CN106475544B - 异钢种连浇的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异钢种连浇控制方法,所述方法包括以下步骤：1）根据中间包控流装置形状及结构参数确定混浇吨位M，取值为中间包内钢水液面高度为挡坝高度时对应的钢水量；根据以下公式确定上一钢种余钢量为M0：2）前一炉钢水大包浇铸结束时，开始缓慢降速，中包混浇初始吨位为M1，拉速降至该钢种正常生产时最低拉速V0，保持时间为t0;3）根据浇铸断面选择大包开浇吨位，在中包剩余重量为M2时，拉速由V0降至V1，大包开浇,4）大包开浇后将中间包钢水量保持M，拉速保持V1，t2后将拉速升至V0，t2参考公式如下：5）拉速升至V0同时保持中间包钢水量为M，保持时间t3=5~8min后大包滑板开度逐渐开大将中包吨位升至正常浇铸吨位，拉速升至正常生产目标值。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种异钢种连浇的控制方法，属于冶金连铸技术领域。
背景技术
随着社会发展，人们需求的钢种日益增多，在激烈的市场竞争机制下，钢铁公司不得不小批量生产成分不同的高品质纯净钢。异钢种多炉连续浇铸有利于提高铸机的纯作业时间，提高连铸机的生产效率和生产能力，不但降低了生产成本，也能满足市场需求。但随着近年来异钢种连浇率的不断提高，其带来的影响也日益凸显，两种成分差距比较大的钢种在同一中间包进行连浇时，会产生成份过渡的交接坯，缩短交接坯长度可有效提高钢水利用率。目前异钢种连浇时主要采用停机混浇或插铁板混浇，即降低中间包内上一钢种钢水量，铸机停机或插铁板，同时下一钢种大包开浇，中间包钢水量逐渐恢复至正常，铸机起步，拉速逐步提高至目标拉速。该过程并未对两种钢水的混合量进行严格控制，并不能有效地减少交接坯量，并且停机或插铁板过程铸坯产生的接痕易导致渗漏乃至漏钢极大地影响了生产的顺行，因此，在合理控制交接坯长度的前提下，开发一种不停机的异钢种连浇控制方法尤为重要。中国专利CN201310371832.X公开了《一种异种不锈钢连浇的方法》，该发明提供了一种异种不锈钢连浇的方法，其步骤特征在于前一钢种大包浇注结束时根据不同断面进行降速操作，当中包重量降至1.5～2.5t时，拉速降至0.1m/min，此时大包开浇，且大包滑板开口度打到最大，中间包内钢水量逐渐增加，0.1m/min拉速持续60～110s以内，或中间包重量达到18t以上，先提速至0.4～0.6m/min并持续60～110s之间再逐步提升至目标拉速。该发明中中间包吨位控制过低会造成卷渣等生产质量事故，下一炉次开浇时拉速太低，近似于停机，易产生接痕且拉速太低延长了中间包内两种钢水的混合时间，下一钢种大包开浇流量太大也增加了参与混合的钢水量，并不能很好的降低交接坯量。因此，迫切的需要一种新的技术方案解决该技术问题。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种异钢种连浇的控制方法，该方法结合中间包内腔结构的特点以及铸坯浇铸断面，通过确定最佳的中间包控制吨位及拉速，实现异钢种的不停机混浇。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种异钢种连浇的控制方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：1)根据中间包控流装置形状及结构参数确定混浇吨位 M，取值为中间包内钢水液面高度为挡坝高度时对应的钢水量；根据以下公式确定上一钢种余钢量为M0：
式中，M0－大包开浇时上一钢种剩余钢水量，t；
D－连铸坯厚度，m；
W－铸坯总宽度，m；
ρ－钢液密度，取7.2t/m3；
l1－对应大包开浇之前交接坯长度，m；
l2－对应大包开浇之后交接坯长度，m；
η－置换比，取0.1～0.5；
l1根据铸坯断面确定,一般取2～3m，l2＝(8～10m)-l；
2)前一炉钢水大包浇铸结束时，开始缓慢降速，中包混浇初始吨位为M1，拉速降至该钢种正常生产时的最低拉速V0，保持时间为t0；
M1根据不同的板坯浇注断面进行确定，参考公式如下：
式中，V1－下一钢种开浇时铸机拉速，m/min；
t0－铸机拉速保持V0的时间，min；
t1－铸机拉速由V0降至V1需要的时间，min；
D－连铸坯厚度，m；
W－连铸坯总宽度，m；
ρ－钢液密度，取7.2t/m3；
3)根据浇铸断面选择大包开浇吨位，在中包剩余重量为M2时，拉速由V0降至V1，此时大包开浇,M2参考公式如下：
V1－下一钢种开浇时铸机拉速，m/min；
t0－铸机拉速保持V0的时间，min；
t1－铸机拉速由V0降至V1需要的时间，min；
D－连铸坯厚度，m；
W－连铸坯总宽度，m；
ρ－钢液密度，取7.2t/m3；
4)大包开浇后将中间包钢水量保持M，拉速保持V1，t2后将拉速升至V0，t2参考公式如下：
式中，▽H－铸机拉速为V1、V0时对应的冲击深度差，m；
V1－下一钢种开浇时铸机拉速，m/min；
钢液流股在结晶器液相穴的冲击深度计算的参考公式如下：
式中，H－钢液流股冲击深度，m；
Vout－水口出口速度，m/min；
VC－铸机拉速，m/min；
VS－夹杂物上浮速度，可根据Newton确定，m/min；
θ－浸入式水口倾角，°；
w－铸坯宽度，mm；
5)拉速升至V0同时保持中间包钢水量为M，保持时间t3＝5～8min后大包滑板开度逐渐开大将中包吨位升至正常浇铸吨位，拉速升至正常生产目标值。
作为本发明的一种改进，所述步骤3)中拉速V1不低于0.4m/min。主要考虑到对连铸机的保护、拉速太低时易产生接痕和混浇效率等V1不低于0.4m/min。
作为本发明的一种改进，所述步骤4)中t2的范围为1～4min。可根据铸坯浇注断面进行确定。
相对于现有技术，本发明的优点如下，该方法结合中包结构特点，精确控制异钢种连浇时中包内余钢量、拉速、异钢种混合时中包吨位、混合时间等以实现不同钢种在同一中包内进行连续浇铸，且产生的交接坯量与以往停机和插铁板混浇相比降低了15％以上；异钢种连浇时，两种钢液的混合主要发生在中间包及结晶器内，因此主要采用以下两种方式降低混合量：①结合中间包内腔结构特点，降低中间包内钢水量，使上一钢种钢液主要集中在浸入式水口上方的注流区，而长水口注流点附近的混合区域钢水量较少并且两钢种的混合行为主要发生在注流点附近的混合区域内。优选地，当中间包内液位降至挡坝高度以下时，钢水主要集中在浸入式水口上方的注流区，挡坝之间的钢水量较少，下一钢种大包开浇后将中间包钢水量稳定在挡坝高度以下，则钢液的混合行为主 要发生在两挡坝之间，注流区附近的余钢受影响较小，因此下一炉次开浇时只要快速注流区钢水拉出中间包就能减少钢水的混合量。②混合过程中分阶段降速、升速控制，不但可以降低拉速波动大而造成生产风险，还可以缩短混合过程中铸坯的液芯长度尤其是降低钢液流股冲击深度，从而降低钢液在结晶器的混合程度。本发明改进了异钢种连浇工艺，提高连铸机的生产效率和生产能力，不但降低了生产成本，也能满足市场需求。
附图说明
图1为本发明异钢种连浇过程拉速控制示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例1：
本实施例前后炉次的钢种分别为MR T2(3)-BA和MR T-4CA，两流浇铸断面均为1000mm，对应钢种成分如下：
MR T2(3)-BA成分的质量百分比是：
C:0.068-0.094；Si≤0.034；Mn:0.35-0.45；Cr:0.03-0.05；O≤0.004；
其余为Fe与不可避免的杂质元素。
MR T-4CA成分的质量百分比是：
C:0.026-0.054；Si≤0.034；Mn:0.18-0.28；Cr≤0.05；
其余为Fe与不可避免的杂质元素。
:本实施例的步骤是：
①钢水液面达到挡坝高度时对应的M＝20t，取l1＝2m，l2＝6m，η＝0.25，则根据公式计算上一钢种的余钢量M0为：
②铸坯厚度D＝0.23m，V0＝0.8m/min，V1＝0.4m/min，t0＝3.5min，t1＝50s,则中包混浇初始吨位M1为：
③中包剩余钢水量为M2为时，拉速开始由V0降至V1：
④水口为双侧孔、倾角为15°，根据水口流出的钢水量与结晶器拉走的钢水量相等的原则可分别计算出拉速为V0、V1时水口出口处钢液速度：
根据Newton公式确定直径为100um的夹杂物在结晶器钢液内上浮速度Vs约为2.28m/min，按照公式可计算出对应的冲击深度及拉速V1保持时间t2：
⑤0.97min后拉速由0.4升至0.8，中包吨位不变，并持6min后拉速升至正常生产目标拉速。
两种钢成分化验及分析：
通过对交接坯8m进行取样，分析前后钢种实际化学成分，取样点位于交接坯的头部及距离头部1m、2m、3.5m、5m、6.5m及尾部共7处，试样按1#至7#逐次编号，成分分析结果如表1：
表1 1～7#试样成份分析
由表1可以看出本次异钢种连浇对前钢种成分影响较小，1～3#样成分满足前钢种要求，7#样成分满足后一钢种要求，化学成份均不符合两钢种成分要求的交接坯长度减少至6m以下。
实施例2：
本实施例前后炉次的钢种分别为T5-5和SAE1022，两流浇铸断面均为1090mm，对应钢种成分如下：
T5-5成分的质量百分比是：
C；0.115-0.145；Si≤0.034；Mn:0.25-0.35；N≤0.0045；Nb≤0.002；V≤0.005；Ti≤0.004；
其余为Fe与不可避免的杂质元素。
SAE1022成分的质量百分比是：
C：0.18-0.22；Si≤0.054；Mn:0.85-1；Nb≤0.007；V≤0.007；Ti≤0.007；
其余为Fe与不可避免的杂质元素。
本实施例的步骤是：
①钢水液面达到挡坝高度时对应的M＝20t，取l1＝2m，l2＝6m，η＝0.3，则根据公式计算上一钢种的余钢量M0为：
②铸坯厚度D＝0.23m，V0＝0.8m/min，V1＝0.4m/min，t0＝4min，t1＝50s,则中包混浇初始吨位M1为：
③中包剩余钢水量为M2为时，拉速开始由V0降至V1：
④水口为双侧孔、倾角为15°，根据水口流出的钢水量与结晶器拉走的钢水量相等的原则可分别计算出拉速为V0、V1时水口出口处钢液速度：
根据Newton公式确定直径为100um的夹杂物在结晶器钢液内上浮速度Vs约为2.28m/min，按照公式可计算出对应的冲击深度及拉速V1保持时间t2：
⑤1.05min后，拉速升至0.8m/min，中间包钢水量为20t保持6min后中包吨位逐渐恢复正常，拉速升至正常生产目标拉速。
两种钢成分化验及分析：
通过对交接坯8m进行取样，分析前后钢种实际化学成分，取样点位于交接坯的头部及距离头部1m、2m、3.5m、5m、6.5m及尾部共7处，试样按1#至7#逐次编号，成分分析结果如表2：
表2 1～7#试样成份分析
由表2可以看出1～2#样成分满足前钢种要求，6～7#样成分满足后一钢种要求，化学成份均不符合两钢种成分要求的交接坯长度减少在5.5m以下。
实施例3：
本实施例前后炉次的钢种分别为Q345B和S245，两流浇铸断面均为1530mm，对应钢种成分如下：
Q345B成分的质量百分比是：
C:0.12-0.16；Si:0.15-0.25；Mn:1.1-1.2；N≤0.006；V≤0.014；Ti:0.025-0.035；Cr≤0.03；
其余为Fe与不可避免的杂质元素。
S245成分的质量百分比是：
C：0.075-0.125；Si:0.11-0.2；Mn:0.9-1.1；N≤0.009；V≤0.007；Ti≤0.007；Cr≤0.05；
其余为Fe与不可避免的杂质元素。
本实施例的步骤是：
①钢水液面达到挡坝高度时对应的M＝20t，取l1＝2m，l2＝6m，η＝0.45，则根据公式计算上一钢种的余钢量M0为：
②铸坯厚度D＝0.23m，V0＝0.8m/min，V1＝0.4m/min，t0＝5min，t1＝50s,则中包混浇初始吨位M1为：
③中包剩余钢水量为M2为时，拉速开始由V0降至V1：
④水口为双侧孔、倾角为15°，根据水口流出的钢水量与结晶器拉走的钢水量相等的原则可分别计算出拉速为V0、V1时水口出口处钢液速度：
根据Newton公式确定直径为100um的夹杂物在结晶器钢液内上浮速度Vs约为2.28m/min，按照公式可计算出对应的冲击深度及拉速V1保持时间t2：
⑤拉速升至0.8m/min并保持中间包钢水量不变5min后中包吨位逐渐恢复正常，拉速升至正常生产目标拉速。
两种钢成分化验及分析：
通过对交接坯8m进行取样，分析前后钢种实际化学成分，取样点位于交接坯的头部及距离头部1m、2m、3.5m、5m、6.5m及尾部共7处，试样按1#至7#逐次编号，成分分析结果如表3：
表3 1～7#试样成份分析
由表3可以看出本次异钢种连浇对后一炉钢种影响较小，1#样成分满足前钢种要求，6～7#样成分满足后一钢种要求，化学成份均不符合两钢种成分要求的交接坯长度减少至6.5m以下。
需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的 保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种异钢种连浇的控制方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：1)根据中间包控流装置形状及结构参数确定混浇吨位M，取值为中间包内钢水液面高度为挡坝高度时对应的钢水量；根据以下公式确定上一钢种余钢量为M0：
<mrow>
<msub>
<mi>M</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&eta;l</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>&eta;</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mi>&rho;</mi>
<mi>D</mi>
<mi>W</mi>
</mrow>
式中，M0－大包开浇时上一钢种剩余钢水量，t；
D－连铸坯厚度，m；
W－连铸坯总宽度，m；
ρ－钢液密度，取7.2t/m3；
l1－对应大包开浇之前交接坯长度，m；
l2－对应大包开浇之后交接坯长度，m；
η－置换比，取0.1～0.5；
l1根据铸坯断面确定,一般取2～3m，l2＝(8～10m)-l1；
2)前一炉钢水大包浇铸结束时，开始缓慢降速，中包混浇初始吨位为M1，拉速降至该钢种正常生产时的最低拉速V0，保持时间为t0；
M1根据不同的板坯浇注断面进行确定，参考公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>M</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>M</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
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<mn>0</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>D</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>W</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&rho;</mi>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>D</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>W</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&rho;</mi>
</mrow>
式中，V1－下一钢种开浇时铸机拉速，m/min；
t0－铸机拉速保持V0的时间，min；
t1－铸机拉速由V0降至V1需要的时间，min；
D－连铸坯厚度，m；
W－连铸坯总宽度，m；
ρ－钢液密度，取7.2t/m3；
3)根据浇铸断面选择大包开浇吨位，在中包剩余重量为M2时，拉速由V0降至V1，此时大包开浇,M2参考公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>M</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>M</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>D</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>W</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&rho;</mi>
</mrow>
V1－下一钢种开浇时铸机拉速，m/min；
t0－铸机拉速保持V0的时间，min；
t1－铸机拉速由V0降至V1需要的时间，min；
D－连铸坯厚度，m；
W－连铸坯总宽度，m；
ρ－钢液密度，取7.2t/m3；
4)大包开浇后将中间包钢水量保持M吨，拉速保持V1，t2后将拉速升至V0，t2参考公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<mi>H</mi>
</mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
式中，－铸机拉速为V1、V0时对应的冲击深度差，m；
V1－下一钢种开浇时铸机拉速，m/min；
钢液流股在结晶器液相穴的冲击深度计算的参考公式如下：
<mrow>
<mi>lg</mi>
<mi> </mi>
<mi>H</mi>
<mo>=</mo>
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<mi>lg</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
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<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>u</mi>
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</mrow>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>S</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
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<mi>V</mi>
<mi>C</mi>
</msub>
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</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<mi>w</mi>
<mn>900</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mn>0.397</mn>
</mrow>
式中，H－钢液流股冲击深度，m；
Vout－水口出口速度，m/min；
VC－铸机拉速，m/min；
VS－夹杂物在结晶器钢液内上浮速度，根据Newton公式确定，m/min；
θ－浸入式水口倾角，
w－铸坯宽度，mm；
5)拉速升至V0同时保持中间包钢水量为M，保持时间t3＝5～8min后大包滑板开度逐渐开大将中包吨位升至正常浇铸吨位，拉速升至正常生产目标值。
2.根据权利要求1所述的异钢种连浇的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中拉速V1不低于0.4m/min。
3.根据权利要求2所述的异钢种连浇的控制方法，其特征在于，所述步骤4)中t2的范围为1～4min。
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