CN109702163A - 一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法 - Google Patents

一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法 Download PDF

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本申请公开了一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法，其中装置包括足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件；还包括用于控制一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件和一段第二侧弧喷淋部件中的至少一者喷水量的控制器。本申请所提供的二次冷却配水装置，可以有效解决方坯连铸铸坯脱方难以在线调整控制的难题，通过改变一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面、一段第二侧弧冷却面四个冷却面中某一个或多个面的二冷水量大小，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量。

Description

一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法
技术领域
本申请涉及连铸加工领域，特别是涉及一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法。
背景技术
在连铸领域，铸坯脱方是方坯连铸最常见的外形质量缺陷，主要是由于结晶器一次冷却、二冷段二次冷却不均匀导致，相邻两个面铸坯冷却强度大铸坯凝固形成锐角，相邻两个面铸坯冷却强度小铸坯凝固形成钝角。
目前，方坯连铸常用的二次冷却模型为：Q＝A×V+B，二冷段一般分为足辊、一段、二段、三段等，二冷段各段四个面水量采取均匀分配原则，当结晶器水缝不均匀、铸坯跑偏、喷嘴喷水效果差、喷淋集管不对中等情况后，由于冷却不均匀铸坯出现脱方情况，由于连铸为连续浇注作业，无法在线对以上情况进行处理，只有停机后对更换结晶器、调整调整喷淋集管等，影响连铸生产效率，铸坯脱方量大的造成废品，脱方铸坯发至轧钢工序后，轧制时易导致堆钢生产事故。
因此，如何提高方坯连铸铸坯的外形质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
申请内容
本申请的目的是提供一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法，可以有效解决方坯连铸铸坯脱方难以在线调整控制的难题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，包括安装在连铸机上分别与二冷段的足辊段冷却区、一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面、一段第二侧弧冷却面、二段冷却区、三段冷却区位置对应安装的足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件；还包括用于控制所述一段内弧喷淋部件、所述一段外弧喷淋部件、所述一段第一侧弧喷淋部件和所述一段第二侧弧喷淋部件中的至少一者喷水量的控制器。
优选的，所述控制器根据公式Q＝K*(A×V2+B×V+C)进行控制，其中：K为数值可调的系数、A、B、C为根据连铸机生产的钢种、拉速和冷却方式设定的系数，Q为二次冷却总水量，V为铸坯拉速。
优选的，所述铸坯的截面宽度为150-170mm。
优选的，还包括用于向所述足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件供水的供水系统。
优选的，还包括用于调节K值大小的人机输入界面，所述人机输入界面与所述控制器连接。
一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，包括以下步骤：
步骤S1：将连铸方坯的二冷段分为足辊段冷却区、一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面、一段第二侧弧冷却面、二段冷却区和三段冷却区七个冷却区，并对各冷却区进行二次冷却；
步骤S2：判断连铸方坯是否脱方；
步骤S3：当连铸方坯出现脱方时，调整一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面和一段第二侧弧冷却面中的至少一个冷却区的冷却水量。
优选的，所述步骤S1中，按照二冷配水模型各冷却区进行二次冷却，并且所述二冷配水模型采用一元二次配水模型，二次冷却总水量Q与铸坯拉速V之间的函数关系式为：Q＝K*(A×V2+B×V+C)，其中：K为数值可调的系数、A、B、C为根据连铸机生产的钢种、拉速和冷却方式设定的系数，Q为二次冷却总水量，V为铸坯拉速。
优选的，所述步骤S3中，根据连铸方坯的脱方程度，调整一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面和一段第二侧弧冷却面中至少一者对应的K值，以实现该区对冷却水量的调节。
优选的，所述足辊段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q足辊＝K*(A足辊×V2+B足辊×V+C足辊)；
所述一段内弧冷却面、一段第一侧弧冷却面和一段第二侧弧冷却面的四个面二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q一段＝K*(A一段×V2+B一段×V+C一段)；
所述二段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q二段＝K*(A二段×V2+B二段×V+C二段)；
所述三段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q三段＝K*(A三段×V2+B三段×V+C三段)。
优选的，所述K值的大小为0.8-1.2(包括端点值)。
本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，包括安装在连铸机上分别与二冷段的足辊段冷却区、一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面、一段第二侧弧冷却面、二段冷却区、三段冷却区位置对应安装的足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件；还包括用于控制所述一段内弧喷淋部件、所述一段外弧喷淋部件、所述一段第一侧弧喷淋部件和所述一段第二侧弧喷淋部件中的至少一者喷水量的控制器。本申请所提供的二次冷却配水装置，可以有效解决方坯连铸铸坯脱方难以在线调整控制的难题，通过改变一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面、一段第二侧弧冷却面四个冷却面中某一个或多个面的二冷水量大小，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量。并且，设计简单、使用方面，可操作性强。
本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将连铸方坯的二冷段分为足辊段冷却区、一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面、一段第二侧弧冷却面、二段冷却区和三段冷却区七个冷却区，并对各冷却区进行二次冷却；步骤S2：判断连铸方坯是否脱方；步骤S3：当连铸方坯出现脱方时，调整一段内弧冷却面、一段外弧冷却面、一段第一侧弧冷却面和一段第二侧弧冷却面中的至少一个冷却区的冷却水量。本申请所提供的二次冷却配水方法，通过将一段冷却区划分为四个冷却区，并根据连铸方坯的脱方程度单独控制一段冷却区内各面的喷水量，实现连铸方坯喷水量的在线调节，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本申请所提供的铸坯脱方时的结构示意图；
图3为本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法的流程图；
其中：1.二次冷却总管、2.足辊段冷却区、3.一段内弧冷却面、4.一段外弧冷却面、5.一段第一侧弧冷却面、6.一段第二侧弧冷却面、7.二段冷却区、8.三段冷却区。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法，能够有效控制方坯连铸机铸坯脱方问题，改善方坯连铸铸坯外形质量。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为本申请所提供的铸坯脱方时的结构示意图。
在该实施方式中，用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，应用在划分为七个冷却区的二冷段上，具体的，二冷段即二次冷却段根据行业准则划分为足辊段冷却区2、一段冷却区、二段冷却区7和三段冷却区8，由于一段冷却区内配置的喷嘴数量多，故将一段冷却区对应的铸坯的四个面分别划分为一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5和一段第二侧弧冷却面6。
进一步，该二次冷却配水装置包括安装在连铸机上分别与二冷段的足辊段冷却区2、一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6、二段冷却区7、三段冷却区8位置对应安装的足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件；还包括用于控制一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件和一段第二侧弧喷淋部件中的至少一者喷水量的控制器。
进一步，控制器可以根据铸坯的脱方程度，单独控制一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件和一段第二侧弧喷淋部件中至少一者的喷水量，以改变对铸坯的冷却程度，减少脱方程度，提高铸坯加工精度。
本申请所提供的二次冷却配水装置，可以有效解决方坯连铸铸坯脱方难以在线调整控制的难题，通过改变一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6四个冷却面中某一个或多个面的二冷水量大小，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量。并且，设计简单、使用方面，可操作性强。
在上述各实施方式的基础上，控制器根据公式Q＝K*A×V2+B×V+C进行控制，其中：K为数值可调的系数、A、B、C为根据连铸机生产的钢种、拉速和冷却方式设定的系数，Q为二次冷却总水量，V为铸坯拉速。具体的，铸坯出现脱方外形质量问题时，通过改变K值在线单独调整连铸机二冷段变一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6的某一个或多个面水量，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量。
在上述各实施方式的基础上，铸坯的截面宽度为150-170mm，具体的，对于160×160mm的铸坯而言，其数值如表1所示。
表1二冷配水模型
在上述各实施方式的基础上，还包括用于向足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件进行供水的供水系统，具体的，供水系统与各喷淋部件之间还设有供水管路，供水管路上可以设置电磁阀，控制器可以通过对电磁阀的开度控制来调整各喷淋部件对应的供水管路的喷水量。更具体的，足辊段冷却区2、一段冷却区、二段冷却区7、三段冷却区8的冷却管均与二次冷却总管1连通，一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6的冷却管均与一段冷却区的冷却管连通。
在上述各实施方式的基础上，还包括用于调节K值大小的人机输入界面，人机输入界面与控制器连接。具体的，工作人员可以根据脱方程度，并根据经验对K值进行调整，然后通过人机输入界面改变K值，进而实现对各冷却面的二次冷却总水量的调节。
除上述用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置外，本申请还提供了一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法。
如图3所示，该用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法包括以下步骤：
本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将连铸方坯的二冷段分为足辊段冷却区2、一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6、二段冷却区7和三段冷却区8七个冷却区，并对各冷却区进行二次冷却；
步骤S2：判断连铸方坯是否脱方；
步骤S3：当连铸方坯出现脱方时，调整一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5和一段第二侧弧冷却面6中的至少一个冷却区的冷却水量。
本申请所提供的二次冷却配水方法，通过将一段冷却区划分为四个冷却区，并根据连铸方坯的脱方程度单独控制一段冷却区内各面的喷水量，实现连铸方坯喷水量的在线调节，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量。
在上述各实施方式的基础上，步骤S1中，按照二冷配水模型各冷却区进行二次冷却，并且二冷配水模型采用一元二次配水模型，二次冷却总水量Q与铸坯拉速V之间的函数关系式为：Q＝K*A×V2+B×V+C，其中：K为数值可调的系数、A、B、C为根据连铸机生产的钢种、拉速和冷却方式设定的系数，Q为二次冷却总水量，V为铸坯拉速。
在上述各实施方式的基础上，步骤S3中，根据连铸方坯的脱方程度，调整一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5和一段第二侧弧冷却面6中至少一者对应的K值，以实现该区对冷却水量的调节。
在上述各实施方式的基础上，足辊段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q足辊＝K*A足辊×V2+B足辊×V+C足辊；
一段内弧冷却面3、一段第一侧弧冷却面5和一段第二侧弧冷却面6的四个面二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q一段＝K*A一段×V2+B一段×V+C一段；
二段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q二段＝K*A二段×V2+B二段×V+C二段；
三段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q三段＝K*A三段×V2+B三段×V+C三段。
在上述各实施方式的基础上，K值的大小为0.8-1.2(包括端点值)。
具体的，本实施例所提供的二次冷却装置和方法中，足辊段冷却区2、一段冷却区、二段冷却区7、三段冷却区8的系数K为常数1，正常情况下一段的系数K为常数1，当铸坯出现明显脱方时，根据脱方情况，可以修改一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6的某一个或多个面的K值，增加或减少对应某一个或多个面的二冷水量大小。
进一步，表1的举例模型为160*160断面小方坯二冷配水模型，该二次冷却配水模型为拉速V大于等于0.6m/min以上的控制模型，拉速V小于0.6m/min时，执行0.6m/min时水量控制。在正常铸坯无脱方即没有出现菱形变形时，一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6的K值均为1；当出现如图3所示的脱方即菱形变形时，则将一段第一侧弧冷却面5、一段内弧冷却面3的K值调整为1.05～1.20，对应将一段第二侧弧冷却面6、一段外弧冷却面4的K值调整为0.80～0.95；即一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6的K值调整范围为0.80-1.20。
该装置和方法，可以有效解决方坯连铸铸坯脱方难以在线调整控制的难题，通过改变二冷段的一段内弧冷却面3、一段外弧冷却面4、一段第一侧弧冷却面5、一段第二侧弧冷却面6中某一个或多个面的二冷水量大小，有效控制方坯连铸机铸坯脱方，改善方坯连铸铸坯外形质量；并且，设计简单、使用方面，可操作性强。
以上对本申请所提供的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，其特征在于，包括安装在连铸机上分别与二冷段的足辊段冷却区(2)、一段内弧冷却面(3)、一段外弧冷却面(4)、一段第一侧弧冷却面(5)、一段第二侧弧冷却面(6)、二段冷却区(7)、三段冷却区(8)位置对应安装的足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件；还包括用于控制所述一段内弧喷淋部件、所述一段外弧喷淋部件、所述一段第一侧弧喷淋部件和所述一段第二侧弧喷淋部件中的至少一者喷水量的控制器。
2.根据权利要求1所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，其特征在于，所述控制器根据公式Q＝K*(A×V2+B×V+C)进行控制，其中：K为数值可调的系数、A、B、C为根据连铸机生产的钢种、拉速和冷却方式设定的系数，Q为二次冷却总水量，V为铸坯拉速。
3.根据权利要求2所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，其特征在于，所述铸坯的截面宽度为150-170mm。
4.根据权利要求2所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，其特征在于，还包括用于向所述足辊段喷淋部件、一段内弧喷淋部件、一段外弧喷淋部件、一段第一侧弧喷淋部件、一段第二侧弧喷淋部件、二段喷淋部件和三段喷淋部件供水的供水系统。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水装置，其特征在于，还包括用于调节K值大小的人机输入界面，所述人机输入界面与所述控制器连接。
6.一种用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将连铸方坯的二冷段分为足辊段冷却区(2)、一段内弧冷却面(3)、一段外弧冷却面(4)、一段第一侧弧冷却面(5)、一段第二侧弧冷却面(6)、二段冷却区(7)和三段冷却区(8)七个冷却区，并对各冷却区进行二次冷却；
步骤S2：判断连铸方坯是否脱方；
步骤S3：当连铸方坯出现脱方时，调整一段内弧冷却面(3)、一段外弧冷却面(4)、一段第一侧弧冷却面(5)和一段第二侧弧冷却面(6)中的至少一个冷却区的冷却水量。
7.根据权利要求6所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，所述步骤S1中，按照二冷配水模型各冷却区进行二次冷却，并且所述二冷配水模型采用一元二次配水模型，二次冷却总水量Q与铸坯拉速V之间的函数关系式为：Q＝K*(A×V2+B×V+C)，其中：K为数值可调的系数、A、B、C为根据连铸机生产的钢种、拉速和冷却方式设定的系数，Q为二次冷却总水量，V为铸坯拉速。
8.根据权利要求7所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据连铸方坯的脱方程度，调整一段内弧冷却面(3)、一段外弧冷却面(4)、一段第一侧弧冷却面(5)和一段第二侧弧冷却面(6)中至少一者对应的K值，以实现该区对冷却水量的调节。
9.根据权利要求6所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，所述足辊段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q足辊＝K*(A足辊×V2+B足辊×V+C足辊)；
所述一段内弧冷却面(3)、一段第一侧弧冷却面(5)和一段第二侧弧冷却面(6)的四个面二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q一段＝K*(A一段×V2+B一段×V+C一段)；
所述二段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q二段＝K*(A二段×V2+B二段×V+C二段)；
所述三段二次冷却水量与铸坯拉速的函数关系式为：Q三段＝K*(A三段×V2+B三段×V+C三段)。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的用于控制铸坯脱方的二次冷却配水方法，其特征在于，所述K值的大小为0.8-1.2(包括端点值)。
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