CN110756758A

CN110756758A - 最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法及装置

Info

Publication number: CN110756758A
Application number: CN201910958270.6A
Authority: CN
Inventors: 钱亮; 韩占光; 高文星; 谢长川; 周干水
Original assignee: Zhongye Southern Continuous Casting Technology Engineering Co Ltd
Current assignee: Zhongye Southern Continuous Casting Technology Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: CN110756758B

Abstract

本发明提供一种最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法及装置，包括：设定虚拟切割点，虚拟切割点设定在与未切割铸坯的坯头沿铸坯反向一个定尺长度的距离处；通过温度场跟踪模型跟踪铸坯凝固终点；判断未切割铸坯凝固终点位置是否不大于虚拟切割点位置；若不大于，将所述虚拟切割点设定为实际切割点；若大于，将铸坯的凝固终点退到与坯头的距离不小于一个定尺切割的距离时的虚拟切割点作为实际切割点；将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割。上述控制方法及装置最小化铸坯在铸流内的停留时间。

Description

最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及连铸技术领域，更为具体地，涉及最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法及装置。

背景技术

直送直轧技术省掉了连铸到轧钢中间的加热炉过程，节省了能源消耗和污染物排放，带来大幅度节能减排效果，从而实现吨钢成本的降低，具有显著的直接经济效益。

直送直轧技术的的实现，首要是保证到达轧机前定尺铸坯的温度要足够高而满足高温轧制要求。为了达到此目的，现有技术进行了很大改进，比如，提高连铸浇注速度、提高切割速度、提高辊道速度等从而降低定尺铸坯从出生到轧钢之间的时间，而保证轧制温度，另外，通过连铸过程弱冷、保温罩来保温、局部补热技术来减少定尺铸坯的散热和增加定尺铸坯的温度，来保证轧制温度，取得了一定的效果。

现有直送直轧技术中，由于拉速低不能及时切割，导致定尺铸坯在铸流内固定停留时间较长，导致定尺铸坯到达轧制前温度依然不高，整个直送直轧工艺流程还必须优化以适应更多的现场。

现有直送直轧技术中，如图1所示，铸流可以分为连铸区间1、切割区间2、过渡辊道区间3、输送辊道区间4，连铸区间1为从中包到切割点之前的区域，为铸坯在整个连铸从液态完全转变为固态的区域；切割区间2为铸坯从起切点到切割完成的区域，铸坯在此区域被切割成一定长度的定尺铸坯；过渡辊道区间3为切割完成到输送辊道之间的区域，包含切后辊道和推钢或者移坯区域；输送辊道区间4为从连铸厂区到轧钢厂区的输送辊道。

连铸区间和切割区间铸坯的行进速度完全受铸机拉速限制，一般小于4.0m/min，而过渡辊道区间和输送辊道区间的速度很大，可以达到50～300m/min，显然优化定尺铸坯在连铸区间和切割区间很有必要；同时，在连铸区间和切割区间内的定尺铸坯温度较高，一般在1000℃以上，辐射散热显著，可以达到30℃/min以上，现有工艺却无法实现对此区域的优化。另外，现有切割转置的切割行程的设计只是考虑铸机最大拉速下铸坯能被切断，切割流程是固定的：切割完成，切割装置回到起始位；跟踪到坯头距离切割起始位等于定尺长度后，夹紧铸坯，开始切割；直到切割完成。不论从设计上还是实际操作中，不同浇注速度情况下，都是从切割起始位开始切割，无法实现不同拉速情况下减少铸坯在铸流内停留时间的功能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种整合连铸区间和切割区间，减少直送直轧过程中高温辐射散热最快区间的停留时间，在不增加生产成本情况下，最大化提高定尺铸坯初轧温度的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法及装置方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供一种最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法，包括：

设定虚拟切割点，所述虚拟切割点设定在与未切割铸坯的坯头沿铸坯反向一个定尺长度的距离处，所述虚拟切割点是随着未切割铸坯的坯头移动而变化的虚拟设定点；

通过温度场跟踪模型跟踪铸坯的凝固终点；

判断未切割铸坯的凝固终点的位置是否不大于所述虚拟切割点的位置，所述位置是与结晶器弯月面的距离；

如果所述未切割铸坯的凝固终点不大于所述虚拟切割点的位置，将所述虚拟切割点设定为实际切割点；

如果所述未切割铸坯的凝固终点大于所述虚拟切割点的位置，将铸坯的凝固终点退到与坯头的距离不小于一个定尺切割的距离时的虚拟切割点作为实际切割点；

将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割。

优选地，还包括：

设定所述切割装置的切割行程，所述切割行程是指所述切割装置的移动范围，所述切割行程不小于满足铸机最大拉速情况下切断铸坯所需行程。

进一步优选地，还包括：

判断实际切割点是否在切割行程内；

如果实际切割点在所述切割行程内，将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割；

如果实际切割切割点不在所述切割行程内，将切割装置移动到切割行程最前端，当实际切割点到达切割行程最前端时进行切割。

此外，优选地，所述切割行程包括满足铸机最大拉速情况下切断铸坯的所需行程和自由移动切割行程，所述自由移动切割行程是所述切割行程大于所述所需行程的部分。

进一步优选地，还包括：所述自由切割行程的长度在1.5m～6m范围内。

根据本发明的另一个方面，提供一种最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置，包括：

设定模块，设定虚拟切割点，所述虚拟切割点设定在与未切割铸坯的坯头沿铸坯反向一个定尺长度的距离处，所述虚拟切割点是随着未切割铸坯的坯头移动而变化的虚拟设定点；

凝固终点获得模块，通过温度场跟踪模型跟踪铸坯的凝固终点；

第一判断模块，判断凝固终点获得模块获得的未切割铸坯的凝固终点的位置是否不大于设定模块设定的所述虚拟切割点的位置，所述位置是与结晶器弯月面的距离；如果所述未切割铸坯的凝固终点不大于所述虚拟切割点的位置，发送第一信号给实际切割点获得模块，所述第一信号包括符合要求的所述虚拟切割点的位置；如果所述未切割铸坯的凝固终点大于所述虚拟切割点的位置，发送第二信号给追踪定位模块，所述第二信号包括不符合要求的虚拟切割点的位置和凝固终点的位置；

追踪定位模块，接收到第一判断模块的第二信号，追踪未切割铸坯的凝固点的位置，当凝固终点与坯头的距离不小于一个定尺切割的距离时，发送第三信号给实际切割点获得模块，所述第三信号包括符合要求的所述虚拟切割点的位置；

实际切割点获得模块，接收第一判断模块的第一信号和追踪定位模块的第三信号，分别将第一信号和第三信号对应的虚拟切割点作为实际切割点；

移动切割模块，将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割。

优选地，所述设定模块还设定所述切割装置的切割行程，所述切割行程是指所述切割装置的移动范围，所述切割行程不小于满足铸机最大拉速情况下切断铸坯所需行程。

进一步，优选地，还包括：

第二判断模块，判断实际切割点是否在切割行程内，如果实际切割点在所述切割行程内，发送第四信号给移动切割模块；如果实际切割切割点不在所述切割行程内，发送第五信号给移动切割模块，

其中，移动切割模块，接收第二判断模块的第四信号，将切割装置移动到实际切割点，切割装置对铸坯进行切割；接收第二判断的第五信号，将切割装置移动到切割行程最前端，当实际切割点到达切割行程最前端时，切割装置对铸坯进行切割。

此外，优选地，所述设定模块设定的切割行程包括满足铸机最大拉速情况下切断铸坯的所需行程和自由移动切割行程，所述自由移动切割行程是所述切割行程大于所述所需行程的部分。

进一步，优选地，所述设定模块设定的自由切割行程的长度在1.5m～6m范围内。

上述控制方法及控制装置整合了连铸区间和切割区间，最小化定尺铸坯在铸流内停留时间，减少直送直轧过程中高温辐射散热最快区间的停留时间，在不增加生产成本情况下，最大化提高定尺铸坯初轧温度。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1是现有技术直送直轧工艺流程图；

图2是本发明所述最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法的流程图的示意图；

图3是本发明所述虚拟切割点的示意图；

图4和图5是本发明所述虚拟切割点和凝固终点相对位置的一个实施例的示意图；

图6是本发明所述虚拟切割点和凝固终点相对位置的另一个实施例的示意图；

图7是本发明所述实际切割点和切割行程相对位置的一个实施例的示意图；

图8是本发明所述实际切割点和切割行程相对位置的另一个实施例的示意图；

图9是本发明所述最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置的构成框图的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图2是本发明所述最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法的流程图的示意图，如图2所示，所述控制方法包括：

步骤S1，设定虚拟切割点11，如图3所示，所述虚拟切割点设定在与未切割铸坯5的坯头51沿铸坯反向一个定尺长度的距离处，所述虚拟切割点是随着未切割铸坯的坯头移动而变化的虚拟设定点，当前一次的切割完成后，新的坯头产生，此时刻，铸坯坯头向前取一个定尺长度的距离处为虚拟切割点；

步骤S2，通过温度场跟踪模型跟踪铸坯的凝固终点52；

步骤S3，判断未切割铸坯的凝固终点52的位置是否不大于所述虚拟切割点11的位置，所述位置是与结晶器弯月面的距离；

步骤S4，如果所述未切割铸坯的凝固终点不大于所述虚拟切割点的位置，如图4和5所示，已经有足够长的已经凝固的定尺铸坯，随时可以进行切割，此时虚拟切割点即为实际切割点12；

步骤S5，如果所述未切割铸坯的凝固终点52大于所述虚拟切割点11的位置，如图6所示，此时没有足够长的已经凝固的定尺铸坯，不具备切割条件，此种情况下，随着时间的延续，坯头不断前移，凝固终点会后退到虚拟切割点处，此时已经有足够长的已经凝固的定尺铸坯，随时可以进行切割，此时虚拟切割点即为实际切割点，也就是说，将铸坯的凝固终点退到与坯头的距离不小于一个定尺切割的距离时的虚拟切割点作为实际切割点；

步骤S6，将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割。

在一个实施例中，在步骤S6之前还包括：

优选地，所述切割行程包括满足铸机最大拉速情况下切断铸坯的所需行程和自由移动切割行程，所述自由移动切割行程是所述切割行程大于所述所需行程的部分，相当于扩展了切割区间，使其可以覆盖更多的连铸区间。

进一步，优选地，所述自由切割行程的长度在1.5m～6m范围内。

上述控制方法结合在线温度场跟踪模型，实施跟踪虚拟切割点和凝固终点，确定实际切割点位置，一旦实际切割点出现，即可判断和切割区的关系，条件具备即刻进行切割，最小化定尺铸坯在铸流内停留时间，最大化地优化现有工艺中铸坯在高温区的辐射，减少热量损失，提高定尺铸坯到达初轧的温度。

在一个优选实施例中，上述控制方法还包括：

判断实际切割点12是否在切割行程6内；

如果实际切割点12在所述切割行程6内，如图7所示，将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割，也就是说，当实际切割点产生时刻，如果实际切割点位于切割区之内，直接将切割装置移动到实际切割点处，即时进行切割；

如果实际切割切割点12不在所述切割行程6内，如图8所示，将切割装置移动到切割行程最前端(拉坯反向的最前端)，当实际切割点到达切割行程最前端时进行切割，也就是说，当实际切割点产生时刻，如果实际切割点位于切割区之外，则无法进行切割，随着时间的延续，实际切割点会后移，当到达切割区的其实位置后，将切割装置移动到切割区的起始位置并即时进行切割。

图9是本发明所述最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置的构成框图的示意图，如图3所示，所述控制装置包括：

设定模块10，设定虚拟切割点，所述虚拟切割点设定在与未切割铸坯的坯头沿铸坯反向一个定尺长度的距离处，所述虚拟切割点是随着未切割铸坯的坯头移动而变化的虚拟设定点；

凝固终点获得模块20，通过温度场跟踪模型跟踪铸坯的凝固终点；

第一判断模块30，判断凝固终点获得模块获得的未切割铸坯的凝固终点的位置是否不大于设定模块设定的所述虚拟切割点的位置，所述位置是与结晶器弯月面的距离；如果所述未切割铸坯的凝固终点不大于所述虚拟切割点的位置，发送第一信号给实际切割点获得模块，所述第一信号包括符合要求的所述虚拟切割点的位置；如果所述未切割铸坯的凝固终点大于所述虚拟切割点的位置，发送第二信号给追踪定位模块，所述第二信号包括不符合要求的虚拟切割点的位置和凝固终点的位置；

追踪定位模块40，接收到第一判断模块30的第二信号，追踪未切割铸坯的凝固点的位置，当凝固终点与坯头的距离不小于一个定尺切割的距离时，发送第三信号给实际切割点获得模块，所述第三信号包括符合要求的所述虚拟切割点的位置；

实际切割点获得模块50，接收第一判断模块30的第一信号和追踪定位模块的第三信号，分别将第一信号和第三信号对应的虚拟切割点作为实际切割点；

移动切割模块70，将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割。

在一个实施例中，所述设定模块10还设定所述切割装置的切割行程，所述切割行程是指所述切割装置的移动范围，所述切割行程不小于满足铸机最大拉速情况下切断铸坯所需行程。

优选地，所述设定模块设定的切割行程包括满足铸机最大拉速情况下切断铸坯的所需行程和自由移动切割行程，所述自由移动切割行程是所述切割行程大于所述所需行程的部分。

进一步优选地，所述设定模块设定的自由切割行程的长度在1.5m～6m范围内。

在一个优选实施例中，上述控制装置还包括：

第二判断模块60，判断实际切割点是否在切割行程内，如果实际切割点在所述切割行程内，发送第四信号给移动切割模块；如果实际切割切割点不在所述切割行程内，发送第五信号给移动切割模块，

其中，移动切割模块70接收第二判断模块的第四信号，将切割装置移动到实际切割点，切割装置对铸坯进行切割；接收第二判断的第五信号，将切割装置移动到切割行程最前端，当实际切割点到达切割行程最前端时，切割装置对铸坯进行切割。

在本发明的一个具体实施例中，国内某钢厂采用直送直轧工艺，断面为155X155mm小方坯，定尺长度为10m，切割采用液压剪，原设备中切割行程为1.2m，满足连铸4m/min拉速的切割速度要求。起切点为24.8m，即切割区间为24.8～26m，从24.8m开始切割，到26m之前必须切割完成。如表1所示，连铸拉速为4m/min情况凝固终点为23.5m，当坯头移动到33.5m时刻，完全凝固的铸坯已经有10m了，却不能切割，因为从起切点24.8m到33.5m之间并不满足10m定尺的要求，只有当坯头到34.8m时，才能从24.8m起切点开始切割。

表1

如上表1所示，连铸拉速为4m/min的情况，凝固终点为23.5m，在坯头移动到33.5m时刻，凝固终点位置为本发明的虚拟切割点位置，同时也是实际切割点位置，并且正好处在切割行程之内，在23.5m处即刻开始切割，相比与现有技术的24.8m切割点，铸坯少走了1.3m，按照4m/min拉速计算，铸坯少走了0.33min。同时，表1中给出了不同拉速下本申请和现有技术切割带来的定尺铸坯在铸流内停留的减小时间，从表1中可以看出，拉速越小，本专利节省的时间越多，拉速为3m/min情况下，减小时间为1.27min，按照高温铸坯表面温度温降30℃/min计算，至少定尺铸坯在出连铸和切割区后进入辊道输送前温度高45℃以上。

上述各实施例的控制方法和控制装置扩展了现有工艺流程中切割区间的功能，将完全取决于连铸浇注速度的连铸和切割区间进行整合，优化停留时间。通过系统工艺方法，最小化定尺铸坯在铸流内停留时间。优化现有直送直轧技术中限制性环节，最大化地优化现有工艺中铸坯在高温区的辐射，减少热量损失，提高定尺铸坯到达初轧的温度。适合在线跟踪模型的实现，从而实现在线控制。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims

1.一种最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法，其特征在于，包括：

通过温度场跟踪模型跟踪铸坯的凝固终点；

将切割装置移动到实际切割点对铸坯进行切割。

2.根据权利要求1所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法，其特征在于，还包括：

判断实际切割点是否在切割行程内；

4.根据权利要求2所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法，其特征在于，所述切割行程包括满足铸机最大拉速情况下切断铸坯的所需行程和自由移动切割行程，所述自由移动切割行程是所述切割行程大于所述所需行程的部分。

5.根据权利要求4所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制方法，其特征在于，还包括：

所述自由切割行程的长度在1.5m～6m范围内。

6.一种最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置，其特征在于，所述设定模块还设定所述切割装置的切割行程，所述切割行程是指所述切割装置的移动范围，所述切割行程不小于满足铸机最大拉速情况下切断铸坯所需行程。

8.根据权利要求7所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求7所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置，其特征在于，所述设定模块设定的切割行程包括满足铸机最大拉速情况下切断铸坯的所需行程和自由移动切割行程，所述自由移动切割行程是所述切割行程大于所述所需行程的部分。

10.根据权利要求9所述的最小化铸坯在铸流内停留时间的控制装置，其特征在于，所述设定模块设定的自由切割行程的长度在1.5m～6m范围内。