CN104117641A - 一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于炼钢连铸领域，提供一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法及装置，所述方法包括计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。通过本发明方案制得的结晶器，其内铸坯的坯壳与结晶器壁面在任何位置都保持良好接触，实现了铸坯与结晶器间高的传热效率，从而改善了铸坯质量，提升了拉坯速度，为实现高效连铸提供了重要保证。

Description

一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法及装置

技术领域

本发明属于炼钢连铸领域，尤其涉及一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法及装置。

背景技术

结晶器是连铸机的心脏，而制定结晶器锥度是结晶器设计过程的核心，其制定的合理性直接决定着连铸机可实现的拉速范围和所浇铸的铸坯质量。结晶器锥度若设置得过小，则会使得坯壳和结晶器壁面间容易产生气隙，从而影响铸坯与结晶器之间的传热，导致结晶器内坯壳的不均匀生长，这种坯壳生长过程的不均匀性反过来会加剧坯壳和结晶器壁面间的气隙产生，进而产生诸如表面纵裂等铸坯质量问题；结晶器锥度若设置得过大，则会加剧对结晶器铜板的磨损，同时增大拉坯阻力，进而产生诸如表面横裂等铸坯质量问题；而所有这些由于锥度设置不合理带来的影响均会对拉坯速度产生限制作用。为此，合理地制定连铸过程中结晶器的锥度具有非常显著的现实意义。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法及装置，旨在解决现有技术方案中由于锥度设置不当，使得结晶器内铸坯的坯壳与结晶器壁面接触不良好，影响铸坯质量的技术问题。

一方面，所述结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法包括下述步骤：

计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；

计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。

另一方面，所述结晶器分段基准抛物线连续锥度获取装置包括：

下区计算处理单元，用于计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；

上区计算处理单元，用于计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。

本发明的有益效果是：本发明基于热铸坯在结晶器内的拉坯过程的理论基础，以基准线两侧区域的总锥度为出发点，得到分段基准的抛物线连续锥度结晶器，结晶器内铸坯的坯壳与结晶器壁面在任何位置都保持良好接触，实现了铸坯与结晶器间高的传热效率，从而改善了铸坯质量，提升了拉坯速度，为实现高效连铸提供了重要保证。

附图说明

图1是本发明实施例提供的结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的结晶器纵剖结构图；

图3是实例一中距结晶器下口位置和结晶器内腔边长S_x的曲线关系图；

图4是实例二中距结晶器下口位置和结晶器内腔边长S_x的曲线关系图；

图5是本发明实施提供的结晶器分段基准抛物线连续锥度获取装置的结构方框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法包括下述步骤：

步骤S101、计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；

步骤S102、计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。

参照图2所示的结晶器纵剖结构，并按照图示建立XYZ坐标系，坐标原点的选择应使得求得的T₂和T的值符合当前所浇铸钢种在结晶器内的凝固收缩特性。本实施例中，首先在长度方向将结晶器分成两个区域，具体的设置一基准线，基准线以上部分为上口区域，基准线以下部分为下口区域。

结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_1\left(x\right)=b(1+\frac{1}{L_1}((T-T_2)x^2+T_2{L}_{1}x)\×{10}^{-5}),$ 其中，其中b为结晶器下口边长，T2为结晶器下口位置锥度，T为基准线到结晶器下口区域内总锥度，T为0～4％/m，L1为基准线到结晶器下口的距离；x为下口区域内任意位置距结晶器下口的距离长度。

所述基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度

在得到下口区域任意位置处的结晶器内腔边长和锥度后，利用同样方法计算可得上口区域任意位置处的结晶器内腔边长和锥度。

结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_2\left(v\right)=S_1\left(L_1\right)+\frac{b}{L_2}[(T^{\′}-T_2^{\′})v^2+T_2^{\′}{L}_{2}v]\×{10}^{-5},$ 其中，其中S₁(L₁)为基准线处的结晶器内腔边长，T₂’为基准线位置锥度，T’为上口区域到基准线的总锥度，T’为0～2％/m，L₂为结晶器上口到基准线的距离，v为上口区域内任意位置距基准线的距离长度。

所述结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度

$T^{\′}\left(v\right)=\frac{2(T^{\′}-T_2^{\′})v}{L_2}+T_2^{\′}.$

下面给出两个具体计算实例。

实例一：

浇铸高碳钢，铸坯规格为200mm×200mm的方坯，结晶器长度为900mm，结晶器下口尺寸为201.4mm，基准线距结晶器上口350mm，结晶器出口段总锥度为0.4％/m，出口位置锥度为0，基准线位置之上总锥度为1.5％/m。

由上述分析可知L＝900mm，b＝201.4mm，L1＝550mm，L2＝350mm，T＝0.4％/m，T2＝0，T’＝1.5％/m。

1.1计算结晶器下口区域内任意位置处x的结晶器内腔边长：

S₁(x)＝201.4+1.4647×10^-6x²；

1.2计算结晶器基准线到结晶器下口区域内任意位置处x的锥度：

T(x)＝1.4545×10^-3x；

1.3计算结晶器上口区域内任意位置处v的结晶器内腔边长：

S₂(v)＝201.843+4.028×10^-6v²+1.6112×10^-3v；

1.4计算结晶器上口区域内任意位置处v到基准线的锥度：

T'(v)＝0.004v+0.8；

距结晶器下口位置和结晶器内腔尺寸长度Sx的曲线关系如图3所示。

实例二：

浇铸合金钢，铸坯规格为600mm×600mm的方坯，结晶器长度为900mm，结晶器下口尺寸为604.2mm，基准线距结晶器上口350mm，结晶器出口段总锥度为0.6％/m，出口位置锥度为0，基准线位置之上总锥度为1.8％/m。

由上述分析可知，L＝900mm，b＝604.2mm，L₁＝550mm，L₂＝350mm，T＝0.6％/m，T₂＝0，T’＝1.8％/m。

2.1计算结晶器下口区域内任意位置处x的结晶器内腔边长：

S₁(x)＝604.2+6.5913×10^-6x²；

2.2计算结晶器基准线到结晶器下口区域内任意位置处x的锥度：

T(x)＝2.1818×10^-3x；

2.3计算结晶器上口区域内任意位置处v的结晶器内腔边长：

S₂(x)＝606.194+1.0358×10^-5x²+7.2504×10^-3x；

2.4算结晶器上口区域内任意位置处v到基准线的锥度：

T'(x)＝0.003429x+1.2。

距结晶器下口位置和结晶器内腔尺寸长度Sx的曲线关系如图4所示。

另外，如图5所示，本发明实施例还提供了一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取装置，包括：

下区计算处理单元31，用于计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；

上区计算处理单32，用于计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。

其中，所述结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_1\left(x\right)=b(1+\frac{1}{L_1}((T-T_2)x^2+T_2{L}_{1}x)\×{10}^{-5}),$ 其中b为结晶器下口边长，T2为结晶器下口位置锥度，T为基准线到结晶器下口区域内总锥度；L1为基准线到结晶器下口的距离；x为下口区域内任意位置距结晶器下口的距离长度。

所述基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度

所述结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_2\left(v\right)=S_1\left(L_1\right)+\frac{b}{L_2}[(T^{\′}-T_2^{\′})v^2+T_2^{\′}{L}_{2}v]\×{10}^{-5},$ 其中S₁(L₁)为基准线处的结晶器内腔边长，T₂’为基准线位置锥度，T’为上口区域到基准线的总锥度，L₂为结晶器上口到基准线的距离，v为上口区域内任意位置距基准线的距离长度。

所述结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度

$T^{\′}\left(v\right)=\frac{2(T^{\′}-T_2^{\′})v}{L_2}+T_2^{\′}.$

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取方法，其特征在于，在长度方向设置结晶器基准线，所述基准线以上为上口区域和基准线以下为下口区域，所述方法包括：

计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；

计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_1\left(x\right)=b(1+\frac{1}{L_1}((T-T_2)x^2+T_2{L}_{1}x)\×{10}^{-5}),$ 其中b为结晶器下口边长，T₂为结晶器下口位置锥度，T为基准线到结晶器下口区域内总锥度；L₁为基准线到结晶器下口的距离；x为下口区域内任意位置距结晶器下口的距离长度。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度 $T\left(x\right)=\frac{2(T-T_2)x}{L_1}+T_2.$

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_2\left(v\right)=S_1\left(L_1\right)+\frac{b}{L_2}[(T^{\′}-T_2^{\′})v^2+T_2^{\′}{L}_{2}v]\×{10}^{-5},$ 其中S₁(L₁)为基准线处的结晶器内腔边长，T₂’为基准线位置锥度，T’为上口区域到基准线的总锥度，L₂为结晶器上口到基准线的距离，v为上口区域内任意位置距基准线的距离长度。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度

6.一种结晶器分段基准抛物线连续锥度获取装置，其特征在于，所述装置包括：

下区计算处理单元，用于计算结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度；

上区计算处理单元，用于计算结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长，以及结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度。

7.如权利要求6所述装置，其特征在于，所述下区计算处理单元中，结晶器下口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_1\left(x\right)=b(1+\frac{1}{L_1}((T-T_2)x^2+T_2{L}_{1}x)\×{10}^{-5}),$ 其中b为结晶器下口边长，T₂为结晶器下口位置锥度，T为基准线到结晶器下口区域内总锥度；L₁为基准线到结晶器下口的距离；x为下口区域内任意位置距结晶器下口的距离长度。

8.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述下区计算处理单元中，基准线到结晶器下口区域内任意位置处的锥度

9.如权利要求6所述装置，其特征在于，所述上区计算处理单元中，结晶器上口区域内任意位置处的结晶器内腔边长 $S_2\left(v\right)=S_1\left(L_1\right)+\frac{b}{L_2}[(T^{\′}-T_2^{\′})v^2+T_2^{\′}{L}_{2}v]\×{10}^{-5},$ 其中S1(L1)为基准线处的结晶器内腔边长，T₂’为基准线位置锥度，T’为上口区域到基准线的总锥度，L₂为结晶器上口到基准线的距离，v为上口区域内任意位置距基准线的距离长度。

10.如权利要求9所述装置，其特征在于，所述上区计算处理单元中，所述结晶器上口区域内到基准线任意距离的位置处的锥度