CN111468694A - 一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法 - Google Patents

一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法，属于钢铁冶金连铸技术领域。按照起步过程中结晶器内钢水液面的变化，将液面高度划分为L0、L1、L2、L3四个高度；并按照L0～L1、L1～L2、L2～L3、L3～四个阶段设定起步拉速进行起步自动控制。本发明的控制方法可以使结晶器钢水液面高度平稳上升，达到设定目标结晶器液位时，自动切换为液面监控系统拉速自动控制，实现开浇自动起步。本发明解决了小方坯连铸机人工开浇手动起步拉速波动大、结晶器液面控制不平稳的问题，实现了定径浇注工艺开浇自动起步、标准化作业，提高了连铸机自动化水平，大大增加了开浇成功率。

Description

一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法
技术领域
本发明涉及一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法，属于钢铁冶金连铸技术领域。
背景技术
目前连铸机中间包浇注普遍有塞棒、滑板、定径滑块三种工艺，其中小方坯连铸机中间包浇注一般采取塞棒、定径滑块工艺，开浇中间包有自动、手动两种方式，国内大部分连铸机采用传统的手动开浇技术，且国内外自动开浇方式均是基于在塞棒、滑板浇注工艺基础上研究实施的。
连铸机采取自动开浇起步工艺，可以通过中间包塞棒、滑板对中间包流入结晶器内钢水进行有效控制，从而实现起步时拉速、结晶器液面的稳定、均匀升高，对于稳定开浇起步生产操作，改善劳动条件、节约劳动力具有重要意义。
铸坯横断面四边长度基本相等的称为方坯，方坯包括大方坯和小方坯。小方坯横断面多为150×150、160×160、165×165mm2等规格，由于规格断面小，拉速普遍较快，产品种类较多，多用来生产螺纹钢、碳素结构钢、低合金钢、优质碳素结构钢等等产品。
但是小方坯连铸机定径浇注工艺时，受到定径滑块限制，采用现有控制方法无法对中间包流入结晶器内钢水的流量进行有效控制，采用开浇手动给定拉速起步，起步拉速波动大、结晶器液面控制不平稳，起步操作不标准，容易造成开浇拉漏生产事故。迄今为止，尚未有小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步方法的公开报道。冶金生产连铸技术领域也没有小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步方法的应用。
发明内容
本发明的目的是为解决小方坯连铸机定径浇注工艺开浇手动起步拉速波动大、结晶器液面控制不平稳的问题，提供一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法。
本发明设计一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇起步拉速控制模型，按照起步过程中结晶器内钢水液面的变化，将液面高度划分为L0、L1、L2、L3四个高度；并按照L0～L1、L1～L2、L2～L3、L3～四个阶段设定起步拉速进行起步自动控制。保持起步拉速、结晶器液面平稳控制，实现定径浇注工艺开浇自动起步、标准化作业，提高连铸机开浇成功率。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法，包括以下步骤：
(1)按照开浇起步过程中结晶器内钢水液面的变化情况，将液面高度划分为L0、L1、L2、L3四个高度；
(2)保持拉速为0m/min，向结晶器内注入钢水至结晶器液面由初始高度L0上涨至L1；
(3)结晶器液面上涨至L1后，设定初始拉速为V1，在6～10秒内，拉速增加至设定拉速V2，并保持设定拉速V2浇注，直至结晶器液面上涨至L2；
(4)当结晶器液面上涨至L2后，拉速在5～8秒内由设定拉速V2增加至设定拉速V3，并保持设定拉速V3浇注，直至结晶器液面达到设定液位L3；
(5)结晶器液面达到设定液位L3后，自动切换为液面监控系统，自动起步完成。
优选的，L0为连铸机开浇起步前，引锭杆进入结晶器下口的距离，为液面的初始高度；L1为达到结晶器长度的50％～60％时的液面高度；L2为开始检测到钢水信号的液面高度，优选为钢水信号5％时的液面高度；L3为目标液位的高度，当钢水信号为50～70％时的液面高度。其中，钢水信号5％是指结晶器液面检测系统检测范围的5％；钢水信号为50～70％，是指结晶器液面检测系统检测范围的50～70％。
本领域技术人员根据中间包液面高度、滑块孔径尺寸，可以计算出单位时间内的滑块流量，从而计算出结晶器液面高度从L0至L1所需时间。
结晶器液面检测系统的放射源为铯或钴,其检测最低液面和最高液面之间的液面高度差约为100mm，钢水信号为0～100％。
进一步优选的，L0为结晶器长度的15％～25％。
进一步优选的，当结晶器长度为850～900mm时，L0为150～200mm；L1为450～500mm。
优选的，开浇阶段滑块孔径尺寸比正常使用滑块的孔径尺寸小1～2.5mm。为了控制起步拉速，保证连铸机顺利开浇，安装滑块先使用小孔径滑块开浇，开浇成功后换成与定径上水口匹配的大孔径滑块。
进一步优选的，中间包定径滑块孔径为15～17mm。进一步优选的，正常使用滑块孔径为17.5、18、18.5mm，开浇起步的滑块孔径为16、6.5mm。
优选的，起步开浇过程中，中间包液面高度保持在中间包高度的45～55％范围内浇注，自动起步完成后恢复正常液位操作。正常液面高度为中间包高度的80～90％。
通过控制钢包流入中间包内的钢水量，控制中间包液面高度，大型钢包采用液压缸、小型钢包采用人工开启压把控制钢包流入中间包的钢水量；中间包正常液面高度一般在中间包高度的80～90％，而起步过程中将中间包液面保持在中间包高度的45～55％范围内。主要原因是：(1)稳定中间包定径滑块流入结晶器内单位时间的钢水量；(2)降低自动起步拉速上限(中间包液面越高，拉速越快)。
优选的，步骤(2)中所述结晶器液面由初始高度L0上涨至L1所需时间为5～10秒。
优选的，步骤(3)中所述初始拉速V1为0.2～0.3m/min；设定拉速V2为0.8～1.2m/min。
优选的，步骤(4)中所述设定拉速V3为1.4～1.8m/min。
优选的，自动起步完成后，保持目标结晶器液位时拉速自动控制。
为了便于操作，在连铸机拉钢操作箱设置“自动起步按钮”，用于激活上述自动起步步骤。当中间包水口下流、开始向结晶器内注入钢水时，启动本发明自动起步方法进行自动起步控制。
目前冶金生产连铸技术领域缺少对小方坯连铸机定径浇注工艺手动开浇导致的起步拉速波动大、结晶器液面控制不平稳进行有效控制的方法，本方法与现有技术相比，至少具有以下优点：
1、可以有效解决小方坯连铸机人工开浇手动起步拉速波动大、结晶器液面控制不平稳的问题，实现了定径浇注工艺开浇自动起步、标准化作业，提高连铸机自动化水平，大大增加开浇成功率；开浇成功率由90％提高到95％以上。
2、本发明的自动起步方法，设计简单、使用方便，可操作性强。
附图说明
图1为160*160mm2小方坯连铸机开浇自动起步拉速升速、结晶器液位控制曲线。
图2为150*150mm2小方坯连铸机开浇自动起步拉速升速、结晶器液位控制曲线。
图3为现有技术160*160mm2小方坯连铸机开浇起步拉速升速、结晶器液位控制曲线。
附图标记：1.拉速升速曲线2.结晶器液面控制曲线。
具体实施方式
实施例1
160*160mm2小方坯连铸机开浇自动起步拉速升速、结晶器液位控制方法。滑块规格为16.5mm，中间包高度为950mm，结晶器长度为850mm，生产HRB400E螺纹钢。包括以下步骤：
1、连铸机开浇前，结晶器引锭杆进入结晶器下口150±10mm。
2、连铸机开浇起步过程中，中间包液面高度保持在400～500mm范围内浇注。
3、中间包水口下流、开始向结晶器内注入钢水时，启动“自动起步步骤”。
拉速为0m/min保持6秒，结晶器液面由L0(150±10mm)上涨至L1(450±20mm)。
4、结晶器液面达到L1时，开始给拉速，起始拉速为0.2m/min，并在6秒内将拉速增加至0.9m/min，并保持0.9m/min的拉速进行浇注，直至结晶器液面检测系统检测到钢水信号为5％时，此时结晶器液面为L2。
5、当结晶器液面达到L2时，在5秒内将拉速由0.9m/min增加至1.4m/min，并保持1.4m/min浇注，直至结晶器液面检测系统检测到钢水信号至设定目标结晶器液位(钢水信号为60％)，此时结晶器液面为L3。
6、结晶器液面检测系统检测到钢水信号至设定目标结晶器液位后，自动切换为液面监控系统，保持目标结晶器液位时拉速自动控制。
自动起步结束后中间包液面恢复到800～900mm范围。自动起步过程中，其拉速、结晶器液位控制曲线如图1所示。
实施例2
150*150mm2小方坯连铸机开浇自动起步拉速升速、结晶器液位控制曲线设计，滑块规格16mm，中间包高度为950mm，结晶器长度为900mm，生产HRB400E螺纹钢。
1、连铸机开浇前，结晶器引锭杆进入结晶器下口200±10mm。
2、连铸机开浇中间包液面高度保持在400～500mm范围内浇注。
3、中间包水口下流、开始向结晶器内注入钢水时，启动“自动起步步骤”。
拉速为0m/min，保持8秒后，结晶器液面由L0(200±10mm)上涨至L1(500±20mm)。
4、开始给拉速，起始拉速为0.3m/min，在6秒内拉速由0.3m/min增加至1.1m/min，并保持1.1m/min浇注，直至结晶器液面检测系统检测到钢水信号为5％，此时结晶器液面为L2。
5、当结晶器液面为L2时，在6秒内拉速由1.1m/min增加至1.7m/min，并保持1.7m/min浇注，直至结晶器液面检测系统检测到钢水信号至设定目标结晶器液位(钢水信号为55％)，此时结晶器液面为L3。
6、结晶器液面检测系统检测到钢水信号至设定目标结晶器液位后，自动切换为液面监控系统，保持目标结晶器液位时拉速自动控制。
自动起步结束后中间包液面恢复到800～900mm范围。自动起步过程中，拉速、结晶器液位控制曲线如图2所示。
使用现有开浇起步方法，在实施例1的条件下对小方坯连铸机开浇起步进行控制，手动起步完成后切换为液面监控系统，保持目标结晶器液位时拉速自动控制。其起步过程中拉速、结晶器液位控制曲线如图3所示，可以看出，其液面和拉速的波动较大，易导致开浇坯卷渣、重接情况的发生。
采用本发明方法的开浇自动起步操作，起步拉速、结晶器液面控制比较平稳，可以减少结晶器液面波动大导致的开浇坯卷渣、重接情况，缩短开浇坯判废量。
本发明方法可以适用于大部分小方坯浇注的自动起步控制，当生产高级别钢种时，连铸机的拉速控制要低些、滑块规格也相应减小。本发明提供的发明方法还可以应用到大方坯、矩形坯连铸机定径浇注工艺上。不同的是，在大方坯、矩形坯连铸机上应用时，断面尺寸大，拉速慢、在结晶器中的停留时间需要延长，其滑块尺寸、拉速提升曲线也会有相应变化。

Claims (10)

1.一种小方坯连铸机定径浇注工艺开浇自动起步的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照开浇起步过程中结晶器内钢水液面的变化情况，将液面高度划分为L0、L1、L2、L3四个高度；
(2)保持拉速为0m/min，向结晶器内注入钢水，至结晶器液面由初始高度L0上涨至L1；
(3)结晶器液面上涨至L1后，设定初始拉速为V1，并且在6～10秒内，将拉速增加至设定拉速V2，并保持设定拉速V2浇注，直至结晶器液面上涨至L2；
(4)当结晶器液面上涨至L2后，拉速在5～8秒内由设定拉速V2增加至设定拉速V3，并保持设定拉速V3浇注，直至结晶器液面达到设定液位L3；
(5)结晶器液面达到设定液位L3后，自动切换为液面监控系统，自动起步完成。
2.根据权利要求1所述的自动起步的方法，其特征在于，L0为连铸机开浇起步前，引锭杆进入结晶器下口的距离，是初始液面高度；L1为达到结晶器长度的50％～60％时的液面高度；L2为开始检测到钢水信号的液面高度；L3为目标液位的高度。
3.根据权利要求2所述的自动起步的方法，其特征在于，L0为结晶器长度的15％～25％。
4.根据权利要求3所述的自动起步的方法，其特征在于，当结晶器长度为850～900mm时，L0为150～200mm；L1为450～500mm。
5.根据权利要求2所述的自动起步的方法，其特征在于，L2为钢水信号为5％时的液面高度；L3为液面高度为50～70％时的液面高度。
6.根据权利要求2所述的自动起步的方法，其特征在于，开浇起步阶段滑块孔径尺寸比正常使用滑块的孔径尺寸小1～2.5mm。
7.根据权利要求6所述的自动起步的方法，其特征在于，正常浇注使用滑块孔径为17.5mm、18mm或18.5mm，开浇起步阶段滑块孔径尺寸为16mm或16.5mm。
8.根据权利要求1所述的自动起步的方法，其特征在于，起步开浇过程中，中间包液面高度保持在中间包高度的45～55％范围内浇注，自动起步完成后恢复正常液位操作；所述正常液位的高度为中间包高度的80～90％。
9.根据权利要求1所述的自动起步的方法，其特征在于，步骤(2)中所述结晶器液面由初始高度L0上涨至L1所需时间为5～10秒。
10.根据权利要求1所述的自动起步的方法，其特征在于，步骤(3)中所述初始拉速为V1为0.2～0.3m/min；设定拉速V2为0.8～1.2m/min；步骤(4)中所述设定拉速V3为1.4～1.8m/min。
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