CN102601334A - 一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，属于冶金行业连铸技术领域。技术方案是：利用安置在扇形段内的压力传感器检测扇形段的受力情况，以各扇形段的受力为控制目标来实现连铸机辊缝的控制；在浇钢前设定各扇形段受力目标值，浇钢过程中当实际受力值小于目标值时，扇形段采取收缩辊缝的方式；而当实际受力值大于目标值时，扇形段则采取释放辊缝的方式。本发明的积极效果：解决了传统的采用位移为控制目标的辊缝控制方法无法解决的位移传感器漂移等问题，明显地改善铸坯内部质量，减少疏松和偏析等质量缺陷，提高铸坯质量的稳定性，铸坯偏析和疏松可100%控制在C类2.0以内，同时扇形段的辊耗可降低约50%。
Description
技术领域
本发明涉及一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，属于冶金行业连铸技术领域。
背景技术
在连铸生产过程中，高温液态钢水在由结晶器和多个扇形段(一般一台铸机有10－16个扇形段)组成的设备中连续凝固，形成含有一定长度液芯的铸坯，液芯连续冷却和凝固，最终形成固态板坯。在浇钢过程中扇形段对铸坯起支撑、导向和拉坯作用，由于在连铸过程中钢液发生了凝固收缩，多个扇形段形成的辊缝还需要设计成连续收缩的锥度，用来补偿铸坯的凝固收缩量。如果扇形段不能对铸坯进行有效地支撑，轻微时可造成板坯偏析、疏松、缩孔和裂纹等缺陷，严重时还会导致板坯鼓肚缺陷；如果辊缝收缩过紧，扇形段对铸坯的支撑力太大，则会导致拉坯阻力增加，造成滞坯事故，损害扇形段。板坯的质量直接影响最终板材质量和性能，质量差的板坯甚至导致板材直接判废。因此，不合适的辊缝收缩制度会造成连铸事故和铸坯质量问题，而合适有效的辊缝收缩制度则能稳定铸机生产和提高铸坯的内部质量。由多个扇形段组成的辊缝控制制度是铸机生产和设备控制的关键参数，也是生产高质量铸坯的关键技术，对铸机浇钢的正常进行和铸坯质量有重要意义。
目前，辊缝控制方法分为静态和动态两类，静态辊缝控制方法是指在浇钢前对各扇形段辊缝收缩值按设定值设置好后，浇钢过程中不再对辊缝进行调整；动态辊缝控制方法是指在浇钢过程中依据工艺参数的变化可以动态调整各区域的辊缝收缩值。不管是静态还是动态辊缝控制技术，采用的控制方法均是将辊缝的位移值作为控制目标，通过控制各扇形段的辊缝位移值，来形成由各扇形段组成的收缩锥度，依靠这种收缩锥度达到对铸坯凝固收缩补偿的目的，同时保持对含液芯铸坯的有效支撑，避免铸坯出现鼓肚、内部裂纹和偏析等质量问题。 上述方法存在的主要问题有：(1)位移传感器漂移问题。目前的辊缝位移控制方法为：利用安装在扇形段上的位移传感器检测的位移值来实现对辊缝的控制，而该位移传感器一般是安装在扇形段液压缸的活塞上，与扇形段的连杆等机械受力部分连为一体。在生产过程中由于扇形段的受力条件随工艺条件的变化而变化，扇形段立柱、框架和连杆等部分在受力条件下会发生形变，导致位移值出现漂移现象。根据实际检测，不同扇形段在受力条件下的形变量在2.5-3.3mm之间，远远超过了辊缝的控制精度0.01mm。因此，由于扇形段受力形变造成的位移传感器漂移，使显示的辊缝值与实际值出现偏差，导致铸坯质量不稳定，这是传统辊缝控制技术难以解决的技术问题。(2)设备故障可能带来的高危害性。由于位移传感器（包括传感器的通讯线路）的工作环境比较差，一旦位移传感器（包括其通讯系统）出现设备故障，铸机的辊缝控制会偏离目标，导致铸坯出现鼓肚，甚至会发生漏钢和滞坯等连铸生产事故，对生产的影响和设备的损害都很大。。
发明内容
本发明目的是提供一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，不受位移传感器漂移的影响，提高了铸机的控制水平，改善了铸坯的质量，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，利用安置在扇形段内的压力传感器检测扇形段的受力情况，以各扇形段的受力为控制目标来实现连铸机辊缝的控制；在浇钢前设定各扇形段受力目标值，浇钢过程中当实际受力值小于目标值时，扇形段采取收缩辊缝的方式；而当实际受力值大于目标值时，扇形段则采取释放辊缝的方式。本发明可以动态的控制各扇形段内铸坯的受力在一个合理的范围，保证了辊缝的收缩锥度，能有效地控制铸坯质量，还能保护扇形段辊子的过度磨损和避免滞坯事故。
本发明具体步骤如下：
a、连铸机各扇形段安装液压驱动系统和PLC控制系统，利用计算机控制扇形段液压缸的自动升降行程，实现连铸机辊缝的自动化控制；
b、在连铸机各扇形段液压缸上安装压力传感器和位移传感器,用于反馈扇形段受力和辊缝位移信号；
c 、在连铸机上建立以扇形段受力为控制目标的辊缝控制系统，各扇形段在开浇基准辊缝的条件下，按照设定的受力目标值来控制连铸机辊缝，实现连铸生产。
上述步骤c具体内容如下： 在开浇基准辊缝的条件下，按照连铸机各扇形段所在的区域，依据连铸机设计参数和连铸工艺参数，对各扇形段进行分区，将所有扇形段分为液相区、矫直区、凝固区和固相区四个区域，对各区扇形段受力目标值进行设置，液相区受力目标值范围设置在30-60t, 矫直区受力目标值范围设置在60-90t,凝固区受力目标值范围设置在90-150t,固相区受力目标值范围设置在20-40t，以上受力目标值可以依据铸坯质量要求进行动态调整；在浇钢过程中，辊缝控制系统利用压力传感器反馈的信号，对各扇形段进行受力计算，以扇形段受力为辊缝控制目标，调整扇形段的位移量，当实际受力小于目标受力时，采取收缩辊缝的方式，反之亦然，使扇形段受力达到控制目标值范围，实施连铸浇钢生产。
本发明所用的辊缝控制原理为：由于扇形段收缩的目的是保证铸坯在浇钢过程中受到合理的支撑力，避免鼓肚和偏析的发生，而铸坯的支撑力与扇形段的受力是一对作用力与反作用力，当辊缝收缩较小时，铸坯和扇形段的受力相对较小，当辊缝收缩增大时，铸坯和扇形段的受力均会随之增大。辊缝控制的大小程度与受力的大小成正比，但是辊缝值由于受到传感器漂移的影响，不能真实反映实际辊缝值，而扇形段和铸坯的受力则能真实地反应辊缝收缩的大小程度，不受位移传感器漂移的影响。
本发明的积极效果：对比背景技术的连铸机辊缝控制方法，使用本发明的方法能够明显地改善铸坯内部质量，减少疏松和偏析等质量缺陷，提高铸坯质量的稳定性，铸坯偏析和疏松可100%控制在C类2.0以内，同时扇形段的辊耗可降低约50%。本发明解决了传统的采用位移为控制目标的辊缝控制方法无法解决的位移传感器漂移等问题，提高了铸机的控制水平，改善了铸坯的质量。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
在实施例中，包括以下几个步骤：
a、连铸机各扇形段安装液压驱动系统和PLC控制系统，利用计算机控制扇形段液压缸的自动升降行程，实现连铸机辊缝的自动化控制；
b、在连铸机各扇形段液压缸上安装压力传感器和位移传感器,用于反馈扇形段受力和辊缝位移信号；
在常规连铸机的设备基础上，在每个扇形段液压缸上分别安装压力传感器和位移传感器，其信号传输到连铸机PLC控制系统，扇形段的驱动由铸机PLC控制系统控制液压系统实现，由计算机组成网络，与PLC系统进行连接并发送控制指令实现铸机各扇形段的自由升降控制。
c、在连铸机上建立以扇形段受力为控制目标的辊缝控制系统，各扇形段在开浇基准辊缝的条件下，按照设定的受力目标值来控制连铸机辊缝，实现连铸生产;
建立辊缝控制系统，依据铸机设计参数和工艺参数，对扇形段进行动态分区，将所有扇形段分为液相区、矫直区、凝固区和固相区四个区域，设置各区域扇形段的受力控制目标范围，并利用计算机采集的各扇形段上压力传感器和位移传感器反馈的信号，对各扇形段进行实时受力计算，并与各区域扇形段设置的受力目标值进行比较，如果受力计算的压力值小于设置的目标压力值时，辊缝控制系统自动调整液压缸内上下腔体的油压，收缩辊缝，使扇形段所受的实际压力值增加，直到逐步接近设置的控制目标；反之则释放辊缝，使扇形段受力减小，接近设置的受力目标值。
实施例1：板坯连铸机，断面1800mm×230mm，铸机结构：0号为足辊段，共1－10号扇形段。浇注钢种：Q235A，连铸号：20100237，连浇炉数共17炉，选取第4炉，炉号：90502269，中间包温度1543℃，拉速0.90-0.95m/min。液相区第1－4号扇形段的受力目标范围设置为50－60t, 矫直区第5，6号扇形段的受力目标范围设置为60-80t,凝固区第7，8号扇形段的受力目标范围设置在90-100t,固相区第9，10号扇形段受力目标范围设置为30t。控制效果：对该炉次铸坯取样四块，进行酸洗检验，铸坯内部偏析其中三块为C类1.5，一块为C类2.0。
实施例2：板坯连铸机，断面1800mm×230mm，铸机结构：0号为足辊段，共1－10号扇形段。浇注钢种：Q345B，连铸号：20100760，连浇炉数共16炉，选取第3炉，炉号：90401347，中间包温度1541℃，拉速0.85-0.90m/min。液相区第1－4号扇形段的受力目标范围设置为40－50t, 矫直区第5，6号扇形段的受力目标范围设置为50-80t,凝固区第7－9号扇形段的受力目标范围设置在90-120t,固相区第10号扇形段受力目标范围设置为40t。控制效果：对该炉次铸坯取样五块，进行酸洗检验，铸坯内部偏析其中四块为C类1.0，一块为C类1.5。
实施例3：板坯连铸机，断面1800mm×230mm，铸机结构：0号为足辊段，共1－10号扇形段。浇注钢种：A36，连铸号：20091985，连浇炉数共9炉，选取第8炉，炉号：90807663，中间包温度1546℃，拉速0.85-0.9m/min。液相区第1－4号扇形段的受力目标范围设置为50－60t, 矫直区第5，6号扇形段的受力目标范围设置为60-90t,凝固区第7－9号扇形段的受力目标范围设置在110-150t,固相区第10号扇形段受力目标范围设置为30t。控制效果：对该炉次铸坯取样五块，进行酸洗检验，铸坯内部偏析级别其中两块为C类1.0，三块为C类0.5。
Claims (4)
1.一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，其特征在于：利用安置在扇形段内的压力传感器检测扇形段的受力情况，以各扇形段的受力为控制目标来实现连铸机辊缝的控制；在浇钢前设定各扇形段受力目标值，浇钢过程中当实际受力值小于目标值时，扇形段采取收缩辊缝的方式；而当实际受力值大于目标值时，扇形段则采取释放辊缝的方式。
2.根据权利要求1所述之一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，其特征在于具体步骤如下：
A、连铸机各扇形段安装液压驱动系统和PLC控制系统，利用计算机控制扇形段液压缸的自动升降行程，实现连铸机辊缝的自动化控制；
b 、在连铸机各扇形段液压缸上安装压力传感器和位移传感器,用于反馈扇形段受力和辊缝位移信号；
c 、在连铸机上建立以扇形段受力为控制目标的辊缝控制系统，各扇形段在开浇基准辊缝的条件下，按照设定的受力目标值来控制连铸机辊缝，实现连铸生产。
3.根据权利要求2所述之一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，其特征在于上述步骤c具体内容如下：在开浇基准辊缝的条件下，按照连铸机各扇形段所在的区域，依据连铸机设计参数和连铸工艺参数，对各扇形段进行分区，将所有扇形段分为液相区、矫直区、凝固区和固相区四个区域，对各区扇形段受力目标值进行设置，液相区受力目标值范围设置在30-60t, 矫直区受力目标值范围设置在60-90t,凝固区受力目标值范围设置在90-150t,固相区受力目标值范围设置在20-40t，以上受力目标值可以依据铸坯质量要求进行动态调整；在浇钢过程中，辊缝控制系统利用压力传感器反馈的信号，对各扇形段进行受力计算，以扇形段受力为辊缝控制目标，调整扇形段的位移量，当实际受力小于目标受力时，采取收缩辊缝的方式，反之亦然，使扇形段受力达到控制目标值范围，实施连铸浇钢生产。
4.根据权利要求2所述之一种以受力为控制目标的连铸机辊缝控制方法，其特征在于上述步骤a、b的具体内容如下：在每个扇形段液压缸上分别安装压力传感器和位移传感器，其信号传输到连铸机PLC控制系统，扇形段的驱动由铸机PLC控制系统控制液压系统实现，由计算机组成网络，与PLC系统进行连接并发送控制指令实现铸机各扇形段的自由升降控制。
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