CN113935183A - 一种改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法 - Google Patents

一种改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于薄带连铸领域，涉及薄带钢的板形控制和钢卷的卷形控制，具体涉及一种改善薄带钢局部板形和钢卷边部卷形的方法。本发明通过在薄带钢连续浇铸过程中实时调整冷却浇铸辊的冷却水的水流量，以达到改善连铸薄带钢板形轮廓和薄带钢卷形的目的。本发明通过检测薄带钢连续浇铸过程中的板形轮廓，并通过二次曲线拟合，计算出带钢边部的实际板形轮廓值与拟合的二次曲线拟合值之间差值的最大值，并将浇铸辊冷却水的水流量与该最大值建立数学模型。通过本发明的方法，可以改善薄带钢的边部板形轮廓，解决连铸薄带钢边部厚度不稳定、薄带钢钢卷边部鼓起的问题，提高薄带钢钢卷的卷形质量和产品的合格率。

Description

一种改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法
技术领域
本发明涉及薄带钢连铸技术领域，尤其涉及一种改善连铸薄带钢钢卷边部鼓起的生产控制方法。
背景技术
双辊薄带连铸工艺是将液态钢水经过布流水口进入一对相向旋转的铸辊形成的熔池中，钢水与温度较低的铸辊表面接触，形成固态坯壳，随着铸辊旋转导出铸辊表面，形成连续铸带。薄带钢铸带的边部与铸辊边部、熔池侧封区域接触，其所在区域的应力场、温度场、流场与中心区域存在较大差异，带钢边部区域的带钢质量控制极为困难。
连铸薄带钢的边部质量与最终的薄带钢热轧钢卷的质量密切相关。在实际生产过程中，连铸薄带钢由于边部温度偏高，铸带强度较低，薄带钢边部的厚度控制难度极大，边部厚度不均匀，导致后续热轧轧制过程不稳定，带钢边部浪形控制难度增加。由于带钢边部厚度偏厚、热轧轧制边浪造成的热轧薄带钢边部鼓起对薄带钢钢卷质量有严重影响。
在现有技术中，解决带钢钢卷边部鼓起，主要涉及的是热轧控制、退火控制或仅仅是对钢卷鼓包的预警。中国专利文献200710061593.2公开了一种可治理中宽带冷轧钢卷边鼓的精轧机装置，通过将精轧各机架工作辊采用中部内凹的特殊曲线辊型，支撑辊采用端部以曲线或折线形成倒角的曲线辊型，基本解决了边鼓问题。中国专利文献201810691080.8公开了一种IF钢鼓包缺陷控制方法，根据闪冷段板温调整退火炉的闪冷段的顶辊室温度，缩小板辊间温差以改善鼓包，该专利未涉及边部鼓起的缺陷解决。中国专利文献201310134395.X公开了一种热轧钢卷鼓肚缺陷在线预报方法，通过计算方法对鼓肚缺陷发生的程度进行定量预报，未涉及边部鼓起缺陷，更未涉及边部鼓起缺陷的解决方法。
可见，现有技术均以热轧及后续工艺的改进来改善钢卷局部鼓起，未涉及对薄带钢连铸过程的控制。现有技术并没有解决薄带钢连铸铸带的边部厚度控制问题，更未涉及薄带连铸工艺下薄带钢钢卷边部鼓起缺陷的控制。
因此，改善薄带连铸工艺下薄带钢的边部鼓起，仍是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善薄带钢钢卷边部鼓起的生产控制方法，通过对比边部区域薄带钢板形轮廓与理想二次曲线轮廓的厚度差，建立浇铸辊冷却水流量与该厚度差的相关模型，从而改善连铸薄带钢边部板形轮廓，稳定薄带钢边部区域厚度，以提高薄带钢钢卷的边部卷形。
具体而言，本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)通过厚度测量设备测量薄带钢沿带钢宽度L方向上的多个取样点位置的厚度，以获取多个厚度对应于多个取样点位置的数据；
(2)将多个厚度与多个取样点位置的数据进行二次曲线拟合，并得到对应二次曲线的函数值；
(3)取边部宽度E内的多个取样点，测量每个取样点的带钢实际厚度，并根据二次曲线计算得到每个取样点的带钢理论厚度；
(4)计算每个取样点的带钢理论厚度与带钢实际厚度之间的差值，并获得多个差值中的最大值B；
(5)在浇铸辊的冷却水道的进水和出水位置处，分别测量得到进水温度Tin、出水温度Tout、冷却水的初始流量F0；
(6)根据如下公式：
Figure BDA0003320027560000021
计算得到所需的冷却水的反馈流量F，
式中，F0为冷却水的初始流量，F为冷却水的反馈流量，k为厚度极值调整参数(经验参数，根据实际情况确定)，w为冷却水性质参数(与冷却水的传热性质相关)，B为取样点的厚度差值中的最大值，h为冷却水流量控制参数(取决于边部鼓起的质量控制阈值)；
(7)根据所述反馈流量F对冷却水的水流量进行实时调整。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，带钢宽度L的范围为400-2000mm。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，边部宽度E的取值范围为小于L/2。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，在通过厚度测量设备测量带钢厚度时，相邻的取样点之间的间隔为2-50mm。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，厚度极值调整参数k的取值范围为k:5-25。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，冷却水性质参数w的取值范围为w:0.1-0.5。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，冷却水流量控制参数h的取值范围为h≤0.3mm。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，进入浇铸辊冷却水道的水通过冷却系统进行冷却。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，进入浇铸辊冷却水道的进水温度Tin比出水温度Tout低2-15℃。
根据本发明的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，优选地，所述厚度测量设备是厚度测量仪。
有益技术效果
本发明充分考虑薄带钢生产过程中钢卷边部鼓起的形成原因，首次对连铸薄带钢的板形轮廓特别是边部带钢厚度对比分析，通过拟合二次曲线，计算实测带钢边部厚度与理想轮廓带钢厚度之间的偏差，通过对浇铸辊冷却水的水流量的控制，控制薄带钢边部厚度，达到了解决薄带钢边部厚度偏厚、薄带钢边部厚度不稳定，以及改善薄带钢边部板形轮廓以及钢卷边部卷形的目的。
本发明通过将薄带钢实际边部厚度和理想二次曲线厚度的偏差与浇铸辊冷却水的水流量建立反馈响应模型，对浇铸辊冷却水水流量的及时响应和调整，解决了薄带钢边部板形轮廓不良和钢卷边部鼓起的问题，同时解决了由于边部板形不良引起的热轧轧制困难，边部浪形问题，提高了薄带钢的产品质量和钢卷质量。
附图说明
为了更清楚地介绍本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施案例，而非对本发明的限制。
图1是现有技术的薄带钢钢卷边部鼓起示意图。
图2是薄带钢钢卷边部鼓起的连铸薄带钢板形轮廓示意图。
图3是本发明的薄带钢卷形。
图4是本发明的连铸薄带钢的板形轮廓示意图。
图5是本发明实施例1的取样点实际厚度与二次曲线厚度差值图。
图6是本发明实施例2的取样点实际厚度与二次曲线厚度差值图。
图7是本发明实施例3的取样点实际厚度与二次曲线厚度差值图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明所使用的技术术语或科学术语应当为本发明所属领域具有一般技能的人士所理解的通常意义。
参见图1-图4，示出了现有技术与本发明的钢卷边部示意图及板形轮廓示意图的比较。可见，通过本发明的对浇铸辊冷却水水流量的及时响应和调整，解决了薄带钢边部板形轮廓不良和钢卷边部鼓起的问题，提高了薄带钢的产品质量和钢卷质量。
下文将结合具体实施方式进行说明。
实施例1
双辊薄带连铸500mm宽的薄带钢，实时检测薄带钢的连铸过程中的浇铸辊冷却水的初始流量F0为800m3/h，进水温度Tin为26℃，出水温度Tout为31℃。
使用厚度检测仪测量薄带钢沿宽度方向的厚度板形轮廓数据，每间隔4mm取一个取样点，通过实际板形轮廓曲线拟合二次曲线，得到二次曲线函数如下：
y＝1.64+9.15×10-4x-1.80×10-6x2。
取薄带钢边部宽度E为200mm，测量该边部宽度E内的多个取样点的带钢实际厚度，如图5中的实线所示；并根据上述二次曲线函数计算多个取样点的带钢理论厚度，如图5中的虚线所示。在图5中，横坐标为带钢宽度，纵坐标为取样点的厚度值。
计算每个取样点的带钢理论厚度与带钢实际厚度的差值。得到多个差值中的最大值B(绝对值)为0.059mm。
取厚度极值调整参数k为20，冷却水性质参数w为0.25，冷却水流量控制参数h为0.05mm，根据如下公式：
Figure BDA0003320027560000051
计算得到冷却水的反馈流量F为1395m3/h。
根据该冷却水的反馈流量，将浇铸辊冷却水的水流量F实时调整为1395m3/h，以逐渐消除连铸薄带钢的边部厚度偏差。在此实施例中，当边部厚度偏差最大值小于0.05mm时，则维持浇铸辊冷却水的水流量F0恒定。
通过上述浇铸辊冷却水的水流量的实时反馈调整，使得薄带钢边部厚度稳定性得到提高、板形轮廓平滑、热轧过程稳定，且卷取后薄带钢钢卷边部无鼓起，卷形良好。
实施例2
双辊薄带连铸1400mm宽的薄带钢，实时检测薄带钢的连铸过程中的浇铸辊冷却水的初始流量F0为1100m3/h，进水温度Tin为20℃，出水温度Tout为27℃。
使用厚度检测仪测量薄带钢沿宽度方向的厚度板形轮廓数据，每间隔10mm取一个取样点，通过实际板形轮廓曲线拟合二次曲线，得到二次曲线函数如下：
y＝1.66+2.14×10-4x-1.53×10-7x2。
取薄带钢边部宽度E为500mm，测量该边部宽度E内的多个取样点的带钢实际厚度，如图6中的实线所示；并根据上述二次曲线函数计算多个取样点的带钢理论厚度，如图6中的虚线所示。在图6中，横坐标为带钢宽度，纵坐标为取样点的厚度值。
计算每个取样点的带钢理论厚度与带钢实际厚度的差值。得到多个差值中的最大值B(绝对值)为0.047mm。
取厚度极值调整参数k为14，冷却水性质参数w为0.18，冷却水流量控制参数h为0.02mm，根据如下公式：
Figure BDA0003320027560000061
计算得到冷却水的反馈流量F为1447m3/h。
根据该冷却水的反馈流量，将浇铸辊冷却水的水流量F实时调整为1447m3/h，以逐渐消除连铸薄带钢的边部厚度偏差。在此实施例中，当边部厚度偏差最大值小于0.02mm时，则维持浇铸辊冷却水的水流量F0恒定。
通过上述浇铸辊冷却水的水流量的实时反馈调整，使得薄带钢边部厚度稳定性得到提高、板形轮廓平滑、热轧过程稳定，且卷取后薄带钢钢卷边部无鼓起，卷形良好。
实施例3
双辊薄带连铸1800mm宽的薄带钢，实时检测薄带钢的连铸过程中的浇铸辊冷却水的初始流量F0为400m3/h，进水温度Tin为36℃，出水温度Tout为38℃。
使用厚度检测仪测量薄带钢沿宽度方向的厚度板形轮廓数据，每间隔18mm取一个取样点，通过实际板形轮廓曲线拟合二次曲线，得到二次曲线函数如下：
y＝1.67+2.05×10-4x-1.21×10-7x2。
取薄带钢边部宽度E为750mm，测量该边部宽度E内的多个取样点的带钢实际厚度，如图7中的实线所示；并根据上述二次曲线函数计算多个取样点的带钢理论厚度，如图7中的虚线所示。在图7中，横坐标为带钢宽度，纵坐标为取样点的厚度值。
计算每个取样点的带钢理论厚度与带钢实际厚度的差值。得到多个差值中的最大值B(绝对值)为0.106mm。
取厚度极值调整参数k为8，冷却水性质参数w为0.36，冷却水流量控制参数h为0.06mm，根据如下公式：
Figure BDA0003320027560000071
计算得到冷却水的反馈流量F为1027m3/h。
根据该冷却水的反馈流量，将浇铸辊冷却水的水流量F实时调整为1027m3/h，以逐渐消除连铸薄带钢的边部厚度偏差。在此实施例中，当边部厚度偏差最大值小于0.06mm时，则维持浇铸辊冷却水的水流量F0恒定。
通过上述浇铸辊冷却水的水流量的实时反馈调整，使得薄带钢边部厚度稳定性得到提高、板形轮廓平滑、热轧过程稳定，且卷取后薄带钢钢卷边部无鼓起，卷形良好。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，不在脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，
所述方法包括如下步骤：
(1)通过厚度测量设备测量薄带钢沿带钢宽度L方向上的多个取样点位置的厚度，以获取多个厚度对应于多个取样点位置的数据；
(2)将多个厚度与多个取样点位置的数据进行二次曲线拟合，并得到对应二次曲线的函数值；
(3)取边部宽度E内的多个取样点，测量每个取样点的带钢实际厚度，并根据二次曲线计算得到每个取样点的带钢理论厚度；
(4)计算每个取样点的带钢理论厚度与带钢实际厚度之间的差值，并获得多个差值中的最大值B；
(5)在浇铸辊的冷却水道的进水和出水位置处，分别测量得到进水温度Tin、出水温度Tout、冷却水的初始流量F0；
(6)根据如下公式：
Figure FDA0003320027550000011
计算得到所需的冷却水的反馈流量F，
式中，F0为冷却水的初始流量，F为冷却水的反馈流量，k为厚度极值调整参数，w为冷却水性质参数，B为取样点的厚度差值中的最大值，h为冷却水流量控制参数；
(7)根据所述反馈流量F对冷却水的水流量进行实时调整。
2.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，带钢宽度L的范围为400-2000mm。
3.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，边部宽度E的取值范围为小于L/2。
4.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，在通过厚度测量设备测量带钢厚度时，相邻的取样点之间的间隔为2-50mm。
5.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，厚度极值调整参数k的取值范围为k:5-25。
6.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，冷却水性质参数w的取值范围为w:0.1-0.5。
7.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，冷却水流量控制参数h的取值范围为h≤0.3mm。
8.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，进入浇铸辊冷却水道的水通过冷却系统进行冷却。
9.如权利要求1所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，进入浇铸辊冷却水道的进水温度Tin比出水温度Tout低2-15℃。
10.如权利要求1-9所述的改善薄带钢钢卷的边部鼓起的方法，其特征在于，所述厚度测量设备是厚度测量仪。
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