CN105234364B - 轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置，包括：构建动态压下控制模型根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下拉矫机的目标辊缝值；根据压下速率，得到到达目标辊缝值过程中实时目标辊缝值；通过拉矫机位移传感器读数，得到在压下过程中拉矫机实际辊缝值；判断拉矫机实际辊缝值与实时目标辊缝值辊缝偏差是否在控制精度范围内；如果辊缝偏差在控制精度范围内，继续执行压下过程，直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值；如果辊缝偏差不在控制精度范围内，停止压下。本发明在压下过程监测辊缝偏差，避免铸坯出现中间裂纹，保证压下量在控制精度范围内，内部质量改善效果显著。

Description

轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及连铸领域，更加具体地，涉及一种轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置。

背景技术

在连铸领域中，如图1所示，钢水从钢包1和中间包2通过结晶器3一次冷却结晶后形成外壳凝固但中心仍为钢液的铸坯100，从结晶器3下口拉出，进行二次冷却后，经过拉矫机200矫直后，通过切前辊道到达火切机4进行铸坯切割，上述浇注过程中，铸流在外界冷却作用下，从外向内不断凝固，产生的凝固收缩量由中心可以流动的自由钢液补充进来，但是在凝固末期，由于钢液在类似多空介质的两相区中流动阻力的增加，凝固收缩量无法得到及时补偿，形成的压降将导致铸坯中心附近枝晶间的富集偏析元素钢液向中心流动、汇集并最终凝固，从而形成中心宏观偏析，同时得不到补偿的凝固收缩将最终形成中心缩孔和疏松。

为了改善浇注过程中由于铸坯凝固收缩导致的连铸坯中心偏析、疏松和缩孔等内部质量问题，通常对铸坯施行一定的压下量以补偿凝固收缩，即轻压下或重压下，轻压下是采用多辊小压下量对铸坯进行压下，重压下是采用单辊大压下量对铸坯进行压下，如图1所示，每一台拉矫机200主要包含一对拉矫辊(拉矫辊上辊230和下辊240)和一个液压缸210，拉矫辊下辊240为固定辊，拉矫辊上辊230与液压缸210的活塞杆220机械连接，液压缸210上装有位移传感器250，监测液压缸210中活塞杆220的位移。由于活塞杆220和上辊230为机械连接，因此通过位移传感器250读数变换能够监测上辊230的位移，其中，经过标定以后的位移传感器250初始位移传感器读数与拉矫机200的初始辊缝值对应，位移传感器250的读数变化与拉矫机200的辊缝值变化呈线性关系，通过位移传感器250读数就能够得到拉矫机200的实际辊缝值。

目前执行压下工艺过程中，通常设定一个基准辊缝值，基准辊缝值减去压下量为目标辊缝值，通过调节液压缸210进/出油量及其运行速度，带动拉矫机上辊230下降，控制辊缝从初始辊缝值变为目标辊缝值来执行压下，其中，初始辊缝值为生产铸坯的厚度。

现有技术轻压下或重压下在压下过程中，并不监测实际辊缝值与目标辊缝值的偏差，当实际辊缝值与目标辊缝值存在较大正偏差时，起不到轻压下或者重压下的作用，铸坯内部质量改善效果不明显，甚至无法改善铸坯的内部质量；当实际辊缝值与目标辊缝值存在较大负偏差时，会对铸坯产生过压，使得铸坯产生中间裂纹恶化铸坯质量，对拉矫机造成损伤。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种能够改善铸坯内部质量且改善效果稳定的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供一种轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，包括：构建动态压下控制模型，根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值；根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值的过程中的实时目标辊缝值；通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值；判断各拉矫机的实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差是否在控制精度范围内；如果辊缝偏差在控制精度范围内，继续执行压下过程,直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值；如果辊缝偏差不在控制精度范围内，停止压下。

根据本发明的另一个方面，提供一种轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置，包括：模型构建单元，构建动态压下控制模型，根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值；实时目标辊缝值获得单元，根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值得过程中的实时目标辊缝值；实际辊缝值获得单元，通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值；第一判断单元，判断各拉矫机实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差是否在控制精度范围内，如果辊缝偏差在控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元，如果辊缝偏差不在控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元；压下使能控制单元，接受第一判断单元的压下信号或者停止信号，控制各拉矫机拉矫辊的启停。

有益效果

本发明所述轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置通过在压下过程中，监测实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差，避免不合理压下动作导致的铸坯中间裂纹，保证辊缝控制精度，使得压下量偏差在控制精度范围内，从而使得铸坯内部质量达到很好的改善效果，并提高了改善效果的稳定性。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1示出了现有技术铸坯生产过程的示意图；

图2a示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法一个实

施例的流程图；

图2b示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法另一个实施例的流程图；

图2c示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法再一个实施例的流程图；

图3a是示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置的一个实施例的构成框图；

图3b是示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置的另一个实施例构成框图；

图3c是示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置的再一个实施例的构成框图；

图4a示出了拉矫机辊缝偏差在控制精度范围内的坐标图；

图4b示出了拉矫机辊缝偏差大于规定偏差的坐标图；

图4c示出了拉矫机辊缝偏差在控制精度范围外但在规定偏差范围内，以及在120s规定时间内恢复到控制精度范围内的坐标图；

图4d示出了拉矫机的辊缝偏差在控制精度范围外但在规定偏差范围内，以及在120s规定时间内未恢复到控制精度范围内的坐标图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。

图2示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法一个实施例的流程图，如图2所示，所述轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，包括：

在步骤S210中，构建动态压下控制模型，根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值GAP_目标，其中，GAP_目标＝基准辊缝值-压下量，生产工艺参数包括：铸坯的断面尺寸、拉速、钢种、浇铸温度和冷却水量等，具体地，包括：结合设备参数、生产数据建立温度场离线凝固模型；确定诸如传热系数、边界条件、基本水量等实时温度场计算模型所需参数；采用动态跟踪小单元方法建立实时温度场计算模型；建立基本水量模型和目标温度控制水量模型；建立动态-静态复合的动态压下控制模型，具体地，通过实时温度场计算模型跟踪铸坯的温度场及凝固末端随工艺条件的变化情况，追踪结果与温度场离线凝固模型对比，并将差异信号反馈到基本水量模型和目标温度控制水量模型，然后适当调整凝固传热条件和铸坯温降速度，让铸坯按照一定的目标温降规律冷却凝固；根据铸坯的凝固状态和生产工艺参数确定执行轻压下和重压下的拉矫机及其压下量，得到执行压下拉矫机的目标辊缝值。

得到各拉矫机的目标辊缝值之后，在步骤S220中，根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值的过程中的实时目标辊缝值GAP_实时目标，GAP_实时目标＝基准辊缝值-压下速率×时间。

得到各拉矫机在执行压下过程中过的实时目标辊缝值之后，在步骤S230中，通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值GAP_实际。

得到各拉矫机在执行压下过程中过的实时目标辊缝值和实际辊缝值之后，在步骤S240中，判断各拉矫机的实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差Δ是否在控制精度范围内，其中，Δ＝GAP_实际-GAP_实时目标，优选地，控制精度范围为±0.1mm，即，即判断是否|Δ|≤0.1mm，但是本发明并不限于此，随着机械制造精度的发展，控制精度会提高。

如果辊缝偏差Δ不在控制精度范围内，在步骤S250中，停止压下。

如果辊缝偏差Δ在控制精度范围内，在步骤S260中，继续执行压下过程，直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值，具体地，判断拉矫机的辊缝是否到达目标辊缝值，如果到达目标辊缝值，则结束，如果没到达目标辊缝值，返回步骤S220。

本发明所述轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法在压下过程中监测实际辊缝值与实时目标辊缝值得辊缝偏差，当单台拉矫机出现机械、液压、电器异常能够立即使本台拉矫机禁止执行压下动作，避免不合理压下动作导致的铸坯中间裂纹，保证辊缝控制精度，使得压下量偏差在控制精度范围内，从而使得铸坯内部质量达到很好的改善效果，并提高了改善效果的稳定性。

造成辊缝偏差Δ不在控制精度范围内的原因有可能是可恢复的机械、液压、电器故障，例如液压阀暂时堵塞，在短时间内可以消除，恢复正常，图3是示出了适应上述状况的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，包括：

在步骤S310中，通过动态压下控制模型根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值GAP_目标。

得到各拉矫机的目标辊缝值之后，在步骤S320中，根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值得过程中的实时目标辊缝值。

得到各拉矫机在执行压下过程中过的实时目标辊缝值之后，在步骤S330中，通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值GAP_实际。

得到各拉矫机在执行压下过程中过的实时目标辊缝值和实际辊缝值之后，在步骤S340中，判断各拉矫机的实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差Δ是否在控制精度范围内，其中，Δ＝GAP_实际-GAP_实时目标。

如果辊缝偏差Δ不在控制精度范围内，在步骤S350中，判断辊缝偏差在规定时间内是否恢复到控制精度范围内，其中，所述规定时间不大于压下位置的凝固状态，在压下速率下产生裂纹的最短时间，优选地，所述规定时间为120s；如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，在步骤S351中，停止压下；如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，执行步骤S360。

如果辊缝偏差Δ在控制精度范围内，在步骤S360中，继续执行压下过程，直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值，具体地，判断拉矫机的辊缝是否到达目标辊缝值，如果到达目标辊缝值，则结束，如果没到达目标辊缝值，返回步骤S310。

在执行压下的过程中，如果辊缝偏差Δ过大，会使铸坯产生裂纹并且对拉矫机造成损伤，为了避免上述情况产生，图4是示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法再一个实施例的流程图，如图4所示，所述轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法包括：

在步骤S410中，通过动态压下控制模型根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值GAP_目标。

得到各拉矫机的目标辊缝值之后，在步骤S420中，根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值得过程中的实时目标辊缝值。

得到各拉矫机在执行压下过程中过的实时目标辊缝值之后，在步骤S430中，通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值GAP_实际。

得到各拉矫机在执行压下过程中过的实时目标辊缝值和实际辊缝值之后，在步骤S440中，判断各拉矫机的实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差Δ是否在控制精度范围内，其中，Δ＝GAP_实际-GAP_实时目标。

如果辊缝偏差Δ在控制精度范围内，在步骤S460中，继续执行压下过程，直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值，具体地，判断拉矫机的辊缝是否到达目标辊缝值，如果到达目标辊缝值，则结束，如果没到达目标辊缝值，返回步骤S410。

如果辊缝偏差Δ不在控制精度范围内，在步骤S450中，判断辊缝偏差是否大于规定偏差，其中，所述规定偏差不大于使铸坯产生裂纹的最大压下量，优选地，所述规定偏差为±6mm，即，判断|Δ|≤6mm；如果辊缝偏差大于规定偏差，在步骤S451中，停止压下；如果辊缝偏差不大于规定偏差且不在控制精度范围内，在步骤S452中，判断辊缝偏差在规定时间内是否恢复到控制精度范围内；如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，返回步骤S451；如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，执行步骤S460。

图3a至3c示出了本发明轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置的构成框图，如图3a所示，所述控制装置包括：

模型构建单元510，构建动态压下控制模型，根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值；

实时目标辊缝值获得单元520，根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值得过程中的实时目标辊缝值；

实际辊缝值获得单元530，通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值；

第一判断单元540，判断各拉矫机实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差是否在控制精度范围内，如果辊缝偏差在控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元，如果辊缝偏差不在控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元550；

压下使能控制单元550，接收第一判断单元540的压下信号或者停止信号，控制各拉矫机拉矫辊的启停。

本发明所述轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置包括实时目标辊缝值获得单元520和第一判断单元540，在压下过程中监测实际辊缝值与实时目标辊缝值得辊缝偏差，避免不合理压下动作导致的铸坯中间裂纹，保证辊缝控制精度，同时使得压下量偏差在控制精度范围内，从而使得铸坯内部质量达到很好的改善效果效果，并提高了改善效果的稳定性。

造成辊缝偏差Δ不在控制精度范围内的原因有可能是可恢复的机械、液压、电器故障，例如液压阀暂时堵塞，在短时间内可以消除，恢复正常，优选地，所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置的第一判断单元540当辊缝偏差不在控制精度范围内时，发送计时信号给第一计时单元560并发送给判断信号给第二判断单元570，其中，该控制装置还包括：

第一计时单元560，接收第一判断单元540的计时信号，从辊缝偏差不在控制精度范围内时开始计时；

第二判断单元570，接收第一判断单元540的判断信号，判断辊缝偏差在第一计时单元560计时的规定时间内是否恢复到控制精度范围内，如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元550，如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元550。

在执行压下的过程中，如果辊缝偏差Δ过大，会使铸坯产生裂纹并且对拉矫机造成损伤，为了避免上述情况产生，所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置相对于图3a所示的控制装置，第一判断单元540当辊缝偏差不在控制精度范围内时，发送判断信号给第三判断单元，其中，该控制装置还包括：

第三判断单元560′，接收第一判断单元540的判断信号，判断辊缝偏差是否大于规定偏差，如果辊缝偏差大于规定偏差，发送停止信号给压下使能控制单元550；如果辊缝偏差不大于规定偏差且不在控制精度范围内,发送计时信号给第二计时单元570′，发送判断信号给第四判断单元580；

第二计时单元570′，接收第三判断单元560′的计时信号，开始计时；

第四判断单元580，接收第三判断单元560′的判断信号，判断辊缝偏差在第二计时单元570′计时的规定时间内是否恢复到控制精度范围内，如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元550，如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元550。

优选地，本发明所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置还包括：设定单元，用于设定所述控制精度、规定时间或规定偏差。

采用上述轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法及装置对三机三流和六机六流的连铸机生产方坯时的轻压下或重压下压下过程进行了控制，如图4a至4d所示，图4a示出了拉矫机辊缝偏差在控制精度范围内的坐标图，图4b示出了拉矫机辊缝偏差大于的规定偏差的坐标图；图4c示出了拉矫机辊缝偏差在控制精度范围外但在规定偏差范围内，以及在120s规定时间内恢复到控制精度范围内的坐标图，图4d示出了拉矫机的辊缝偏差在控制精度范围外但在规定偏差范围内，以及在120s规定时间内未恢复到控制精度范围内的坐标图，其中，横坐标为时间，单位s,纵坐标为辊缝偏差，单位为mm,所述规定偏差为±6.0mm，所述控制精度为±0.1mm，从图4a至4d可以看出，在执行压下工程中，利用辊缝偏差对不同压下状况的拉矫机进行分类，区别对待，能够防止铸坯产生裂纹，避免拉矫机产生损坏，并能最大限度的保证执行压下的拉矫机的数量，使得在控制精度范围内执行轻压下或重压下，改善铸坯内部质量。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

Claims (8)

1.一种轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，包括：

构建动态压下控制模型，根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值；

根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值得过程中的实时目标辊缝值；

通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值；

判断各拉矫机的实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差是否在控制精度范围内；

如果辊缝偏差在控制精度范围内，继续执行压下过程,直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值；

如果辊缝偏差不在控制精度范围内，判断辊缝偏差在规定时间内是否恢复到控制精度范围内；如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，继续执行压下过程,直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值；如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，停止压下。

2.根据权利要求1所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，其中，还包括：

判断辊缝偏差是否大于规定偏差，其中，所述规定偏差不大于使铸坯产生裂纹的最大压下量；

如果辊缝偏差大于规定偏差，停止压下；

如果辊缝偏差不大于规定偏差且不在控制精度范围内，判断辊缝偏差在规定时间内是否恢复到控制精度范围内；如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，继续执行压下过程,直至拉矫机辊缝到达目标辊缝值；如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，停止压下。

3.根据权利要求1或2所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，其中，所述规定时间为120s。

4.根据权利要求2所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，其中，所述规定偏差为±6.0mm。

5.根据权利要求1所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制方法，其中，所述控制精度为±0.1mm。

6.一种轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置，包括：

模型构建单元，构建动态压下控制模型，通过动态压下控制模型根据铸坯实际凝固状态和生产工艺参数得到执行压下的各拉矫机的目标辊缝值；

实时目标辊缝值获得单元，根据压下速率，在压下过程中得到执行压下的各拉矫机在到达目标辊缝值得过程中的实时目标辊缝值；

实际辊缝值获得单元，通过各拉矫机的位移传感器读数，得到在压下过程中各拉矫机的实际辊缝值；

第一判断单元，判断各拉矫机实际辊缝值与实时目标辊缝值的辊缝偏差是否在控制精度范围内，如果辊缝偏差在控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元，如果辊缝偏差不在控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元；

压下使能控制单元，接受第一判断单元的压下信号或者停止信号，控制各拉矫机拉矫辊的启停；

第一计时单元，接收第一判断单元的计时信号，从辊缝偏差不在控制精度范围内时开始计时；

第二判断单元，接收第一判断单元的判断信号，判断辊缝偏差在第一计时单元计时的规定时间内是否恢复到控制精度范围内，如果辊缝偏差恢复到控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元，如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元。

7.根据权利要求6所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置，其中，还包括：

第三判断单元，判断辊缝偏差是否大于规定偏差，如果辊缝偏差大于规定偏差，发送停止信号给压下使能控制单元；如果辊缝偏差不大于规定偏差且不在控制精度范围内,发送计时信号给第二计时单元，发送判断信号给第四判断单元；

第二计时单元，接收第三判断单元的及时信号，开始计时；

第四判断单元，接收第三判断单元的判断信号，判断辊缝偏差在第二计时单元计时的规定时间内是否恢复到控制精度范围内，如果辊缝偏差恢复到 控制精度范围内，发送压下信号给压下使能控制单元，如果辊缝偏差未恢复到控制精度范围内，发送停止信号给压下使能控制单元。

8.根据权利要求6或7所述的轻压下或重压下压下过程辊缝偏差的控制装置，其中，还包括：设定单元，用于设定所述控制精度、规定时间或规定偏差。