CN110315048A - 一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法 - Google Patents

一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法 Download PDF

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孔意文
韩志伟
刘强
邓比涛
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Abstract

本发明涉及一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，属于连铸技术领域。该方法包括如下步骤：1)在线获得连铸机各二冷区的实时水流密度分布情况；2)实时在线监控连铸坯的三维温度场；3)根据当前实时的连铸坯三维温度场，计算获得各二冷区中不同回路控制点的铸坯实时表面温度与目标表面温度的差值△Ti；4)当∣△Ti∣大于允许温度偏差Tallowj时，根据温度偏差程度，增大或减小该控制回路的二冷水量；5)转步骤1)。本发明确保铸坯在拉速方向上按照目标表面温度运行的前提下，提高连铸坯横向冷却的均匀性，减小铸坯横向上的温度差异，降低铸坯裂缝发生的几率，同时有利于铸坯形成规则的凝固形貌，提高轻压下的压下冶金效果。

Description

一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法
技术领域
本发明属于连铸技术领域，涉及一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法。
背景技术
连铸坯温度的分布以及变化情况，对铸坯的表面质量和内部质量都将产生重要的影响。在连铸过程中，为了得到高质量的连铸坯，要求铸坯的温度在浇铸方向上缓慢的下降，横向上的温度梯度要尽量小，以减小热应力对铸坯质量的影响。
但在实际生产过程中，由于铸坯角部二维传热、铸坯横向上喷嘴布置不够合理以及动态二冷配水模型忽略铸坯横向上的冷却差异的原因，导致了铸坯横向温度差最大达到了二百多度，铸坯最先凝固的位置与最后凝固的位置相差0.5～1.5m。这将导致铸坯在横向上的热应力增大，加剧铸坯裂纹等质量问题的发生；不规则的凝固形貌导致轻压下压下的最佳位置难以确定，使得动态轻压下改善铸坯中心偏析和中心疏松的冶金效果不够明显。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，该方法包括以下步骤：
1)在线获得连铸机各二冷区的实时水流密度分布情况；
2)实时在线监控连铸坯的三维温度场；
3)根据当前实时的连铸坯三维温度场，计算获得各二冷区中不同回路控制点的铸坯实时表面温度与目标表面温度的差值△Ti；
4)当∣△Ti∣大于允许温度偏差Tallowj时，根据温度偏差程度，增大或减小该控制回路的二冷水量；
5)转步骤1)。
进一步，所述步骤1)中，连铸机中各二冷区的水流密度分布需要考虑拉速方向上的水流密度分布差异和铸坯横向上的水流密度差异，且所述各二冷区的水流密度是与实际水量相关联的。
进一步，所述步骤2)中，连铸坯的三维温度场需要考虑铸坯拉速方向上的温度差异和铸坯横向上温度差异。
进一步，所述步骤3)中，目标表面温度的取值与浇铸的钢种有关。
进一步，所述步骤3)中，对连铸机中的各二冷区中的不同回路水量进行单独的动态调整。
进一步，所述步骤4)中，各二冷区的允许温度偏差Tallowj的取值与浇铸的钢种有关且小于30℃。
进一步，所述步骤1)～4)控制周期小于20秒。
本发明的有益效果在于：本发明中的一种可以提高铸坯横向冷却温度均匀性的方法，可以确保铸坯在拉速方向上按照目标表面温度运行的前提下，提高铸坯横向冷却的均匀性，极大的减小铸坯横向上的温度差异，降低铸坯裂缝发生的几率，同时有利于铸坯形成规则的凝固形貌，可以提高轻压下的压下冶金效果。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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优选的详细描述，其中：
图1为连铸工艺过程示意图；
图2为三维温度场示意图；
图3为在连铸机相同位置没有使用和使用了该方法铸坯表面温度轮廓对比示意图；
图4为在连铸机相同位置没有使用和使用了该方法铸坯凝固形貌对比示意图；图4(a)为在连铸机相同位置没有使用该方法铸坯凝固形貌对比示意图；图4(b)为在连铸机相同位置使用了该方法铸坯凝固形貌对比示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图4，为本发明实施例。图4(a)为在连铸机相同位置没有使用该方法铸坯凝固形貌对比示意图；图4(b)为在连铸机相同位置使用了该方法铸坯凝固形貌对比示意图。
某钢厂采用直弧形连铸机生产断面为250mm×1870mm铸坯，生产钢种为X，工作拉速为1.0m/min，浇铸温度为1539℃。其中二冷区参数如表1所示。
表1 二冷区参数
所述的方法如下：
1)在线获得连铸机各二冷区的实时水流密度分布；
2)通过在线模拟仿真方法，实时在线获得连铸坯的三维温度场分布情况；
3)当前实时的连铸坯三维温度场，计算获得各二冷区中不同回路控制点的铸坯实时表面温度与目标表面温度的差值△Ti；
该钢种各二冷区目标控制点的目标表面温度和允许温度偏差如表2所示。
表2 各二冷区目标控制点的目标表面温度和允许温度偏差
以二冷4区为例进行详细举例说明：
二冷4区分中部和边部两个控制回路，其中在中部控制回路内4区出口控制点的实时在线温度为1000℃，控制点的铸坯实时表面温度与目标表面温度的差值为△T11＝1000-978＝22℃；边部控制回路内4区出口控制点的实时在线温度为1008℃，控制点的铸坯实时表面温度与目标表面温度的差值为△T12＝1008-978＝30℃。
4)(△T11＝22℃)＞(Tallow4＝15℃)，根据二冷配水算法该控制回路的水量增加△V11＝18L/min，(△T12＝30℃)＞(Tallow4＝15℃)，根据二冷配水算法该控制回路的水量增加△V12＝14L/min。其它各二冷区控制回路的处理步骤相同。
5)转步骤1)。
生产过程中，对比没有采用该方法的铸坯表面温度和轻压下压下效果，发现采用了该方法后，铸坯横向冷却的均匀性得到了改善，铸坯横向上的最大温度偏差由原来的160℃减小到80℃，铸坯裂缝发生的几率得到了降低，同时铸坯最先凝固的位置与最后凝固的位置由原来的0.45m减小到0.2m，铸坯的凝固形貌更加规则，轻压下的压下冶金效果更加明显。
本发明对所生产的钢种无特殊要求，可以用于目前各厂生产的各种钢种。
本发明对连铸机拉速无特殊要求，适用于各种拉速。
本发明适用于各二冷分区中有两个以上回路的各种类型的连铸机。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)在线获得连铸机各二冷区的实时水流密度分布情况；
2)实时在线监控连铸坯的三维温度场；
3)根据当前实时的连铸坯三维温度场，计算获得各二冷区中不同回路控制点的铸坯实时表面温度与目标表面温度的差值△Ti；
4)当∣△Ti∣大于允许温度偏差Tallowj时，根据温度偏差程度，增大或减小该控制回路的二冷水量；
5)转步骤1)。
2.根据权利要求1所述的一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：所述步骤1)中，连铸机中各二冷区的水流密度分布需要考虑拉速方向上的水流密度分布差异和铸坯横向上的水流密度差异，且所述各二冷区的水流密度是与实际水量相关联的。
3.根据权利要求1所述的一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：所述步骤2)中，连铸坯的三维温度场需要考虑铸坯拉速方向上的温度差异和铸坯横向上温度差异。
4.根据权利要求1所述的一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：所述步骤3)中，目标表面温度的取值与浇铸的钢种有关。
5.根据权利要求1所述的一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：所述步骤3)中，对连铸机中的各二冷区中的不同回路水量进行单独的动态调整。
6.根据权利要求1所述的一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：所述步骤4)中，各二冷区的允许温度偏差Tallowj的取值与浇铸的钢种有关且小于30℃。
7.根据权利要求1所述的一种提高连铸坯横向冷却温度均匀性的方法，其特征在于：所述步骤1)～4)控制周期小于20秒。
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