CN102896287A - 用于改善连铸坯内部质量的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于改善连铸坯内部质量的方法和系统。该方法包括：测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩；检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；根据不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及在磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩达到预定磁场强度和/或预定电搅力矩时，更换电磁搅拌器。通过上述方法，在电磁搅拌器磁场强度出现衰减的条件下有效判断其衰减程度对连铸坯质量造成的影响，从而制定电磁搅拌器更换技术标准，为稳定和改善连铸坯质量，提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及连铸工艺技术领域，具体涉及一种用于改善连铸坯内部质量方法和系统。
背景技术
在连铸生产中采用电磁搅拌技术能够扩大铸坯的等轴晶区，减轻铸坯的中心疏松、中心偏析和中心缩孔，促进夹杂物的上浮，因而电磁搅拌技术得到了广泛的应用并使铸坯质量得到很大改善。
《中国冶金》杂志2010年8月(第20卷第8期第43～47页，电磁搅拌在大方坯合金钢连铸机上的研究与应用，吕铭等著)报道了莱钢通过对结晶器电磁搅拌的各工艺参数进行了重新优化、设定，调整后的工艺参数大大提高了铸坯内部质量，中心缩孔、疏松、中间裂纹等常见缺陷的等级都控制在0.5级以内，中心偏析指数由原来的1.18降到1.03，铸坯中心等轴晶率比原来提高38％。
曾小平等人发明的专利《圆坯结晶器电磁搅拌参数的制定方法》(公开号：CN101244452)在电磁搅拌磁场分布模拟结果的基础上对电磁搅拌过程结晶器内钢液的流场、温度场及夹杂物运动轨迹进行耦合计算，针对钢液的流动、凝固传热及夹杂物轨迹等现象做考察判断电磁搅拌参数的合理性，并再将计算结果与现场取样试验进行反馈对比分析，以确定电磁搅拌参数。
可见，虽然电磁搅拌技术已广泛应用于连铸生产过程中并在提高铸坯质量方面起到了重要作用，但在关于电磁搅拌技术的相关专利及文献基本是针对其设备结构、工艺参数等方面的研究，而关于其使用过程中的衰减对铸坯质量的影响却很少提及，各钢厂及设备生产厂家也未能提出减小电磁搅拌于其使用过程中的衰减对连铸坯内部质量的影响的方案。
发明内容
为了至少解决上述问题之一提出本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于改善连铸坯内部质量的方法，该方法包括：测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩；检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；根据不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及在磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩达到预定磁场强度和/或预定电搅力矩时，更换电磁搅拌器。
进一步地，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量包括：在连铸工艺参数和铸机流道质量稳定的情况下，统计以下至少一者：在一段时间长度中，采样磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；在同一炉次同一流次，通过改变电流强度来改变磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及在同一炉次且所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量。
进一步地，电磁搅拌器可包括以下至少之一：结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。
进一步地，所述检测可为低倍检验，其中低倍检验的内容可包括以下至少之一：连铸坯中心等轴晶率、边部细晶区、成分均匀性、中心疏松、缩孔。
进一步地，所述铸机的铸机断面可为280mm×380mm，生产过程中稳定控制拉速可在0.74m/min～0.76m/min。
进一步地，所述预定磁场强度不低于300Gs，所述预定电搅力矩不低于1.7Kgf/cm2。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于改善连铸坯内部质量的系统，该系统包括：测量装置，被配置成测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩；检测装置，被配置成检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及确定装置，被配置成根据不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及更换装置，被配置成在磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩达到预定磁场强度和/或预定电搅力矩时，更换电磁搅拌器。
进一步地，检测装置包括：统计装置，被配置成在连铸工艺参数和铸机流道质量稳定的情况下，统计以下至少一者：在一段时间长度中，采样磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；在同一炉次同一流次，通过改变电流强度来改变磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及在同一炉次且所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量。
进一步地，电磁搅拌器包括以下至少之一：结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。
进一步地，检测为低倍检验，其中低倍检验的内容包括以下至少之一：连铸坯中心等轴晶率、边部细晶区、成分均匀性、中心疏松、缩孔。
进一步地，铸机的铸机断面为280mm×380mm，生产过程中稳定控制拉速在0.74m/min～0.76m/min。
进一步地，预定磁场强度不低于300Gs，所述预定电搅力矩不低于1.7Kgf/cm2。
通过本发明公开的技术方案，能有效地判断电磁搅拌器的磁场强度和/或电搅力矩的衰减对连铸坯质量的影响，制定电磁搅拌器更换标准，避免因电磁搅拌器磁场强度和/或电搅力矩的衰减而造成对连铸坯质量的影响，进而改善连铸坯内部质量。本发明的优点在于，能够在电磁搅拌器磁场强度和/或电搅力矩出现衰减的条件下有效判断其衰减程度对连铸坯质量造成的影响，从而制定电磁搅拌器更换技术标准，为稳定和改善连铸坯质量，提供技术支撑。
附图说明
图1是根据本发明的一种用于改善连铸坯内部质量的方法流程图；
图2是根据本发明的一种用于改善连铸坯内部质量的系统框图；以及
图3是根据本发明的另一种用于改善连铸坯内部质量的系统框图。
具体实施方式
冶金中常用的电磁搅拌类型包括结晶器电磁搅拌、二冷区电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌等。出于解释说明目的本发明仅以结晶器电磁搅拌器为例进行说明。本领域技术人员可以不通过创造性劳动，将本发明申请中公开的技术方案应用到其他类型的电磁搅拌器中。
以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是根据本发明的一种评价电磁搅拌器冶金效果的方法流程图。如图1所示，本发明公开的一种评价电磁搅拌器冶金效果的方法包括以下步骤：S102，测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩；S104，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及S106，根据不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及S108，在磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩达到预定磁场强度和/或预定电搅力矩时，更换电磁搅拌器。
本发明公开的上述技术方案，通过将测量出的磁场强度和/或电搅力矩与其对应的连铸坯内部质量相对应，可形成数据表，从而可简单直观地对冶金效果进行评价。在电磁搅拌器磁场强度和/或电搅力矩出现衰减的条件下有效判断其衰减程度对连铸坯质量造成的影响，并通过其制定电磁搅拌器更换技术标准，为稳定和改善连铸坯质量，提供技术支撑。
进一步地，上述技术方案中，检测不同磁场强度对应的连铸坯内部质量包括：在连铸工艺参数稳定以及铸机的铸机流道质量良好条件下，统计以下至少一者：在一段时间长度中，采样所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；在同一炉次同一流次，通过改变电流强度来改变所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及在同一炉次且所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量。
其中，所述一段时间长度可以是一年或几年，亦可以是一个月或几个月；检测可以是随机检测或定期检测，且在正常生产条件下进行。优选地，对同一炉次同一流次的连铸坯内部质量的检测采用实验的方式，例如，由人工控制来改变输入电磁搅拌器的电流，进而改变电磁搅拌器的磁场强度和/或电搅力矩，并对一流次于电磁搅拌器具有不同磁场强度和/或电搅力矩时所铸成的连铸坯的不同段进行内部质量检测。优选地，对同一炉次且所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量的检验也可采用实验的方式，例如，由人工控制来改变每一流次输入电磁搅拌器的电流，以改变电磁搅拌器的磁场强度和/或电搅力矩，并对不同流次铸成的连铸坯进行内部质量检测。
通过对不同工况条件下电磁搅拌器磁场强度与其对应的连铸坯内部质量的统计，能够全面了解不同工况条件对连铸坯内部质量的影响，从而为评价提供依据。需要说明的是，通过上述三种统计方法任一种得出的数据都能成为对连铸坯内部质量进行评价的依据，可综合也可独立形成评价体系。
本发明上述公开的技术方案的主要原理是通过统计检测形成连铸坯质量与磁场强度和/或电搅力矩的对应关系。由于电磁搅拌器的电搅力矩与其磁场强度基本呈正比关系。故本发明技术方案中对磁场强度的测量可与对电搅力矩的测量相互替换，或同时对磁场强度和电搅力矩进行测量。多种测量方式配合使用，增强了方法的适用性，提高了测量的可靠度。
进一步地，方案中对连铸坯内部质量的检测可为低倍检验。低倍检验的内容可包括以下至少之一：连铸坯中心等轴晶率、边部细晶区、成分均匀性、中心疏松、缩孔。通过低倍检验，能够快速得出检测结果，提高检测效率。
作为举例，本发明公开的技术方案可应用于下述工况：铸机的铸机断面为280mm×380mm，生产过程中稳定控制拉速在0.74m/min～0.76m/min。
需要说明的是，电磁搅拌器更换技术标准可根据钢种的要求制定，但电磁搅拌器的磁场强度应不低于300Gs，其对应的电搅力矩为1.7Kgf/cm2。本发明公开的技术方案可应用于结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器等。
图2是根据本发明的一种评价电磁搅拌器冶金效果的系统框图。如图2所示，本发明公开的一种评价电磁搅拌器冶金效果的系统可包括：测量装置202，被配置成测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩，例如，可采用高斯仪对磁场强度进行测量，以及采用扭矩仪对电搅力矩进行测量；检测装置204，被配置成检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；确定装置208，被配置成根据不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及更换装置210，被配置成在所述磁场强度和/或该电磁搅拌器的所述电搅力矩达到所述预定磁场强度和/或所述预定电搅力矩时，更换所述电磁搅拌器。
通过本发明公开的用于改善连铸坯内部质量的系统，通过将测量出的磁场强度和/或电搅力矩与其对应的连铸坯内部质量相对应，可形成数据表，从而可简单直观地对冶金效果进行评价。在电磁搅拌器磁场强度和/或电搅力矩出现衰减的条件下有效判断其衰减程度对连铸坯质量造成的影响，并通过其制定电磁搅拌器更换技术标准，为稳定和改善连铸坯质量，提供技术支撑。
图3是根据本发明的另一种评价电磁搅拌器冶金效果的系统框图。如图3所示，参考图2中所示的系统，其中检测装置204可包括：统计装置206，被配置成在连铸工艺参数稳定以及铸机的铸机流道质量良好条件下，统计以下至少一者：在一段时间长度中，采样所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；在同一炉次同一流次，通过改变电流强度来改变所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及在同一炉次，所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量。
通过对不同工况条件下电磁搅拌器磁场强度与其对应的连铸坯内部质量的统计，能够全面了解不同工况条件对连铸坯内部质量的影响。从而为评价提供依据，进而有利于更换技术标准的制定。为稳定连铸坯质量，提供技术支撑。
由于电磁搅拌器的电搅力矩与其磁场强度基本呈正比关系。故本发明技术方案中对磁场强度的测量可与对电搅力矩的测量相互替换，或同时对磁场强度和电搅力矩进行测量。多种测量方式配合使用，增强了系统的适用性，提高了测量的可靠度。
进一步地，方案中对连铸坯内部质量的检测可为低倍检验。低倍检验的内容可包括以下至少之一：连铸坯中心等轴晶率、边部细晶区、成分均匀性、中心疏松、缩孔。通过低倍检验，能够快速得出检测结果，提高检测效率。
作为举例，本发明公开的技术方案可应用于下述工况：铸机的铸机断面为280mm×380mm，生产过程中稳定控制拉速在0.74m/min～0.76m/min。
需要说明的是，电磁搅拌器更换技术标准可根据钢种的要求制定，但电磁搅拌器的磁场强度应不低于300Gs，对应的电搅力矩应不低于1.7Kgf/cm2。本发明公开的技术方案可应用于结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器等。
本发明提供的用于改善连铸坯内部质量的方法和系统，能有效地判断评价电磁搅拌器磁场强度和/或电搅力矩的衰减对连铸坯质量的影响，并据此制定电磁搅拌器更换标准，避免因电磁搅拌器磁场强度的衰减而造成对连铸坯质量的影响，进而改善连铸坯内部质量。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
该实施例是运用本发明的方法来制定重轨钢结晶器电磁搅拌器更换技术标准。U75V牌号重轨钢化学组分见表1。连铸生产横断面尺寸为280mm×380mm的U75V大方坯，铸机拉速为0.75m/min，保持拉速、中包温度、电搅频率等连铸工艺参数稳定以及铸机流道质量良好，在同一炉次同一流次将结晶器电磁搅拌的电流间断性地设定为300A和500A，得到对应的磁场强度分别为274Gs和356GS。
浇注完毕后，对不同磁场强度所对应的连铸坯取样进行了低倍检验，并作了对比分析。发现当电搅磁场强度由356Gs降到274Gs时，铸坯中心等轴晶率有明显降低的趋势，成分偏析指数略微升高。结合实际的电磁搅拌器状况、用户对产品质量的要求以及磁场强度在300Gs～350Gs范围变化对连铸坯质量无明显影响的现状，制定了浇注U75V钢种电磁搅拌器更换技术标准为在线检测电磁搅拌器磁场强度不得低于300Gs，对应的电搅力矩不得低于1.7Kgf/cm2，从而保证连铸坯的内部质量。
表1 U75V重轨钢化学组分/％
| C | Si | Mn | P | S | V |
| 0.71～0.80 | 0.50～0.80 | 0.70～1.05 | ≤0.03 | ≤0.03 | 0.04～0.12 |
实施例2：
该实施例是运用本发明的方法来制定重轨钢结晶器电磁搅拌器更换技术标准。U71Mn(K)牌号重轨钢化学组分见表2。连铸生产横断面尺寸为280mm×380mm的U71Mn(K)大方坯，铸机拉速为0.75m/min，保持拉速、中包温度、电搅频率等连铸工艺参数稳定以及铸机流道质量良好，在同一炉次不同流次使用磁场强度不同的结晶器电磁搅拌器，其对应的磁场强度分别为332Gs和466GS。
浇注完毕后，对不同磁场强度所对应的连铸坯取样进行了低倍检验，并作了对比分析。将电搅磁场强度为466Gs流次的铸坯中心等轴晶率、成分均匀性、中心疏松等与332Gs的流次相比，发现其铸坯质量明显优于磁场强度为332Gs的流次。结合实际的电磁搅拌器状况及用户对产品质量的要求，制定了浇注U71Mn(K)钢种电磁搅拌器更换技术标准为在线检测电磁搅拌器磁场强度不得低于350Gs，从而保证连铸坯的内部质量。
表2 U71Mn(K)重轨钢化学组分/％
| C | Si | Mn | P | S | V | Nb |
| 0.65～0.76 | 0.15～0.35 | 1.10～1.40 | ≤0.025 | ≤0.025 | ≤0.03 | ≤0.01 |
本发明提供的用于改善连铸坯内部质量的方法和系统，能有效地判断评价电磁搅拌器磁场强度和/或电搅力矩的衰减对连铸坯质量的影响，并据此制定电磁搅拌器更换标准，避免因电磁搅拌器磁场强度的衰减而造成对连铸坯质量的影响，从而保证连铸坯的内部质量。
尽管出于说明目的公开了本发明的实施方式，本领域技术人员应当理解，根据本发明的用于改善连铸坯内部质量的方法和系统并不限于此，在不背离本发明的精神和范围的情况下，进行各种修改、增加以及替代都应落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种用于改善连铸坯内部质量的方法，其特征在于，该方法包括：
测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩；
检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；
根据所述不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及
在所述磁场强度和/或该电磁搅拌器的所述电搅力矩达到所述预定磁场强度和/或所述预定电搅力矩时，更换所述电磁搅拌器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量包括：
在连铸工艺参数和铸机流道质量稳定的情况下，统计以下至少一者：
在一段时间长度中，采样所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；
在同一炉次同一流次，通过改变电流强度来改变所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及
在同一炉次且所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电磁搅拌器包括以下至少之一：结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述检测为低倍检验，其中所述低倍检验的内容包括以下至少之一：连铸坯中心等轴晶率、边部细晶区、成分均匀性、中心疏松、缩孔。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铸机的铸机断面为280mm×380mm，生产过程中稳定控制拉速在0.74m/min～0.76m/min。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预定磁场强度不低于300Gs，所述预定电搅力矩不低于1.7Kgf/cm2。
7.一种用于改善连铸坯内部质量的系统，其特征在于，该系统包括：
测量装置，被配置成测量电磁搅拌器中心轴上任一位置处的磁场强度和/或该电磁搅拌器的电搅力矩；
检测装置，被配置成检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及
确定装置，被配置成根据所述不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量，确定一预定磁场强度和/或预定电搅力矩；以及
更换装置，被配置成在所述磁场强度和/或该电磁搅拌器的所述电搅力矩达到所述预定磁场强度和/或所述预定电搅力矩时，更换所述电磁搅拌器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括：
统计装置，被配置成在连铸工艺参数和铸机流道质量稳定的情况下，统计以下至少一者：
在一段时间长度中，采样所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；
在同一炉次同一流次，通过改变电流强度来改变所述磁场强度和/或电搅力矩，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量；以及
在同一炉次且所述磁场强度和/或电搅力矩不同的流次，检测不同磁场强度和/或电搅力矩对应的连铸坯内部质量。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述电磁搅拌器包括以下至少之一：结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。
10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述检测为低倍检验，其中所述低倍检验的内容包括以下至少之一：连铸坯中心等轴晶率、边部细晶区、成分均匀性、中心疏松、缩孔。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述铸机的铸机断面为280mm×380mm，生产过程中稳定控制拉速在0.74m/min～0.76m/min。
12.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述预定磁场强度不低于300Gs，所述预定电搅力矩不低于1.7Kgf/cm2。
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