CN100518999C - 薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法。本发明是通过直接检测结晶辊的表面温度，将检测到的实时温度信号传输到热流密度计算模块内，根据热流密度模型直接计算出实时的热流密度；将计算出的热流密度输入到裂纹判断模块，来判断是否发生裂纹，如果发生裂纹就发出报警信号，实现对结晶辊表面状态的在线监控。同时将检测到的实时温度传输到等轴晶计算模块中，根据等轴晶计算模型计算等轴晶；当凝固组织中等轴晶区比例在在目标范围内时，即：|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；若等轴晶区比例超过允许范围，即：|ER_i-ER_i-1|＞ε，则需要对生产工艺参数即拉速、厚度和液位高度进行调整，实现对铸带凝固组织的在线控制。

Description

薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法

(一)技术领域

本发明涉及薄带连铸技术，尤其涉及薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法。

(二)背景技术

对连铸坯或铸带质量进行可靠的在线监控和预报，减少铸坯缺陷，满足使用性能，这对提高铸坯或铸带质量都是极为重要的。不论是常规连铸还是薄带连铸工艺，连铸坯或铸带内部的凝固组织，缩松以及表面裂纹等缺陷甚至漏钢等事故都直接与水冷结晶器铜板或水冷结晶辊和钢水之间的传热和冷却相关。可用热流密度来表示结晶辊或结晶器铜板的传热能力。因此通过监测热流密度可以实现对铸坯质量的在线监测和预报的目的。

通常结晶器热流密度在线检测总是基于温度的检测。因此在常规的连铸过程中，在结晶器铜壁内埋入不同数量的热电偶来监测结晶器铜板的温度是目前最成熟的而且已经被广泛使用的技术。如专利US5020585，US4949777公开了一种用于板坯漏钢预报的方法，其要点是在结晶器铜壁不同点埋入热电偶和温度传感器，通过检测各点温度变化来进行漏钢预报。对于这些基于温度检测的系统，若要进一步考察热流密度的情况，则只能由温度检测值进行近似计算或用模型进行计算。另一种方法是直接检测热流密度。专利US455364采用了一种直接进行热流检测的片状传感器，并根据热流的变化来进行漏钢预报。专利CN200420082415.X公布了一种用来直接检测圆坯的热流密度的方法和装置。

薄带连铸是钢水经过高速旋转的结晶辊，并在轧制力的作用下凝固成2-5mm铸带。目前薄带连铸生产的基本工艺过程是：薄带连铸机(双辊、单辊、轮带式)—密闭室—活套—夹送辊—热轧(单机架或两机架或无)—控冷—卷取。钢水从钢包经过长水口、中间包和浸入式水口进入旋转的水冷结晶辊与侧封板形成的熔池内，经过水冷结晶辊的冷却形成铸带，通过摆动导板、夹送辊将铸带送至铸带输送辊道，经过热轧机，喷淋冷却，飞剪直至卷取机。在薄带连铸工艺中，在结晶辊内安装热电偶直接测量结晶辊铜套的温度和热流密度都是很困难的。这是因为传统连铸拉速一般比较低，拉速一般是1.2～5m/min，结晶器铜板只有上下的振动。而薄带连铸的结晶辊是高速旋转的设备，转速一般要达到100m/min。这就要求安装在结晶辊内部的热电偶引出线也要能够高速旋转，这给密封和信号线的连接，抗干扰处理带来很大的困难。目前还未见在结晶辊内部安装热电偶直接测量结晶辊铜套的温度和热流密度的报道。因此在薄带连铸中，结晶辊表面温度和热流密度主要是根据模型计算获得。

另外，除了利用结晶器铜板的表面温度信号进行铸坯的裂纹和质量预测外，专利DE69622966T公布了一种利用模型对连铸坯的夹杂物进行监控和预报的方法；JP05087801公布了一种通过模型对最终产品的奥氏体晶粒度，铁素体含量以及各种显微组织进行预测。对连铸坯或铸带的表面和内部质量进行在线预报和控制是提高产品质量的主要手段。

在传统的热轧带钢的生产中，最终产品的质量和性能除了与连铸坯的铸态凝固组织和质量密切相关外，经过后续的热轧可以很大程度地提高材料的组织和性能。与传统的热轧带钢的生产工艺不同的是双辊薄带连铸直接浇注的铸带就是2—5mm的带钢，铸态组织或经过一个道次的在线热轧就可以直接使用，相当于传统的热轧带钢。因此铸带的铸态凝固组织和质量决定了产品的最终性能。目前已进行的研究工作表明：不管是硅钢，不锈钢还是碳钢，其快速凝固组织基本是相似的，其主要的特征是：细柱状晶从两边向内生长，直至钢带的中心，在一些情况下，在钢带的中心有一层等轴晶。柱状晶中晶体的成长是择优位向沿着垂直于模壁的散热方向朝液体中伸展的，而其它位向的枝晶的长大都受到阻碍，使树枝晶得不到充分地发展，因而树枝晶的分枝少，结晶后的显微缩孔少，枝晶之间夹杂少，组织致密。但由于柱状晶较粗大，因而较脆，并且位向一致，引起热加工困难。同时在从两个相邻模壁上长出来的柱状晶的接触面上即铸锭中间面上容易集中气体和夹杂物之类的杂质，在后来的轧制过程中容易沿着这些界面产生裂纹，甚至铸锭在快速时也容易沿这些界面产生开裂。人们把这些面称之为弱面。等轴晶与柱状晶相比，因各枝晶彼此嵌合，结合得比较牢固，不产生弱面，在热加工过程中不容易开裂，同时铸带性能也不呈方向性。由于铸带的凝固组织直接影响着铸带的质量和性能，因此在线对铸带的凝固组织进行预测和控制就显得尤为重要。对不同的材料，要根据材料的使用性能来确定材料的凝固组织。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法，该方法通过直接检测结晶辊的表面温度，根据数学模型，实现对结晶辊表面状态的在线监控和对铸带凝固组织的在线控制。

本发明是这样实现的：一种薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法，其特征是：当薄带连铸工艺稳定后，结晶辊表面温度会达到一个相对稳定的状态，实时在线检测结晶辊的表面温度，将检测到的温度信号通过信号的高速采集系统存储到计算机中；

利用检测到的实时的温度信号，在热流密度模块内根据热流密度模型直接计算出实时的热流密度；热流密度的计算模型为：

HF_i＝AT_i+B                       (1)式中，

HF_i—实时的热流密度，

T_i—检测到的实时的辊表面温度的平均值，

A，B-经验系数，不同的钢种和工艺，A和B取值不同；一般A的范围为0.05-0.08，B的范围为0-4；

当模型计算的热流密度大于裂纹门槛值HF₀时，即：

HF_i>HF₀时，发出裂纹报警；

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例，实时在线监测铸带的凝固状况；等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D                           (2)

式中，

ER_i％—铸带凝固组织中等轴晶区的比例，

T_i—结晶辊表面温度实时检测值的平均值，

C，D—系数，不同钢种，不同生产工艺，C，D取值不同；C：-0.25～-0.6，D：70～140；

当凝固组织中等轴晶区比例在目标范围内时，即：

|ER₁-ER_1-1|≤ε，

则维持生产工艺参数不变；

式中，

ER_i—当前时刻的等轴晶区比例；

ER_i-1—前—时刻的等轴晶区的比例

ε—等轴晶区控制范围；

若等轴晶区比例超过控制范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

则需要对生产工艺参数的拉速、液位和带厚进行调整，该调整可以是单一的，也可以是混合的，从而实现对铸带凝固组织的在线控制。

本发明是通过直接检测结晶辊的表面温度，将检测到的实时温度信号传输到热流密度计算模块内，根据热流密度模型直接计算出实时的热流密度；将计算出的热流密度输入到裂纹判断模块，来判断是否发生裂纹，如果发生裂纹就发出报警信号，实现对结晶辊表面状态的在线监控。

同时将检测到的实时温度传输到等轴晶计算模块中，根据等轴晶计算模型计算等轴晶；当凝固组织中等轴晶区比例在在目标范围内时，即：|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：|ER_i-ER_i-1|>ε，则需要对生产工艺参数即拉速、厚度和液位高度进行调整，实现对铸带凝固组织的在线控制。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制装置示意图；

图2为本发明薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法流程图。

图中：1固定辊，2移动辊，3轴承座，4液压执行机构，5联轴器，6电机，7压力传感器，8位移传感器，9结晶辊表面温度检测仪，10中间包，11控流装置(液流控制装置、塞棒)，12水口，13液位传感器，14熔池。

(五)具体实施方式

参见图1、图2，一种薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制装置，包括：一对水平平行水冷结晶辊1、2，在电机6的带动下通过减速机和联轴器5以一定的速度相反方向旋转。一个为固定辊1，一个是移动辊2。两个结晶辊1、2在两个辊子之间形成缝隙，钢水经过中间包10，通过钢水控流装置11，经过水口12浇注到由两个结晶辊1、2和侧封板形成的三角熔池14内，从缝隙中经过水冷结晶辊凝固成一定厚度的铸带。移动辊2通过液压伺服机构4可以任意快速、高精度平移，并通过位移传感器8记录辊缝变化量；固定辊1端安装测试轧制力的压力传感器7，结晶辊表面装有温度传感器9作为结晶辊表面温度检测仪9，液位高度用液位检测传感器13来检测，并通过控流装置11对钢水流量进行控制。结晶辊表面温度检测仪9检测的温度信号，电机6转速信号，液位传感器13检测的液位高度信号，以及位移传感器8的位移信号等通过高速信号采集系统以及信号传输系统并经过抗干扰处理，输送到PLC(可编程控制器)中，并在计算机中实现数据存储、显示、控制以及报警等功能。

薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制系统主要包括：结晶辊表面温度检测仪9，液位检测与控制系统13，表面温度测试系统；速度控制系统，带厚控制系统，液流控制装置11，表面温度数据采集系统，热流密度计算模块，裂纹报警系统，凝固组织计算模块，凝固组织判别模块等。液流控制装置11可以是滑板式，也可以是塞棒式。液位检测13可以是CCD，涡流，放射元素等能够检测到液位的方式。表面温度测试系统可以是非接触式(如红外测温法)和接触式测温(热电偶法)。高速信号采集的显示系统的采集速度是不低于50ms一次，采集的信号经过中值滤波和平滑处理；信号传输过程经过抗干扰处理，主要包括低通滤波、光电隔离、以及屏蔽等措施。控制凝固组织的方式，可以是速度控制模式，可以是厚度控制模式，也可以是液位控制模式；还可以是速度，厚度，液位三种混合控制模式。通过上述的设备和控制系统，可以实现对结晶辊表面温度，热流密度，以及凝固组织的实时在线监控，可以实现裂纹报警，同时也可以实现铸带凝固组织的在线控制。

一种薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法是通过如下步骤实现的：

参见图2，浇注开始时，钢水通过中间包10，塞棒(滑板)11和浸入式水口12注入到结晶辊熔池14中，在结晶辊的冷却作用下，钢水凝固成坯壳，从结晶辊中拉出铸带。由于结晶辊表面与熔池14内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，到达一定温度后，当工艺稳定后，结晶辊表面温度会达到一个相对稳定的状态。结晶辊表面的温度传感器9实时在线检测结晶辊的表面温度，将温度传感器9检测到的温度信号，通过信号的高速采集系统存储到计算机中。

利用检测到的实时的温度信号，在热流密度模块内根据热流密度模型直接计算出实时的热流密度；热流密度的计算模型为：

HF_i＝AT_i+B                       (1)

式中，

HF_i—实时的热流密度，

T_i—检测到的实时的辊表面温度的平均值，

A，B-经验系数，不同的钢种和工艺，A和B取值不同；一般A的范围为0.05-0.08；B的范围：0-4；

由于热流密度大小直接影响到铸带的传热和冷却，当热流密度增大时，裂纹发生率明显增加。因此，当模型计算的热流密度大于裂纹门槛值HF₀时，即：

HF_i>HF₀时，系统会发出裂纹报警。

根据钢种不同，裂纹报警的门槛值HF₀不同，HF₀的大小根据不同设备和钢种是生产经验值。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例，实时在线监测铸带的凝固状况；等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D                         (2)

式中，

ER_i％—铸带凝固组织中等轴晶区的比例，

T_i—结晶辊表面温度实时检测值的平均值，

C，D—系数，不同钢种，不同生产工艺，C，D取值不同；C：-0.25～-0.6，D：70～140。

在生产过程中，根据实时监测的表面温度值，通过凝固组织计算模型(2)可以实时在线监测铸带的凝固状况。当凝固组织中等轴晶区比例在目标范围内时，即：

|ER_i-ER_i-1|≤ε，

则维持生产工艺参数不变；

式中，

ER_i—当前时刻的等轴晶区比例；

ER_i-1—前一时刻的等轴晶区的比例

ε一等轴晶区控制范围；其范围根据产品的要求确定若等轴晶区比例超过控制范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

则需要对生产工艺参数的拉速、液位和带厚进行调整，该调整可以是单一的，也可以是混合的，从而实现对铸带凝固组织的在线控制。

这里需要指出的是，等轴晶区的比例根据产品的使用以及组织性能要求确定，钢种不同，需要控制的等轴晶区比例不同，即使同样的钢种成分，由于使用用途不同控制的等轴晶区比例也不同。为了保证产品质量的稳定性，一般设置ε值在5～10％。

下面具体描述通过对带厚、拉速、液位高度的生产工艺参数调整，实现对铸带凝固组织的在线控制。

1.带厚工艺参数调整

随着薄带厚度增加，等轴晶比例增加。这是因为铸带越厚，在其它工艺参数不变的条件下，冷却速度变小，柱状晶前沿液相温度梯度降低，有利于等轴晶的生长，因此等轴晶比例增加。

当根据模型(2)计算的等轴晶区比例超过允许值时，可以通过调节带厚来控制等轴晶区比例。当等轴晶区比例超过控制范围后，则当前时刻的带厚可以通过下式计算得到：

${\mathrm{\δ}}_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{-1i}}{G}\right)}\·{\mathrm{\δ}}_{i-1}---\left(3\right)$

式中：

δ_i—当前时刻的带厚值，

δ_i-1—前一时刻的带厚值，

G是生产经验系数；G的取值范围为：90～150；

将计算后的带厚值δ_i赋给位移传感器8，通过位移传感器8发出信号给液压伺服机构4，通过液压执行机构4的动作，将带厚变为δ_i。

2.拉速工艺参数调整

同样，拉速增加，液位高度降低都可以增加等轴晶区比例，反之，则减少等轴晶的比例。

当根据模型(2)计算的等轴晶区比例超过允许值时，可以通过调节速度来控制等轴晶区比例。下一时刻结晶辊速度可以通过下式计算得到：

$V_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{i-1}}{E}\right)}\·V_{i-1}---\left(4\right)$

式中：

V_i—当前时刻的速度值，

V_i-1—前一时刻的速度值，

E—系数，根据不同钢种，不同工艺确定；E一般取值范围为：90～150；

将计算后的结晶辊速度V_i，输送给电机6，通过调节电机6，来实现对结晶辊速度的调节和控制。

3.液位高度工艺参数调整

当根据模型(2)计算的等轴晶区比例超过允许值时，还可以通过调节液位高度来控制等轴晶区比例。

下一时刻液位高度可以通过下式计算得到：

$h_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{i-1}}{M}\right)}\·h_{i-1}---\left(5\right)$

式中：

h-液位高度

M是系数，取值范围为：90-150；

将新的液位高度值h赋给液流控制装置11，通过控制塞棒或滑板的开度以及液位传感器13的检测信号值，可实现对液位的控制。

通过对工艺参数拉速、带厚和液位高度的调整，可以实现对铸带凝固组织的控制。

实施例一：

浇注开始时，由于结晶辊表面与熔池内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，经过一定时间，表面温度会达到一个相对稳定的状态。当浇注不锈钢时，热流密度的模型为

HF_i＝AT_i+B

A＝0.067，B＝2

对不锈钢，当检测到的表面温度大于180℃时，此时热流密度大于14MW/m²时，发出裂纹报警。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，还可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例。等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D

对不锈钢取：

C＝-0.277，D＝120

当|ER_i，-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

在本实施例中，给出通过调节速度实现对凝固组织的在线控制。

下一时刻速度可以通过下式计算得到：

$V_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{i-1}}{E}\right)}\·V_{i-1}$

E＝90

将计算后的速度V_i，输送给电机6，通过调节电机6，来实现对速度的调节和控制。

实施例二：

浇注开始时，由于结晶辊表面与熔池内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，经过一定时间，表面温度会达到一个相对稳定的状态。当浇注低碳钢时，热流密度的模型为

HF_i＝AT_i+B

A＝0.08；B＝0

对低碳钢，当检测到的表面温度大于200℃时，此时热流密度大于16MW/m²时，发出裂纹报警。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，还可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例。等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D

对低碳钢取：

C＝-0.3，D＝80

当|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：|ER_i-ER_i-1|>ε

在本实施例中，给出通过调节带厚实现对凝固组织的在线控制。通过带厚控制模型计算出带厚，

${\mathrm{\δ}}_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{-1i}}{G}\right)}\·{\mathrm{\δ}}_{i-1}$

G取150；

将计算后的带厚值δ_i赋给位移传感器8，通过位移传感器8发出信号给液压伺服机构4，通过液压执行机构4的动作，将带厚变为δ_i。

实施例三：

浇注开始时，由于结晶辊表面与熔池内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，经过一定时间，表面温度会达到一个相对稳定的状态。当浇注高碳钢时，热流密度的模型为

HF_i＝AT_i+B

A＝0.05；B＝3

对高碳钢，当检测到的表面温度大于160℃时，此时热流密度大于11MW/m²时，发出裂纹报警。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，还可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例。等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D

对高碳钢取：

C＝-0.58，D＝123

当|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

在本实施例中，给出通过调节液位高度实现对凝固组织的在线控制。通过液位控制模型计算出液位

$h_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{i-1}}{M}\right)}\·h_{i-1}$

M是系数，取M＝148

将新的液位高度值赋给液流控制装置11，通过控制塞棒或滑板的开度以及液位传感器13的检测信号值，可实现对液位的控制。

实施例四：

浇注开始时，由于结晶辊表面与熔池内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，经过一定时间，表面温度会达到一个相对稳定的状态。当浇注低合金结构钢时，热流密度的模型为

HF_i＝AT_i+B

A＝0.06；B＝2

对低合金结构钢，当检测到的表面温度大于180℃时，此时热流密度大于12.8MW/m²时，发出裂纹报警。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，还可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例。等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D

对低合金结构钢取：

C＝-0.3，D＝118

当|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

在本实施例中，给出通过调节液位高度实现对凝固组织的在线控制。通过液位控制模型计算出液位

$h_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{i-1}}{M}\right)}\·h_{i-1}$

M是系数，取M＝95

将新的液位高度值赋给液流控制装置11，通过控制塞棒或滑板的开度以及液位传感器13的检测信号值，可实现对液位的控制。

实施例五：

浇注开始时，由于结晶辊表面与熔池内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，经过一定时间，表面温度会达到一个相对稳定的状态。当浇注高合金钢时，热流密度的模型为

HF_i＝AT_i+B

A＝0.08，B＝1

对高合金钢，当检测到的表面温度大于170℃时，此时热流密度大于14.6MW/m²时，发出裂纹报警。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，还可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例。等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D

高合金钢取：

C＝-0.3，D＝72

当|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

在本实施例中，给出通过调节速度实现对凝固组织的在线控制。

下一时刻速度可以通过下式计算得到：

$V_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{i-1}}{E}\right)}\·V_{i-1}$

E＝146

将计算后的速度V_i，输送给电机6，通过调节电机6，来实现对速度的调节和控制。

实施例六：

浇注开始时，由于结晶辊表面与熔池内的钢水接触，所以表面温度会随着时间升高，经过一定时间，表面温度会达到一个相对稳定的状态。当浇注硅钢时，热流密度的模型为

HF_i＝AT_i+B

A＝0.05；B＝2

对硅钢，当检测到的表面温度大于165℃时，此时热流密度大于10.25W/m²时，发出裂纹报警。

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，还可以在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例。等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D

对硅钢取：

C＝-0.6，D＝138

当|ER_i-ER_i-1|≤ε，则维持生产工艺参数不变；

若等轴晶区比例超过允许范围，即：|ER_i，-ER_i-1|>ε

在本实施例中，给出通过调节带厚实现对凝固组织的在线控制。通过带厚控制模型计算出带厚，

${\mathrm{\δ}}_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-{\mathrm{ER}}_{-1i}}{G}\right)}\·{\mathrm{\δ}}_{i-1}$

G取98；

将计算后的带厚值δ_i赋给位移传感器8，通过位移传感器8发出信号给液压伺服机构4，通过液压执行机构4的动作，将带厚变为δ_i。

表1给出了实施例中用的参数，根据表中的参数可以确定控制模型和控制参数。

表一：

 

实施例	A	B	C	D	E	G	M	控制方式
									一	0.067	2	—0.277	120	90			速度控制
二	0.08	0	—0.3	80		150		带厚控制
									三	0.05	3	-0.58	123			148	液位控制
四	0.06	2	-0.3	118			95	液位控制
									五	0.08	1	-0.3	72	146			速度控制
六	0.05	2	-0.6	138		98		带厚控制

Claims (4)

1.一种薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法，其特征是：当薄带连铸工艺稳定后，结晶辊表面温度会达到一个相对稳定的状态，实时在线检测结晶辊的表面温度，将检测到的温度信号通过信号的高速采集系统存储到计算机中；

利用检测到的实时的温度信号，在热流密度模块内根据热流密度模型直接计算出实时的热流密度；热流密度的计算模型为：

HF_i＝AT_i+B         (1)

式中，

HF_i—实时的热流密度，

T_i—检测到的实时的辊表面温度的平均值，

A，B-经验系数，不同的钢种工艺，A，B取值不同；A的范围为0.05-0.08；B为0-4；

当模型计算的热流密度大于裂纹门槛值HF₀时，即：

HF_i>HF₀时，发出裂纹报警；

利用检测到的实时的结晶辊表面温度信号，在凝固组织模块内根据凝固组织模型直接计算出实时的等轴晶区比例，实时在线监测铸带的凝固状况；等轴晶区比例的模型为：

ER_i％＝CT_i+D        (2)

式中，

ER_i％—铸带凝固组织中等轴晶区的比例，

T_i—结晶辊表面温度实时检测值的平均值，

C，D—系数，不同钢种，不同生产工艺，C，D取值不同；C：-0.25～-0.6，D：70～140；

当凝固组织中等轴晶区比例在目标范围内时，即：

|ER_i-ER_i-1|≤ε，

则维持生产工艺参数不变；

式中，

ER_i—当前时刻的等轴晶区比例；

ER_i-1—前一时刻的等轴晶区的比例

ε—等轴晶区控制范围；

若等轴晶区比例超过控制范围，即：

|ER_i-ER_i-1|>ε

则需要对生产工艺参数的拉速、液位和带厚进行调整，该调整是单一的，或是混合的，从而实现对铸带凝固组织的在线控制。

2.根据权利要求1所述的薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法，其特征是：通过调整带厚来控制等轴晶区比例，当等轴晶区比例超过控制范围后，则当前时刻的带厚可以通过下式计算得到：

${\mathrm{\δ}}_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-E{R}_{-1i}}{G}\right)}\·{\text{\δ}}_{i-1}---\left(3\right)$

式中：

δ_i—当前时刻的带厚值，

δ_i-1—前一时刻的带厚值，

G是生产经验系数；G的取值范围为：90～150；

将计算后的带厚值δ_i赋给位移传感器，通过位移传感器发出信号给液压伺服机构，通过液压伺服机构的动作，将带厚变为δ_i。

3.根据权利要求1所述的薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法，其特征是：通过调整结晶辊的速度来控制等轴晶区比例，下一时刻结晶辊速度可以通过下式计算得到：

$V_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-E{R}_{i-1}}{E}\right)}\·{\text{V}}_{i-1}---\left(4\right)$

式中：

V_i—当前时刻的速度值，

V_i-1—前一时刻的速度值，

E—系数，根据不同钢种，不同工艺确定；E一般取值范围为：90～150；

将计算后的速度V_i输送给电机，通过调节电机，来实现对结晶辊速度的调节和控制。

4.根据权利要求1所述的薄带连铸裂纹和凝固组织在线预报及控制方法，其特征是：通过调整液位高度来控制等轴晶区比例，下一时刻液位高度可以通过下式计算得到：

$h_i=e^{\left(\frac{{\mathrm{ER}}_i-E{R}_{i-1}}{M}\right)}\·{\text{h}}_{i-1}---\left(5\right)$

式中：

h-液位高度

M是系数，取值范围为：90-150；

将新的液位高度值h赋给液流控制装置，通过控制塞棒或滑板的开度以及液位传感器的检测信号值，可实现对液位的控制。

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