CN102554172A

CN102554172A - 一种板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法

Info

Publication number: CN102554172A
Application number: CN2010105907892A
Authority: CN
Inventors: 金百刚; 王军; 李立勋
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明提供一种板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，通过连铸一级计算机和二级计算机对现场生产工艺数据进行采集和处理，得到铸坯内钢液的未凝固率、糊状区宽度等相关数值，将选取、设定及实测数据代入磁感应强度B计算公式，即可得出对应的频率值或电流强度值，并据此对电磁搅拌器进行实时调整和控制。本发明可根据现场工艺条件的变化，连续计算铸坯未凝固率和糊状区宽度等相关数据，并自动调整电磁搅拌电流和频率，使电磁搅拌的作用效果更为稳定，可满足各钢种偏析的要求，实现铸坯无裂纹、针孔、气泡、结疤及夹杂等任何缺陷，铸坯的等轴晶率达到55%，中心偏析程度均在C1.0以下。

Description

一种板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼连铸技术领域，特别涉及一种板坯连铸电磁搅拌器的实时动态控制方法。

背景技术

在板坯连铸机上合理运用二次冷却区电磁搅拌技术，可以显著减轻铸坯的中心偏析和中心疏松，大大提高等轴晶率，基本消除内裂与中心缩孔，提高铸坯合格率。尤其对宽厚板而言，电磁搅拌的冶金效果尤为明显，已成为一种重要的技术手段，这已为世界各国炼钢厂的连铸生产实践所证实。

目前，国内外炼钢生产厂家所设计的电磁搅拌参数都是按照预先设定和输入的工艺参数进行电磁搅拌器的控制，而不是根据现场实际工艺参数的变化来调整电磁搅拌器的电磁搅拌参数，因此直接影响了电磁搅拌的实际效果。实践证明，只有针对不同的钢种和浇注工艺需采用相应的搅拌参数才能达到最佳效果。由于实际生产过程中的工艺条件是不断变化的，从而导致电磁搅拌器位置处的凝固坯壳厚度及未凝固液相的体积也在不断变化，如搅拌参数不能随之改变，必然导致搅拌效果的不稳定，进而造成铸坯质量时好时坏的缺陷。因此，只有电磁搅拌参数随着现场条件的变化而改变，才能使铸坯获得较好的搅拌效果，满足各钢种偏析要求，获得满意的凝固组织和等轴晶率。

发明内容

本发明的目的就是为了消除上述缺陷，提供一种可根据现场工艺条件变化，准确检测和计算连铸过程中的实际工艺参数，并根据铸坯内钢液凝固状态，实时调整电磁搅拌的电流和频率，提高电磁搅拌效果，控制铸坯的凝固组织和偏析形成条件，以确保铸坯内部质量的板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，其具体步骤为：

1、通过连铸一级计算机控制系统对现场连铸生产的钢种、铸坯断面尺寸、钢水温度及拉坯速度进行连续采集，并将采集的各种实时数据传输给连铸二级计算机。

2、连铸二级计算机按照设定程序对接收的各种实测数据进行连续处理，计算出电磁搅拌对应位置处的凝固坯壳厚度δ及未凝固液相的比率，从而得到铸坯内钢液的未凝固率、糊状区宽度、电磁搅拌器线圈与液相边界的距离。

3、根据钢液所受的磁感应强度B计算公式：，建立电磁搅拌电流与频率之间关系。

上式中：B为钢液所受的磁感应强度、T，预先设定；η为磁场利用系数，根据不同的铸机结构确定；μ为钢液磁导率，μ=12.56×10^-7H/m；n为电磁搅拌器线圈匝数；I为电流强度，A；e为自然指数，为定值约等于2.718；δ为坯壳厚度、m，根据实测数据计算得到；r为线圈与铸坯边界的距离、为定值0.005m ，根据实测数据计算得到；π为圆周率；f为频率，Hz；σ为钢液电导率，与钢种有关。

将实测、选定及已知的各参数代入到磁感应强度计算公式中，从而得到电流和频率之间的关系式。

4、根据现场设备实际能力，先选定合适的电流强度值或频率值，然后将选定的电流强度值或频率值代入电流和频率的关系式，计算出对应的频率值或电流强度值，获得电流与频率的最佳匹配；并根据现场工艺条件的变化，实时进行参数的调整。

所述根据设备能力确定的频率为1～12 Hz。

推荐的200×1450 mm板坯连铸机根据铸坯未凝固率和糊状区宽度确定的电流强度及频率对应表为：

未凝固率（%）	糊状区宽度（mm）	电流强度（A）	频率（Hz）
				＞0～≤26	0～52	400	5
＞26～≤38	53～76	390	5
				＞38～≤45	77～90	370	5
＞45～≤55	91～110	360	4
				＞55～≤60	111～120	350	4
＞60～≤70	121～140	340	3
				＞70～≤80	141～160	330	3
＞80～≤90	161～180	310	2

所述预先设定的磁感应强度B≥0.03T。

所述根据不同的铸机结构确定的磁场利用系数η为0.6～0.9。

本发明的有益效果为：

由于本发明板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，可以根据连铸钢种、铸坯断面尺寸、搅拌器位置和拉速等现场工艺条件的变化，连续计算出铸坯未凝固率和糊状区宽度等相关数据，并据此自动调整电磁搅拌电流和频率，使电磁搅拌的作用效果更为稳定，满足各钢种偏析的要求，从而得到较好内部质量的铸坯和凝固组织。经对本发明电磁搅拌自动控制后的铸坯检验结果显示，铸坯无裂纹、针孔、气泡、结疤及夹杂等任何缺陷，铸坯的等轴晶率达到55%，中心偏析程度均在C1.0以下。

具体实施方式

下面，结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

采用磁感应强度B计算公式进行电流和频率确定。

具体条件为：对200×1450 mm板坯连铸机二次冷却区电磁搅拌器进行控制，电磁搅拌器位于弯月面下3.9m。

首先，连铸一级计算机控制系统按照设定程序，对现场连铸生产的实际工艺参数进行采集。采集到的工艺参数为：钢种45#钢；铸坯厚度200mm、宽度1450 mm；钢水温度1507℃；过热度16℃；拉速1.3m/min。同时，连铸一级计算机将采集的各种实时数据传输给连铸二级计算机；

连铸二级计算机根据设定程序对接收到的一级计算机输送的各种实测数据进行连续处理，并计算出电磁搅拌对应位置处的凝固坯壳厚度δ为0.04m，同时得到铸坯内钢液的未凝固率为0%、糊状区宽度120 mm、电磁搅拌器线圈与铸坯边界的距离r为0..005m。

根据钢液所受的磁感应强度B计算公式：，确定：

钢液所受的磁感应强度B为0.03T；磁场利用系数η取为0.8；钢液磁导率μ=12.56×10^-7H/m；电磁搅拌器线圈匝数n为100匝；自然指数e取值2.72；圆周率π取值为3.14；钢液电导率σ为7.6×10⁶S/m。

将实测、选定及已知的各参数代入到磁感应强度计算公式中，从而得到电流和频率之间的关系式：ln（I）=5.7＋0.07。

根据现场设备实际能力，选定合适的频率f为4 Hz ，然后将选定的频率值代入电流和频率的关系式，得到电流强度值为343A。最后，二级计算机根据上述计算结果自动对电流和频率进行实时调整，实现电磁搅拌参数的自动控制。

实施例2：

利用推荐的200×1450 mm板坯连铸机铸坯未凝固率和糊状区宽度确定的电流强度及频率对应表进行电流强度及频率的选取和控制。

电磁搅拌器位于弯月面下5.6m。

连铸一级计算机控制系统按照设定程序，对现场连铸生产的实际工艺参数的采集。采集到的工艺参数为：钢种65Mn钢；铸坯断面尺寸为200×1280mm；钢水温度1492℃；过热度20℃；拉速1.1m/min。同时，连铸一级计算机将采集的各种实时数据传输给连铸二级计算机。

连铸二级计算机根据设定程序对接收到的一级计算机输送的各种实测数据进行连续处理，并计算出电磁搅拌对应位置处的凝固坯壳厚度δ为0.05m，同时得到铸坯内钢液的未凝固率为50%、糊状区宽度100 mm。

由于采用推荐的200×1280 mm板坯连铸机铸坯未凝固率和糊状区宽度确定的电流强度及频率对应表进行选取和控制，因此可不比按照钢液所受的磁感应强度B计算公式进行计算，可根据未凝固率为50%、糊状区宽度100 mm这两个数据，直接选取对应的电流强度值为360A，频率值为4Hz。当浇注条件变化时，二级计算机根据上述选取结果自动对电流和频率进行实时调整，实现电磁搅拌参数的自动控制。

Claims

1.一种板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，其特征在于：

(1)、通过连铸一级计算机控制系统对现场连铸生产的钢种、铸坯断面尺寸、钢水温度及拉坯速度进行连续采集，并将采集的各种实时数据传输给连铸二级计算机；

(2)、连铸二级计算机对接收的各种实测数据进行连续处理，计算出电磁搅拌对应位置处的凝固坯壳厚度(δ)及未凝固液相的比率，从而得到铸坯内钢液的未凝固率、糊状区宽度、电磁搅拌器线圈与液相边界的距离；

(3)、根据钢液所受的磁感应强度(B)计算公式：

建立电磁搅拌电流与频率之间关系；

上式中：B为钢液所受的磁感应强度、T，预先设定；η为磁场利用系数，根据不同的铸机结构确定；μ为钢液磁导率，μ＝12.56×10^-7H/m；n为电磁搅拌器线圈匝数；I为电流强度，A；e为自然指数，为定值约等于2.718；δ为坯壳厚度、m，根据实测数据计算得到；r为线圈与铸坯边界的距离、为定值0.005m，根据实测数据计算得到；π为圆周率；f为频率，Hz；σ为钢液电导率，与钢种有关；

将实测、选定及已知的各参数代入到磁感应强度计算公式中，从而得到电流和频率之间的关系式；

(4)、根据现场设备实际能力，先选定合适的电流强度值或频率值，然后将选定的电流强度值或频率值代入电流和频率的关系式，计算出对应的频率值或电流强度值，获得电流与频率的最佳匹配；并根据现场工艺条件的变化，实时进行参数的调整。

2.根据权利要求1所述的板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，其特征在于，所述根据设备能力确定的频率(f)为1～12Hz。

3.根据权利要求1所述的板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，其特征在于，200×1450mm板坯连铸机根据铸坯未凝固率和糊状区宽度确定的电流强度及频率对应表为：

未凝固率(％) 糊状区宽度(mm) 电流强度(A) 频率(Hz) ＞0～≤26 0～52 400 5 ＞26～≤38 53～76 390 5 ＞38～≤45 77～90 370 5 ＞45～≤55 91～110 360 4 ＞55～≤60 111～120 350 4 ＞60～≤70 121～140 340 3 ＞70～≤80 141～160 330 3 ＞80～≤90 161～180 310 2

4.根据权利要求1所述的板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，其特征在于，所述预先设定的磁感应强度(B)≥0.03T。

5.根据权利要求1所述的板坯连铸电磁搅拌器动态控制方法，其特征在于，所述根据不同的铸机结构确定的磁场利用系数(η)为0.6～0.9。