CN110947924A - 适合结晶器的在线热调宽方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适合结晶器的在线热调宽方法，包括判断步骤、短距调宽步骤以及长距调宽步骤；针对现有技术中存在的调宽时间长、漏钢风险高的问题，通过根据调宽前后的宽度改变量合理进行选择模型曲线的方法，一次在线快速完成调宽调锥过程，具有快速高效，锥度变化合理，有效减小漏钢风险的优点。

Description

适合结晶器的在线热调宽方法

技术领域

本发明涉及结晶器调宽控制方法领域，具体地，涉及一种适合结晶器的在线热调宽方法。

背景技术

板坯连铸机的结晶器上宽下窄，是由两块宽边铜板和两块窄边铜板构成的梯形漏斗，两个宽边铜板之间的距离一般固定不变的，而窄边铜板之间的距离是可变的，并且两块窄边铜板之间有一个锥度，铜板的背面安装有冷却水水箱，两块窄边铜板的冷却水水箱(下称窄边水箱)通过销轴与四根推杆相联接，两块窄边水箱外部设有机械传动式结晶器调宽装置，机械式调宽装置是由电动机带动丝杆转动，丝杆上的丝母用键固定在推杆里，随着丝杆的转动，推杆带动窄边水箱沿宽边铜板移动，实现了窄边铜板宽度的调整，称之为调宽。

传统板坯连铸机生产时，为生产不同断面板坯时必须强制终止浇铸，重新离线调整板坯宽度后继续生产。这种方法仅适合板坯宽度单一的生产方式，对于生产多断面板坯的产线，这种方法制约生产效率、造成资源浪费。

现代冶金技术是通过结晶器在线热调宽来实现连续多断面浇铸的，但是在实际连铸机生产过程中，每次调宽前后的结晶器宽度的变化量是变化的，一旦变化量过大时，现在的调宽方法需要进行多次调整动作，直至达到需要的目标断面宽度。

如专利文献CN102294455A公开的一种板坯连铸机结晶器的不停止浇注高速短边调宽方法，通过基于短边铜板分阶段设计出多个旋转原点(A,B,C,D)，以每个阶段的旋转原点(A,B,C,D)为圆心进行分多次旋转变锥，直至铜板的锥度为0；然后再以短边上口的旋转原点(H,G,F,E)为圆心进行多次恢复性旋转变锥，直至达到目标锥度。

又如专利文献CN102699292A公开的一种结晶器热调宽方法及其结晶器楔形坯，通过两段外切的弧线，分两步直接进行调宽，弧度的变化分别从0变化到a，到达中间预设位置后作匀减速曲线运动从a再次变化到0，同时窄边顶端运行一段时间后，窄边低端也按照同样的曲线进行运动，这样将调宽和调锥一并完成。

但上述举例的现有技术均存在着一些不足之处：前者完成一次锥度调节需要进行多次锥度变换，一旦调宽前后的宽度变化过大时(单边大于100mm以上)，需要多次重复进行调宽过程(A,B,C,D,H,G,F,E)，一方面调宽需要的时间较长，另一方面调宽过程中存在多次锥度为0的调宽时间点，调宽存在漏钢的风险点较大；后者由于a弧度值的限制，使得窄边的移动量有限，如果当调宽量变大时，此时的弧度a不能满足一次变化就能达到目标宽度，同时如果a角度过大，一方面有机械最大锥度的限制条件，使得a值不能过大；另一方面如果a值选择得不合适，将使得窄边铜板锥度变大后引起漏钢风险。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适合结晶器的在线热调宽方法。

根据本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法，适用于包括调宽部件的结晶器，包括：

判断步骤：根据初始参数，通过设定的第一条件进行判断，若满足第一条件，则进入短距调宽步骤，否则，则进入长距调宽步骤；

短距调宽步骤：计算调宽部件的中间参数，以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数，然后以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

长距调宽步骤：计算调宽部件的第一参数和第二参数，以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数，随后以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数，再以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

所述调宽部件包括调宽部件第一部分和调宽部件第二部分，所述半宽度为调宽部件第一部分相对结晶器中心线的距离，所述锥度为调宽部件第一部分相对于结晶器中心线的距离与调宽部件第二部分相对于结晶器中心线的距离之差，所述位置为调宽部件、调宽部件第一部分或者调宽部件第二部分相对于结晶器中心线的距离，将垂直指向结晶器中心线的方向记为径向，并将垂直远离结晶器中心线的方向记为径向的正方向；

所述初始参数包括拉速值V_c、浇注钢种的调宽系数ηw、βw、A、B、V_Tmax、调宽部件的长度L、初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim；

其中,拉速值V_c表示连铸机浇铸方向的速度值，调宽系数A、B为径向速度最大值调节系数，调宽系数ηw为上部下部径向速度差调节系数，调宽系数βw为上部径向速度初始值调节系数，V_Tmax为当调宽部件第一部分的径向速度最大值，速度单位均为mm/min，加速度单位均为mm/min²，时间单位均为s。

优选地，所述判断步骤包括：

步骤101：获取拉速值V_c、浇注钢种的调宽系数ηw、βw、A、b、V_Tmax、调宽部件的长度L、初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim；

步骤102：计算调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref和调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref：

V_Tref＝±(A×V_c+B)×ηw×βw

V_Bref＝±[V_Tref-ηw×(A×V_c+B)]

其中，±表示V_Tref和V_Bref的方向，能够通过初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤103：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref：

V_max＝A×V_c+B

V_d＝ηw×V_max

其中，V_max为调宽部件的径向速度最大值，V_d为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的速度差，±表示a_ref的方向，能够通过初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤104：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的移动时间参考值T_ref：

步骤105：计算调宽部件第一部分的径向移动距离参考值ΔU_Tref和调宽部件第二部分的径向移动距离参考值ΔU_Bref：

步骤106：计算调宽过程中，调宽部件宽度变化量的理论值ΔW_c：

步骤107：通过设定的第一条件进行判断，所述第一条件为：

若满足第一条件，则进入短距调宽步骤，否则，则进入长距调宽步骤。

优选地，所述短距调宽步骤包括：

步骤21：计算调宽部件的中间参数，以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数；其中，中间参数包括调宽部件的中间锥度C₁₂、调宽部件第一部分的中间位置W_T12以及调宽部件第二部分的中间位置W_B12；

步骤22：以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

所述长距调宽步骤包括：

步骤23：计算调宽部件的第一参数，以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数；其中，第一参数包括调宽部件第一部分的第一位置W_T34、调宽部件第二部分的第一位置W_B34以及调宽部件中心线的第一位置W_C34；

步骤24：计算调宽部件的第二参数，以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数；其中，第二参数包括调宽部件第一部分的第二位置W_T45、调宽部件第二部分的第二位置W_B45以及调宽部件中心线的第二位置W_C45；

步骤25：以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim。

优选地，所述步骤21包括：

步骤211：采用调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref作为调宽部件第一部分的第一径向初速度V_T1s，调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref作为调宽部件第二部分的第一径向初速度V_B1s：

V_T1s＝V_Tref

V_B1s＝V_Bref

步骤212：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第一径向加速度a₁：

a₁＝a_ref

步骤213：根据结晶器中心宽度变化量的理论值ΔW_c，以及结晶器中心宽度点初始速度值

计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第一移动时间T₁：

步骤214：计算调宽部件第一部分的第一径向移动距离ΔU_T1和调宽部件第二部分的第一径向移动距离ΔU_B1：

步骤215：计算调宽部件的中间锥度C₁₂：

C₁₂＝C₀+ΔU_T1-ΔU_b1

步骤216：计算调宽部件第一部分的中间位置W_T12和调宽部件第二部分的中间位置W_B12：

W_T12＝W₀+ΔU_T1

W_B12＝W₀-C₀+ΔU_B1

步骤217：以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数；

其中，中间参数包括调宽部件的中间锥度C₁₂、调宽部件第一部分的中间位置W_T12以及调宽部件第二部分的中间位置W_B12；第一运动模式是指以V_T1s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B1s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₁为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₁时间。

优选地，所述步骤22包括：

步骤221：计算调宽部件第一部分的第二径向移动距离ΔU_T2：

ΔU_T2＝W_Taim-W_T12

其中，W_Taim为调宽部件第一部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤222：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第二径向加速度a₂：

a₂＝-a₁

步骤223：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第二移动时间T₂：

其中V_T2s为调宽部件第一部分的第二径向初速度，数值上等于调宽部件第一部分的第一径向末速度V_T1e，能够通过V_Tref、a_ref以及T₁计算得到：

V_T2s＝V_T1e＝V_Tref+a_ref×T₁

步骤224：计算调宽部件第二部分的第二径向初速度V_B2s：

其中，W_Baim为调宽部件第二部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤225：以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

其中第二运动模式是指以V_T2s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B2s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₂为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₂时间。

优选地，所述步骤23包括：

步骤231：采用调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref作为调宽部件第一部分的第三径向初速度V_T3s，调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref作为调宽部件第二部分的第三径向初速度V_B3s：

V_T3s＝V_Tref

V_B3s＝V_Bref

步骤232：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第三径向加速度a₃：

a₃＝a_ref

步骤233：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的移动时间参考值T_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第三移动时间T₃：

T₃＝T_ref

步骤234：采用调宽部件第一部分的径向移动距离参考值ΔU_Tref作为调宽部件第一部分的第三径向移动距离ΔU_T3，调宽部件第二部分的径向移动距离参考值ΔU_Bref作为调宽部件第二部分的第三径向移动距离ΔU_B3：

ΔU_T3＝ΔU_Tref

ΔU_B3＝ΔU_Bref

步骤235：计算调宽部件第一部分的第一位置W_T34和调宽部件第二部分的第一位置W_B34：

W_T34＝W₀+ΔU_T3

W_B34＝W₀-C₀+ΔU_B3

步骤236：计算调宽部件的第一位置W_C34：

步骤237：计算结晶器中心线的第一位置变化ΔW_C3：

步骤238：以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数；

其中第一参数包括调宽部件第一部分的第一位置W_T34、调宽部件第二部分的第一位置W_B34以及调宽部件中心线的第一位置W_C34；第三运动模式是指以V_T3s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B3s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₃为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₃时间。

优选地，所述步骤24包括：

步骤241：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第四速度V₄：

步骤242：计算调宽部件的第二位置W_C45：

步骤243：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第四时间T₄：

步骤244：计算调宽部件第一部分的第四径向移动距离ΔU_T4和调宽部件第二部分的第四径向移动距离ΔU_B4：

ΔU_T4＝ΔU_B4＝W_C45-W_C34

步骤245：计算调宽部件第一部分的第二位置W_T45和调宽部件第二部分的第二位置W_B45：

W_T45＝W_T34+ΔU_T4

W_B45＝W_B34+ΔU_B4

步骤246：以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数；

其中第二参数包括调宽部件第一部分的第二位置W_T45、调宽部件第二部分的第二位置W_B45以及调宽部件中心线的第二位置W_C45；第四运动模式是指以V₄为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向速度匀速运动T₄时间。

优选地，所述步骤25包括：

步骤251：计算调宽部件第一部分的第五径向移动距离ΔU_T5：

ΔU_T5＝W_Taim-W_T45

其中，W_Taim为调宽部件第一部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤252：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第五加速度a₅：

a₅＝-a₃

步骤253：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第五移动时间T₅：

步骤254：计算调宽部件第一部分的的第五径向初速度V_T5s和调宽部件第二部分的的第五径向初速度V_B5s：

V_T5s＝V₄

其中，W_Baim为调宽部件第二部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤255：以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

其中第五运动模式是指以V_T5s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B5s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₅为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₅时间。

优选地，所述调宽部件包括结晶器窄边驱动装置，所述调宽部件第一部分包括结晶器窄边驱动装置的上部，所述调宽部件第二部分包括结晶器窄边驱动装置的底部。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时上述的适合结晶器的在线热调宽方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够根据结晶器的宽度改变量自动选择不同的调宽方法，提高调宽效率；

2、本发明提供的调宽方法一次完成，能够减少调宽过程所需的时间；

3、本发明提供的调宽方法避开了锥度为零的情况，有效降低了调宽带来的漏钢风险。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法中长距调宽过程在调大模式下的示意图；

图2为本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法中长距调宽过程在调小模式下的示意图；

图3为本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法中短距调宽过程在调大模式下的示意图；

图4为本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法中短距调宽过程在调小模式下的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法，适用于包括调宽部件的结晶器，包括：

判断步骤：根据初始参数，通过设定的第一条件进行判断，若满足第一条件，则进入短距调宽步骤，否则，则进入长距调宽步骤；

短距调宽步骤：计算调宽部件的中间参数，以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数，然后以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

长距调宽步骤：计算调宽部件的第一参数和第二参数，以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数，随后以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数，再以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

所述调宽部件包括调宽部件第一部分和调宽部件第二部分，所述半宽度为调宽部件第一部分相对结晶器中心线的距离，所述锥度为调宽部件第一部分相对于结晶器中心线的距离与调宽部件第二部分相对于结晶器中心线的距离之差，所述位置为调宽部件、调宽部件第一部分或者调宽部件第二部分相对于结晶器中心线的距离，将垂直指向结晶器中心线的方向记为径向，并将垂直远离结晶器中心线的方向记为径向的正方向；

所述初始参数包括拉速值V_c、浇注钢种的调宽系数ηw、βw、A、B、V_Tmax、调宽部件的长度L、初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim；

其中,拉速值V_c表示连铸机浇铸方向的速度值，调宽系数A、B为径向速度最大值调节系数，调宽系数ηw为上部下部径向速度差调节系数，调宽系数βw为上部径向速度初始值调节系数，V_Tmax为当调宽部件第一部分的径向速度最大值，速度单位均为mm/min，加速度单位均为mm/min²，时间单位均为s。

优选地，所述判断步骤包括：

步骤101：获取拉速值V_c、浇注钢种的调宽系数ηw、βw、A、B、V_Tmax、调宽部件的长度L、初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim；

步骤102：计算调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref和调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref：

V_Tref＝±(A×V_c+B)×ηw×βw

V_Bref＝±[V_Tref-ηw×(A×V_c+B)]

其中，±表示V_Tref和V_Bref的方向，能够通过初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤103：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref：

V_max＝A×V_c+B

V_d＝ηw×V_max

其中，V_max为调宽部件的径向速度最大值，V_d为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的速度差，±表示a_ref的方向，能够通过初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤104：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的移动时间参考值T_ref：

步骤105：计算调宽部件第一部分的径向移动距离参考值ΔU_Tref和调宽部件第二部分的径向移动距离参考值ΔU_Bref：

步骤106：计算调宽过程中，调宽部件宽度变化量的理论值ΔW_c：

步骤107：通过设定的第一条件进行判断，所述第一条件为：

若满足第一条件，则进入短距调宽步骤，否则，则进入长距调宽步骤。

具体地，所述短距调宽步骤包括：

步骤21：计算调宽部件的中间参数，以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数；其中，中间参数包括调宽部件的中间锥度C₁₂、调宽部件第一部分的中间位置W_T12以及调宽部件第二部分的中间位置W_B11；

步骤22：以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

所述长距调宽步骤包括：

步骤23：计算调宽部件的第一参数，以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数；其中，第一参数包括调宽部件第一部分的第一位置W_T34、调宽部件第二部分的第一位置W_B34以及调宽部件中心线的第一位置W_C34；

步骤24：计算调宽部件的第二参数，以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数；其中，第二参数包括调宽部件第一部分的第二位置W_T45、调宽部件第二部分的第二位置W_B45以及调宽部件中心线的第二位置W_C45；

步骤25：以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim。

更具体地，所述步骤21包括：

步骤211：采用调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref作为调宽部件第一部分的第一径向初速度V_T1s，调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref作为调宽部件第二部分的第一径向初速度V_B1s：

V_T1s＝V_Tref

V_B1s＝V_Bref

步骤212：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第一径向加速度a₁：

a₁＝a_ref

步骤213：根据结晶器中心宽度变化量的理论值ΔW_c，以及结晶器中心宽度点初始速度值

计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第一移动时间T₁：

步骤214：计算调宽部件第一部分的第一径向移动距离ΔU_T1和调宽部件第二部分的第一径向移动距离ΔU_B1：

步骤215：计算调宽部件的中间锥度C₁₂：

C₁₂＝C₀+ΔU_T1-ΔU_B1

步骤216：计算调宽部件第一部分的中间位置W_T12和调宽部件第二部分的中间位置W_B12：

W_T12＝W₀+ΔU_T1

W_B12＝W₀-C₀+ΔU_B1

步骤217：以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数；

其中，中间参数包括调宽部件的中间锥度C₁₂、调宽部件第一部分的中间位置W_T12以及调宽部件第二部分的中间位置W_B12；第一运动模式是指以V_T1s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B1s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₁为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₁时间。

所述步骤22包括：

步骤221：计算调宽部件第一部分的第二径向移动距离ΔU_T2：

ΔU_T2＝W_Taim-W_T12

其中，W_Taim为调宽部件第一部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤222：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第二径向加速度a₂：

a₂＝-a₁

步骤223：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第二移动时间T₂：

其中V_T2s为调宽部件第一部分的第二径向初速度，数值上等于调宽部件第一部分的第一径向末速度V_T1e，能够通过V_Tref、a_ref以及T₁计算得到：

V_T2s＝V_T1e＝V_Tref+a_ref×T₁

步骤224：计算调宽部件第二部分的第二径向初速度V_B2s：

其中，W_Baim为调宽部件第二部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤225：以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

其中第二运动模式是指以V_T2s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B2s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₂为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₂时间。

所述步骤23包括：

步骤231：采用调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref作为调宽部件第一部分的第三径向初速度V_T3s，调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref作为调宽部件第二部分的第三径向初速度V_B3s：

V_T3s＝V_Tref

V_B3s＝V_Bref

步骤232：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第三径向加速度a₃：

a₃＝a_ref

步骤233：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的移动时间参考值T_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第三移动时间T₃：

T₃＝T_ref

步骤234：采用调宽部件第一部分的径向移动距离参考值ΔU_Tref作为调宽部件第一部分的第三径向移动距离ΔU_T3，调宽部件第二部分的径向移动距离参考值ΔU_Bref作为调宽部件第二部分的第三径向移动距离ΔU_B3：

ΔU_T3＝ΔU_Tref

ΔU_B3＝ΔU_Bref

步骤235：计算调宽部件第一部分的第一位置W_T34和调宽部件第二部分的第一位置W_B34：

W_T34＝W₀+ΔU_T3

W_B34＝W₀-C₀+ΔU_B3

步骤236：计算调宽部件的第一位置W_C34：

步骤237：计算结晶器中心线的第一位置变化ΔW_C3：

步骤238：以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数；

其中第一参数包括调宽部件第一部分的第一位置W_T34、调宽部件第二部分的第一位置W_B34以及调宽部件中心线的第一位置W_C34；第三运动模式是指以V_T3s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B3s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₃为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₃时间。

所述步骤24包括：

步骤241：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第四速度V₄：

步骤242：由于步骤23中调宽部件的位置变化与步骤25过程中调宽部件的位置变化相等，所以通过下式计算调宽部件的第二位置W_C45：

步骤243：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第四时间T₄：

步骤244：计算调宽部件第一部分的第四径向移动距离ΔU_T4和调宽部件第二部分的第四径向移动距离ΔU_B4：

ΔU_T4＝ΔU_B4＝W_C45-W_C34

步骤245：计算调宽部件第一部分的第二位置W_T45和调宽部件第二部分的第二位置W_B45：

W_T45＝W_T34+ΔU_T4

W_B45＝W_B34+ΔU_B4

步骤246：以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数；

其中第二参数包括调宽部件第一部分的第二位置W_T45、调宽部件第二部分的第二位置W_B45以及调宽部件中心线的第二位置W_C45；第四运动模式是指以V₄为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向速度匀速运动T₄时间。

所述步骤25包括：

步骤251：计算调宽部件第一部分的第五径向移动距离ΔU_T5：

ΔU_T5＝W_Taim-W_T45

其中，W_Taim为调宽部件第一部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤252：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第五加速度a₅：

a₅＝-a₃

步骤253：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第五移动时间T₅：

步骤254：计算调宽部件第一部分的的第五径向初速度V_T5s和调宽部件第二部分的的第五径向初速度V_B5s：

V_T5s＝V₄

其中，W_Baim为调宽部件第二部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤255：以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

其中第五运动模式是指以V_T5s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B5s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₅为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₅时间。

所述调宽部件包括结晶器窄边驱动装置，所述调宽部件第一部分包括结晶器窄边驱动装置的上部，所述调宽部件第二部分包括结晶器窄边驱动装置的底部。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时上述的适合结晶器的在线热调宽方法的步骤。

进一步地，所述调宽部件包括结晶器窄边驱动装置，所述调宽部件第一部分包括结晶器窄边驱动装置的上部，所述调宽部件第二部分包括结晶器窄边驱动装置的底部。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时上述的适合结晶器的在线热调宽方法的步骤。

更进一步地，本发明提供的适合结晶器的在线热调宽方法能够通过包括过程控制服务器L2、现场操作面板、人机接口HMI以及西门子PLC的调宽系统实现：人机接口输入调宽参数，PLC接受到调宽参数后，根据L2过程数据启动调宽过程，PLC计算结晶器短边上下缸的位置，将设定值传递给驱动装置。驱动装置接受到位置信号后，控制步进式液压缸动作，同时驱动装置接受来着液压缸的位置信号，进行实时比较和控制。驱动装置根据PLC实时下发的位置信号进行位置控制，直到达到目标值。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适合结晶器的在线热调宽方法，适用于包括调宽部件的结晶器，其特征在于，包括：

判断步骤：根据初始参数，通过设定的第一条件进行判断，若满足第一条件，则进入短距调宽步骤，否则，则进入长距调宽步骤；

短距调宽步骤：计算调宽部件的中间参数，以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数，然后以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

长距调宽步骤：计算调宽部件的第一参数和第二参数，以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数，随后以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数，再以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

所述调宽部件包括调宽部件第一部分和调宽部件第二部分，所述半宽度为调宽部件第一部分相对结晶器中心线的距离，所述锥度为调宽部件第一部分相对于结晶器中心线的距离与调宽部件第二部分相对于结晶器中心线的距离之差，所述位置为调宽部件、调宽部件第一部分或者调宽部件第二部分相对于结晶器中心线的距离，将垂直指向结晶器中心线的方向记为径向，并将垂直远离结晶器中心线的方向记为径向的正方向；

所述初始参数包括拉速值V_c、浇注钢种的调宽系数ηw、βw、A、B、V_Tmax、调宽部件的长度L、初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim；

其中,拉速值V_c表示连铸机浇铸方向的速度值，调宽系数A、B为径向速度最大值调节系数，调宽系数ηw为上部下部径向速度差调节系数，调宽系数βw为上部径向速度初始值调节系数，V_Tmax为当调宽部件第一部分的径向速度最大值。

2.根据权利要求1所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述判断步骤包括：

步骤101：获取拉速值V_c、浇注钢种的调宽系数ηw、βw、A、B、V_Tmax、调宽部件的长度L、初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim；

步骤102：计算调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref和调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref：

V_Tref＝±(A×V_c+B)×ηw×βw

V_Bref＝±[V_Tref-ηw×(A×V_c+B)]

其中，±表示V_Tref和V_Bref的方向，能够通过初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤103：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref：

V_max＝A×V_c+B

V_d＝ηw×V_max

其中，V_max为调宽部件的径向速度最大值，V_d为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的速度差，±表示a_ref的方向，能够通过初始半宽度W₀、初始锥度C₀、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤104：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的移动时间参考值T_ref：

步骤105：计算调宽部件第一部分的径向移动距离参考值ΔU_Tref和调宽部件第二部分的径向移动距离参考值ΔU_Bref：

步骤106：计算调宽过程中，调宽部件宽度变化量的理论值ΔW_c：

步骤107：通过设定的第一条件进行判断，所述第一条件为：

若满足第一条件，则进入短距调宽步骤，否则，则进入长距调宽步骤。

3.根据权利要求2所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于：

所述短距调宽步骤包括：

步骤21：计算调宽部件的中间参数，以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数；其中，中间参数包括调宽部件的中间锥度C₁₂、调宽部件第一部分的中间位置W_T12以及调宽部件第二部分的中间位置W_B12；

步骤22：以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

所述长距调宽步骤包括：

步骤23：计算调宽部件的第一参数，以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数；其中，第一参数包括调宽部件第一部分的第一位置W_T34、调宽部件第二部分的第一位置W_B34以及调宽部件中心线的第一位置W_C34；

步骤24：计算调宽部件的第二参数，以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数；其中，第二参数包括调宽部件第一部分的第二位置W_T45、调宽部件第二部分的第二位置W_B45以及调宽部件中心线的第二位置W_C45；

步骤25：以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim。

4.根据权利要求3所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述步骤21包括：

步骤211：采用调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref作为调宽部件第一部分的第一径向初速度V_T1s，调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref作为调宽部件第二部分的第一径向初速度V_B1s：

V_T1s＝V_Tref

V_B1s＝V_Bref

步骤212：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第一径向加速度a₁：

a₁＝a_ref

步骤213：根据结晶器中心宽度变化量的理论值ΔW_c，以及结晶器中心宽度点初始速度值

计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第一移动时间T₁：

步骤214：计算调宽部件第一部分的第一径向移动距离ΔU_T1和调宽部件第二部分的第一径向移动距离ΔU_B1：

步骤215：计算调宽部件的中间锥度C₁₂：

C₁₂＝C₀+ΔU_T1-ΔU_B1

步骤216：计算调宽部件第一部分的中间位置W_T12和调宽部件第二部分的中间位置W_B12：

W_T12＝W₀+ΔU_T1

W_B12＝W₀-C₀+ΔU_B1

步骤217：以第一运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到中间参数；

其中，中间参数包括调宽部件的中间锥度C₁₂、调宽部件第一部分的中间位置W_T12以及调宽部件第二部分的中间位置W_B12；第一运动模式是指以V_T1s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B1s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₁为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₁时间。

5.根据权利要求4所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述步骤22包括：

步骤221：计算调宽部件第一部分的第二径向移动距离ΔU_T2：

ΔU_T2＝W_Taim-W_T12

其中，W_Taim为调宽部件第一部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤222：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第二径向加速度a₂：

a₂＝-a₁

步骤223：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第二移动时间T₂：

其中V_T2s为调宽部件第一部分的第二径向初速度，数值上等于调宽部件第一部分的第一径向末速度V_T1e，能够通过V_Tref、a_ref以及T₁计算得到：

V_T2s＝V_T1e＝V_Tref+a_ref×T₁

步骤224：计算调宽部件第二部分的第二径向初速度V_B2s：

其中，W_Baim为调宽部件第二部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤225：以第二运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

其中第二运动模式是指以V_T2s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B2s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₂为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₂时间。

6.根据权利要求3所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述步骤23包括：

步骤231：采用调宽部件第一部分的径向速度参考值V_Tref作为调宽部件第一部分的第三径向初速度V_T3s，调宽部件第二部分的径向速度参考值V_Bref作为调宽部件第二部分的第三径向初速度V_B3s：

V_T3s＝V_Tref

V_B3s＝V_Bref

步骤232：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向加速度参考值a_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第三径向加速度a₃：

a₃＝a_ref

步骤233：采用调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的移动时间参考值T_ref作为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第三移动时间T₃：

T₃＝T_ref

步骤234：采用调宽部件第一部分的径向移动距离参考值ΔU_Tref作为调宽部件第一部分的第三径向移动距离ΔU_T3，调宽部件第二部分的径向移动距离参考值ΔU_Bref作为调宽部件第二部分的第三径向移动距离ΔU_B3：

ΔU_T3＝ΔU_Tref

ΔU_B3＝ΔU_Bref

步骤235：计算调宽部件第一部分的第一位置W_T34和调宽部件第二部分的第一位置W_B34：

W_T34＝W₀+ΔU_T3

W_B34＝W₀-C₀+ΔU_B3

步骤236：计算调宽部件的第一位置W_C34：

步骤237：计算结晶器中心线的第一位置变化ΔW_C3：

步骤238：以第三运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第一参数；

其中第一参数包括调宽部件第一部分的第一位置W_T34、调宽部件第二部分的第一位置W_B34以及调宽部件中心线的第一位置W_C34；第三运动模式是指以V_T3s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B3s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₃为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₃时间。

7.根据权利要求6所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述步骤24包括：

步骤241：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第四速度V₄：

步骤242：计算调宽部件的第二位置W_C45：

步骤243：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第四时间T₄：

步骤244：计算调宽部件第一部分的第四径向移动距离ΔU_T4和调宽部件第二部分的第四径向移动距离ΔU_B4：

ΔU_T4＝ΔU_B4＝W_C45-W_C34

步骤245：计算调宽部件第一部分的第二位置W_T45和调宽部件第二部分的第二位置W_B45：

W_T45＝W_T34+ΔU_T4

W_B45＝W_B34+ΔU_B4

步骤246：以第四运动模式使调宽部件运动直至调宽部件达到第二参数；

其中第二参数包括调宽部件第一部分的第二位置W_T45、调宽部件第二部分的第二位置W_B45以及调宽部件中心线的第二位置W_C45；第四运动模式是指以V₄为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的径向速度匀速运动T₄时间。

8.根据权利要求7所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述步骤25包括：

步骤251：计算调宽部件第一部分的第五径向移动距离ΔU_T5：

ΔU_T5＝W_Taim-W_T45

其中，W_Taim为调宽部件第一部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤252：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第五加速度a₅：

a₅＝-a₃

步骤253：计算调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的第五移动时间T₅：

步骤254：计算调宽部件第一部分的的第五径向初速度V_T5s和调宽部件第二部分的的第五径向初速度V_B5s：

V_T5s＝V₄

其中，W_Baim为调宽部件第二部分的目标位置，能够通过调宽部件的长度L、目标半宽度W_aim以及目标锥度C_aim计算得到；

步骤255：以第五运动模式使调宽部件运动直至调宽部件的半宽度、锥度分别等于W_aim、C_aim；

其中第五运动模式是指以V_T5s为调宽部件第一部分的径向初速度，以V_B5s为调宽部件第二部分的径向初速度，以a₅为调宽部件第一部分和调宽部件第二部分的加速度，运动T₅时间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的适合结晶器的在线热调宽方法，其特征在于，所述调宽部件包括结晶器窄边驱动装置，所述调宽部件第一部分包括结晶器窄边驱动装置的上部，所述调宽部件第二部分包括结晶器窄边驱动装置的底部。

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的适合结晶器的在线热调宽方法的步骤。

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