CN107414048B - 一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法，属于冶金技术领域。该方法通过计算扇形段所受到的铸坯鼓肚力、轻压下力(若该扇形段启用轻压下)和矫直反力(若该段为矫直段)，进而计算扇形段的每个液压缸所受到的合力，通过扇形段的压力‑变形量关系式，得到该扇形段的变形量，用该变形量对扇形段位置传感器的显示值进行补偿得到连铸坯扇形段实际的辊缝值，从而更精准地控制连铸坯扇形段的辊缝值，进而改善连铸坯质量。

Description

一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法。

背景技术

动态轻压下技术是在连铸坯凝固末端通过扇形段对铸坯实施一定的压下量，以改善铸坯的内部质量的工艺过程。该工艺之所以称之为“轻压下”的原因是因为压下量很小，每个扇形段的压下量一般不超过3mm，压下段一般不超过3个扇形段。

当高温铸坯通过扇形段时，扇形段受到铸坯的鼓肚力、轻压下的反力、矫直反力等，导致其发生变形，该变形量将导致扇形段的实际辊缝与设定辊缝不符情况。当扇形段受外力较大时，该变形量会接近1mm，达到了轻压下量的30％以上，严重影响了轻压下效果。

综上所述，对扇形段的变形量进行补偿是值得研究的内容。目前对扇形段的变形量补偿方法是根据扇形段油缸反馈的压力，通过该扇形段的压力-变形量曲线插值计算得到该扇形段当下变形量，将该变形量对位置传感器的显示值进行补偿，得到实际辊缝值。

然而，随着开关阀在连铸扇形段控制的应用越来越普遍，导致无法在线获取扇形段油缸的压力值(一般开关阀控制的扇形段的油缸上没有独立的压力传感器)，因此，上述方法将失去作用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法，在不增加成本的前提下，实现改善铸坯质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法，通过在线实时计算连铸坯对扇形段的反力，进而得到扇形段的变形量；用所述变形量对扇形段位置传感器的显示值进行补偿得到连铸坯扇形段实际的辊缝值，从而更精准地控制连铸坯扇形段的辊缝值。

进一步，具体包含如下步骤：

S1：计算连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力F_t；

S2：根据连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力，通过压力-变形量的插值计算，得到所述连铸坯扇形段的变形量

y＝a·F_t+b

其中，y为连铸坯扇形段的变形量；a，b为系数；

S3：根据连铸坯扇形段位置传感器的显示值和连铸坯扇形段的变形量，计算连铸坯扇形段实际辊缝值

g_r＝g_s+y

其中，g_r为连铸坯扇形段真实辊缝值；g_s为连铸坯扇形段位置传感器的显示值。

进一步，所述连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力包括连铸坯扇形段所受到的连铸坯鼓肚力

其中，为连铸坯扇形段所受到的连铸坯鼓肚力，F_t为连铸坯扇形段所受到的连铸坯对其的反作用力的合力；n为连铸坯扇形段内弧辊数，i为连铸坯扇形段第i对辊，1≤i≤n。

进一步，所述连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力还包括连铸坯扇形段所受到的轻压下力

其中，为连铸坯扇形段所受到的轻压下力。

进一步，所述连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力还包括连铸坯矫直段所受到的矫直反力

其中，为连铸坯矫直段所受到的矫直反力。

本发明的有益效果在于：本发明能在不增加成本的前提下，通过在线实时计算铸坯对扇形段的反力，进而得到该扇形段的变形量，用该变形量对扇形段位置传感器的显示值进行补偿得到连铸坯扇形段实际的辊缝值，从而更精准地控制连铸坯扇形段的辊缝值，达到改善铸坯质量的目的。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为连铸坯扇形段的油缸和位置传感器示意图；

图2为连铸坯扇形段受力变形示意图；

图3连铸坯扇形段受力-变形量关系图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明实施例的连铸坯扇形段的油缸和位置传感器示意图，其中1为位置传感器，2为油缸；

本发明适用所有具有轻压下功能的连铸机，本发明提供一种连铸扇形段在线变形补偿的方法。

本发明实施例仅选取其中一种方法以说明本发明的计算过程：

步骤一：计算扇形段所受到的铸坯鼓肚力

其中，为第i对辊所受的鼓肚力，单位N；

ρ为钢液密度，单位kg/m³；

g为重力加速度，单位m/s²；

h_i为第i对辊处相对于钢液面的高度值，单位m；

l_i为第i对辊的辊间距，单位m；

w为铸坯的宽度，单位m；

β_i为第i对辊铸坯坯壳厚度，单位m；

步骤二：计算扇形段所受到的轻压下力

其中，为第i对辊的轻压下力，单位KN；

σ为变形抗力，一般取值在40×10⁶～100×10⁶N/m²

δ_i为第i对辊的轻压下量，单位m；

r_i为第i对辊的半径，单位m；

步骤三：计算矫直段所受到的矫直反力

其中，为第i对辊所受的矫直反力，单位N；

K为常数，本实施例取28.3×106；

D为板坯厚度，单位m；

m为常数项，本实施例取0.34；

R_i为第i对辊所对应的连铸机外弧线半径，单位m；

L_i为第i对辊与第i+1对辊的间距，单位m；

步骤四：计算扇形段所受到的合力

其中，F_t为扇形段所受的铸坯对其的反作用力的合力，KN；

n为扇形段内弧辊数；

步骤五：根据扇形段的每个液压缸所受到的合力，通过压力-变形量的插值计算，得到该扇形段的变形量；

y＝a·F_t+b

其中，y为扇形段变形率，单位mm；a，b为系数

步骤六：根据位置传感器的显示值和扇形段的变形量，计算实际辊缝值；

g_r＝g_s+y

其中：g_r为真实辊缝值，mm；g_s为位置传感器显示值，mm。

本发明通过在线实时计算铸坯对扇形段的反力，进而得到扇形段的变形量，根据位置传感器的显示值，得到实际辊缝值，通过补偿连铸坯扇形段的辊缝值，从而改善铸坯质量。

下面结合实际生产应用对本实施例进行介绍：

某钢厂连铸机，如图1所示，生产断面为230mm×1600mm的板坯。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(7段矫直段)具体参数如表1-表3所示，进行详细说明，具体如下：

1)计算扇形段所受到的铸坯鼓肚力；

其中，ρ＝7800kg/m³；g＝9.8m/s²；w＝1.6m

表1

2)计算扇形段所受到的轻压下力；

其中：σ＝70×10⁶N/m²；

表2

3)计算矫直段所受到的矫直反力；

其中，K＝28.3×10⁶N/m²；D＝0.23m；m＝0.34；w＝1.6m

表3

4)计算扇形段的每个液压缸所受到的合力；

5)根据扇形段所受到的合力，通过压力-变形量的插值计算，得到该扇形段的变形量；

y＝-0.002×1089.690+1.1787＝1.0mm

6)根据位置传感器的显示值和扇形段的变形量，计算实际辊缝值；

g_r＝233.1+1.0＝234.1mm

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (1)

1.一种连铸坯扇形段在线变形补偿的方法，其特征在于：通过在线实时计算连铸坯对扇形段的反力，进而得到连铸坯扇形段的变形量，用所述变形量对扇形段位置传感器的显示值进行补偿得到连铸坯扇形段实际的辊缝值，从而更精准地控制连铸坯扇形段的辊缝值；该方法具体包含如下步骤：

S1：计算连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力F_t，其计算公式为：

其中，n为连铸坯扇形段内弧辊数，i为连铸坯扇形段第i对辊，1≤i≤n；

为连铸坯扇形段所受到的连铸坯鼓肚力，其计算公式为：

其中，ρ为钢液密度；g为重力加速度，h_i为第i对辊处相对于钢液面的高度值，l_i为第i对辊的辊间距，w为铸坯的宽度，β_i为第i对辊铸坯坯壳厚度；

为连铸坯扇形段所受到的轻压下力，其计算公式为：

其中，σ为变形抗力，δ_i为第i对辊的轻压下量，r_i为第i对辊的半径；

为连铸坯矫直段所受到的矫直反力，其计算公式为：

其中，K、m为常数，D为板坯厚度；R_i为第i对辊所对应的连铸机外弧线半径，L_i为第i对辊与第i+1对辊的间距；

S2：根据连铸坯扇形段的每个液压缸所受到的合力，通过压力-变形量的插值计算，得到所述连铸坯扇形段的变形量

y＝a·F_t+b

其中，y为连铸坯扇形段的变形量；a，b为系数；

S3：根据连铸坯扇形段位置传感器的显示值和连铸坯扇形段的变形量，计算连铸坯扇形段实际辊缝值

g_r＝g_s+y

其中，g_r为连铸坯扇形段真实辊缝值；g_s为连铸坯扇形段位置传感器的显示值。