CN111097886A - 一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，属于冶金行业连铸工艺技术领域。本发明的技术方案是：A.控制结晶器液面不稳定产生的波动叠加频率范围的干扰幅度最低；B.控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动；（3）提高连铸机头部的设备精度；（4）使用新型高效双喷口喷嘴或新型脉冲控制喷嘴。本发明的有益效果是：极大减少了结晶器钢水卷渣导致的铸坯皮下夹杂缺陷，提高了最终产品的表面质量；极大减少了结晶器保护渣润滑不良、结晶器初生坯壳不均匀引起的连铸漏钢等恶性生产事故。

Description

一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法

技术领域

本发明涉及一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，属于冶金行业连铸工艺技术领域。

背景技术

在连铸机连续浇注过程中，结晶器作为一个动态平衡体，在单位时间内只要能够保证流入的钢水体积等于拉出的铸坯体积就能保证结晶器内的液位稳定。一旦流入或拉出的任何一方偏离了平衡，就会导致结晶器液面波动。结晶器液面波动不仅影响连铸生产的稳定，还会对铸坯质量产生很大影响。随着结晶器液面波动的加剧，铸坯皮下非金属夹杂物的含量显著增加，进而恶化了最终产品的表面质量。同时液面的波动也会带来结晶器钢水的卷渣，造成铸坯内部夹杂物含量超标，严重时会造成铸坯纵裂漏钢、或夹渣漏钢的恶性生产事故。

因此，研究结晶器内液面的波动原因以及如何控制液面波动，对于获得良好的铸坯质量、提高连铸生产效率以及生产洁净钢均具有重要的意义，但在国内外的连铸生产实践中，连铸结晶器液面波动的问题抑制没有得到很好解决，成为严重困扰连铸生产和铸坯质量的技术难题。通过对国内外有关连铸结晶器液面波动的30篇科技论文和21篇相关专利的技术分析，发现都认为连铸结晶器液面波动原因非常复杂，涉及因素包括机械设备、连铸工艺、电气控制、连铸耐材、钢水夹杂物形态及数量等等，而对结晶器液面波动的真正原因没有分析清楚，导致控制结晶器液面波动的具体措施也是多种多样，结晶器液面波动时好时差，得不到根本解决。

发明内容

本发明目的是提供一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，指出了结晶器液面波动的真正原因：结晶器液面波动主要是“长周期”和“短周期”两种波动合成的波动，由铸坯的非稳定鼓肚和结晶器液面不稳定产生波动的两个频率的互相叠加共振；通过改变其中任何一种波动的参数（振幅、振频、相位等），减轻和消除共振，从而有效控制连铸结晶器液面波动，极大减少了由于结晶器液面波动导致的结晶器钢水卷渣导致的铸坯皮下夹杂缺陷，提高了最终产品的表面质量；极大减少了由于结晶器液面波动导致的结晶器保护渣润滑不良、结晶器初生坯壳不均匀引起的连铸漏钢等恶性生产事故，解决长期困扰连铸生产和铸坯质量的技术难题，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，包含以下步骤：

A.控制结晶器液面不稳定产生的波动叠加频率范围的干扰幅度最低：（1）调节中间包塞棒控制机构的响应速度来调整结晶器液面波动频率；中间包塞棒控制机构的响应速度范围1000-10000，且针对不同钢簇，中间包塞棒的响应速度目标值不同；当结晶器钢液面出现频繁的较大的跳变时，在钢类限定范围内将塞棒响应速度值下调；当结晶器钢液面出现有周期性的波动时，在钢类限定范围内将塞棒响应速度值向上调；（2）调节中间包塞棒控制机构的其它参数来调整结晶器液面波动频率；①控制器增益参数：标准值300ms，振动高噪音时则减少至100ms；②控制器微分参数：标准值100ms，比较控制器的P部分和D部分，如果D部分小于P部分，并且振动太大，则以50ms为步长增加此值；通过以上步骤，控制结晶器液面不稳定产生波动的频率在0.5到1.5赫兹的范围内；

B.控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动：（1）调节连铸机辊缝参数的DetaH值，减小拉坯阻力，避免拉坯阻力过大造成拉坯打滑引起的液面波动；连铸机辊缝参数的DetaH值表示扇形段辊子对坯壳挤压的最大允许值，将DetaH值设定由60减小到40-50，减小DetaH设定值，当DetaH达到设定值时，凝固末端后的辊子会相应抬起，达到减小拉坯阻力的目的；（2）扇形段驱动辊的辊缝值调小0.1mm-0.3mm，消除驱动辊的机械间隙，增大驱动辊的压下量和拉坯力，减轻铸坯非稳定鼓肚带来的谐振扩大问题；（3）提高连铸机头部的设备精度：弯曲段与结晶器和1号扇形段的对弧精度≦0.3mm；弯曲段下部导向座的机械间隙≦0.2mm，消除铸坯机械振动带来的谐振扩大问题；（4）使用新型高效双喷口喷嘴或新型脉冲控制喷嘴，安装在连铸机二冷段上部，实现铸坯的强冷却，减轻铸坯的非稳定鼓肚；（5）适当改变生产铸坯的厚度规格或宽度规格来改变铸坯非稳定鼓肚引起波动的波动频率；铸坯厚度规格由210mm改为230mm以上；铸坯宽度规格改为1200mm以下；通过以上步骤，控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动频率在0.1到0.2赫兹的范围内。

所述A步骤中，中间包塞棒的响应速度目标值，包晶、中高碳钢目标值为3000，可调范围为2500-3500；低碳、超低碳钢目标值为3500，可调范围为3000-4500。

所述A步骤中，为了找到最佳的拟合参数，在调节中间包塞棒控制机构的响应速度过程中，以500为步长单位调整，并观察结晶器液面波动水平30秒，再决定下一步是否再调整，依此类推。如果调整无任何效果，则恢复系统目标值。

本发明的有益效果是：指出了结晶器液面波动的真正原因，即结晶器液面波动主要是“长周期”和“短周期”两种波动合成的波动，由铸坯的非稳定鼓肚和结晶器液面不稳定产生波动的两个频率的互相叠加共振；通过改变其中任何一种波动的参数（振幅、振频、相位等），减轻和消除共振，从而有效控制连铸结晶器液面波动，极大减少了由于结晶器液面波动导致的结晶器钢水卷渣导致的铸坯皮下夹杂缺陷，提高了最终产品的表面质量；极大减少了由于结晶器液面波动导致的结晶器保护渣润滑不良、结晶器初生坯壳不均匀引起的连铸漏钢等恶性生产事故，解决长期困扰连铸生产和铸坯质量的技术难题。

附图说明

图1为本发明铸坯非稳定鼓肚导致结晶器液面波动原理图；

图2为本发明结晶器液面共振现象导致的晶器液面波动示意图；

图3为本发明中间包塞棒控制机构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。

一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，包含以下步骤：

A.控制结晶器液面不稳定产生的波动叠加频率范围的干扰幅度最低：（1）调节中间包塞棒控制机构的响应速度来调整结晶器液面波动频率；中间包塞棒控制机构的响应速度范围1000-10000，且针对不同钢簇，中间包塞棒的响应速度目标值不同；当结晶器钢液面出现频繁的较大的跳变时，在钢类限定范围内将塞棒响应速度值下调；当结晶器钢液面出现有周期性的波动时，在钢类限定范围内将塞棒响应速度值向上调；（2）调节中间包塞棒控制机构的其它参数来调整结晶器液面波动频率；①控制器增益参数：标准值300ms，振动高噪音时则减少至100ms；②控制器微分参数：标准值100ms，比较控制器的P部分和D部分，如果D部分小于P部分，并且振动太大，则以50ms为步长增加此值；通过以上步骤，控制结晶器液面不稳定产生波动的频率在0.5到1.5赫兹的范围内；

B.控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动：（1）调节连铸机辊缝参数的DetaH值，减小拉坯阻力，避免拉坯阻力过大造成拉坯打滑引起的液面波动；连铸机辊缝参数的DetaH值表示扇形段辊子对坯壳挤压的最大允许值，将DetaH值设定由60减小到40-50，减小DetaH设定值，当DetaH达到设定值时，凝固末端后的辊子会相应抬起，达到减小拉坯阻力的目的；（2）扇形段驱动辊的辊缝值调小0.1mm-0.3mm，消除驱动辊的机械间隙，增大驱动辊的压下量和拉坯力，减轻铸坯非稳定鼓肚带来的谐振扩大问题；（3）提高连铸机头部的设备精度：弯曲段与结晶器和1号扇形段的对弧精度≦0.3mm；弯曲段下部导向座的机械间隙≦0.2mm，消除铸坯机械振动带来的谐振扩大问题；（4）使用新型高效双喷口喷嘴或新型脉冲控制喷嘴，安装在连铸机二冷段上部，实现铸坯的强冷却，减轻铸坯的非稳定鼓肚；（5）适当改变生产铸坯的厚度规格或宽度规格来改变铸坯非稳定鼓肚引起波动的波动频率；铸坯厚度规格由210mm改为230mm以上；铸坯宽度规格改为1200mm以下；通过以上步骤，控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动频率在0.1到0.2赫兹的范围内。

所述A步骤中，中间包塞棒的响应速度目标值，包晶、中高碳钢目标值为3000，可调范围为2500-3500；低碳、超低碳钢目标值为3500，可调范围为3000-4500。

所述A步骤中，为了找到最佳的拟合参数，在调节中间包塞棒控制机构的响应速度过程中，以500为步长单位调整，并观察结晶器液面波动水平30秒，再决定下一步是否再调整，依此类推。如果调整无任何效果，则恢复系统目标值。

通过步骤A和B，控制结晶器液面不稳定产生的长周期波动与铸坯非稳定鼓肚带来的短周期波动的振动频率不产生叠加共振，从而有效控制连铸结晶器钢水液面的周期性波动。

在实际应用中，210*1600mm的板坯连铸机，生产Q253等包晶钢时，连铸结晶器液面波动达到10-30mm，严重影响连铸的正常生产和铸坯质量。

经过技术攻关，将连铸机辊缝参数的DetaH值设定由60减小到40；扇形段驱动辊的辊缝值调小0.3mm；保证弯曲段与结晶器和1号扇形段的对弧精度≦0.3mm；弯曲段下部导向座的机械间隙≦0.2mm；主机弯曲段和1号扇形段采用奥钢联的新型脉冲控制喷嘴；铸坯厚度由210mm改为230mm，严格控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动频率在0.1到0.2赫兹的范围内，结晶器液面波动幅度降低10mm以内。在结晶器液面小幅波动时，进一步采取调节中间包塞棒控制机构的响应速度，由3000调整到3500；控制器增益参数减少至100ms；控制器微分参数增加到200ms，控制结晶器液面不稳定产生波动的频率在0.5到1.5赫兹的范围内，与铸坯非稳定鼓肚形成的波动不进行叠加共振，结晶器液面波动控制在5mm标准范围内，完全满足了连铸生产和质量的需要。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，其特征在于包含以下步骤：

A.控制结晶器液面不稳定产生的波动叠加频率范围的干扰幅度最低：（1）调节中间包塞棒控制机构的响应速度来调整结晶器液面波动频率；中间包塞棒控制机构的响应速度范围1000-10000，且针对不同钢簇，中间包塞棒的响应速度目标值不同；当结晶器钢液面出现频繁的较大的跳变时，在钢类限定范围内将塞棒响应速度值下调；当结晶器钢液面出现有周期性的波动时，在钢类限定范围内将塞棒响应速度值向上调；（2）调节中间包塞棒控制机构的其它参数来调整结晶器液面波动频率；①控制器增益参数：标准值300ms，振动高噪音时则减少至100ms；②控制器微分参数：标准值100ms，比较控制器的P部分和D部分，如果D部分小于P部分，并且振动太大，则以50ms为步长增加此值；通过以上步骤，控制结晶器液面不稳定产生波动的频率在0.5到1.5赫兹的范围内；

B.控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动：（1）调节连铸机辊缝参数的DetaH值，减小拉坯阻力，避免拉坯阻力过大造成拉坯打滑引起的液面波动；连铸机辊缝参数的DetaH值表示扇形段辊子对坯壳挤压的最大允许值，将DetaH值设定由60减小到40-50，减小DetaH设定值，当DetaH达到设定值时，凝固末端后的辊子会相应抬起，达到减小拉坯阻力的目的；（2）扇形段驱动辊的辊缝值调小0.1mm-0.3mm，消除驱动辊的机械间隙，增大驱动辊的压下量和拉坯力，减轻铸坯非稳定鼓肚带来的谐振扩大问题；（3）提高连铸机头部的设备精度：弯曲段与结晶器和1号扇形段的对弧精度≦0.3mm；弯曲段下部导向座的机械间隙≦0.2mm，消除铸坯机械振动带来的谐振扩大问题；（4）使用新型高效双喷口喷嘴或新型脉冲控制喷嘴，安装在连铸机二冷段上部，实现铸坯的强冷却，减轻铸坯的非稳定鼓肚；（5）适当改变生产铸坯的厚度规格或宽度规格来改变铸坯非稳定鼓肚引起波动的波动频率；铸坯厚度规格由210mm改为230mm以上；铸坯宽度规格改为1200mm以下；通过以上步骤，控制铸坯非稳定鼓肚导致的低频率范围内的波动频率在0.1到0.2赫兹的范围内。

2.根据权利要求1所述的一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，其特征在于：所述A步骤中，中间包塞棒的响应速度目标值，包晶、中高碳钢目标值为3000，可调范围为2500-3500；低碳、超低碳钢目标值为3500，可调范围为3000-4500。

3.根据权利要求1所述的一种抑制连铸结晶器液面波动的稳态浇铸工艺方法，其特征在于：所述A步骤中，为了找到最佳的拟合参数，在调节中间包塞棒控制机构的响应速度过程中，以500为步长单位调整，并观察结晶器液面波动水平30秒，再决定下一步是否再调整，依此类推，如果调整无任何效果，则恢复系统目标值。

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