CN103111593A - 一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法，属于冶金连铸控制技术领域。技术方案是：在扇形段上、下框架之间安放垫片，计算设定的开浇辊缝值与实际检测扇形段机械辊缝值的差值，换算出上框架偏移量并控制上框架上下移动；不断将压力传感器检测到的压力反馈值传输入扇形段辊缝设置计算机系统中，根据压力反馈值的大小判断出当前时刻的开浇辊缝值是否准确；反算出需要增加或减少扇形段上、下框架之间的垫片厚度，并由现场人员进行增加或减少垫片工作，完成精调操作，得到准确的扇形段开浇辊缝值。本发明在连铸浇钢前，基于压力反馈进行扇形段辊缝设置，充分考虑连杆变形、工作辊磨损对开浇辊缝的影响，从而确保开浇辊缝的准确。

Description

一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法

技术领域

本发明涉及一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法，属于冶金连铸控制技术领域。

背景技术

在连铸生产过程中，高温液态钢水连续在由结晶器和扇形段组成的设备中凝固，形成具有一定坯壳厚度且带有不等量液芯的铸坯。液芯通过连续冷却及凝固，最终形成固态铸坯。由于在不同温度下，钢的内部晶粒会发生α-γ-δ之间的多晶转变，导致晶粒体积突变，因此会引起板坯内部不均匀的收缩，尤其在铸坯的中心位置，这种现象会更加明显，它会导致两项区杂质向板坯中心流动，就容易导致板坯中心出现偏析、疏松等质量缺陷，造成轧钢工序产品分层、冲击不合等问题。解决该问题的关键是要制订出一套合适的扇形段辊缝制度，以弥补铸坯内部的收缩，从而解决铸坯内部的质量。但由于连铸过程中的拉速、过热度、冷却水流量等外界条件始终是变化的，从而造成铸坯内部的温度也始终是在变化的，最终导致铸坯的收缩量也始终是变化的。目前，解决此类问题较为流行的做法是采用动态轻压下技术，该技术是高端连铸产品的核心技术之一，它通过动态控制扇形段上框架的升降来控制辊缝的收缩量，对铸坯实施一定程度压下，从而满足确保铸坯内部质量前提下的辊缝收缩量要求。达到动态轻压下实施效果的前提条件不仅仅需要确保控制环节、设备环节的稳定性，还需要向系统准确提供各扇形段开浇时刻的辊缝值。这是由于动态轻压下控制系统对扇形段的上抬和下压的控制虽然是按照扇形段辊缝的大小进行控制的，但是系统本身并不能识别出辊缝的大小，它只能借助安装在扇形段上的位移传感器反馈出的扇形段辊缝的偏移值以及开浇辊缝值来间接的判断出当前时刻的扇形段滚峰值，因此各扇形段开浇时刻的辊缝值就显得尤为重要，它的准确程度决定着动态轻压下的实际效果。背景技术获取开浇辊缝值的做法是在浇钢之前直接利用辊缝测量仪器对扇形段辊缝进行测量，得出各扇形段的开浇辊缝值，但这种方法测得的开浇辊缝由于受到是扇形段连杆形变的影响，准确性较差，最终容易导致动态轻压下无法发挥出效果。此外，背景技术方法无法让现场工作人员及时了解到扇形段工作辊的磨损情况，而工作辊的过量磨损将会严重影响到动态轻压下的使用效果。

发明内容

本发明目的是提供一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法，充分考虑连杆变形、工作辊磨损对开浇辊缝的影响，从而确保开浇辊缝的准确，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法，扇形段液压缸上安装压力传感器，扇形段辊缝设置计算机系统将扇形段开浇辊缝的设置分为“粗调”和“精调”两个阶段，①“粗调”阶段：在扇形段上框架、下框架之间安放垫片，实际检测扇形段机械辊缝值，扇形段辊缝设置计算机系统，计算设定的开浇辊缝值与实际检测扇形段机械辊缝值的差值，换算出上框架偏移量并控制上框架上下移动，初步得到扇形段开浇辊缝值；②“精调” 阶段：完成“粗调”阶段后，不断将压力传感器检测到的压力反馈值传输入扇形段辊缝设置计算机系统中，根据压力反馈值的大小判断出当前时刻的开浇辊缝值是否准确；如果不准确，扇形段辊缝设置计算机系统利用连杆在外界力作用下的弹性变形特性，反算出需要增加或减少扇形段上框架、下框架之间的垫片厚度，并由现场人员进行增加或减少垫片工作，完成精调操作，得到准确的扇形段开浇辊缝值。

本发明所述的连杆在外界力作用下的弹性变形特性，为本领域公的技术内容。

另外，扇形段辊缝设置计算机系统还根据“压力反馈”提前判断出扇形段工作辊的磨损情况，从而提醒现场工作人员及时更换工作辊，以确保不影响生产。

本法明具体步骤如下：

⑴    在连铸机每个扇形段的液压缸上分别安装压力传感器；

⑵    建立基于扇形段辊缝设置计算机系统；它主要具有以下功能：实时采集压力传感器反馈数值；在“粗调”阶段，计算扇形段上框架偏移量并向PLC系统发出上框架上抬指令；在“精调”阶段，根据压力传感器的反馈值判断“粗调”后得到的开浇辊缝值是否合适，并在判断出不合适后，计算出需增加或减少的垫片厚度；

⑶      在扇形段上框架和下框架之间放置总厚度为3mm的垫片；

⑷    进入开浇辊缝的“粗调”阶段：

① 将扇形段总油压调整到10MPa，控制扇形段上框架全压力压下，确保上框架、垫片、下框架之间紧密的挤在一起，然后用辊缝测量仪检测出当前时刻的实际检测扇形段机械辊缝值，即机械辊缝值；

②利用扇形段辊缝设置计算机系统，计算出机械辊缝值与设定开浇辊缝值的差值，并将其转换为扇形段上下移动的偏移量，最后将该偏移量转换为上框架上下移动的命令，并借助PLC系统发送给扇形段运动的执行机构，控制扇形段上框架移动到指定的偏移量，最终得到了粗调阶段下的开浇辊缝值；计算模型如下：

式中：

为设定的扇形段开浇辊缝值，mm；

为检测得到的扇形段机械辊缝值，mm；

为扇形段上框架需要上抬的偏移量，mm；

    ③ 完成扇形段上框架上下移动操作后，将扇形段总油压调整到18Mpa；

⑸    进入开浇辊缝的“精调”阶段：

完成“粗调”阶段的开浇辊缝设置后，实时采集压力传感器的反馈数值，并将其传输入扇形段辊缝设置计算机系统中；

①扇形段辊缝设置计算机系统待压力传感器反馈的数值稳定后，判断出当前时刻的开浇辊缝值是否准确，扇形段上框架是否已与垫片脱离接触，其判断依据为：

a. 当位移传感器反馈的数值

＞10t时，表明当前时刻的开浇辊缝并不准确，扇形段上框架与垫片有较为紧密的接触，会影响到动态轻压下效果并影响到铸坯内部的质量，需要抽出一部分的垫片；

b. 当位移传感器反馈的数值0t≤

≤10t时，表明当前时刻的开浇辊缝较为准确，可以满足动态轻压下实施的需要；

c. 当位移传感器反馈的数值

＜0t时，表明该扇形段的工作辊的磨损较为严重，需要进行更换或针对该扇形段改变设定的开浇辊缝值，并设定上框架的上下移动偏移量，并重新基于压力反馈调整新的开浇辊缝值；

② 当系统判断出当前时刻的开浇辊缝并不准确，需要调整辊缝厚度后，根据压力差计算出需要抽出的垫片厚度，计算模型如下：

式中：

需要抽出的辊缝厚度，

为“精调”阶段当前时刻某一个扇形段内其中一个液压缸压力传感器的反馈值，t；

为上框架的重量，t；

，扇形段连杆的修正系数，该数值与连杆的材料和直径有关，数值变化范围为1.671×10^-6-1.752×10^-6；

③ 由工作人员在现场按照扇形段辊缝设置计算机系统的要求，抽出相应厚度的垫片，完成精调操作，得到准确的扇形段开浇辊缝值。

本发明优点和效果：连铸浇钢前，基于“压力反馈”进行扇形段辊缝设置，充分考虑连杆变形、工作辊磨损对开浇辊缝的影响，从而确保开浇辊缝的准确。

附图说明、

图1为本发明实施例连杆在外界力作用下的弹性变形特性示意图一；

图2为本发明实施例连杆在外界力作用下的弹性变形特性示意图二；

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

实例一：

以连铸机4#-10#扇形段为例：

在某连铸机每个扇形段4端均加入3mm厚的垫片。

通过辊缝测量仪在扇形段总油压为10MPa下检测得到的机械辊缝值为：4#扇形段入口：222.7mm、4#扇形段出口：222.3mm、5#扇形段入口：222.2mm、5#扇形段出口：221.6mm、6#扇形段入口：221.3mm、6#扇形段出口：220.1mm、7#扇形段入口：220.3mm、7#扇形段出口：218.6mm、8#扇形段入口：218.3mm、8#扇形段出口：217.0mm、9#扇形段入口：216.2mm、9#扇形段出口：216.0mm、10#扇形段入口：217.2mm、10#扇形段出口：217.0mm。

设定的目标辊缝值为：4#扇形段入口：225.7mm、4#扇形段出口：225.4mm、5#扇形段入口：225.4mm、5#扇形段出口：225.1mm、6#扇形段入口：225.1mm、6#扇形段出口：224.3mm、7#扇形段入口：224.1mm、7#扇形段出口：221.8mm、8#扇形段入口：221.7mm、8#扇形段出口：219.9mm、9#扇形段入口：219.9mm、9#扇形段出口：219.4mm、10#扇形段入口：219.4mm、10#扇形段出口：219.1mm。

通过系统模型计算，控制扇形段上抬的偏移量为：4#扇形段入口：2.727mm、4#扇形段出口：2.818mm、5#扇形段入口：2.909mm、5#扇形段出口：3.182mm、6#扇形段入口：3.455mm、6#扇形段出口：3.818mm、7#扇形段入口：3.455mm、7#扇形段出口：2.909mm、8#扇形段入口：3.091mm、8#扇形段出口：2.636mm、9#扇形段入口：3.364mm、9#扇形段出口：3.091mm、10#扇形段入口：2.000mm、10#扇形段出口：1.909mm。

扇形段上框架上抬后，将扇形段总油压调整到18MPa。油压稳定后，各扇形段压力传感器反馈的压力值分别为：4#扇形段A#缸压力：6.6t、4#扇形段B#缸压力：7.7t、4#扇形段C#缸压力：6.8t、4#扇形段D#缸压力：6.9t、5#扇形段A#缸压力：6.4t、5#扇形段B#缸压力：6.9t、5#扇形段C#缸压力：5.9t、5#扇形段D#缸压力：7.0t、6#扇形段A#缸压力：7.3t、6#扇形段B#缸压力：6.8t、6#扇形段C#缸压力：3.9t、6#扇形段D#缸压力：7.8t、7#扇形段A#缸压力：6.2t、7#扇形段B#缸压力：0t、7#扇形段C#缸压力：2.8t、7#扇形段D#缸压力：0t、8#扇形段A#缸压力：5.0t、8#扇形段B#缸压力：0t、8#扇形段C#缸压力：4.0t、8#扇形段D#缸压力：0t、9#扇形段A#缸压力：0t、9#扇形段B#缸压力：5.7t、9#扇形段C#缸压力：4.0t、9#扇形段D#缸压力：0t、10#扇形段A#缸压力：5.9t、10#扇形段B#缸压力：6.2t、10#扇形段C#缸压力：8.0t、10#扇形段D#缸压力：7.2t。

将各扇形段压力传感器检测到的压力值传输入扇形段辊缝设置计算机系统中进行判断。由于各扇形段不同位置处的压力传感器反馈值均在0-10t内，则表明，当前时刻4#-10#扇形段的开浇辊缝与设定的开浇辊缝值相同。

实例二：

以7#扇形段为例：

7#扇形段上框架的重量为26.2t。通过辊缝测量仪检测得到的7#扇形段的机械辊缝值：7#扇形段入口：220.3mm、7#扇形段出口：218.6mm。设定的7#扇形段开浇辊缝值：7#扇形段入口：224.1mm、7#扇形段出口：221.8mm。通过系统模型计算，控制扇形段上框架上抬的偏移量为：7#扇形段入口：3.455mm、7#扇形段出口：2.909mm。7#扇形段上框架上抬后，总油压为18MPa下该扇形段对应的压力传感器的反馈值为7#扇形段A#缸压力：44.2t、7#扇形段B#缸压力：32.5t、7#扇形段C#缸压力：40.6t、7#扇形段D#缸压力：35.7t。

将各扇形段压力传感器检测到的压力值传输入扇形段辊缝设置计算机系统中进行判断。由于各扇形段不同位置处的压力传感器反馈值均大于10t，则表明，当前时刻7#扇型段上框架没有与垫片脱离接触。当前时刻的扇形段开浇辊缝不准确，为确保动态轻压下的使用效果，必须抽取部分垫片。7#扇形段的连杆修正系数为1.671×10-6，扇形段上框架的重量为26.2t。将相关数据输入计算机系统中，得出为确保7#扇形段开浇辊缝的准确性，需要抽出的垫片厚度分别为：7#扇形段A#缸位置处抽0.62mm，7#扇形段B#缸位置处抽0.47mm，7#扇形段C#缸位置处抽0.56mm, 7#扇形段D#缸位置处抽0.48mm。现场工作人员根据扇形段辊缝设置计算机系统计算结果，在7#扇形段各液压缸位置处抽取相应厚度的垫片，此时7#扇形段的实际开浇辊缝与设定开浇辊缝相一致。

实例三：

以8#扇形段为例：

通过辊缝测量仪检测得到的8#扇形段的机械辊缝值：8#扇形段入口：218.3mm、8#扇形段出口：217.0mm。设定的8#扇形段开浇辊缝值：78#扇形段入口：221.7mm、8#扇形段出口：219.9mm。通过扇形段辊缝设置计算机系统模型计算，控制扇形段上框架上抬的偏移量为：8#扇形段入口：3.091mm、8#扇形段出口：2.636mm。8#扇形段上框架上抬后，该扇形段对应的压力传感器的反馈值为8#扇形段A#缸压力：-2.1t、7#扇形段B#缸压力：-3.2t、7#扇形段C#缸压力：-5.5t、7#扇形段D#缸压力：-2.3t。将各扇形段压力传感器检测到的压力值传输入扇形段辊缝设置计算机系统中进行判断。由于各扇形段不同位置处的压力传感器反馈值均小于0t内，表明8#扇形段工作辊的磨损较为严重，需要进行更换或针对该扇形段改变设定的开浇辊缝值，并设定上框架的上抬偏移量，并重新基于压力反馈调整新的开浇辊缝值。

Claims (2)

1.一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法，其特征在于扇形段液压缸上安装压力传感器，扇形段辊缝设置计算机系统将扇形段开浇辊缝的设置分为“粗调”和“精调”两个阶段，①“粗调”阶段：在扇形段上框架、下框架之间安放垫片，实际检测扇形段机械辊缝值，扇形段辊缝设置计算机系统，计算设定的开浇辊缝值与实际检测扇形段机械辊缝值的差值，换算出上框架偏移量并控制上框架上下移动，初步得到扇形段开浇辊缝值；②“精调” 阶段：完成“粗调”阶段后，不断将压力传感器检测到的压力反馈值传输入扇形段辊缝设置计算机系统中，根据压力反馈值的大小判断出当前时刻的开浇辊缝值是否准确；如果不准确，扇形段辊缝设置计算机系统利用连杆在外界力作用下的弹性变形特性，反算出需要增加或减少扇形段上框架、下框架之间的垫片厚度，并由现场人员进行增加或减少垫片工作，完成精调操作，得到准确的扇形段开浇辊缝值。

2.根据权利要求1所述的一种连铸浇钢前基于压力反馈的扇形段辊缝设置方法，其特征在于具体步骤如下：

在连铸机每个扇形段的液压缸上分别安装压力传感器；

建立基于扇形段辊缝设置计算机系统；它主要具有以下功能：实时采集压力传感器反馈数值；在“粗调”阶段，计算扇形段上框架偏移量并向PLC系统发出上框架上抬指令；在“精调”阶段，根据压力传感器的反馈值判断“粗调”后得到的开浇辊缝值是否合适，并在判断出不合适后，计算出需增加或减少的垫片厚度；

在扇形段上框架和下框架之间放置总厚度为3mm的垫片；

进入开浇辊缝的“粗调”阶段：

① 将扇形段总油压调整到10MPa，控制扇形段上框架全压力压下，确保上框架、垫片、下框架之间紧密的挤在一起，然后用辊缝测量仪检测出当前时刻的实际检测扇形段机械辊缝值，即机械辊缝值；

②利用扇形段辊缝设置计算机系统，计算出机械辊缝值与设定开浇辊缝值的差值，并将其转换为扇形段上下移动的偏移量，最后将该偏移量转换为上框架上下移动的命令，并借助PLC系统发送给扇形段运动的执行机构，控制扇形段上框架移动到指定的偏移量，最终得到了粗调阶段下的开浇辊缝值；计算模型如下：

式中：

为设定的扇形段开浇辊缝值，mm；

为检测得到的扇形段机械辊缝值，mm；

为扇形段上框架需要上抬的偏移量，mm；

    ③ 完成扇形段上框架上下移动操作后，将扇形段总油压调整到18Mpa；

进入开浇辊缝的“精调”阶段：

完成“粗调”阶段的开浇辊缝设置后，实时采集压力传感器的反馈数值，并将其传输入扇形段辊缝设置计算机系统中；

①扇形段辊缝设置计算机系统待压力传感器反馈的数值稳定后，判断出当前时刻的开浇辊缝值是否准确，扇形段上框架是否已与垫片脱离接触，其判断依据为：

a. 当位移传感器反馈的数值

＞10t时，表明当前时刻的开浇辊缝并不准确，扇形段上框架与垫片有较为紧密的接触，会影响到动态轻压下效果并影响到铸坯内部的质量，需要抽出一部分的垫片；

b. 当位移传感器反馈的数值0t≤

≤10t时，表明当前时刻的开浇辊缝较为准确，可以满足动态轻压下实施的需要；

c. 当位移传感器反馈的数值

＜0t时，表明该扇形段的工作辊的磨损较为严重，需要进行更换或针对该扇形段改变设定的开浇辊缝值，并设定上框架的上下移动偏移量，并重新基于压力反馈调整新的开浇辊缝值；

② 当系统判断出当前时刻的开浇辊缝并不准确，需要调整辊缝厚度后，根据压力差计算出需要抽出的垫片厚度，计算模型如下：

式中：

需要抽出的辊缝厚度，

为“精调”阶段当前时刻某一个扇形段内其中一个液压缸压力传感器的反馈值，t；

为上框架的重量，t；

，扇形段连杆的修正系数，该数值与连杆的材料和直径有关，数值变化范围为1.671×10^-6-1.752×10^-6；

③ 由工作人员在现场按照扇形段辊缝设置计算机系统的要求，抽出相应厚度的垫片，完成精调操作，得到准确的扇形段开浇辊缝值。

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