CN102941330A - 一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法，通过安装在结晶器壁面上热电偶建立温度检测系统，对比分析沿传热方向不同位置上的温度变化情况，进行表面裂纹在线预测。预报准确率高，可以准确预报铸坯表面裂纹及其具体发生位置，用于指导现场生产，减少质量缺陷发生，提高铸坯质量。

Description

一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法

技术领域

本发明涉及一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法，属于炼钢连铸领域。

背景技术

在连铸生产过程中，表面缺陷是影响铸机产量和连铸坯质量的主要缺陷。轻者须进行精整；严重的会导致漏钢或铸坯报废，影响铸机作业率和金属收得率。传统的人工检测方法存在着工作环境恶劣、检测效率低等问题，无法满足检测要求。

表面缺陷起源于结晶器，出现裂纹的原因主要是在结晶器内坯壳所受到的应力超过了高温坯壳的抗拉强度。

钢液由中间包进入结晶器内后，在弯月面区形成的凝固坯壳与铜壁紧密接触，由于相变产生体积收缩的积累，使铸坯坯壳与铜壁分离形成气隙。一般情况下，气隙形成由结晶器角部开始，并向中心扩展。气隙形成后由于坯壳过热及钢液静压力作用，使得气隙重新消失，当坯壳达到一定厚度时，其强度可抵抗钢液静压力时，便形成了稳定的气隙。气隙的形成改变了原有的传导传热方式，形成了辐射和对流综合作用的传热方式。因此，维护好结晶器、稳定结晶器内的各项操作，保证结晶器内的均匀散热是避免产生表面缺陷的必要条件。

连铸坯表面裂纹中纵向裂纹是最为常见的裂纹缺陷。表面纵向裂纹通常出现在连铸坯宽面中部且平行于浇铸方向，对于板坯结晶器，在结晶器整个宽度上应保持均匀的热流密度，尤其在弯液面区更是如此，不均匀的传热会使很薄的坯壳不规律地脱开结晶器壁，脱离区域的回热会使得热应力提高，可能导致铸坯的表面纵裂纹。

表面横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处，振痕越深，则横裂纹越严重，在波谷处，由于奥氏体晶界析出沉淀物（AlN，Nb(CN)，VN，BN），产生晶间断裂；或沿振痕波谷S、P元素呈正偏析，降低了钢高温强度而产生。

假如连铸坯存在严重的表面裂纹，后续的钢板轧制会造成产品报废；存在小的表面裂纹时，需要将裂纹修磨掉才能进行轧制钢板。因此，对连铸坯表面缺陷进行实时有效的在线预测是连铸坯生产中的一个备受关注的课题。能够实现表面质量的在线预测，进而更为准确的判断和评估连铸坯产品表面质量状况，对于提高生产效率和产品质量，提高产品的核心竞争力将起到非常积极的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法，通过安装在结晶器壁面上热电偶建立温度检测系统，对比分析沿传热方向不同位置上的温度变化情况，进行表面裂纹在线预测。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法，其特征在于主要包括如下步骤：

（1）从温度检测系统获取温度的步骤；所述温度检测系统为：在结晶器钢液弯月面位置的下方埋入横向m排、纵向n列热电偶，m≥2；通过热电偶获取各排各点的温度T_i，i=1......n；

（2）根据热电偶检测的各点实时温度，每隔5s计算一次各纵排的温度波动参数T_t，t=1......m；具体步骤为：

1、温度检测系统读取各排的各个热电偶记录温度值依次为T₁、T₂··T_i···T_n；

2、分别计算上述各纵排中同一排温度的平均值、绝对偏差及标准偏差：

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_1+T_2+\·\·\·T_n}{n}---\left(1\right)$

${\mathrm{TS}}_i=|T_i-\stackrel{\‾}{T}|---\left(2\right)$

${\mathrm{\δ}}_T=\sqrt{{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(T_i-\stackrel{\‾}{T})}^2}---\left(3\right)$

式中，为温度平均值，℃；

TS_i为第i个热电偶温度的绝对偏差，℃；

δ_T为温度标准偏差，℃；

3、分别计算各纵排的温度波动参数T_t，

$T_t=({\mathrm{\δ}}_T/\stackrel{\‾}{T})\×100\%---\left(4\right)$

（4）对铸坯无质量缺陷的浇注条件下各排的温度波动参数T_t的变化范围进行统计分析，设定各排温度波动参数的临界阈值；

（5）将各排获取的温度波动参数T_t与各排设定的临界阈值进行比较，当比较结果同时满足裂纹预测的三个条件时，预测此时铸坯表面产生了裂纹，否则重新读取温度值；

所述的裂纹预测条件为：

1、相邻的两排中，各排获取的温度波动参数T_t均大于各排温度波动参数的临界阈值；

2、该相邻的两排中，各排所在点的热电偶温度的绝对偏差最大的点或者异常点恰好沿纵向在同一列上；

3、位于同一列的该相邻的两个异常点的温度开始下降的时间差除以该两点的上下间距，所得的结果与拉速接近。

按上述技术方案，当m≥3时，当对比结果显示铸坯表面产生裂纹时，如果至少三排各排获取的温度波动参数T_t均大于各排温度波动参数的临界阈值，则说明裂纹程度严重。

本发明的原理为：

结晶器的散热受坯壳、渣膜和结晶器壁之间的气隙影响，产生表面裂纹时，在渣膜和坯壳之间会产生气隙，势必增大热阻，使得温度产生波动。当结晶器出现不均匀传热，坯壳厚度也会不均，结晶器同一高度上热电偶温度波动将变大，容易引起表面纵裂。为了衡量温度曲线的波动大小，引入温度波动参数进行比较，来对表面裂纹进行预测。

采用本发明，通过安装在结晶器壁面上热电偶建立温度检测系统，对比分析沿传热方向不同位置上的温度变化情况，进行铸坯表面裂纹的在线预报，预报准确率高，可以准确预报铸坯表面裂纹及其具体发生位置，用于指导现场生产，减少质量缺陷发生，提高铸坯质量。

附图说明

图1.本发明中热电偶在结晶器中的排列示意图；

图中：1、结晶器；2、热电偶（1A、2A、1B、2B……1G、2G）；

图2.根据本发明方法实施的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图1和2和下面实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

参照图1，在结晶器中，钢液液面位置下方按均匀间隔布点埋入横向2排、纵向8列热电偶构成温度检测系统（即m=2，n=8），确认温度检测系统是否正常工作，然后按如下步骤进行：

1、通过温度检测系统获取各个排热电偶记录的温度值（T₁、T₂·····T₈）；

2、计算同一排各温度的平均值、绝对偏差及标准偏差；

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_1+T_2+\·\·\·T_8}{8}---\left(1\right)$

${\mathrm{TS}}_i=|T_i-\stackrel{\‾}{T}|---\left(2\right)$

${\mathrm{\δ}}_T=\sqrt{{\frac{1}{8-1}\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}(T_i-\stackrel{\‾}{T})}^2}---\left(3\right)$

式中，

为平均温度，℃；

TS_i为第i个热电偶温度的绝对偏差，℃；i=1…8；

δ_T为温度标准偏差，℃；

3、计算各排的温度波动参数T_t：

$T_t=({\mathrm{\δ}}_T/\stackrel{\‾}{T})\×100\%---\left(4\right)$

对结晶的热电偶每隔5s计算一次T_t，同时对铸坯无质量缺陷的浇注条件下T_t的变化范围进行统计分析确定温度波动系数的临界阈值；本实施例中设定温度波动参数的临界阈值为3%；

1、上下排热电偶检测的温度的各自T_t值均大于3%。

2、各排中，所在点的热电偶温度的绝对偏差（同一排各温度与所在排的平均值的绝对偏差）最大的点分别为1B点和2B点，这两点恰好在同一纵列上；

3、位于同一纵列的1B点和2B点（也即同一纵列上下两个异常点）的温度开始下降的时间差除以两点的上下间距，所得的结果与拉速接近；

4、当温度检测结果满足1、2、3即可认可铸坯表面产生了裂纹。

Claims (2)

1.一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法，其特征在于主要包括如下步骤：

（1）从温度检测系统获取温度的步骤；所述温度检测系统为：在结晶器钢液弯月面位置的下方埋入横向m排、纵向n列热电偶，m≥2；通过热电偶获取各排各点的温度T_i，i＝1......n；

（2）根据热电偶检测的各点实时温度，每隔5s计算一次各纵排的温度波动参数T_t，t=1......m；具体步骤为：

1、温度检测系统读取各排的各个热电偶记录温度值依次为T₁、T₂··T_i···T_n；

2、分别计算上述各纵排中同一排温度的平均值、绝对偏差及标准偏差：

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_1+T_2\·\·\·T_n}{n}---\left(1\right)$

${\mathrm{TS}}_i=|T_i-\stackrel{\‾}{T}|---\left(2\right)$

${\mathrm{\δ}}_T=\sqrt{{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(T_i-\stackrel{\‾}{T})}^2}---\left(3\right)$ 式中，

为温度平均值，℃；

TS_i为第i个热电偶温度的绝对偏差，℃；

δ_T为温度标准偏差，℃；

3、分别计算各纵排的温度波动参数T_t，

$T_t=({\mathrm{\δ}}_T/\stackrel{\‾}{T})\×100\%---\left(4\right)$

（4）对铸坯无质量缺陷的浇注条件下各排的温度波动参数T_t的变化范围进行统计分析，设定各排温度波动参数的临界阈值；

（5）将各排获取的温度波动参数T_t与各排设定的临界阈值进行比较，当比较结果同时满足裂纹预测的三个条件时，预测此时铸坯表面产生了裂纹，否则重新读取温度值；

所述的裂纹预测条件为：

1、相邻的两排中，各排获取的温度波动参数T_t均大于各排温度波动参数的临界阈值；

2、该相邻的两排中，各排所在点的热电偶温度的绝对偏差最大的点或者异常点恰好沿纵向在同一列上；

3、位于同一列的该相邻的两个异常点的温度开始下降的时间差除以该两点的上下间距，所得的结果与拉速接近。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当m≥3时，当对比结果显示铸坯表面产生裂纹时，如果至少三排各排获取的温度波动参数T_t均大于各排温度波动参数的临界阈值，则说明裂纹程度严重。

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