CN112453343B - 一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，属于冶金技术领域，包括以下步骤：S1：获得扇形段上驱动辊实时的驱动力矩，计算得到上框架的拉坯反力；S2：根据扇形段安装倾角和活动部分重量，计算得到上框架重力沿切向的分力；S3：计算扇形段上框架切向力作用下的切向位移；S4：计算切向力引起的入口连接杆附加力和出口连接杆的附加力，得到入口连接杆和出口连接杆在该附加力作用下的变形量；S5：框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量对扇形段入口和出口辊缝值分别进行在线补偿，获得扇形段入口和出口实际辊缝值。

Description

一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法。

背景技术

在连铸生产中，扇形段起着支撑和导向铸坯的作用，扇形段辊缝控制精度直接影响铸坯的内部质量和外部质量，是连铸生产中十分重要的环节。

围绕提高扇形段辊缝控制精度，连铸技术人员开展了大量的工作，如根据扇形段油缸反馈的压力对辊缝进行补偿，无压力反馈下根据鼓肚力、轻压下的反力、矫直反力等对辊缝进行补偿等方法。但是，这些方法仅考虑了扇形段在法向(垂直于拉速方向)力作用下的变形，忽略了扇形段切向(拉速方向)力的作用，在实际生产过程中，扇形段上框架还受到了还受切向力的作用。一个是活动部分(含内弧框架、内弧辊子、内弧喷淋管、升降油缸等)重力切向分力，方向沿拉速方向，二是上驱动辊驱动铸坯时铸坯对上框架的反作用力，方向与拉速方向反向。切向力会影响扇形段入口和出口的实际辊缝与显示辊缝的偏差，进而影响扇形段辊缝控制精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，在不增加成本的前提下，通过在线实时计算扇形段上框架所受到的切向(拉速方向)力，进而得到上框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量，对扇形段的入口和出口辊缝值分别进行补偿，得到实际的辊缝值，提高辊缝控制精度，从而改善铸坯质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法计算扇形段上框架所受到的切向力，得到上框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量，对扇形段的入口和出口辊缝值分别进行补偿，得到实际的辊缝值；具体包括以下步骤：

S1：获得扇形段上驱动辊实时的驱动力矩M，计算得到上框架的拉坯反力F；

S2：根据扇形段安装倾角α和活动部分重量，计算得到上框架重力沿切向的分力G*sinα，G为扇形段活动部分的重力；

S3：计算扇形段上框架切向力作用下的切向位移f；

S4：计算切向力引起的入口连接杆附加力F_i和出口连接杆的附加力F_o，得到入口连接杆和出口连接杆在该附加力作用下的变形量δ；

S5：框架切向位移f和连接杆在附加力作用下的变形量δ对扇形段入口和出口辊缝值分别进行在线补偿，获得扇形段入口和出口实际辊缝值。

进一步，所述上框架的拉坯反力F为：

其中：M为上驱动辊的驱动力矩，从一级自动化中获得；i为减速箱的速比；μ为传动效率；D为驱动辊直径。

进一步，还包括计算扇形段所有上框架切向合力；

F_t＝G*sinα-F

其中：F_t为上框架切向合力；G为扇形段活动部分的重力；α为扇形段倾动角。

进一步，所述扇形段上框架切向力作用下的切向位移f为：

其中：f为上框架的切向(拉速方向)位移；E为材料的杨氏弹性模量；n为扇形段连接杆数量；I为扇形段连接杆截面的轴惯性矩，圆形截面的轴惯性矩

d为扇形段连接杆的直径。

进一步，所述入口连接杆附加力F_i和出口连接杆的附加力F_o为：

其中：F_i为上框架切向合力引起的扇形段入口每根连接杆的附加力；F_o为上框架切向合力引起的扇形段出口每根连接杆的附加力；L₁为扇形段连接杆的等效高度；L₃为扇形段连接杆沿浇注方向的距离。

进一步，所述变形量δ为：

其中，A为连接杆的截面积。

进一步，所述实际辊缝值为：

其中：L′_i、L′_o分别为扇形段入口和出口补偿后的辊缝值；L_i、L_o扇形段入口和出口补偿前的辊缝值；L₂为入口辊子到出口辊子之间的距离，L₃为连接杆之间距离。

本发明的有益效果在于：本发明通过在线实时计算扇形段上框架所受到的切向(拉速方向)力，进而得到上框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量，对扇形段的辊缝值进行补偿，得到实际的辊缝值，提高辊缝控制精度，从而改善铸坯质量。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1扇形段的结构示意图；

图2扇形段受力示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本专利适用所有连铸机，本发明所述的一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，通过在线实时计算扇形段上框架所受到的切向(拉速方向)力，进而得到上框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量，对扇形段的入口和出口辊缝值分别进行补偿，得到实际的辊缝值。所述的方法具体如下：

1)通过自动化控制软件获得扇形段上驱动辊实时的驱动力矩M，计算得到上驱动辊的拉坯反力F；

2)根据扇形段安装倾角α和活动部分重量，计算得到上框架重力沿切向的分力G*sinα(若该段为弧形段或矫直段)；

3)计算扇形段上框架切向力作用下的切向位移f；

4)计算切向力引起的入口连接杆附加力F_i和出口连接杆的附加力F_o，得到入口连接杆和出口连接杆在该附加力作用下的变形量δ；

5)框架切向位移f和连接杆在附加力作用下的变形量δ对扇形段入口和出口辊缝值分别进行在线补偿，获得扇形段入口和出口实际辊缝值。

具体公式为：

(1)计算扇形段上框架的拉坯反力F；

其中：

F为上框架的拉坯反力，N

M为上驱动辊的驱动力矩，从一级自动化中获得，N*m

i为减速箱的速比

μ为传动效率

D为驱动辊直径，m

(2)计算扇形段所有上框架切向合力；

F_t＝G*sinα-F

其中：

F_t为上框架切向合力，N

G为扇形段活动部分(含内弧框架、内弧辊子、内弧喷淋管、升降油缸等)的重力，N

α为扇形段倾动角，°。

(3)计算上框架的切向(拉速方向)位移；

其中：

f为上框架的切向(拉速方向)位移，m

E为材料的杨氏弹性模量，Pa

n为扇形段连接杆数量，n＝4

I为扇形段连接杆截面的轴惯性矩，m4，圆形截面的轴惯性矩

d为扇形段连接杆的直径，m。

(4)计算扇形段上框架切向合力引起的扇形段入口和出口每根连接杆的附加力；

由力矩平衡计算得到，倾翻力矩使扇形段入口连接杆受拉、出口连接杆受压。

其中：

F_i为上框架切向合力引起的扇形段入口每根连接杆的附加力，N

F_o为上框架切向合力引起的扇形段出口每根连接杆的附加力，N

L₁为扇形段连接杆的等效高度，m

L₃为扇形段连接杆沿浇注方向的距离，m

(5)计算附加力F_i作用下入口连接杆的伸长量与F_o作用下出口连接杆的压缩量

其中：

A为连接杆的截面积，m²。

(6)对辊缝进行补偿，计算实际辊缝值；

其中：

L′_i、L′_o分别为扇形段入口和出口补偿后的辊缝值，m

L_i、L_o扇形段入口和出口补偿前的辊缝值，m

L₂为入口辊子到出口辊子之间的距离，m

L₃为连接杆之间距离，m

本发明通过在线实时计算扇形段上框架所受到的切向(拉速方向)力，进而得到上框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量，对扇形段的辊缝值进行补偿，得到实际的辊缝值，提高辊缝控制精度，从而改善铸坯质量。

下面通过具体实施例来具体说明：

本实施例在各个扇形段上的实施步骤是相同的，因此，此处仅选取扇形段4(弧形段段)进行详细说明，具体如下：

某钢厂连铸机扇形段4倾角α＝43.87°,某时刻上驱动辊的驱动力矩M＝16N*m，减速箱的速比i＝436，传动效率μ＝0.98，驱动辊直径D＝0.25m，计算得到上框架切向合力Ft＝59657.2N。

扇形段连接杆的直径d＝0.09m，E＝2.1×10¹¹Pa，L₁＝1.45m，L₂＝1.596m，L₃＝0.75m，假设补偿前基础辊缝为L_i＝L_o＝0.23m，计算得到补偿后入口辊缝值L_i′＝0.23122m，补偿后出口辊缝值L_o′＝0.23096m。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：计算扇形段上框架所受到的切向力，得到上框架切向位移和连接杆在附加力作用下的变形量，对扇形段的入口和出口辊缝值分别进行补偿，得到实际的辊缝值；具体包括以下步骤：

S1：获得扇形段上驱动辊实时的驱动力矩M，计算得到上框架的拉坯反力F；

S2：根据扇形段安装倾角α和活动部分重量，计算得到上框架重力沿切向的分力G*sinα，G为扇形段活动部分的重力；

S3：计算扇形段上框架切向力作用下的切向位移f；

S4：计算切向力引起的入口连接杆附加力F_i和出口连接杆的附加力F_o，得到入口连接杆和出口连接杆在该附加力作用下的变形量δ；

S5：框架切向位移f和连接杆在附加力作用下的变形量δ对扇形段入口和出口辊缝值分别进行在线补偿，获得扇形段入口和出口实际辊缝值。

2.根据权利要求1所述的连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：所述上框架的拉坯反力F为：

其中：M为上驱动辊的驱动力矩，从一级自动化中获得；i为减速箱的速比；μ为传动效率；D为驱动辊直径。

3.根据权利要求1所述的连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：还包括计算扇形段所有上框架切向合力；

F_t＝G*sinα-F

其中：F_t为上框架切向合力；G为扇形段活动部分的重力；α为扇形段倾动角。

4.根据权利要求1所述的连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：所述扇形段上框架切向力作用下的切向位移f为：

其中：F_t为上框架切向合力；L₁为扇形段连接杆的等效高度，E为材料的杨氏弹性模量；n为扇形段连接杆数量；I为扇形段连接杆截面的轴惯性矩，圆形截面的轴惯性矩

d为扇形段连接杆的直径。

5.根据权利要求1所述的连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：所述入口连接杆附加力F_i和出口连接杆的附加力F_o为：

其中：F_i为上框架切向合力引起的扇形段入口每根连接杆的附加力；F_t为上框架切向合力F_o为上框架切向合力引起的扇形段出口每根连接杆的附加力；L₁为扇形段连接杆的等效高度；L₃为扇形段连接杆沿浇注方向的距离。

6.根据权利要求1所述的连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：所述变形量δ为：

其中，A为连接杆的截面积，L₁为扇形段连接杆的等效高度，E为材料的杨氏弹性模量。

7.根据权利要求1所述的连铸扇形段辊缝在线补偿的方法，其特征在于：所述实际辊缝值为：

其中：L′_i、L′_o分别为扇形段入口和出口补偿后的辊缝值；L_i、L_o扇形段入口和出口补偿前的辊缝值；L₂为入口辊子到出口辊子之间的距离，L₃为扇形段连接杆沿浇注方向的距离。

Images