CN107008877B - 一种提高连铸机辊缝精度的控制方法 - Google Patents

一种提高连铸机辊缝精度的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高连铸机辊缝精度的控制方法，适用于板坯连铸机，所述板坯连铸机包括弧型段、矫直段和水平段，该方法具体为首先计算弧型段最佳控制参考位置I，然后计算矫直段的最佳控制参考位置II，计算水平段的最佳控制参考点，最后以最佳控制参考位置I、最佳参考位置II和最佳控制参选考点为控制点，进行辊缝设定。本发明在不增加成本的前提下，减小因所生产断面偏离基准辊缝而造成的辊子不对中对辊缝精度的影响，从而改善连铸坯质量。

Description

一种提高连铸机辊缝精度的控制方法
技术领域
本发明属冶金技术领域，涉及一种提高连铸机辊缝精度的控制方法。
背景技术
连铸是液态钢水在通过结晶器、导向段(包括足辊、垂直段、弯曲段、弧型段、矫直段和水平段)时冷却凝固成具有一定形状的固态钢坯的过程，如图1所示。在钢水凝固成铸坯的过程中，偏析、裂纹等缺陷时有发生，这些缺陷将影响后续轧制钢材的合格率、轧材的力学性能。因此，消除或改善铸坯偏析和裂纹缺陷的意义重大。
在导致偏析和裂纹发生的因素中，连铸机的辊缝精度是重要的影响因素。有些钢厂为了保证辊缝精度，规定每周走一次辊缝仪，以标定辊缝在目标值的±0.5mm偏差范围内，从而控制因辊子不对中导致的铸坯变形率在允许范围内，进而确保连铸坯质量。
连铸机设计时，连铸机的半径(通常指连铸机的外弧半径)和基准辊缝确定后，则内弧半径也就确定了(基准辊缝＝外弧半径-内弧半径)，辊列排好后，将辊子分组以扇形段的形式加以控制，如图1所示的(5)号扇形段(其放大图如图2所示)为例，其扇形段形式如图3所示。生产不同厚度规格的铸坯是通过液压缸移动扇形段上框架带动内弧辊组位置变化实现的。由于内弧辊排列的半径是固定的，在生产非基准辊缝厚度的铸坯时，每个扇形段内弧辊面上最多有2个点能达到所需控制位置，其他位置均与理想位置存在偏差。
以图1所示辊列的连铸机为例，其半径为13000m，基准辊缝为366mm，则内弧辊列半径为12634mm，生产366mm、250mm、420mm断面时，其(5)号扇形段的辊子偏差如下表1所示。
表1(5)号扇形段生产不同断面每根辊子的辊缝偏差(单位：mm)
由上表可知，生产366mm断面时，每根辊子的偏差均为0.00mm，这是因为该连铸机的外弧半径为13000mm，内弧半径为12634mm，基准辊缝为366mm，生产该断面时，每根内弧辊均在其标准弧线上。
生产250mm断面和420mm断面时，只有其52号辊和58号辊(也就是扇形段的第一根辊和最后一根辊)不存在偏差，其他辊子均存在偏差，两个断面的辊缝最大偏差分别为-0.33mm和0.16mm。这是因为，在控制内弧辊位置时，是以扇形段的第一根辊和最后一根辊为参考位置进行控制的，距离参考位置越远，则偏差越大。
-0.33mm和0.16mm的不对中偏差对铸坯质量有多大影响？可以从其对铸坯变形率的影响程度方面加以说明。在辊列设计时，铸坯变形率是校核辊列设计合理与否的关键，一般板坯连铸机要求铸坯变形率小于0.5％。用图1所示的辊列生产250mm断面铸坯，在1.1m/min拉速和比水量0.61l/min的条件下，其鼓肚变形率、辊子不对中变形率(以0.5mm辊子不对中量计算)和连续弯曲连续矫直变形率如图4所示，从图中可以看出辊子不对中变形率的影响较大。三种变形率各自平均值如表2所示。
表2铸坯变形率情况
鼓肚变形率 辊不对中变形率 连弯连矫变形率
0.13％ 0.14％ 0.04％
由于辊子不对中变形率量与辊子不对中量成正比，因此，以上述条件计算，辊子不对中量每减少0.1mm，铸坯的总变形量相对于原来总变形率减少9.03％，可知，0.1mm的辊子不对中变形量对铸坯变形率的影响不容忽视，这一点从钢厂实际生产过程中也可得到验证，在实际生产过程中，所生产的断面与基准半径越接近，铸坯的质量往往越好。目前针对这种先天存在的辊子不对中情况，消除或改善其对辊缝精度影响的方法尚未见报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种提高连铸机辊缝精度的控制方法。以达到减小因所生产铸坯厚度规格与基准辊缝偏差导致的辊子不对中对铸坯变形率的影响，进而改善连铸坯质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种提高连铸机辊缝精度的控制方法，适用于板坯连铸机，所述板坯连铸机包括弧型段、矫直段和水平段，该方法具体为首先计算弧型段最佳控制参考位置I，然后计算矫直段的最佳控制参考位置II，计算水平段的最佳控制参考点，最后以最佳控制参考位置I、最佳参考位置II和最佳控制参选考点为控制点，进行控制。
进一步，计算弧型段的最佳控制参考位置I，公式如下：
其中：αr为控制参考位置的相对角度，Rb为连铸机内弧半径；r为生产特定厚度所需的内弧半径，β为辊缝补偿量
其中：α为扇形段角度。
进一步，矫直段的最佳控制参考位置II的计算公式与弧型段的最佳控制参考位置I相同。
进一步，取扇形段上任意两点作为水平段的最佳控制参考点。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明在不增加成本的前提下，减小因所生产断面偏离基准辊缝而造成的辊子不对中对辊缝精度的影响，从而改善连铸坯质量。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为连铸机辊列示意图；
图2为(5)号扇形段辊列放大图；
图3为(5)号扇形段示意图；
图4为铸坯变形率图示；
图5为扇形段参数标注示意图；
其中，1为垂直段，2为弯曲段，3为弧型段，4为矫直段，5为水平段，52～58扇形段辊子，6为外弧，7为内弧，8为液压缸，9为上框架，10为内弧辊，11为外弧辊，12为原入口控制参考点，13为原出口控制参考点，14为本方法入口控制参考点，15为本方法出口控制参考点。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种提高连铸机辊缝精度的控制方法，适用于板坯连铸机，所述板坯连铸机包括弧型段、矫直段和水平段，该方法具体为首先计算弧型段最佳控制参考位置I，然后计算矫直段的最佳控制参考位置II，计算水平段的最佳控制参考点，最后以最佳控制参考位置I、最佳参考位置II和最佳控制参选考点为控制点，进行控制。
本发明适用所有板坯连铸机，以图1为所示辊列的连铸机为例，本发明所述的一种提高连铸机辊缝精度的控制方法。所述的方法如下：
1)计算弧型段的最佳控制参考位置I，公式如下；
其中：αr控制点相对角度，如图5所示，单位°；
Rb连铸机内弧半径，如图5所示，单位mm；
r生产特定厚度所需的内弧半径，与图5中的Rl和Rs想对应，当生产铸坯厚度大于基准辊缝时，取Rl，当生产铸坯厚度小于基准辊缝时，取Rs；
β辊缝补偿量，计算方法如下公式所示，单位mm；
其中：α扇形段角度，如图5所示，单位°；
在本发明中，计算弧形段的最佳控制参考位置I，也即分别计算每个扇形段的最佳参考位置。
2)计算矫直段的最佳控制参考位置II，由于有多个半径组成，忽略多半经的影响，计算公式与弧型段相同；
在本发明中，计算矫直段的最佳控制参考位置II，也即分别计算每个扇形段的最佳参考位置。
3)水平段不存在因生产断面偏离基准辊缝而造成的辊子不对中对辊缝精度影响的情况，因此，水平段可以取扇形段上任意两点作为最佳控制参考点；
4)通过上述1)-3)步骤计算得到的最佳控制参考位置I、最佳控制参考位置II以及最佳控制参考点为控制点，进行辊缝设定；
本发明通过计算各扇形段的最佳控制参考位置，得到的最佳控制参考位置，以其为控制点，进行辊缝设定。达到减小因所生产铸坯厚度规格与基准辊缝偏差导致的辊子不对中对铸坯变形率的影响，进而改善连铸坯质量。
下面通过具体实施例来具体说明：
某钢厂连铸机，如图1所示，半径为13000mm，基准辊缝为366mm，有15个扇形段，生产Q345钢。本实施例在各个扇形段上的实施步骤是相同的，因此，此处仅选取扇形段(5)进行详细说明，具体如下：
生产250mm厚的铸坯时，其(5)号扇形段原入口控制参考点为扇形段第一根辊子，原出口控制参考点为该扇形段最后一根辊子，如图5所示；
应用如下公式计算其最佳控制点位置：
得αr＝3.11°
其中β按如下公式计算：
得β＝0.17mm；
则(5)号扇形段的入口控制参考点和出口控制参考点如图5所示；相较于原方法，本方法达到减小因所生产铸坯厚度规格与基准辊缝偏差导致的辊子不对中对铸坯变形率的影响，进而改善连铸坯质量，如表3所示，原方法因基准辊缝原因导致的250mm厚铸坯的辊子不对中量最大值为-0.34mm，而本专利涉及的方法因基准辊缝原因导致的250mm厚铸坯的辊子不对中量最大值为-0.17mm，使得因基准辊缝原因导致的250mm厚铸坯的辊子不对中量降低了50％。
表3(5)号扇形段生产不同断面每根辊子的辊缝偏差(单位：mm)
原来生产该钢种的偏析评级为C25，现在生产钢种的偏析评级为C15～C20。铸坯偏析情况得到改善，原来生产该钢种裂纹发生率为0.15％，现在生产钢种的裂纹发生率为0.1％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种提高连铸机辊缝精度的控制方法，适用于板坯连铸机，所述板坯连铸机包括弧型段、矫直段和水平段，其特征在于：该方法具体为首先计算弧型段最佳控制参考位置I，然后计算矫直段的最佳控制参考位置II，计算水平段的最佳控制参考点，最后以最佳控制参考位置I、最佳控制参考位置II和最佳控制参考点为控制点，进行控制；
计算弧型段的最佳控制参考位置I，公式如下：
其中：αr为控制参考位置的相对角度，Rb为连铸机内弧半径；r为生产特定厚度所需的内弧半径，β为辊缝补偿量
其中：α为扇形段角度。
2.根据权利要求1所述的一种提高连铸机辊缝精度的控制方法，其特征在于：矫直段的最佳控制参考位置II的计算公式与弧型段的最佳控制参考位置I相同。
3.根据权利要求1所述的一种提高连铸机辊缝精度的控制方法，其特征在于：取扇形段上任意两点作为水平段的最佳控制参考点。
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