CN118204469A - 一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法 - Google Patents
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Abstract
一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，属于连铸技术领域。本发明旨在板坯结晶器宽面钢水实际液位上部至下部区域布置温度传感器，以一定频率采集结晶器铜板相应位置的温度。首先，计算出宽面钢水实际液位附近区域纵向相邻两个测温点之间的温度梯度，由于钢水实际液位所在的钢‑渣界面附近温度梯度过渡剧烈，所以能够确定该区域温度梯度最大值对应的两个纵向相邻测温点坐标。然后，该处弯月面的位置在两个测温点之间选择，选择两个测温点中心坐标，并通过这种方式确定宽面方向所有纵向温度传感器对应的弯月面位置坐标。最后，通过插值得到板坯结晶器宽面弯月面形状。本发明易于实施与维护，预测精度高，为开发结晶器弯月面行为的闭环反馈控制提供有效途径。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金工业中连铸生产质量控制领域，具体涉及一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法。
背景技术
由于板坯连铸结晶器宽面跨度大，弯月面高度位置差异明显，会造成弯月面的钢-渣界面速度大以及铜板与钢液之间的非均匀传热，进而引发初生坯壳卷渣和表面缺陷等质量问题，尤其在水口堵塞、不对中或者高拉速连铸过程。因此，检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状对于高效连铸具有重要意义。
目前，对于检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法还很匮乏。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法。目的是实现板坯结晶器弯月面位置和形状的在线监测或离线评估，进而形成结晶器弯月面高度、流速和传热均匀性等弯月面行为的闭环反馈控制。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，包括以下步骤：
步骤1：在板坯结晶器宽面钢水实际液位上部至下部区域布置多列温度传感器。
步骤2：温度传感器以一定频率采集结晶器连续振动周期内的铜板温度。
步骤3：根据铜板温度计算出钢水实际液位附近沿拉坯方向(纵向)两个相邻测温点之间的温度梯度，并确定温度梯度最大值。
步骤4：由于钢水实际液位所在的钢-渣界面附近温度梯度过渡剧烈，所以能够确定温度梯度最大值对应的两个相邻测温点坐标。选取纵向相邻两个测温点中间位置作为该列(一列)弯月面在宽面的对应坐标。
步骤5：通过上述方式确定宽面方向所有列温度传感器对应的弯月面位置坐标。
步骤6：对得到的所有宽面弯月面位置坐标进行插值，进而确定整个板坯结晶器的宽面弯月面的形状。
进一步的，所述的步骤1中，温度传感器可以是热电偶、光纤传感器或者任意一种测温工具。
进一步的，所述的步骤1中，所述的温度传感器布置在高于宽面钢水实际液位50～100mm，至低于宽面钢水实际液位100～500mm之间的区域。厚度方向插在距结晶器宽面热面10～20mm处。宽度方向两列温度传感器测温点的间距为20～100mm。纵向同一列上两个相邻温度传感器测温点的间距(L)为2～10mm，视连铸现场工艺要求确定检测精度。
进一步的，所述的步骤2中，板坯连铸过程中，温度传感器的采集温度频率为2～10Hz，优先为以4Hz的频率监测并采集结晶器铜板温度。
进一步的，所述的步骤3中，沿结晶器宽面方向，逐次利用纵向(沿拉坯方向)两个连续测温点的铜板温度的差值除以它们之间的距离L计算出温度梯度，数学描述为△T＝(Thigh-Tlow)/L。
进一步的，所述的步骤4中，温度梯度最大值(△Gmax)为纵向钢水实际液位附近的温度梯度最大值，所述温度梯度最大值对应的两个相邻测温点坐标也在纵向同一列上。
进一步的，所述的步骤5中，所述宽面弯月面位置对应的坐标，要根据纵向两个测温点的间距再进行确定，一般选择纵向两个测温点的中间位置。
进一步的，所述的步骤6中的插值方法选择非线性插值，优选三次样条插值。
上述检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法可以进行在线监测或离线评估，适用于所有连铸生产，包括板坯、方坯和圆坯等，并且不限于用在结晶器的宽面和窄面。
本发明有益效果：本发明易于实施与维护，预测精度高，为检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状提供可行方法，进而为开发结晶器弯月面行为的闭环反馈控制提供有效途径。
附图说明
图1为板坯结晶器宽面光纤结晶器布置方式示意图；
图2为弯月面附近测温点的铜板温度测量结果；
图3为纵向不同列连续两个测温点作差后的温度梯度；
图4为没有FC-Mold作用下，拉速1.5m/min时的弯月面实际与检测结果；
图5为FC-Mold作用下，拉速1.5m/min时的弯月面实际与检测结果；
图6为没有FC-Mold作用下，拉速2.1m/min时的弯月面实际与检测结果；
图7为FC-Mold作用下，拉速2.1m/min时的弯月面实际与检测结果。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细具体的说明。
实施例1
第一步、在板坯连铸结晶器宽面上布置光纤传感器。其中结晶器宽面1300mm，厚度247mm，高度900mm，浇铸低碳钢，过热度25K，拉速范围在1.5m/min至2.4m/min，配置电磁制动(FC-Mold)。
第二步、光纤传感器布置在高于板坯结晶器宽面实际钢水液位上放50mm至下部400mm。厚度方向距结晶器宽面热面15mm，两列光纤传感器的间距50mm，两侧近角部20mm多布置了两支，纵向同一列上两个测温点间距4mm，板坯结晶器宽面光纤传感器布置方式具体如图1所示。
第三步、以4Hz的频率采集结晶器振动周期内铜板温度的变化。
第四步、选取其中一个时刻光纤结晶器采集的铜板温度进行分析。确定实际钢水液位所在范围，如图2所示，为结晶器宽面标钢水液位上部8mm至下部8mm的温度采集结果。
第五步、通过对宽面结晶器标钢水液位上部8mm至下部8mm的连续两个测温点差值除以测温点间距，计算出温度梯度，并确定温度梯度最大值。
第六步、两个连续测温点之间的横向数字代表钢水实际液位在宽面该位置的最大温度梯度，选取两个测量点的中间位置作为宽面弯月面在该处的对应位置坐标。依据同样方式确定结晶器宽面其他位置的弯月面坐标，具体如图3所示。
第七步、利用三次样条插值，回归出无/有FC-Mold情况下，拉速1.5m/min和2.1m/min时的整个板坯结晶器宽面弯月面的形状，具体如图4～7所示，从图中看出，黑色点代表同一列上最大温度梯度对应的两个测温点的中间位置坐标，黑色点划线代表是对黑色点的三次样条插值结果，使用上述方法的检测结果与结晶器弯月面实际位置与形状吻合较好。
以上所述的实施例仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到该技术方案的简单变化或等效替换，并应用于检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的技术中，均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在板坯结晶器宽面钢水实际液位上部至下部区域布置多列温度传感器；
步骤2：温度传感器以一定频率采集结晶器连续振动周期内的铜板温度；
步骤3：根据铜板温度计算出钢水实际液位附近沿拉坯方向(纵向)两个相邻测温点之间的温度梯度，并确定温度梯度最大值；
步骤4：确定温度梯度最大值对应的纵向两个相邻测温点坐标，并取上述两个相邻测温点中间位置作为该列弯月面在宽面的对应坐标；
步骤5：通过上述方式确定宽面方向所有列温度传感器对应的弯月面位置坐标；
步骤6：对得到的所有宽面弯月面位置坐标进行插值，确定整个板坯结晶器的宽面弯月面的形状。
2.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤1中，温度传感器可以是热电偶、光纤传感器或者任意一种测温工具。
3.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的温度传感器布置在高于宽面钢水实际液位50～100mm，至低于宽面钢水实际液位100～500mm之间的区域；厚度方向插在距结晶器宽面热面10～20mm处；宽度方向两列温度传感器测温点的间距为20～100mm；纵向同一列上两个相邻温度传感器测温点的间距为2～10mm，根据连铸现场工艺要求确定检测精度。
4.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤2中，板坯连铸过程中，温度传感器的采集温度频率为2～10Hz。
5.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤3中，沿结晶器宽面方向，逐次利用纵向两个连续测温点的铜板温度的差值除以它们之间的距离计算出温度梯度。
6.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤4中，温度梯度最大值为纵向钢水实际液位附近的温度梯度最大值，所述温度梯度最大值对应的两个相邻测温点坐标也在纵向同一列上。
7.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤5中，宽面弯月面位置对应的坐标根据纵向两个测温点的间距进行确定，选择纵向两个测温点的中间位置。
8.根据权利要求1所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的步骤6中的插值方法选择非线性插值。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种检测确定板坯结晶器宽面弯月面位置与形状的方法，其特征在于，所述的方法可以进行在线监测或离线评估，适用于所有连铸生产，且不限于用在结晶器的宽面和窄面。
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