CN111515358A - 金属铸锭低应力铸造牵引控制方法 - Google Patents

金属铸锭低应力铸造牵引控制方法 Download PDF

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段庆阳
陈勃
郭帅
赵浩宇
段鹏杰
韩彩香
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock

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Abstract

本发明为金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，通过将工作状态控制在100ms一个扫描周期的模式下，降低调整频次，稳定运行速度；根据工艺运行需求，通过程序控制，在铸造牵引时做到运行、停止的往复动作，同时，运行和停止的时间是可控的；运行、停止动作切换时间以S为单位以保证控制精度，进行循环设置，这样就可无限的依据设定进行往复的运行。通过控制系统中对牵引装置的运行、停止循环设置，既能保证运行时牵引速度的稳定，在停止过程中增大铸锭的冷却强度，得到工艺要求的铸锭组织结构。

Description

金属铸锭低应力铸造牵引控制方法
技术领域
本发明涉及一些特殊要求的金属铸锭在低应力铸造过程中，为满足工艺要求，铸锭仅在结晶器中通过结晶器壁冷却系统进行冷却，在铸锭四周形成一层凝固层，但铸锭本身还未冷却至凝固温度，俗称“低应力铸造”的一种铸造牵引技术，具体为金属铸锭低应力铸造牵引控制方法。
背景技术
在金属铸锭铸造过程中，产品性能要求不同，铸锭要求的结晶组织不同，铸造过程中的冷却强度及铸造速度等参数也不相同，通常铸造时在结晶器中通过结晶器壁中的循环水进行一次冷却，铸锭拉出结晶器后进行二次冷却，经过两次冷却后铸锭形成一层较厚的凝固壳。但有些产品由于性能需求不同，金属熔体在结晶器中进行一次冷却后，由引锭头牵引出结晶器后不再进行二次冷却，铸锭还呈现的是金属熔体的颜色，外层也仅有一层较薄的凝固壳，这种方法使在铸造过程中产生的热应力、相变应力以及其它应力大幅度降低，俗称“低应力铸造”，这种状态的铸锭即使引锭速度很低，引锭过程中铸锭也会出现某处凝固壳破损漏出熔体的风险，而一旦出现这种情况，不仅铸锭报废，漏出的金属熔体还会对引锭系统设备造成损坏，影响到后期生产，造成的损失不可估量。
金属铸锭铸造牵引控制，由于牵引产品的体积大、重量大、环境差等特殊性，牵引驱动一般为机械式或液压式，机械式利用卷扬机、钢丝绳、滑轮结构加上配重，虽然成本较低，但控制精度与导向精度差、维修难度大、而且维修频率高，现在新设备基本已淘汰机械式驱动；液压式是利用大型液压缸作为牵引驱动，PLC控制系统对大型液压缸的牵引驱动过程进行控制，PLC控制系统利用比例阀进行调节、流量编码器进行反馈对进液压缸油腔的流量控制，PLC控制系统利用PID控制原理来进行牵引速度控制，使牵引速度的实际值与工艺要求的预定值一致。正常情况下，PLC控制系统将工作状态控制在2ms一个扫描周期的模式下，即PLC控制系统每2ms运行一次控制程序，系统2ms调整一次，使牵引速度在高频调整中无限接近设定值，整个铸造过程保持一个相对稳定的牵引速度。当然，这种牵引状态的前提是铸锭有足够的冷却强度，即铸锭除了熔体在结晶器中的一次冷却之外，牵引出结晶器后还会经过二次冷却。而“低应力铸造”由于冷却强度较低，以上述牵引方式铸造过程中出现漏金属熔体的风险很大。
发明内容
为了实现低应力铸造过程中的安全生产，本发明提供了一种金属铸锭低应力铸造牵引控制方法。
本发明是采用如下的技术方案实现的：金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，该方法以液压缸作为金属铸锭的牵引驱动，PLC控制系统对液压缸进行控制；金属铸锭的铸造牵引采用停拉铸造工艺，即在铸造牵引时进行运行（拉出）、停止的往复动作，设定运行时间为T1，停止时间为T2，金属铸锭铸造牵引运行T1时间后停止T2时间，然后接着运行停止如此往复，T1 、T2均以S为单位。PLC控制系统的扫描周期T大于等于80ms且小于等于120ms。本方法采用停拉铸造工艺，铸造过程中凝壳速度较不采用停拉铸造的速度快，相同铸造速度下能有效降低凝固壳破损漏出熔体的风险；本方法还降低调整频次，稳定运行速度。
上述的金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，运行时间T1、停止时间T2可控。
上述的金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，运行时间T1为扫描周期T的整数倍，停止时间T2为扫描周期T的整数倍，使得前后两次扫描时，金属铸锭铸造牵引处于同一牵引状态，即前后两侧扫描时铸造牵引都处于运行状态或停止状态，避免由于两次扫描所处状态不同时，PLC控制系统依旧按照上次状态进行控制，影响金属铸锭结果。
上述的金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，在运行时间T1内，牵引速度先由0逐渐上升到达设定值，然后由PLC控制使牵引速度保持在设定值直到T1时间结束，在停止时间T2内, 牵引速度由设定值逐渐下降为0，然后直到T2时间结束。
采用低应力铸造牵引控制技术，有以下几方面优点：
①铸造过程中凝壳速度较不采用停拉铸造的速度快，相同铸造速度下能有效降低凝固壳破损漏出熔体的风险，提高了生产效率。
②采用停拉铸造方式，在铸造过程熔体在结晶器中快速充分凝壳，降低了熔体析气时间，减少了铸造过程熔体析气产生气泡，造成后续加工产生起皮废品的风险。
③采用此种铸造方式，减少了铸锭大面、小面挂疤缺陷，降低了铸锭撵流、冷隔等缺陷，提高了铸锭质量。
④采用此铸造方式，不再使用二次冷却水，节约生产成本。
⑤采用此方式可用于生产多元化合金，相同的炉子，可生产不同牌号的合金，能大大节约投资成本。
附图说明
图1为本发明工作流程示意图。
具体实施方式
本发明为了解决铸造风险，又能得到需要的结晶组织，通过调整PLC控制系统中的比例单元 P值，将工作状态控制在100ms一个扫描周期的模式下，使系统100ms调整一次，降低调整频次，稳定运行速度；根据工艺运行需求，通过程序控制，在铸造牵引时做到运行、停止的往复动作，同时，运行和停止的时间是可控的；运行、停止动作切换时间以S为单位以保证控制精度；将运行时间T1设为3S（在运行T1时间内，用100～200毫秒牵引速度到达设定值，然后由PLC控制使牵引速度保持在设定值直到T1时间结束），停止时间T2设为1S（在停止T2时间内, 用100～150毫秒将牵引速度逐渐下降为0，然后直到T2时间结束），进行循环设置，这样就可无限的依据设定进行往复的运行。通过控制系统中对牵引装置的运行、停止循环设置，既能保证运行时牵引速度的稳定，在停止过程中增大铸锭的冷却强度，得到工艺要求的铸锭组织结构。

Claims (4)

1.金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，该方法以液压缸作为金属铸锭的牵引驱动，PLC控制系统对液压缸的牵引驱动过程进行控制；其特征在于：金属铸锭的铸造牵引采用停拉铸造工艺，即在铸造牵引时进行运行、停止的往复动作，设定运行时间为T1，停止时间为T2，T1 、T2均以S为单位，PLC控制系统的扫描周期T大于等于80ms且小于等于120ms。
2.根据权利要求1所述的金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，其特征在于：运行时间T1、停止时间T2可控。
3.根据权利要求2所述的金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，其特征在于：运行时间T1为扫描周期T的整数倍，停止时间T2为扫描周期T的整数倍。
4.根据权利要求1或2或3所述的金属铸锭低应力铸造牵引控制方法，其特征在于：在运行时间T1内，牵引速度先由0逐渐上升到达设定值，然后由PLC控制使牵引速度保持在设定值直到T1时间结束，在停止时间T2内, 牵引速度由设定值逐渐下降为0，然后直到T2时间结束。
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