar a velocidade de fluxo do aço fundido na superfície do aço fundido. Por outro lado, quando um aumento na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética permite que uma área de uma região onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação seja igual ou menor que o valor predeterminado seja menor que o valor preliminarmente definido, mas quando a velocidade de fluxo de superfície de aço fundido e/ou a energia de turbulência de superfície de aço fundido excede valores predeterminados, o controle de condição de operação pode ser exercido de modo que, enquanto a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética permanece aumentada, a profundidade do bocal de entrada submersa é aumentada. Isto é porque um aumento na profundidade do bocal de entrada submerso permite que o fluxo de descarga do aço fundido descarregado do bocal de entrada submerso tenha um efeito menor no lado da superfície do aço fundido, o que atua para diminuir a velocidade de fluxo da superfície do aço fundido e/ou a energia de turbulência da superfície do aço fundido.
[044] O estado de fluxo do aço fundido 2 no molde 4 normalmente varia de acordo com uma diferença no estado de operação da máquina de lingotamento contínuo 1. Por exemplo, conforme ilustrado na FIG. 3, quando o bocal de entrada submerso 5 usado tem portas de descarga 5a em duas posições direita e esquerda, inclusões como alumina aderindo a uma das portas de descarga 5a podem criar uma diferença entre uma parte direita e uma parte esquerda (fluxo desigual) do fluxo de descarga do aço fundido 2 no molde 4. Este fluxo desigual é gerado mesmo sob as mesmas condições de operação, como a largura de lingotamento, a velocidade de lingotamento e a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética, de modo que, reproduzindo com precisão o estado de fluxo do aço fundido, incluindo o desigual fluxo usando os valores de medição dos sensores de temperatura montados no molde 4, os índices de fluxo de aço fundido são estimados com mais precisão pelo sistema em tempo real on-line.
[045] Isto é, corrigindo as condições de cálculo para o calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 e atualizando sucessivamente os valores de cálculo para corresponder aos valores de medição dos sensores de temperatura montados no molde 4, os índices de fluxo de aço fundido são estimados com mais precisão por sistema em tempo real on-line. Observa-se que o número de sensores de temperatura montados, o passo entre os sensores de temperatura e as faixas de amostragem dos valores de medição podem ser definidos dentro de faixas apropriadas, dependendo do ambiente onde a presente invenção é implementada e semelhantes. A pesquisa pelos inventores descobriu que quando os sensores de temperatura são dispostos em um passo de 50 mm ou menos e um passo de 100 mm ou menos, respectivamente na direção de fundição e na direção da largura, e quando os valores de medição são obtidos em faixas de 1 segundo ou menos, a precisão do cálculo do calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 é aprimorada adicionalmente. A estimativa do sistema em tempo real on-line dos índices de fluxo de aço fundido permite saber se a operação é conduzida dentro de uma faixa apropriada, apresentando um baixo risco de ocorrência de um defeito, e a mudança nas condições de operação permite o controle de modo que os índices de fluxo do aço fundido estejam dentro das faixas apropriadas. Como resultado, uma placa de alta qualidade pode ser produzida.
[046] Observa-se que, nesta modalidade, a área de baixa velocidade de fluxo foi descrita como uma área de uma região onde a velocidade de fluxo da interface de solidificação é igual ou inferior ao valor predeterminado; no entanto, a velocidade de fluxo para o índice de fluxo de aço fundido não está limitada àquela na interface de solidificação. Se uma região tem uma baixa velocidade de fluxo no fluxo do aço fundido gerado por um campo magnético de agitação eletromagnética ou semelhante (fluxo agitado), essa região afeta adversamente o aprisionamento de bolhas e inclusões na interface de solidificação e, portanto, isso pode ser usado para o índice de fluxo de aço fundido. Desta forma, a área de baixa velocidade de fluxo não é limitada a uma área relativa à velocidade de fluxo da interface de solidificação e pode ser definida de várias maneiras. De maneira similar, o valor máximo da velocidade de fluxo da superfície do aço fundido e o valor máximo da energia de turbulência da superfície do aço fundido indicam estados da superfície do aço fundido e referem-se à captura do pó de molde. Assim, os índices de fluxo de aço fundido não são limitados a esses valores máximos, e a velocidade ou o estado de fluxo na superfície do aço fundido que são apropriadamente definidos podem ser usados para os índices de fluxo de aço fundido.
[047] Mais ainda, os índices de fluxo de aço fundido são preferencialmente controlados em consideração aos seguintes dois pontos. O primeiro ponto é um fenômeno de fluxo de aço fundido não linear. Em outras palavras, quando as condições de operação originais são diferentes, a mesma quantidade de mudança em uma condição de operação resulta em diferentes quantidades de variação em um índice de fluxo de aço fundido. As FIGs. 4 (a) e 4 (b) são diagramas que ilustram as relações entre a quantidade de mudança na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a quantidade de variação na velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido sob duas condições diferentes da densidade do fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética. Sob a condição ilustrada na FIG. 4 (a), a mudança na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética dificilmente varia a velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido. Em contraste, sob as condições ilustradas na FIG. 4 (b), um aumento na densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética aumenta a velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido. Adicionalmente, como descrito acima, um fluxo irregular pode ser gerado no fluxo de descarga do aço fundido, independentemente das condições de operação. Assim, a sensibilidade de variação no índice de fluxo de aço fundido para a quantidade de mudança na condição de operação pode variar a cada momento, e se a sensibilidade for definida preliminarmente, pode ser difícil exercer controle de modo que o índice de fluxo de aço fundido esteja dentro da faixa apropriada.
[048] O segundo ponto é a interferência mútua entre as condições de operação e os índices de fluxo do aço fundido. Por exemplo, um aumento na velocidade de lingotamento diminui a área de baixa velocidade de fluxo e, por outro lado, aumenta a velocidade máxima de fluxo superficial do aço fundido. Além disso, a mudança na profundidade de submersão do bocal de entrada submersa pode variar a velocidade máxima de fluxo da superfície do aço fundido e o valor máximo da energia de turbulência da superfície do aço fundido. Para exercer o controle de forma que todos os índices de fluxo do aço fundido estejam dentro das faixas apropriadas, o controle precisa ser exercido levando-se em consideração a interferência enquanto algumas condições de operação são combinadas. Infelizmente, se o cálculo convergente for usado para obter implicitamente as quantidades de mudança nas condições de operação, o tempo de cálculo será longo e o controle dinâmico será difícil. É, assim, preferível calcular explicitamente os valores de mudança nas condições de operação em consideração à interferência e refletir os valores calculados nas condições de operação em um ciclo de controle subsequente.
[049] A FIG. 5 é um fluxograma que ilustra um procedimento de processos de controle de condição de operação pelo dispositivo de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção. O fluxograma ilustrado na FIG. 5 começa sempre que o calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 calcula os índices de fluxo de aço fundido e o controle de condição de operação prossegue para o processo da etapa S1. Observa-se que a descrição a seguir é para um caso em que as condições de operação A, B e C são alteradas para controlar uma área de baixa velocidade de fluxo S, uma velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido V e um valor máximo E de turbulência de superfície de aço fundido energia como os índices de fluxo de aço fundido.
[050] No processo da etapa S1, o controlador de condição de operação 13 determina se todos os índices de fluxo de aço fundido calculados pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 estão dentro de faixas apropriadas. Se o resultado da determinação for que todos os índices de fluxo de aço fundido estão dentro das faixas apropriadas (Sim na etapa S1), o controlador de condição de operação 13 não altera as condições de operação e uma série de processos de controle de condição de operação termina. Por outro lado, se pelo menos um dos índices de fluxo de aço fundido estiver fora da faixa apropriada (Não na etapa S1), o controlador de condição de operação 13 permite que o controle de condição de operação prossiga para o processo da etapa S2.
[051] No processo da etapa S2, o controlador de condição de operação 13 estima o estado de fluxo de aço fundido quando cada uma das condições de operação a ser manipulada é ligeiramente variada e calcula os índices de fluxo de aço fundido. Observa-se que quantidades significativas de variação nas condições de operação das condições de operação originais podem diminuir a precisão na estimativa da distribuição do fluxo de aço fundido, de modo que a variação dentro de 10% da condição de operação original é preferível. O controlador de condição de operação 13 então calcula as diferenças entre os índices de fluxo de aço fundido calculados e os índices de fluxo de aço fundido calculados pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 e obtém uma matriz de sensibilidade X calculando vetores de sensibilidade dos índices de fluxo de aço fundido quando cada uma das condições de operação seja alterada. A seguinte equação (1) representa a matriz de sensibilidade X quando um vetor de sensibilidade (∂S/∂A, ∂V/∂A, ∂E/∂A) dos índices de fluxo de aço fundido é obtido com mudança na condição de operação A, um vetor de sensibilidade (∂S/∂B, ∂V/∂B, ∂E/∂B) dos índices de fluxo do aço fundido é obtido com a mudança na condição de operação B, e um vetor de sensibilidade (∂S/∂C, ∂V/∂C, ∂E/∂C) dos índices de fluxo do aço fundido é obtido com a mudança na condição de operação C. Isso termina o processo da etapa S2, e o controle da condição de operação prossegue para o processo da etapa S3. ∂S ∂S ∂S ∂A ∂B ∂C ∂V ∂V ∂V X= (1) ∂A ∂B ∂C ∂E ∂E ∂E (∂A ∂B ∂C)
[052] No processo da etapa S3, o controlador de condição de operação 13 calcula um valor de diferença entre cada um dos índices de fluxo de aço fundido calculados pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 e a faixa apropriada correspondente para obter um vetor de desvio Y. A seguinte equação (2) representa o vetor de desvio Y quando a área de baixa velocidade de fluxo S,
a velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido V e o valor máximo E da energia de turbulência de superfície de aço fundido, respectivamente, têm desvios ΔS, ΔV e ΔE. Isso termina o processo da etapa S3 e o controle da condição de operação prossegue para o processo da etapa S4. ∆𝑆 ⃗ = (∆𝑉 ) 𝑌 (2) ∆𝐸
[053] No processo da etapa S4, o controlador de condição de operação 13 usa a matriz de sensibilidade X obtida no processo da etapa S2 e o vetor de desvio Y obtido no processo da etapa S3 para calcular um vetor de quantidade de mudança ótimo Z = (ΔA,ΔB,ΔC) das condições de operação pelo método dos mínimos quadrados. A seguinte equação (3) representa a relação entre a matriz de sensibilidade X, o vetor de desvio Y, o vetor de quantidade de mudança Z das condições de operação e um vetor de erro ε. O método dos mínimos quadrados é um método para obter um vetor de quantidade de mudança Z com o qual a soma dos quadrados do vetor de erro ε na equação (3) é minimizada, como uma solução ótima, e o vetor de quantidade de mudança ótimo Z das condições de operação podem ser calculadas pela seguinte equação (4). Desta forma, o vetor de quantidade de mudança ótimo Z das condições de operação é explicitamente calculado com base nas condições de operação originais tendo quantidades conhecidas e os índices de fluxo de aço fundido calculados pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12. Isso termina o processo na etapa S4 e o controle da condição de operação prossegue para o processo na etapa S5. ⃗Y = XZ ⃗ +∈ (3) ⃗Z = (X T X)−1 X T ⃗Y (4)
[054] No processo da etapa S5, o controlador de condição de operação 13 reflete o vetor de quantidade de mudança ótima Z = (ΔA,ΔB,ΔC) das condições de operação obtidas no processo da etapa S4 nas condições de operação e define as condições refletidas como as condições de operação em um ciclo de controle subsequente. Em específico, o controlador de condição de operação 13 usa as condições de operação A + ΔA, B + ΔB, e C + ΔC no ciclo de controle subsequente. Isso termina o processo da etapa S5 e uma série de processos de controle de condição de operação termina. [Exemplos]
[055] Como um exemplo, a presente invenção foi aplicada ao lingotamento contínuo de aço de ultra baixo carbono. O molde tem uma largura de 1200 mm e uma espessura de 260 mm, e a velocidade de lingotamento em estado estacionário é de 1,6 m/min. Neste exemplo, a operação foi conduzida com a faixa apropriada da área de baixa velocidade de fluxo definida para 0,02 m2 ou menos e a faixa apropriada da velocidade máxima de fluxo superficial do aço fundido ajustada para 0,05 a 0,30 m/s. Durante a operação, a área de baixa velocidade de fluxo calculada na operação da máquina de lingotamento contínuo 1 excedeu a faixa apropriada e, assim, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética foi aumentada em 5%. Como um resultado, conforme ilustrado na FIG. 6, a força de agitação do aço fundido no molde 4 aumentou, o que aumentou a velocidade de fluxo da interface de solidificação e diminuiu a área de baixa velocidade de fluxo. Infelizmente, o aumento na força de agitação do aço fundido devido a esta mudança na condição de operação fez com que a velocidade máxima de fluxo superficial do aço fundido excedesse a faixa apropriada, conforme ilustrado na FIG. 7 em alguns casos. Então, a profundidade de submersão do bocal foi aumentada em 30 mm. Isso ocorre porque o fluxo de descarga do bocal de entrada submerso 5 colide com a chapa de cobre do molde e é revertido, e o fluxo reverso se sobrepõe ao fluxo agitado, aumentando a velocidade de fluxo da superfície do aço fundido, de modo que um aumento na profundidade de submersão do bocal de entrada submerso 5 diminui o fluxo reverso e pode, assim, reduzir a velocidade do fluxo superficial do aço fundido. Esta mudança na condição de operação habilitou o controle de modo que a velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido esteja dentro da faixa apropriada, como ilustrado na FIG. 8, enquanto reduz a área de baixa velocidade de fluxo. Adicionalmente, a estimativa do sistema em tempo real on-line dos índices de fluxo de aço fundido (velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido, área de baixa velocidade de fluxo e valor máximo de energia de turbulência de superfície de aço fundido) permitiu o controle das condições de operação para que o os índices de fluxo de aço fundido estejam dentro das faixas apropriadas. Como resultado, conforme ilustrado na FIG. 9, a taxa de mistura de defeitos de uma placa, que é um índice de qualidade da placa, foi reduzida. Desta forma, foi confirmado que o método de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com a presente invenção possibilitou a produção de uma placa de excelente qualidade.
[056] Em um exemplo ilustrado nas FIGs. 10 (a) a 10 (d), uma planta virtual com perturbação artificial causando o entupimento do bocal de entrada submerso foi gerada na simulação e foi confirmado se o dispositivo de controle da máquina de lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção permitiu o controle de modo que a área de baixa velocidade de fluxo e a velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido calculada na planta virtual estejam dentro de faixas apropriadas pela manipulação da densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e da velocidade de lingotamento. Quando a perturbação foi causada no tempo t = t1 ilustrado nas FIGs. 10 (a) a 10 (d), erros estimados ocorreram entre a área de baixa velocidade de fluxo e a velocidade máxima de fluxo superficial de aço fundido calculada pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 e a área de baixa velocidade de fluxo e a velocidade máxima de fluxo de superfície do aço fundido na planta virtual. Em seguida, quando o processo de estimativa do estado de fluxo de aço fundido foi iniciado no tempo t = t2 ilustrado nas FIGs. 10 (a) a 10 (d), os erros estimados entre a área de baixa velocidade de fluxo e a velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido calculada pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12 e a área de baixa velocidade de fluxo e a velocidade máxima de fluxo superficial de aço fundido na planta virtual foi reduzida. Então, quando o processo de controle da condição de operação foi iniciado no tempo t = t3 ilustrado nas FIGs. 10 (a) a 10 (d), a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética foi aumentada, a velocidade de lingotamento foi reduzida e a área de baixa velocidade de fluxo e a velocidade máxima de fluxo superficial de aço fundido na planta virtual foram controlados para as vizinhanças dos limites superiores das faixas apropriadas. A partir do citado acima, foi confirmado que a estimativa do sistema em tempo real on-line dos índices de fluxo de aço fundido (velocidade máxima de fluxo de superfície de aço fundido, área de baixa velocidade de fluxo e valor máximo de energia de turbulência de superfície de aço fundido) permitiu o controle das condições de operação para que os índices de fluxo de aço fundido estejam dentro das faixas adequadas sempre que necessário e que a produção de uma placa de alta qualidade seja habilitada. Observa-se que nas FIGs. 10 (a) a 10 (d), a linha tracejada L1 indica a área de baixa velocidade de fluxo na planta virtual, a linha L2 indica a área de baixa velocidade de fluxo calculada pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12, a linha L3 indica a velocidade máxima de fluxo superficial de aço fundido na planta virtual, e a linha L4 indica a velocidade máxima de fluxo superficial de aço fundido calculada pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido 12.
[057] A modalidade à qual a invenção feita pelos inventores é aplicada foi descrita; entretanto, a descrição da presente modalidade e os desenhos que servem como parte da divulgação da presente invenção não devem ser interpretados para limitar a presente invenção. Por exemplo, no exemplo ilustrado nas FIGs. 10 (a) a 10 (d), o caso em que a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a velocidade de lingotamento são manipuladas, foi examinado; entretanto, os índices de fluxo, como a área de baixa velocidade de fluxo, a velocidade de fluxo de superfície de aço fundido e a energia de turbulência de superfície de aço fundido, podem ser controlados pela manipulação da densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética. Desta forma, outras modalidades, exemplos, técnicas de operação e semelhantes que podem ser implementados pelos ditos técnicos no assunto ou semelhantes com base nesta modalidade estão todos incluídos no escopo da presente invenção. Aplicabilidade Industrial
[058] De acordo com a presente invenção, um método de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, um dispositivo de controle para uma máquina de lingotamento contínuo e um método de fabricação para uma peça fundida que permite a produção de peças fundidas de alta qualidade podem ser fornecidos. Lista de Sinais de Referência
[059] 1 MÁQUINA DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO 2 AÇO FUNDIDO 3 DISTRIBUIDOR 4 MOLDE 5 BOCAL DE ENTRADA SUBMERSO 10 DISPOSITIVO DE CONTROLE 11 ESTIMADOR DE ESTADO DE FLUXO DE AÇO FUNDIDO
12 CALCULADORA DE ÍNDICE DE FLUXO DE AÇO FUNDIDO 13 CONTROLADOR DE CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
Claims (12)
1. Método de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma etapa de estimativa de estado de fluxo de aço fundido para estimar, por sistema em tempo real on-line, um estado de fluxo de aço fundido em um molde usando uma condição de operação de uma máquina de lingotamento contínuo e dados de temperatura do aço fundido no molde; uma etapa de cálculo de índice de fluxo de aço fundido para calcular, por sistema em tempo real on-line, um índice de fluxo de aço fundido com base no estado de fluxo do aço fundido estimado na etapa de estimativa do estado de fluxo de aço fundido, o índice de fluxo de aço fundido sendo um fator de mistura de uma impureza em uma peça fundida dentro do molde; e uma etapa de controle de condição de operação para controlar a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo de modo que o índice de fluxo de aço fundido calculado na etapa de cálculo de índice de fluxo de aço fundido esteja dentro de uma faixa apropriada.
2. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o índice de fluxo de aço fundido inclui uma área de uma região onde a velocidade de fluxo é igual ou inferior a um valor predeterminado em um fluxo agitado gerado por um campo magnético de agitação eletromagnética.
3. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o índice de fluxo de aço fundido inclui uma velocidade ou um estado de fluxo em uma superfície do aço fundido.
4. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o índice de fluxo de aço fundido inclui uma área de uma região onde uma velocidade de fluxo de interface de solidificação é igual ou inferior a um valor predeterminado.
5. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o índice de fluxo de aço fundido inclui um valor máximo de uma velocidade de fluxo superficial de aço fundido.
6. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o índice de fluxo de aço fundido inclui um valor máximo de energia de turbulência de superfície de aço fundido.
7. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os dados de temperatura no aço fundido no molde são dados de temperatura incluindo um valor de medição de um sensor de temperatura montado no molde.
8. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo inclui pelo menos uma dentre uma velocidade de lingotamento, densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e uma profundidade de submersão de bocal.
9. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de controle de condição de operação inclui uma etapa de cálculo da sensibilidade do estado de fluxo do aço fundido com relação à mudança na condição de operação pela estimativa, para cada ciclo de controle, do estado de fluxo do aço fundido quando pelo menos uma dentre a velocidade de lingotamento, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a profundidade de submersão do bocal varia ligeiramente.
10. Método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de controle de condição de operação inclui uma etapa de desempenho de controle pelo cálculo explícito da interferência mútua entre a velocidade de lingotamento, a densidade de fluxo magnético do campo magnético de agitação eletromagnética e a profundidade de submersão do bocal.
11. Dispositivo de controle para uma máquina de lingotamento contínuo, caracterizado pelo fato de que compreende: um estimador de estado de fluxo de aço fundido configurado para estimar, por sistema em tempo real on-line, um estado de fluxo de aço fundido em um molde pelo uso de uma condição de operação de uma máquina de lingotamento contínuo e dados de temperatura do aço fundido no molde; uma calculadora de índice de fluxo de aço fundido configurada para calcular, por sistema em tempo real on-line, um índice de fluxo de aço fundido com base no estado de fluxo do aço fundido estimado pelo estimador de estado de fluxo de aço fundido, o índice de fluxo de aço fundido sendo um fator de mistura de uma impureza em uma peça fundida dentro do molde; e um controlador de condição de operação configurado para controlar a condição de operação da máquina de lingotamento contínuo de modo que o índice de fluxo de aço fundido calculado pelo calculador de índice de fluxo de aço fundido esteja dentro de uma faixa apropriada.
12. Método de fabricação para uma peça fundida, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de produção de uma peça fundida enquanto controla uma máquina de lingotamento contínuo usando o método de controle para a máquina de lingotamento contínuo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-027374 | 2019-02-19 | ||
| JP2019027374 | 2019-02-19 | ||
| JPPCT/JP2019/048374 | 2019-12-11 | ||
| PCT/JP2019/048374 WO2020170563A1 (ja) | 2019-02-19 | 2019-12-11 | 連続鋳造機の制御方法、連続鋳造機の制御装置、及び鋳片の製造方法 |
| PCT/JP2020/004546 WO2020170836A1 (ja) | 2019-02-19 | 2020-02-06 | 連続鋳造機の制御方法、連続鋳造機の制御装置、及び鋳片の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112021015867A2 true BR112021015867A2 (pt) | 2021-10-05 |
Family
ID=72144496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112021015867-7A BR112021015867A2 (pt) | 2019-02-19 | 2020-02-06 | Método e dispositivo de controle para máquina de lingotamento contínuo e método de fabricação para peça fundida |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11890671B2 (pt) |
| EP (1) | EP3928890B1 (pt) |
| JP (1) | JP6981551B2 (pt) |
| BR (1) | BR112021015867A2 (pt) |
| WO (1) | WO2020170836A1 (pt) |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5884685A (en) * | 1995-03-29 | 1999-03-23 | Nippon Steel Corporation | Quality prediction and quality control of continuous-cast steel |
| JPH10305353A (ja) | 1997-05-08 | 1998-11-17 | Nkk Corp | 鋼の連続鋳造方法 |
| WO2000051762A1 (fr) * | 1999-03-02 | 2000-09-08 | Nkk Corporation | Procede et dispositif permettant, en coulee continue, de predire et de reguler la configuration d'ecoulement de l'acier en fusion |
| US6378743B1 (en) | 2000-01-15 | 2002-04-30 | Hazelett Strip-Casting Corporation | Method, system and apparatus employing permanent magnets having reach-out magnetic fields for electromagnetically transferring, braking, and metering molten metals feeding into metal casting machines |
| JP3607882B2 (ja) * | 2000-07-19 | 2005-01-05 | 新日本製鐵株式会社 | 連続鋳造鋳型内全域の凝固シェル厚、溶鋼流速、鋳片品質センシング方法及びその装置。 |
| JP4407260B2 (ja) | 2003-11-28 | 2010-02-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
| RU65799U1 (ru) | 2006-12-05 | 2007-08-27 | Игорь Михайлович Ячиков | Устройство для управления кристаллизацией непрерывнолитого слитка |
| US20090242165A1 (en) | 2008-03-25 | 2009-10-01 | Beitelman Leonid S | Modulated electromagnetic stirring of metals at advanced stage of solidification |
| US20110082566A1 (en) | 2008-09-04 | 2011-04-07 | Herr Hugh M | Implementing a stand-up sequence using a lower-extremity prosthesis or orthosis |
| TWI462790B (zh) | 2008-09-19 | 2014-12-01 | China Steel Corp | Mold surface control system for metal casting process and its control method |
| CA2772620A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | Iwalk, Inc. | Implementing a stand-up sequence using a lower-extremity prosthesis or orthosis |
| JP4569715B1 (ja) | 2009-11-10 | 2010-10-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
| US20110174457A1 (en) * | 2010-01-18 | 2011-07-21 | Evraz Inc. Na Canada | Process for optimizing steel fabrication |
| JP4821932B2 (ja) * | 2010-03-10 | 2011-11-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼の連続鋳造方法および鋼板の製造方法 |
| KR101250101B1 (ko) | 2010-03-10 | 2013-04-03 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강의 연속 주조 방법 및 강판의 제조 방법 |
| MX2014007567A (es) | 2011-12-22 | 2014-10-17 | Abb Ab | Acomodo y metodo para el control de flujo de metal fundido en un proceso de fundicion continua. |
| JP2014032719A (ja) * | 2012-08-02 | 2014-02-20 | Sony Corp | 記録再生装置、レーザ駆動パルス調整方法、プログラム |
| JP5935837B2 (ja) | 2014-07-07 | 2016-06-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶鋼の流動状態推定方法及び流動状態推定装置 |
| DE102014223750A1 (de) * | 2014-11-20 | 2016-05-25 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem Manipulator |
| JP6717843B2 (ja) * | 2015-02-12 | 2020-07-08 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 呼吸パラメータの領域的フィッティングによる呼吸パラメータの同時推定 |
| JP6607215B2 (ja) * | 2016-03-02 | 2019-11-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶鋼の流動状態推定方法、流動状態推定装置、溶鋼の流動状態のオンライン表示装置および鋼の連続鋳造方法 |
| US10350674B2 (en) | 2017-06-12 | 2019-07-16 | Wagstaff, Inc. | Dynamic mold shape control for direct chill casting |
| BR112020024482B1 (pt) * | 2018-09-18 | 2023-10-31 | Nippon Steel Corporation | Dispositivo de controle, método de controle, e produto para controlar um processo de lingotamento contínuo |
-
2020
- 2020-02-06 US US17/422,674 patent/US11890671B2/en active Active
- 2020-02-06 EP EP20759007.6A patent/EP3928890B1/en active Active
- 2020-02-06 JP JP2020532835A patent/JP6981551B2/ja active Active
- 2020-02-06 BR BR112021015867-7A patent/BR112021015867A2/pt active IP Right Grant
- 2020-02-06 WO PCT/JP2020/004546 patent/WO2020170836A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2020170836A1 (ja) | 2021-03-11 |
| JP6981551B2 (ja) | 2021-12-15 |
| US11890671B2 (en) | 2024-02-06 |
| WO2020170836A1 (ja) | 2020-08-27 |
| EP3928890A4 (en) | 2022-04-06 |
| EP3928890B1 (en) | 2023-12-27 |
| EP3928890A1 (en) | 2021-12-29 |
| US20210387250A1 (en) | 2021-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100409975C (zh) | 用于确定连铸坯中凝固末端的位置的方法和装置 | |
| Liu et al. | Transient motion of inclusion cluster in vertical-bending continuous casting caster considering heat transfer and solidification | |
| KR101993969B1 (ko) | 용강의 유동 상태 추정 방법 및 유동 상태 추정 장치 | |
| Wang et al. | Transient fluid flow phenomena during continuous casting: part I—cast start | |
| JP2019177421A (ja) | 溶鋼の流動状態推定方法、流動状態推定装置、溶鋼の流動状態のオンライン表示装置および鋼の連続鋳造方法 | |
| Qu et al. | Numerical simulation for effect of inlet cooling rate on fluid flow and temperature distribution in tundish | |
| CN106238695A (zh) | 一种连铸过程结晶器内铸流凝固预测控制方法 | |
| BR112021015867A2 (pt) | Método e dispositivo de controle para máquina de lingotamento contínuo e método de fabricação para peça fundida | |
| Ingle et al. | A literature survey of methods to study and analyze the gating system design for its effect on casting quality | |
| CN114528787B (zh) | 长水口出口和中间包冲击区流动均匀性的评价方法及装置 | |
| RU2775264C1 (ru) | Способ управления для машины непрерывного литья, устройство управления для машины непрерывного литья и способ изготовления отливки | |
| JP3607882B2 (ja) | 連続鋳造鋳型内全域の凝固シェル厚、溶鋼流速、鋳片品質センシング方法及びその装置。 | |
| TWI743686B (zh) | 連續鑄造機之控制方法、連續鑄造機之控制裝置、以及鑄片之製造方法 | |
| CN113423521B (zh) | 连续铸造机的控制方法、连续铸造机的控制装置及铸片的制造方法 | |
| JP2007098400A (ja) | 連続鋳造装置および流速測定方法 | |
| CN112024841A (zh) | 一种可以实现实际生产中结晶器流场流态在线预报的方法 | |
| Wang et al. | Numerical analysis of fluid flow and heat transfer in pool of twin roll strip caster | |
| JP2962788B2 (ja) | 連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流制御方法 | |
| Thomas | Mathematical Models of Continuous Casting of Steel Slabs | |
| JP6825760B1 (ja) | 鋳型内凝固シェル厚推定装置、鋳型内凝固シェル厚推定方法、及び鋼の連続鋳造方法 | |
| JPS60180654A (ja) | 連続鋳造用モ−ルド内の浴面形状制御方法及び装置 | |
| Liu et al. | Analysis of flow field and temperature distribution in compact strip production casting process | |
| WO2021065342A1 (ja) | 鋳型内凝固シェル厚推定装置、鋳型内凝固シェル厚推定方法、及び鋼の連続鋳造方法 | |
| JP4407353B2 (ja) | 金属シートの製造装置と製造方法 | |
| Thomas | The importance of computational models for further improvements of the continuous casting process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 06/02/2020, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |