CN114905024A - 一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，针对螺纹钢的小方坯连铸，将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，且根据理论与计算模型计算出了：当拉速V为2.8‑3.5、3.5＜V＜4.3、4.3‑5.0m/min时，一区段、二区段、三区段以及四区段的各自的A值、B值以及C值，带入公式中计算可得四个区段的各自的冷却水流量；根据钢种、拉速实现了二冷水流量的自动控制调节，节约了电量、水量，避免了各类能源介质浪费，使得钢坯裂纹、鼓肚、脱方、缩孔等铸坯质量明显减少，提高了铸坯质量与经济效益，提高了连铸自动化与智能化水平。

Description

一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法
技术领域
本发明涉及小方坯连铸技术领域，尤其是涉及一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法。
背景技术
连铸二次冷却指的是在连铸过程中，在从结晶器出口到拉矫机的长度区间内对铸坯进行的强制均匀冷却，这个区间称二次冷却区，该区段内设有喷水系统和按弧线(弧形连 铸机)排列的一系列夹辊装置。二次冷却的作用是对铸坯表面进行强制、均匀冷却，使铸坯在较短时间内凝固，二冷区必须保证铸坯无表面与内部裂纹、无中心偏析且浇注时漏钢率最小。冷却方式有水喷雾冷却、气—水喷雾冷却或干式冷却(不喷水或喷少量水)；一般通过喷嘴将水雾化成细滴，以很高的速度打到铸坯上；采用哪种冷却方式要考虑铸坯断面尺寸、拉速、钢种、矫直温度、铸机型式以及是否热送直接轧制等条件来决定。
目前连铸机为高拉速连铸机，二冷配水起着至关重要的作用，连铸机多采用固定配水，采用人工根据连铸机的拉速调整二冷各区的流量调节阀进而调整二冷各区的水量，存在调整难度大、不及时及需要配备专门的配水工等问题。即使自动化程度稍微高点的连铸机配备了气动或电动调节阀，但是配水模型不尽合理，水量无法根据钢种、拉速进行精确调整，二冷水量与铸坯的凝固特性匹配度不高，影响了铸坯质量和铸机拉速的进一步提高。
二次冷却的配水控制是连铸生产中非常重要的控制环节，工艺要求二冷段的冷却水要上强下弱、冷却均衡，如果控制不当，不仅容易造成水量的大量流失，更主要的是影响钢坯质量。由于各段冷却工艺要求不同，现行二冷水工艺的各段冷却程度不一，钢坯容易产生裂纹。
发明内容
针对以上技术问题，本申请提供了一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，二次冷却区的各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，公式中Q为二次冷却区的各段的冷却水流量，单位为L/min；A为拉速的二次系数，B为拉速的一次系数，C为常数，V为连铸机的拉速，单位为m/min；
当拉速V为2.8-3.5m/min时：
一区段的A值为22、一区段的B值为0、一区段的C值为15，
二区段的A值为25、二区段的B值为0、二区段的C值为5，
三区段的A值为8、三区段的B值为0、三区段的C值为-22，
四区段的A值为10、四区段的B值为0、四区段的C值为-25。
优选的，当3.5m/min＜拉速V＜4.3m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8，
二区段的A值为13、二区段的B值为52、二区段的C值为10，
三区段的A值为2、三区段的B值为25、三区段的C值为2，
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5。
优选的，当拉速V为4.3-5.0m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8，
二区段的A值为15、二区段的B值为52、二区段的C值为10，
三区段的A值为3、三区段的B值为25、三区段的C值为2，
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5。
优选的，钢种为螺纹钢，中间包中的钢水包括以下质量百分数的元素：0.21%～0.25%的C，0.45%～0.60%的Si，1.0%～1.20%的Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质。
优选的，中间包中的钢水的温度为1520℃～1530℃；
结晶器内的冷却水流量为2450L/min～2650L/min，结晶器中的冷却水的进出口温差为≤10℃；
使得钢坯进拉矫机时的表面温度不低于1070℃。
优选的，小方坯的断面尺寸是(160-180)mm×(160-180)mm。
优选的，一区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
二区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
三区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
四区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa。
本申请提供了一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，针对螺纹钢的小方坯连铸，将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，二次冷却区的各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，是一元二次方程，且根据理论与计算模型计算出了：当拉速V为2.8-3.5m/min时一区段、二区段、三区段以及四区段的各自的A值、B值以及C值，当3.5m/min＜拉速V＜4.3m/min时一区段、二区段、三区段以及四区段的各自的A值、B值以及C值，当拉速V为4.3-5.0m/min时一区段、二区段、三区段以及四区段的各自的A值、B值以及C值，带入公式中计算可得四个区段的各自的冷却水流量；
根据生产钢种、拉速实现了二冷水流量的自动控制调节，主控工只需要在电脑画面上将相应钢种、拉速进行更改，自动传送至PLC中，PLC根据拉速等有关信号进行计算后，自动选择冷却水流量的设定值，实现了自动配水控制；
随着铸坯的表面温度逐步下降，钢坯的内部温度与表面温度之间的梯度大小均衡，冷却水流量随着拉速的不同而变化，变化幅度适度，可以更好地控制二冷水调节阀门的开度，使得浇铸过程中配水量根据拉速的变化而变化，使二冷水的流量达到工艺生产的要求，来保证钢坯的质量，通过本申请的控制，很好地实现了二冷水的自动控制；
在电脑画面上，主控工可以根据生产的需要，在拉不同的钢种、不同的拉速时，只要将与之对应的配水表选中即可，1-8流的二冷水调节阀的设定值，都将按照配水表中的在不同的拉速下对应的水流量值进行设定，并且将相应拉速对应的总水流量按照一定的比例分配给一区段、二区段、三区段、四区段；
本申请的二次冷却配水的控制方法节能高效，由原先的水量分配不匹配，改造后根据钢种、拉速实时调整二冷水配比，节约了电量、水量，避免了各类能源介质浪费；
本申请的二次冷却配水的控制方法使得钢坯裂纹、鼓肚、脱方、缩孔等铸坯质量明显减少，为铸坯生产提供了良好的质量保证 ，取得了很好的经济效益；
本申请的二次冷却配水的控制方法提高了连铸自动化与智能化水平。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出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。
本申请提供了一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，二次冷却区的各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，公式中Q为二次冷却区的各段的冷却水流量，单位为L/min；A为拉速的二次系数，B为拉速的一次系数，C为常数，V为连铸机的拉速，单位为m/min；
当拉速V为2.8-3.5m/min时：
一区段的A值为22、一区段的B值为0、一区段的C值为15，
二区段的A值为25、二区段的B值为0、二区段的C值为5，
三区段的A值为8、三区段的B值为0、三区段的C值为-22，
四区段的A值为10、四区段的B值为0、四区段的C值为-25。
在本申请的一个实施例中，当3.5m/min＜拉速V＜4.3m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8，
二区段的A值为13、二区段的B值为52、二区段的C值为10，
三区段的A值为2、三区段的B值为25、三区段的C值为2，
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5。
在本申请的一个实施例中，当拉速V为4.3-5.0m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8，
二区段的A值为15、二区段的B值为52、二区段的C值为10，
三区段的A值为3、三区段的B值为25、三区段的C值为2，
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5。
在本申请的一个实施例中，钢种为螺纹钢，中间包中的钢水包括以下质量百分数的元素：0.21%～0.25%的C，0.45%～0.60%的Si，1.0%～1.20%的Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质。
在本申请的一个实施例中，中间包中的钢水的温度为1520℃～1530℃；
结晶器内的冷却水流量为2450L/min～2650L/min，结晶器中的冷却水的进出口温差为≤10℃；
使得钢坯进拉矫机时的表面温度不低于1070℃。
在本申请的一个实施例中，小方坯的断面尺寸是(160-180)mm×(160-180)mm。
在本申请的一个实施例中，一区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
二区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
三区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
四区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa。
本申请中的含量(%)均为质量百分数。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，钢种为HRB400E螺纹钢，中间包中的钢水包括以下质量百分数的元素：0.25%的C，0.56%的Si，1.10%的Mn，S≤0.040%，P≤0.040%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素；
中间包中的钢水的温度为1525℃～1530℃；
结晶器内的冷却水流量为2550L/min～2650L/min，结晶器中的冷却水的进出口温差为≤10℃；
使得钢坯进拉矫机时的表面温度不低于1070℃；
小方坯的断面尺寸是165mm×165mm；
将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，二次冷却区的各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，公式中Q为二次冷却区的各段的冷却水流量，单位为L/min；A为拉速的二次系数，B为拉速的一次系数，C为常数，V为连铸机的拉速，单位为m/min；
当拉速V为3.5m/min时：
一区段的A值为22、一区段的B值为0、一区段的C值为15；
二区段的A值为25、二区段的B值为0、二区段的C值为5；
三区段的A值为8、三区段的B值为0、三区段的C值为-22；
四区段的A值为10、四区段的B值为0、四区段的C值为-25；
一区段的冷却水的水压为1.5MPa；
二区段的冷却水的水压为1.5MPa；
三区段的冷却水的水压为1.5MPa；
四区段的冷却水的水压为1.5MPa。
实施例2
一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，钢种为HRB400E螺纹钢，中间包中的钢水包括以下质量百分数的元素：0.23%的C，0.52%的Si，1.15%的Mn，S≤0.040%，P≤0.040%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素；
中间包中的钢水的温度为1520℃～1525℃；
结晶器内的冷却水流量为2500L/min～2600L/min，结晶器中的冷却水的进出口温差为≤10℃；
使得钢坯进拉矫机时的表面温度不低于1070℃；
小方坯的断面尺寸是165mm×165mm；
将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，二次冷却区的各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，公式中Q为二次冷却区的各段的冷却水流量，单位为L/min；A为拉速的二次系数，B为拉速的一次系数，C为常数，V为连铸机的拉速，单位为m/min；
当拉速V为4.2m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8；
二区段的A值为13、二区段的B值为52、二区段的C值为10；
三区段的A值为2、三区段的B值为25、三区段的C值为2；
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5；
一区段的冷却水的水压为1.5MPa；
二区段的冷却水的水压为1.5MPa；
三区段的冷却水的水压为1.5MPa；
四区段的冷却水的水压为1.5MPa。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，将二次冷却区的各段的冷却水流量根据拉速动态调整，二次冷却区的各段的冷却水流量与拉速的公式是：Q=A×V2+B×V+C，公式中Q为二次冷却区的各段的冷却水流量，单位为L/min；A为拉速的二次系数，B为拉速的一次系数，C为常数，V为连铸机的拉速，单位为m/min；
当拉速V为2.8-3.5m/min时：
一区段的A值为22、一区段的B值为0、一区段的C值为15，
二区段的A值为25、二区段的B值为0、二区段的C值为5，
三区段的A值为8、三区段的B值为0、三区段的C值为-22，
四区段的A值为10、四区段的B值为0、四区段的C值为-25。
2.根据权利要求1所述的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，当3.5m/min＜拉速V＜4.3m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8，
二区段的A值为13、二区段的B值为52、二区段的C值为10，
三区段的A值为2、三区段的B值为25、三区段的C值为2，
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5。
3.根据权利要求1所述的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，当拉速V为4.3-5.0m/min时：
一区段的A值为14、一区段的B值为28、一区段的C值为8，
二区段的A值为15、二区段的B值为52、二区段的C值为10，
三区段的A值为3、三区段的B值为25、三区段的C值为2，
四区段的A值为4、四区段的B值为30、四区段的C值为5。
4.根据权利要求1所述的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，钢种为螺纹钢，中间包中的钢水包括以下质量百分数的元素：0.21%～0.25%的C，0.45%～0.60%的Si，1.0%～1.20%的Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，中间包中的钢水的温度为1520℃～1530℃；
结晶器内的冷却水流量为2450L/min～2650L/min，结晶器中的冷却水的进出口温差为≤10℃；
使得钢坯进拉矫机时的表面温度不低于1070℃。
6.根据权利要求1所述的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，小方坯的断面尺寸是(160-180)mm×(160-180)mm。
7.根据权利要求1所述的一种螺纹钢的小方坯连铸中二次冷却配水的控制方法，其特征在于，一区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
二区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
三区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa；
四区段的冷却水的水压为1.2MPa-1.6MPa。
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