CN109261922B - 一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种凝固末端大压下连铸机的控制方法及生产工艺，连铸机生产浇次的控制模式分为维修模式、辊缝测量模式、准备模式、引锭装入模式、点动装引锭模式、保持模式、铸造模式、更换中间包模式、重拉坯模式和拉尾坯模式10种控制模式，10种控制模式在不同的扇形段控制方式下对应不同的扇形段辊缝。本发明避免了生产中引锭头和尾坯撞击扇形段导辊，提升或降低拉速时易造成的打滑、滞坯及漏钢等事故。提出的压下总量计算方法，针对不同断面和不同钢种的铸坯的冶金和物理特性，采取不同的压下总量，准确、合理控制各扇形段压下量，从而实现低固相区溶质偏析钢液的挤压排出与高固相区缩孔缺陷的有效焊合，有效的提高了铸坯质量。

Description

一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺

技术领域

本发明属于冶金生产过程控制技术领域，具体涉及一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺。

背景技术

连铸在生产过程中容易出现诸如中心偏析和中心疏松等铸坯缺陷，而凝固末端大压下技术是解决上述缺陷行之有效的方法。但是随着连铸机采用凝固末端大压下技术后，原有的控制方法生产工艺常常会造成诸如漏钢、停滞坯、结晶器液面波动等问题，不但形成铸坯质量问题，而且会造成严重生产事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝固末端大压下连铸机的的生产铸坯工艺，解决连铸机采用凝固末端大压下技术后，原先的控制方法和生产工艺不能满足现在生产要求的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种凝固末端大压下连铸机的的生产铸坯工艺，采用凝固末端大压下连铸机的控制方法，连铸机生产浇次的控制模式分为维修模式、辊缝测量模式、准备模式、引锭装入模式、点动装引锭模式、保持模式、铸造模式、更换中间包模式、重拉坯模式和拉尾坯模式10种控制模式，10种控制模式在不同的扇形段控制方式下对应不同的扇形段辊缝，扇形段控制方式包括智能大压下辊缝、静态压下辊缝、自然收缩辊缝、标定零点和功能测试，包括以下步骤：

步骤1)连铸机处于维修模式、准备模式和辊缝测量模式，扇形段辊缝为平行辊缝，其辊缝值为ΔMD_out+(6～10)mm，并且进行扇形段零点标定和功能测试，根据铸坯断面调整结晶器窄面出口值ΔMD_out和入口值ΔMD_In，其中，ΔMD_out为结晶器窄面的出口值，ΔMD_In为结晶器窄面的入口值；

步骤2)将连铸机转为引锭装入模式，此时所有扇形段的辊缝值为ΔMD_out+ΔD，并且开始装入引锭，当引锭头到达距离结晶器出口100-120mm左右时，将连铸机切换为点动装引锭模式，并继续将引锭送入到引锭头距离结晶器入口为500～600mm，并将连铸机转为保持模式等待开浇；其中，ΔD为扇形段空载和负荷标定时的辊缝差，ΔD＝4～6mm；

步骤3)当钢水从大包注入中间包时，将连铸机转为铸造模式，引锭头端行走到距扇形段入口辊500mm时，该扇形辊缝段切换为平行辊缝；引锭头端离开扇形段出口辊500mm时，拉速＜V_zd，采用自然收缩辊缝，拉速≥V_zd，采用智能大压下辊缝；其中，V_zd为实行智能大压辊缝下的最低拉速，为0.6～0.9m/min；

步骤4)连铸机重复步骤1)-步骤3)铸造15炉钢水后，更换中间包，连铸机执行更换中间包模式，根据拉速升降，辊缝与铸造模式执行方式相同；

步骤5)当最后一炉钢水浇铸完，中间包即将下渣前关闭中间包水口，转入拉尾坯模式，当坯尾距离扇形段入口辊6m时，该扇形段切换为自然收缩辊缝，坯尾到达距扇形段入口辊500mm时，该扇形段切换为平行辊缝，并保持到浇注结束。

所述智能大压下辊缝的值为铸坯自然收缩辊缝-扇形段压下量，其中，扇形段的压下量Δ按下列方式计算：

式中，LenRedc为当前扇形段内压下区长度，LenSeg为当前扇形段长度。

所有扇形段的压下量的和小于或等于总压下量，若所有扇形段的压下量的和大于总压下量，则减少扇形段的压下量，其中，总压下量由铸坯的钢种成分和断面决定，按下列方式计算：

1)低碳钢C_eq≤0.08 δ＝0.01H+0.3

2)包晶钢0.08＜C_eq≤0.14 δ＝0.012H+0.5

3)中碳钢0.14＜C_eq≤0.20 δ＝0.012H+0.7

4)高碳钢0.2＜C_eq δ＝0.014H+0.5

式中，C_eq表示钢种的碳当量；δ表示总压下量，mm；H表示铸坯的名义厚度，mm。

结晶器窄面的出口值ΔMD_out＝1.021H+6，结晶器窄面的入口值ΔMD_In＝1.029H+6式中，H表示铸坯的名义厚度，mm。

当步骤3)中的拉速从规定的基准拉速V_j降为V_zd以下时，从当时结晶器液面算起，连铸机内降速前的铸坯采用智能大压下辊缝，新浇注的铸坯采用自然收缩辊缝，其中，基准拉速V_j为1.0～1.5m/min；

当拉速从降下来的某一数值提升到≥V_zd时，连铸机内已有的铸坯采用自然收缩辊缝，从当时结晶器液面算起，新浇注的铸坯跟踪凝固终点，采用智能大压下辊缝。

扇形段辊缝在平行辊缝、自然收缩辊缝和智能大压下辊缝间互相转换时，每个周期内变化前的数值与变化后的数值的差的绝对值小于0.3mm，每个周期为5秒。

拉速上升和降低的加速度为0.25～0.5m/min²。

当发生打滑或滞坯时，连铸机包括以下步骤：(1)发出打滑滞坯信号；(2)拉速自动降为0.0m/min；(3)所有扇形段保持当前辊缝；(4)振动装置调整为当前模式的最小频率；(5)重新启动连铸机驱动装置；(6)当拉速＞0.4m/min时，传动辊压下力分组依次自动增大为150％，所有扇形段辊缝的值调整为结晶器出口值；(7)当拉速≥0.8m/min，以结晶器液面为假想坯头开始跟踪，扇形段辊缝控制同铸造模式；(8)跟踪完毕，所有驱动辊油缸压力自动恢复为正常值，发出处理结束信号。

本发明的有益效果是：

本发明从连铸机的控制方法和生产工艺入手，提出了连铸机采取维修模式、辊缝测量模式、准备模式、引锭装入模式、点动装引锭模式、保持模式、铸造模式、更换中间包模式、重拉坯模式和拉尾坯模式10种控制模式，并且每种控制模式对应不同的扇形段控制方式。

连铸机10种控制模式采取不同的扇形段辊缝，避免了生产中诸如引锭头和尾坯撞击扇形段导辊，连铸机提升或降低拉速时易造成的打滑、滞坯及漏钢等事故。

提出的压下总量计算方法，针对不同断面和不同钢种的铸坯的冶金和物理特性，基于凝固补缩原理和数值仿真计算结果，采取不同的压下总量，准确、合理控制各扇形段压下量，从而实现低固相区溶质偏析钢液的挤压排出与高固相区缩孔缺陷的有效焊合。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1为连铸机控制模式示意图；

图2为扇形段结构及扇形段辊缝示意图；

图3为结晶器示意图；

图4为连铸机辊缝示意图。

图中：1、扇形段辊缝；2、扇形段内压下区间长度；3、扇形段长度；4、平行辊缝；5、自然收缩辊缝；6、压下量；7、压下区域；8、智能大压下辊缝；9、结晶器窄面出口值。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种凝固末端大压下连铸机的控制方法，采用凝固末端大压下连铸机的控制方法，连铸机生产浇次的控制模式分为维修模式、辊缝测量模式、准备模式、引锭装入模式、点动装引锭模式、保持模式、铸造模式、更换中间包模式、重拉坯模式和拉尾坯模式10种控制模式，10种控制模式在不同的扇形段控制方式下对应不同的扇形段辊缝1，如图1所示，扇形段控制方式包括智能大压下辊缝8、静态压下辊缝、自然收缩辊缝5、标定零点和功能测试，包括以下步骤：

步骤1)连铸机处于维修模式、准备模式和辊缝测量模式，扇形段辊缝1为平行辊缝4，其辊缝值为ΔMD_out+(6～10)mm，并且进行扇形段零点标定和功能测试，根据铸坯断面调整结晶器窄面出口值ΔMD_out和入口值ΔMD_In，其中，ΔMD_out为结晶器窄面的出口值，ΔMD_In为结晶器窄面的入口值；

步骤2)将连铸机转为引锭装入模式，此时所有扇形段的辊缝值为ΔMD_out+ΔD，并且开始装入引锭，当引锭头到达距离结晶器出口100-120mm左右时，将连铸机切换为点动装引锭模式，并继续将引锭送入到引锭头距离结晶器入口为500～600mm，并将连铸机转为保持模式等待开浇；其中，ΔD为扇形段空载和负荷标定时的辊缝差，ΔD＝4～6mm；

步骤3)当钢水从大包注入中间包时，将连铸机转为铸造模式，引锭头端行走到距扇形段入口辊500mm时，该扇形辊缝段切换为平行辊缝4；引锭头端离开扇形段出口辊500mm时，拉速＜V_zd，采用自然收缩辊缝5，拉速≥V_zd，采用智能大压下辊缝8；其中，V_zd为实行智能大压辊缝下的最低拉速，为0.6～0.9m/min；

步骤4)连铸机重复步骤1)-步骤3)铸造15炉钢水后，更换中间包，连铸机执行更换中间包模式，根据拉速升降，辊缝与铸造模式执行方式相同；

步骤5)当最后一炉钢水浇铸完，中间包即将下渣前关闭中间包水口，转入拉尾坯模式，当坯尾距离扇形段入口辊6m时，该扇形段切换为自然收缩辊缝5，坯尾到达距扇形段入口辊500mm时，该扇形段切换为平行辊缝4，并保持到浇注结束。

连铸机10种控制模式采取不同的扇形段辊缝1，避免了生产中诸如引锭头和尾坯撞击扇形段导辊，连铸机提升或降低拉速时易造成的打滑、滞坯及漏钢等事故。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种凝固末端大压下连铸机的控制方法，所述扇形段控制方式包括智能大压下辊缝8、静态压下辊缝、自然收缩辊缝5、标定零点和功能测试。

实施例3：

本实施例提供了一种凝固末端大压下连铸机的铸坯生产工艺，采用凝固末端大压下连铸机的控制方法，包括以下步骤：

步骤1)连铸机处于维修模式、准备模式和辊缝测量模式，所有扇形段辊缝1为平行辊缝4，其辊缝值为ΔMD_out+(6～10)mm，并且进行扇形段零点标定和功能测试，根据铸坯断面调整结晶器窄面出口值ΔMD_out和入口值ΔMD_In，其中，ΔMD_out为结晶器窄面的出口值，ΔMD_In为结晶器窄面的出口值；

步骤2)将连铸机转为引锭装入模式，此时辊缝值为ΔMD_out+ΔD，并且开始启动送引锭，当引锭头到达距离结晶器出口100-120mm左右时，将连铸机切换为点动装引锭模式，并继续将引锭送入到引锭头距离结晶器入口约为500～600mm，并将连铸机转为保持模式等待开浇；其中，ΔD为扇形段空载和负荷标定时的辊缝差，ΔD＝4～6mm；

步骤3)当钢水从大包注入中间包时，将连铸机转为铸造模式，引锭头端行走到距扇形段入口辊500mm时，该扇形辊缝段切换为平行辊缝4；引锭头端离开扇形段出口辊500mm时，拉速＜V_zd，采用自然收缩辊缝5，拉速≥V_zd，采用智能大压下辊缝8；其中，V_zd为实行智能大压辊缝下的最低拉速，为0.6～0.9m/min；

步骤4)连铸机重复步骤1)-步骤3)铸造15炉钢水后，更换中间包，连铸机执行更换中间包模式，根据拉速升降，辊缝与铸造模式执行方式相同；

步骤5)当最后一炉钢水浇铸完，中间包即将下渣前关闭中间包水口，转入拉尾坯模式，当坯尾距离扇形段入口辊6m时，该扇形段切换为自然收缩辊缝5，坯尾到达距扇形段入口辊500mm时，该扇形段切换为平行辊缝4，并保持到浇注结束。

如图2所示，智能大压下辊缝8的值为铸坯自然收缩辊缝5-扇形段压下量6，其中，扇形段的压下量6Δ按下列方式计算：

式中，LenRedc为当前扇形段内压下区长度，LenSeg为当前扇形段长度。

所有扇形段的压下量6的和小于或等于总压下量，若所有扇形段的压下量6的和大于总压下量，则减少扇形段的压下量6，其中，总压下量由铸坯的钢种成分和断面决定，按下列方式计算：

1)低碳钢C_eq≤0.08 δ＝0.01H+0.3

2)包晶钢0.08＜C_eq≤0.14 δ＝0.012H+0.5

3)中碳钢0.14＜C_eq≤0.20 δ＝0.012H+0.7

4)高碳钢0.2＜C_eq δ＝0.014H+0.5

式中，C_eq表示钢种的碳当量；δ表示总压下量，mm；H表示铸坯的名义厚度，mm。

结晶器窄面的出口值ΔMD_out＝1.021H+6，结晶器窄面的入口值ΔMD_In＝1.029H+6式中，H表示铸坯的名义厚度，mm。

当步骤3)中的拉速从规定的基准拉速V_j降为V_zd以下时，从当时结晶器液面算起，连铸机内降速前的铸坯采用智能大压下辊缝8，新浇注的铸坯采用自然收缩辊缝5，其中，基准拉速V_j为1.0～1.5m/min；

当拉速从降下来的某一数值提升到≥V_zd时，连铸机内已有的铸坯采用自然收缩辊缝5，从当时结晶器液面算起，新浇注的铸坯跟踪凝固终点，采用智能大压下辊缝8。

扇形段辊缝1在平行辊缝4、自然收缩辊缝5和智能大压下辊缝8间互相转换时，每个周期内变化前的数值与变化后的数值的差的绝对值小于0.3mm，每个周期为5秒。

拉速上升和降低的加速度为0.25～0.5m/min²。智能大压下率为厚度方向上的压下量6除以压下量6所作用的铸坯的长度的商，其平均值为0.8～1.0mm/m。压下区域7如图4所示。

当发生打滑或滞坯时，连铸机包括以下步骤：(1)发出打滑滞坯信号；(2)拉速自动降为0.0m/min；(3)所有扇形段保持当前辊缝；(4)振动装置调整为当前模式的最小频率；(5)重新启动连铸机驱动装置；(6)当拉速＞0.4m/min时，传动辊压下力分组依次自动增大为150％，所有扇形段辊缝1的值调整为结晶器出口值；(7)当拉速≥0.8m/min，以结晶器液面为假想坯头开始跟踪，扇形段辊缝1控制同铸造模式；(8)跟踪完毕，所有驱动辊油缸压力自动恢复为正常值，发出处理结束信号。

如图3所示，结晶器窄面出口值9为：MD_Out＝1.021H+6。

如图4所示，连铸机辊缝分为平行辊缝4、自然收缩辊缝5和智能大压下辊缝8三种类型。其中，平行辊缝4指所有扇形段的辊缝值都是一个值，没有收缩。智能大压辊缝就是根据钢种、拉速、铸坯规格、冷却参数、扇形段位置、扇形段规格而实时计算出的每个周期的所有扇形段辊缝。智能大压下辊缝8的值为铸坯自然收缩辊缝5-扇形段压下量6，其中，扇形段的压下量6Δ按下列方式计算：

式中，LenRedc为当前扇形段内压下区长度，LenSeg为当前扇形段长度。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例以以下连铸机为例，对本发明做进一步说明。

1.连铸机为8m半径，铸机长度为18m，共12个扇形段(1#-12#)，铸坯厚度为200mm，宽度为1600mm，钢种化学成分的质量百分比含量分别为：C0.14％，Si0.2％，Mn1.25％，P0.025％，S0.01％，Alt0.04％，Nb0.015％。碳当量为0.138，总压下量为2.9mm。

2.结晶器上口尺寸为211.8mm，结晶器下口尺寸为210.2mm，自然收缩辊缝5如下表1和表2所示：

表1扇形段1#～6#辊缝

表2扇形段7#～12#辊缝

3.连铸机处于维修模式、准备模式和辊缝测量模式，辊缝为平行辊缝4，其辊缝值为218mm；

4.连铸机转为引锭装入模式，此时辊缝值为216mm，开始启动送引锭，当引锭头已经到达距离结晶器出口100mm时，将连铸机切换为点动装引锭模式，并继续将引锭送入到引锭头距离结晶器入口约为500～600mm，并将连铸机转为保持模式等待开浇；

5.当钢水从大包开始注入中间包时，将连铸机转为铸造模式，拉速为0.5m/min，引锭头端行走到距扇形段1#入口辊500mm时，该扇形段切换为平行辊缝4；引锭头端离开扇形段1#出口辊500mm时，采用自然收缩辊缝5，其余扇形段依次类推。

6.当引锭头端出了最后扇形段11#出口后，拉速升到1.5m/min，15分钟后，计算到扇形段9#压下量6为1.0mm，扇形段10#压下量6为1.9mm，此时，扇形段辊缝1值如表3和表4所示：

表3扇形段1#～6#辊缝

表4扇形段7#～12#辊缝

7.当最后一包钢水浇完，中间包即将下渣前关闭中间包水口，转入拉尾坯模式，当坯尾距离扇形段入口辊6m时，该扇形段切换为自然收缩辊缝5，坯尾到达距扇形段入口辊500mm时，该扇形段切换为平行辊缝4，并保持到浇注结束。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，采用凝固末端大压下连铸机的控制方法，连铸机生产浇次的控制模式分为维修模式、辊缝测量模式、准备模式、引锭装入模式、点动装引锭模式、保持模式、铸造模式、更换中间包模式、重拉坯模式和拉尾坯模式10种控制模式，10种控制模式在不同的扇形段控制方式下对应不同的扇形段辊缝(1)，扇形段控制方式包括智能大压下辊缝(8)、静态压下辊缝、自然收缩辊缝(5)、标定零点和功能测试，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)连铸机处于维修模式、准备模式和辊缝测量模式，扇形段辊缝(1)为平行辊缝(4)，其辊缝值为ΔMD_out+(6～10)mm，并且进行扇形段零点标定和功能测试，根据铸坯断面调整结晶器窄面出口值(9)ΔMD_out和入口值ΔMD_In，其中，ΔMD_out为结晶器窄面的出口值，ΔMD_In为结晶器窄面的入口值；

步骤2)将连铸机转为引锭装入模式，此时所有扇形段的辊缝值为ΔMD_out+ΔD，并且开始装入引锭，当引锭头到达距离结晶器出口100-120mm左右时，将连铸机切换为点动装引锭模式，并继续将引锭送入到引锭头距离结晶器入口为500～600mm，并将连铸机转为保持模式等待开浇；其中，ΔD为扇形段空载和负荷标定时的辊缝差，ΔD＝4～6mm；

步骤3)当钢水从大包注入中间包时，将连铸机转为铸造模式，引锭头端行走到距扇形段入口辊500mm时，该扇形辊缝段切换为平行辊缝(4)；引锭头端离开扇形段出口辊500mm时，拉速＜V_zd，采用自然收缩辊缝(5)，拉速≥V_zd，采用智能大压下辊缝(8)；其中，V_zd为实行智能大压辊缝下的最低拉速，为0.6～0.9m/min；

步骤4)连铸机重复步骤1)-步骤3)铸造15炉钢水后，更换中间包，连铸机执行更换中间包模式，根据拉速升降，辊缝与铸造模式执行方式相同；

步骤5)当最后一炉钢水浇铸完，中间包即将下渣前关闭中间包水口，转入拉尾坯模式，当坯尾距离扇形段入口辊6m时，该扇形段切换为自然收缩辊缝(5)，坯尾到达距扇形段入口辊500mm时，该扇形段切换为平行辊缝(4)，并保持到浇注结束。

2.根据权利要求1所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：所述智能大压下辊缝(8)的值为铸坯自然收缩辊缝(5)-扇形段压下量(6)，其中，扇形段的压下量(6)Δ按下列方式计算：

式中，LenRedc为当前扇形段内压下区长度，LenSeg为当前扇形段长度。

3.根据权利要求2所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：所有扇形段的压下量(6)的和小于或等于总压下量，若所有扇形段的压下量(6)的和大于总压下量，则减少扇形段的压下量(6)，其中，总压下量由铸坯的钢种成分和断面决定，按下列方式计算：

1)低碳钢C_eq≤0.08 δ＝0.01H+0.3

2)包晶钢0.08＜C_eq≤0.14 δ＝0.012H+0.5

3)中碳钢0.14＜C_eq≤0.20 δ＝0.012H+0.7

4)高碳钢0.2＜C_eq δ＝0.014H+0.5

式中，C_eq表示钢种的碳当量；δ表示总压下量，mm；H表示铸坯的名义厚度，mm。

4.根据权利要求1所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：结晶器窄面的出口值ΔMD_out＝1.021H+6，结晶器窄面的入口值ΔMD_In＝1.029H+6式中，H表示铸坯的名义厚度，mm。

5.根据权利要求1所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：当步骤3)中的拉速从规定的基准拉速V_j降为V_zd以下时，从当时结晶器液面算起，连铸机内降速前的铸坯采用智能大压下辊缝(8)，新浇注的铸坯采用自然收缩辊缝(5)，其中，基准拉速V_j为1.0～1.5m/min；

当拉速从降下来的某一数值提升到≥V_zd时，连铸机内已有的铸坯采用自然收缩辊缝(5)，从当时结晶器液面算起，新浇注的铸坯跟踪凝固终点，采用智能大压下辊缝(8)。

6.根据权利要求1所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：扇形段辊缝(1)在平行辊缝(4)、自然收缩辊缝(5)和智能大压下辊缝(8)间互相转换时，每个周期内变化前的数值与变化后的数值的差的绝对值小于0.3mm，每个周期为5秒。

7.根据权利要求1所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：拉速上升和降低的加速度为0.25～0.5m/min²。

8.根据权利要求1所述的一种凝固末端大压下连铸机的生产铸坯工艺，其特征在于：当发生打滑或滞坯时，连铸机包括以下步骤：(1)发出打滑滞坯信号；(2)拉速自动降为0.0m/min；(3)所有扇形段保持当前辊缝；(4)振动装置调整为当前模式的最小频率；(5)重新启动连铸机驱动装置；(6)当拉速＞0.4m/min时，传动辊压下力分组依次自动增大为150％，所有扇形段辊缝的值调整为结晶器出口值；(7)当拉速≥0.8m/min，以结晶器液面为假想坯头开始跟踪，扇形段辊缝控制同铸造模式；(8)跟踪完毕，所有驱动辊油缸压力自动恢复为正常值，发出处理结束信号。

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