CN115936499A

CN115936499A - 一种实时监控评价连铸机设备状态的方法

Info

Publication number: CN115936499A
Application number: CN202211525969.1A
Authority: CN
Inventors: 钟鹏; 张炯; 毛鸣; 刘启龙; 范海宁; 戴思源; 龚航; 张�成
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明公开了一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，属于炼钢连铸技术领域。本发明通过选用临界敏感型钢种进行不清理，直接送热轧制，使用表检仪自动识别、采集并计算同一浇次热轧卷边部裂纹综合严重度I：通过将I与当前生产的热轧卷边部裂纹极限值I₀进行比对，当I大于I₀时，判定连铸机需要检修，需要对铸机辊缝、一二段对弧、喷嘴堵塞、棍子卡组等进行核查，进而指导铸机检修。采用本发明的技术方案有效对铸机状态进行实时监控，现场可以根据铸坯角部横裂纹严重程度的变化趋势，及时安排停机调整设备状态，从而控制铸坯角部横裂纹的产生，进而大幅改善裂纹缺陷和降级改判比例，很大程度上减少了现货的发生。

Description

一种实时监控评价连铸机设备状态的方法

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，更具体地说，涉及一种实时监控评价连铸机设备状态的方法。

背景技术

为了调节奥氏体的晶粒尺寸以及铁素体的析出行为，提升钢的强度，通常会在钢中添加Nb、Ti等微合金元素。然而微合金钢在铸机状态恶化的情况下，经常会出现角部横裂纹，尤其是碳当量在0.08％～0.20％的包晶钢、亚包晶钢具有较强的裂纹敏感性。同时连铸板坯角部属于二维传热，凝固条件相对复杂，传热均匀性较难控制，容易产生角部横裂纹。如果角部横裂纹在精整库不予以清除，会造成热轧带钢边裂缺陷。

在相同钢水成分条件下，出现角部横裂纹的几率主要受连铸机设备精度，如二冷水堵塞、扇形段状态等不确定因素的影响，时有时无，给轧制带来极大的不确定性风险。

针对这种情况，钢厂一般都是进行拉枪检查或切角进行酸洗，然后根据拉枪结果和酸洗情况综合判定铸坯是否满足直接轧制。但是拉枪检查经常由于温度过高或钢水过粘，造成钢水粘附在拉枪处，无法准确识别，容易造成误判。如果取酸洗样，受温度的限制，必须铸坯自然冷却，才能进行人工手动切角，然后送去酸洗，一般至少要3天才能得到结果，极大影响生产效率。

现阶段由于钢铁市场的竞争越来越激烈，客户对产品的要求也越来越高，不仅表现在产品的质量方面，也体现在产品的交货期上。而连铸坯热装热送工艺技术不仅是钢铁企业降低燃料消耗、实现节能减排、降低热轧工序成本的重要措施，同时也是提高生产效率、实现快速制造、缩短交货期限、降低企业生产成本、提升企业市场竞争力的有效手段。

因此需要一种快速有效的技术手段去实时监控铸机设备状况，从而指导铸机检修，减少铸坯因连铸机状态不稳定而产生的裂纹，减少铸坯角裂纹，最终实现铸坯热装。

发明内容

1.要解决的问题

针对以上不足，本发明提供了一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，该方法能够有效对铸机状态进行实时监控，现场可以根据铸坯角部横裂纹严重程度的变化趋势，及时安排停机调整设备状态，从而控制铸坯角部横裂纹的产生，进而大幅改善裂纹缺陷和降级改判比例，很大程度上减少了现货的发生。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，通过实时监控铸坯角部裂纹的变化趋势，将铸坯角部横裂纹和前后工序进行串联，结合铸机检修项目，寻找铸机关键过程变量的波动情况，然后从数据串联分析中找到工序过程工艺的对应关系和改进点，同时实时对铸机设备状态进行实时跟踪诊断，来提高产品质量，减少现货发生。

具体的，本发明通过选用临界敏感型钢种对铸坯裂纹发生情况，结合连铸机检修项目进行研究，首先不对该临界敏感型钢种铸坯进行清理，直接送热轧制，然后实时计算同一浇次热轧卷边部裂纹综合严重度I，根据热轧卷边部裂纹综合严重度I，与当前订单生产的热轧卷边部裂纹极限值I₀进行比对，当I大于I₀时，判定该生产用的连铸机需要检修，需要对铸机辊缝、一二段对弧、喷嘴堵塞、棍子卡组等进行核查，进而指导铸机检修。

更进一步的，所述热轧卷边部裂纹综合严重度I为：

式中：I为热轧卷边部裂纹综合严重度；

N_i为裂纹严重度系数，单位为mm；

每个边部裂纹的长度为l_i、宽度为d_i，单位为mm；此处的裂纹长度、宽度为表检仪器采集到的长度和宽度；

X为表检设定的宽度方向向外延伸值，单位mm；

Y为表检设定的长度方向上向外延伸值，单位mm；

D为热轧卷宽度，单位m；

L为热轧卷的总长度，单位为m；

需要说明的是，I₀的设定，与实际生产中不同订单的热轧卷生产评判标准相关，也即，即便是同一个连铸机生产同一种钢种时，由于不同订单之间存在差异性，I₀的具体取值也略有差异。实际生产中，将计算得出的I值直接与订单设定的I₀值进行比对即可，因此，订单设定的I₀值对评价的精确度有影响，本发明的申请人根据生产经验，考虑钢种及钢卷订单兑现规则，结合大量生产数据，最终确定了I₀的取值范围为0.28～0.47。

生产时设定I₀值时，可根据热轧卷当前订单信息进行确定。

而当生产的同一批次热轧卷，根据热轧卷的裂纹状况，计算得出的I≤0.28时，则均满足本发明的要求，则无需对连铸机进行检修。

当计算出的I≥0.47时，则均不满足本发明的要求，需要对连铸机进行检修。

当计算出的I取(0.28，0.47)时，一方面可根据实际订单设定的单一I₀值进行比对即可；另一方面，若订单设定的I₀值是(0.28，0.47)区间里的一个子区间，记作(I₀min，I₀max)，也可辅助连续生产的热轧卷卷数进行评判，考虑生产效益的最大化，具体评判规则如下：

当同一批次的热轧卷，计算得到的I≤I₀min，则评判结果为合格，无需对连铸机进行检修；

当同一批次的热轧卷，计算得到的I≥I₀max，则评判结果为不合格，达到热轧封闭标准，需对连铸机进行停机检修；

当同一批次的热轧卷，计算得到的I位于子区间(I₀min，I₀max)内，此时，热轧卷基本能满足要求，但连铸机的状态随时可能变差，需要对生产质量进行把控，加强质量检查，因此需结合热轧卷卷数进行评判，如果连续生产出的4卷热轧卷中所计算出的4个I值均在(I₀min，I₀max)范围内，需及时连铸分厂在停浇时对连铸机状态进行检查，并适时安排连铸机进行检修。

另外，在计算I值时，根据表检仪器的数据采集特征，在检测到边部裂纹缺陷后会自动识别出边部裂纹的长度为l_i、宽度为d_i。但为了避免边部裂纹看不全，在进行表检尺寸统计时，表检仪器会在宽度及长度方向上分别向外延伸X、Y的距离，X取值为2～5mm，Y值为4～20mm为宜，从而全面识别统计出边部裂纹的具体形貌，以便区别缺陷类型，进行计算时需进行去除，也便于后续计算热轧卷边部裂纹综合严重度。

此外，当热轧卷产生的边部裂纹长宽比，即(l_i-Y)/(d_i-X)与热轧卷的压缩比不一致时，认为是锐物划伤引起的缺陷而非边部裂纹的压缩特征，为进一步提高评价精度，将这组数据进行剔除，从而避免误判。产生的边部裂纹有效面积总和占总热卷面积比例，可作为衡量边部裂纹严重性的指标，其值越大代表边部裂纹越严重。同时裂纹距热轧卷边部的距离同样是衡量裂纹严重性的重要指标，其直接决定热卷是否改判降级。该距离值越大，表面裂纹距边部越远，裂纹越严重，铸机生产质量越差。

作为本发明的进一步改进，所述裂纹严重度系数N_i的确定方法如下：

热轧卷轧制后，使用热轧表检仪器自动识别每个裂纹的长l_i、宽d_i以及每个裂纹距热轧卷边部的距离D₁、D₂、D₃……D_k，考虑到切边机组的切除能力，位于边部一定距离内的裂纹缺陷可通过切边操作进行切除，因此设定裂纹严重度系数D_k-a，k取正整数，a为切边机组的切除极限值，也即切边机组的最大切除量，一般在10mm内，a的准确值确定根据切边机组实际设计来制定，且当N值为负值时，说明热轧卷的缺陷靠近边部，可通过后续的切边机组进行切边去除，因此取N值取0。

作为本发明的进一步改进，所述临界敏感型钢种的选定规则如下：

根据钢种碳当量[Cp]＝[％C]+0.02[％Mn]-0.1[％Si]-0.7[S]，结合连铸机对不同钢种的裂纹敏感性特点，对板坯钢种进行裂纹敏感性进行等级划分，钢厂一般分为A级(属于弱裂纹敏感性)、B级(属于临界裂纹敏感性，此类钢种虽然裂纹敏感性不高，但在连铸机状态不好的状态下，也会引起角部横裂)，C级(属于强裂纹敏感性)。当碳当量[Cp]满足0.08～0.20范围为临界敏感型钢种。

作为本发明的进一步改进，为避免板坯温降增加裂纹量，在铸坯安排热轧直接热送轧制时，板坯直接送入加热炉，出炉温度控制在1200～1300℃。

作为本发明的进一步改进，板坯出炉后送入定宽压力机进行侧压后，在各粗轧机前装有立辊轧机对中间坯的宽度进行进一步控制，要求立辊减宽量不大于50mm。

作为本发明的进一步改进，为避免变形过大引起的脆性变形产生裂纹，在侧压时，侧压定宽值不大于350mm，将板坯轧制成厚度约为30～60mm的中间坯。

作为本发明的进一步改进，为避免板坯进入高温脆性区轧制，增加裂纹量，在中间坯经中间保温辊道保温和边部感应加热器对边部温降进行补偿。

作为本发明的进一步改进，保温时间大于60s，可有效改善中间坯温度均匀性，减少坯头坯尾的温差。

作为本发明的进一步改进，由于中间坯边部温降大于中间温降，温度大约相差100度，要求边部感应加热器将距边部25mm处升温大于50度，从而减少边部与中部温差。

作为本发明的进一步改进，采用切头飞剪对中间坯进行切除头尾，然后经七机架精轧机进行轧制，终轧温度控制在800～950℃，避免轧制温度进入脆性区。

精轧机轧出的带钢经表检仪器检测综判后再送往热轧钢卷库。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，通过上述设计，在现场实施后，连铸机的状态得到了实时的监控，通过表检仪器采集裂纹的相关数据，并对数据进行分析和处理，现场能够及时根据热轧卷裂纹严重程度的变化趋势，实时表征出连铸机的工作状态，科学合理地为连铸机安排停机检修，及时调整连铸机设备状态。使用本发明的技术方法对连铸机进行动态监控，钢卷角部裂纹得到明显的控制，裂纹缺陷和降级改判比例均得到大幅改善，很大程度上减少了现货的发生。

此外，本发明通过对铸坯后续处理工艺进行控制，从而减少了其他工序不合理设置对钢卷边部裂纹缺陷产生的影响，进一步提高了评价的精度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

根据钢种特性对板坯裂纹敏感性进行等级划分，选取B级(临界裂纹敏感性)钢种MBRYT23501在产量相对大的1#铸机生产，生产的铸坯进行不清理，直接热送轧制。

1)将生产出的铸坯安排热轧直接热送轧制，送入加热炉加热，出炉温度控制在1250℃；

2)加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定宽压力机进行150mm侧压定宽；

3)然后由辊道运送进入第一架四辊粗轧机进行3道次轧制，再进入第二架四辊可逆粗轧机进行3道次/5道次/7道次轧制，将板坯轧制成厚度约为35mm的中间坯，在各粗轧机前装有立辊轧机对中间坯的宽度进行控制，立辊减宽量为20mm；

4)中间坯经中间保温辊道保温和边部感应加热器对边部温降进行补偿后，进入切头飞剪切除头尾，其中，保温时间65s，控制边部0～25mm处升温98度；再由精轧高压水除鳞除去二次氧化铁皮，然后进入七机架精轧机进行轧制，终轧温度为893℃，达到最终的产品厚度；

5)精轧机轧出的带钢长987m、宽1.5m，经表检仪器检测综判后送往热轧钢卷库。

6)根据热轧卷订单判定标准，此钢种碳当量为0.15，订单设定的热轧卷边部裂纹极限值I₀＝0.28。此卷表检仪器共统计到了2个裂纹：

项目	缺陷类别	缺陷位置/mm	宽度d/mm	长度l/mm	X/mm	Y/mm
							1	边部裂纹	距边部5	8	166	2	6
2	边部裂纹	距边部7	7	29	2	6

切边机组的最大切边量a＝10mm，裂纹距边部距离分别为7mm、5mm，属于可切除的缺陷，则N值取0，由此计算出边部裂纹综合严重度I＝0，I＜I₀，由此可评估连铸机状态较好，不需要检修。

实施例2：

根据钢种特性对板坯裂纹敏感性进行等级划分，选取B级(临界裂纹敏感性)钢种MBTLA34002在产量相对大的3#铸机生产，生产的铸坯进行不清理，直接热送轧制。

1)将生产出的铸坯安排热轧直接热送轧制，送入加热炉加热，出炉温度控制在1285℃；

2)加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定宽压力机进行200mm侧压定宽；

3)然后由辊道运送进入第一架四辊粗轧机进行3道次轧制，再进入第二架四辊可逆粗轧机进行3道次/5道次/7道次轧制，将板坯轧制成厚度约为25mm的中间坯，在各粗轧机前装有立辊轧机对中间坯的宽度进行控制，立辊减宽量35mm；

4)中间坯经中间保温辊道保温和边部感应加热器对边部温降进行补偿后，进入切头飞剪切除头尾，其中，保温时间70s，控制边部0～25mm处升温70度；再由精轧高压水除鳞除去二次氧化铁皮，然后进入七机架精轧机进行轧制，终轧温度为862℃，达到最终的产品厚度；

5)精轧机轧出的带钢长929m、宽1.2m,经表检仪器检测综判后送往热轧钢卷库。

6)根据热轧卷订单判定标准，此钢种碳当量为0.085，订单设定的热轧卷边部裂纹极限值I₀＝0.47。此卷表检仪器共统计到了5个裂纹：

项目	缺陷类别	缺陷位置/mm	宽度d/mm	长度l/mm	X/mm	Y/mm
							1	边部裂纹	距边部15	14	166	4	6
2	边部裂纹	距边部7	8	29	4	6
							3	边部裂纹	距边部20	7	22	4	6
4	边部裂纹	距边部22	12	109	4	6
							5	边部裂纹	距边部8	8	141	4	6

切边机组的最大切边量a＝10mm，根据缺陷尺寸及位置信息计算出边部裂纹综合严重度I＝16.48，I＞I₀，由此可评估连铸机状态非常不好，需要及时停机对铸机进行检修,连铸分厂遂安排停机检修，并着重对铸机辊缝、一二段对弧、喷嘴堵塞、棍子卡组等进行核查检修。

实施例3

根据钢种特性对板坯裂纹敏感性进行等级划分，选取B级(临界裂纹敏感性)钢种MBTLA42006在产量相对大的3#连铸机生产，生产的铸坯进行不清理，直接热送轧制。

1)将生产出的铸坯安排热轧直接热送轧制，送入加热炉加热，出炉温度控制在1275℃；

2)加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定宽压力机进行120mm侧压定宽；

3)然后由辊道运送进入第一架四辊粗轧机进行3道次轧制，再进入第二架四辊可逆粗轧机进行3道次/5道次/7道次轧制，将板坯轧制成厚度约为27mm的中间坯，在各粗轧机前装有立辊轧机对中间坯的宽度进行控制，立辊减宽量32mm；

4)中间坯经中间保温辊道保温和边部感应加热器对边部温降进行补偿后，进入切头飞剪切除头尾，其中，保温时间82s，控制边部0～25mm处升温120度；再由精轧高压水除鳞除去二次氧化铁皮，然后进入七机架精轧机进行轧制，终轧温度为882℃，达到最终的产品厚度；

5)精轧机轧出的带钢长1020m、宽1.1m,经表检仪检测综判后送往热轧钢卷库。

6)根据热轧卷订单判定标准，此钢种碳当量为0.087，订单设定的热轧卷边部裂纹极限值I₀＝0.47。此卷表检仪器共统计到了3个裂纹：

项目	缺陷类别	缺陷位置/mm	宽度d/mm	长度l/mm	X/mm	Y/mm
							1	边部裂纹	距边部15	4	24	2	8
2	边部裂纹	距边部7	8	31	2	8
							3	边部裂纹	距边部8	7	24	2	8

切边机组的最大切边量a＝10mm，根据缺陷尺寸及位置信息计算出边部裂纹综合严重度I＝0.14，I＜I₀，由此可评估连铸机状态较好。

实施例4

根据钢种特性对板坯裂纹敏感性进行等级划分，选取B级(临界裂纹敏感性)钢种MBRYT34515在产量相对大的3#铸机生产，生产的铸坯进行不清理，直接热送轧制。

1)将生产出的铸坯安排热轧直接热送轧制，进加热炉加热，出炉温度控制在1300℃；

2)加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定宽压力机进行175mm侧压定宽；

3)然后由辊道运送进入第一架四辊粗轧机进行3道次轧制，再进入第二架四辊可逆粗轧机进行3道次/5道次/7道次轧制，将板坯轧制成厚度约为26mm的中间坯，在各粗轧机前装有立辊轧机对中间坯的宽度进行控制，立辊减宽量20mm；

4)中间坯经中间保温辊道保温和边部感应加热器对边部温降进行补偿后，进入切头飞剪切除头尾，其中，保温时间126s，控制边部0～25mm处升温108度；再由精轧高压水除鳞除去二次氧化铁皮，然后进入七机架精轧机进行轧制，终轧温度为936℃，达到最终的产品厚度；

5)精轧机轧出的带钢长1300m、宽1.2m,经表检仪器检测综判后送往热轧钢卷库。

6)根据热轧卷订单判定标准，此钢种碳当量为0.1，订单设定的热轧卷边部裂纹极限值I₀＝0.3-0.47。此卷表检仪器共统计到了4个裂纹：

项目	缺陷类别	缺陷位置/mm	宽度d/mm	长度l/mm	X/mm	Y/mm
							1	边部裂纹	距边部12	6	52	4	8
2	边部裂纹	距边部6	7	64	4	8
							3	边部裂纹	距边部13	6	63	4	8
4	边部裂纹	距边部3	7	110	4	8

切边机组的最大切边量a＝10mm，根据缺陷尺寸及位置信息计算出边部裂纹综合严重度I＝0.32，I在0.3-0.47之间，此时跟踪后面4卷的裂纹信息，算得I值分别为0.37、0.35、0.34、0.36，随即告知连铸分厂进行检修，连铸分厂安排人员对铸机进行检查，发现5流8段位置偏差，于是安排铸机检修，更换5流8段。

Claims

1.一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于，选用裂纹临界敏感型钢种进行不清理，直接送热轧制，实时识别、采集并计算同一浇次热轧卷边部裂纹综合严重度I：

式中：I为热轧卷边部裂纹综合严重度；

N_i为裂纹严重系数，单位为mm；

每个裂纹的长度为l_i、宽度为d_i，单位为mm；

X为表检设定的宽度方向向外延伸值，单位mm；

Y为表检设定的长度方向上向外延伸值，单位mm；

D为热轧卷宽度，单位m；

L为热轧卷的总长度，单位为m；

当I≤I₀时，无需对连铸机进行检修；当I＞I₀时，对连铸机进行检修，所述I₀为当前订单生产的热轧卷边部裂纹极限值。

2.根据权利要求1所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：所述裂纹严重度系数N_i的确定方法如下：

热轧卷轧制后，使用热轧表检仪器自动识别每个裂纹距热轧卷边部的距离D₁、D₂、D₃……D_k，N_i＝D_k-a，k取正整数，a为切边机组的切除极限值，当N_i为负值时，N_i取0。

3.根据权利要求1的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：所述临界敏感型钢种的选定规则如下：

根据钢种碳当量[Cp]＝[％C]+0.02[％Mn]-0.1[％Si]-0.7[S]对板坯钢种进行裂纹敏感性进行等级划分，当钢种碳当量[Cp]满足0.08～0.20范围时为临界敏感型钢种。

4.根据权利要求1的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：所述X取2～5mm，Y值为4～20mm。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：在铸坯安排热轧直接热送轧制时，板坯直接送入加热炉，出炉温度控制在1200～1300℃。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：板坯出炉后送入定宽压力机进行侧压时，在各粗轧机前装有立辊轧机对中间坯的宽度进行控制，侧压定宽值不大于350mm，立辊减宽量不大于50mm，将板坯轧制成厚度约为30～60mm的中间坯。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：中间坯经中间保温辊道保温和边部感应加热器对边部温降进行补偿。

8.根据权利要求7所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：保温时间大于60s。

9.根据权利要求7所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：边部温度补偿时，控制边部0～25mm处升温大于50度。

10.根据权利要求7所述的一种实时监控评价连铸机设备状态的方法，其特征在于：对中间坯进行切除头尾，然后经七机架精轧机进行轧制，终轧温度控制在800～950℃。