RU2775264C1 - Method for controlling continuous casting machine, control device for continuous casting machine and casting manufacturing method - Google Patents
Method for controlling continuous casting machine, control device for continuous casting machine and casting manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775264C1 RU2775264C1 RU2021124338A RU2021124338A RU2775264C1 RU 2775264 C1 RU2775264 C1 RU 2775264C1 RU 2021124338 A RU2021124338 A RU 2021124338A RU 2021124338 A RU2021124338 A RU 2021124338A RU 2775264 C1 RU2775264 C1 RU 2775264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molten steel
- operating conditions
- flow rate
- flow
- continuous casting
- Prior art date
Links
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 270
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 270
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 36
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 21
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к способу управления для машины непрерывного литья, устройству управления для машины непрерывного литья и способу изготовления отливки.The present invention relates to a control method for a continuous casting machine, a control device for a continuous casting machine, and a casting manufacturing method.
Уровень техникиState of the art
В последнее время растет потребность в улучшении качества отливок, например, слябов, производимых с помощью машины непрерывного литья. Таким образом, были разработаны способы контроля состояния расплавленной стали в литейных формах машин непрерывного литья. Например, в патентной литературе 1 раскрыт способ применения магнитного поля к расплавленной стали в литейной форме. Магнитное поле прикладывают к расплавленной стали в литейной форме для управления потоком расплавленной стали, благодаря чему может быть стабилизировано качество отливок. К сожалению, даже если к расплавленной стали приложить магнитное поле, неожиданные изменения в работе затрудняют полное управление потоком расплавленной стали. Таким образом, был предложен способ управления работой путем дополнительного использования результата измерения температуры расплавленной стали с помощью элемента измерения температуры, встроенного в медную пластину литейной формы. Например, в патентной литературе 2 раскрыт способ высокоточной оценки потока расплавленной стали путем корректировки потока расплавленной стали в литейной форме на основе данных о температуре медной пластины в литейной форме.Recently, there has been a growing need to improve the quality of castings, such as slabs, produced by a continuous casting machine. Thus, methods have been developed to control the state of molten steel in the molds of continuous casting machines. For example,
Одно качество, необходимое для отливок, состоит в том, чтобы они имели меньше дефектов, вызванных примесями, такими как пузырьки и включения, подмешанные в окрестностях поверхностей отливки. В машине непрерывного литья расплавленная сталь, заливаемая через погружное входное сопло в литейную форму, начинает затвердевать со стороны поверхности стенки литейной формы в виде оболочки (в дальнейшем сталь, затвердевшую в виде оболочки, называют затвердевшей оболочкой), и по мере отливки толщина затвердевшей оболочки увеличивается. Пузырьки и включения находятся во взвешенном состоянии в расплавленной стали, заливаемой в литейную форму, и, если затвердевание продолжается с этими пузырьками и включениями, захваченными в затвердевшей оболочке, возникают вышеупомянутые дефекты.One quality required for castings is that they have fewer defects caused by impurities such as bubbles and inclusions mixed in in the vicinity of the casting surfaces. In a continuous casting machine, molten steel poured through a submersible inlet nozzle into a mold begins to solidify from the side of the wall surface of the mold into a shell (hereinafter, the steel hardened as a shell is called a hardened shell), and as the casting progresses, the thickness of the hardened shell increases. . Bubbles and inclusions are suspended in the molten steel being poured into the mold, and if solidification continues with these bubbles and inclusions trapped in the solidified sheath, the aforementioned defects occur.
Известно, что по мере увеличения скорости потока расплавленной стали на границе затвердевания становится все труднее улавливать в затвердевшей оболочке пузырьки и включения, взвешенные в расплавленной стали, и с этой точки зрения была разработана технология для правильного управления потоком расплавленной стали в литейной форме. Например, в патентной литературе 3 раскрыта технология для уменьшения возникновения дефектов, вызванных недостаточной скоростью потока расплавленной стали на границе затвердевания в случае сравнительно низкой скорости заливки, составляющей приблизительно 1,6 м/мин или около того. В частности, эта технология в соответствующих диапазонах управляет положением выпускного отверстия и углом выпуска погружного входного сопла относительно положения, в котором прикладывают движущееся магнитное поле, когда выполняют непрерывное литье при приложении движущегося магнитного поля, так что к выходящему потоку расплавленной стали, выходящему из погружного входного сопла, прикладывают тормозную силу.It is known that as the flow rate of molten steel at the solidification boundary increases, it becomes more difficult to trap bubbles and inclusions suspended in the molten steel in the solidified shell, and from this point of view, technology has been developed to properly control the flow of molten steel in the mold. For example, Patent Literature 3 discloses a technology for reducing the occurrence of defects caused by insufficient flow rate of molten steel at the solidification boundary in the case of a relatively low pouring speed of about 1.6 m/min or so. In particular, this technology controls the position of the outlet and the outlet angle of the submersible inlet nozzle with respect to the position at which the moving magnetic field is applied when continuous casting is performed under the application of the moving magnetic field in appropriate ranges, so that the outgoing stream of molten steel emerging from the submerged inlet nozzles apply braking force.
Список источниковList of sources
Патентная литератураPatent Literature
Патентная литература 1: Японская выложенная заявка на патент № H10-305353Patent Literature 1: Japanese Laid-Open Patent Application No. H10-305353
Патентная литература 2: Японская выложенная заявка на патент № 2016-16414Patent Literature 2: Japanese Laid-Open Patent Application No. 2016-16414
Патентная литература 3: Японская выложенная заявка на патент № 2005-152996Patent Literature 3: Japanese Laid-Open Patent Application No. 2005-152996
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническая задачаTechnical task
В патентной литературе 2 раскрыт способ высокоточной оценки потока расплавленной стали в литейной форме, но не раскрыта и не предложена оценка показателя текучести расплавленной стали, указывающего показатель примешивания примесей в отливку внутри литейной формы, и управление показателем текучести расплавленной стали в подходящем диапазоне. Для получения качественной отливки необходимо оценить показатель текучести расплавленной стали, указывающий на показатель примешивания примесей в отливку внутри литейной формы, и контролировать показатель текучести расплавленной стали в соответствующем диапазоне. Таким образом, трудно произвести высококачественное литье только с использованием способа, раскрытого в патентной литературе 2.
С другой стороны, в патентной литературе 3 раскрыт способ управления скоростью потока расплавленной стали на границе затвердевания в пределах соответствующего диапазона, и этот подходящий диапазон определяют только на основе взаимного расположения с оборудованием. К сожалению, при фактическом непрерывном литье существует фактор, вызывающий изменение скорости потока расплавленной стали, например, неравномерный поток, создаваемый включениями, прилипшими к отверстию погружного входного сопла. Даже если такие изменения происходят, необходимо выполнять управление так, чтобы скорость потока расплавленной стали на границе затвердевания находилась в соответствующем диапазоне в соответствии с состоянием изменения. То есть уменьшение скорости потока расплавленной стали на границе затвердевания, которое является показателем примешивания примесей, таких как пузырьки и включения, в отливку внутри литейной формы, оценивают как показатель текучести расплавленной стали с использованием данных о рабочих условиях и о температуре расплавленной стали в литейной форме, а также путем выполнения такого управления, чтобы показатель текучести расплавленной стали находился в соответствующем диапазоне, на основе результата оценки можно получить отливку более высокого качества.On the other hand, Patent Literature 3 discloses a method for controlling the flow rate of molten steel at the solidification boundary within an appropriate range, and this suitable range is determined only on the basis of the relationship with the equipment. Unfortunately, in actual continuous casting, there is a factor that causes a change in the flow rate of the molten steel, such as an uneven flow created by inclusions adhering to the orifice of the submerged inlet nozzle. Even if such changes occur, it is necessary to perform control so that the flow rate of the molten steel at the solidification boundary is in an appropriate range according to the change state. That is, the decrease in the flow rate of molten steel at the solidification boundary, which is indicative of the admixture of impurities such as bubbles and inclusions into the casting inside the mold, is evaluated as an indicator of the molten steel flow using operating conditions and the temperature of the molten steel in the mold, and also by performing control so that the flow index of the molten steel is in an appropriate range, a higher quality casting can be obtained based on the evaluation result.
Настоящее изобретение выполнено в свете вышеупомянутых задач, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ управления для машины непрерывного литья, устройство управления для машины непрерывного литья и способ изготовления отливки, позволяющие изготавливать отливки высокого качества.The present invention has been made in light of the above objects, and an object of the present invention is to provide a control method for a continuous casting machine, a control device for a continuous casting machine, and a casting manufacturing method capable of producing high quality castings.
Решение задачиThe solution of the problem
Для решения задачи и достижения цели способ управления для машины непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: этап оценки состояния потока расплавленной стали для оценки с помощью встроенной системы в режиме реального времени состояния потока расплавленной стали в литейной форме с использованием данных о рабочих условиях машины непрерывного литья и о температуре расплавленной стали в литейной форме; этап вычисления показателя текучести расплавленной стали, состоящий в вычислении с помощью встроенной системы в режиме реального времени показателя текучести расплавленной стали на основе состояния потока расплавленной стали, оцененного на этапе оценки состояния потока расплавленной стали, причем показатель текучести расплавленной стали представляет собой показатель примешивания примесей к отливке внутри литейной формы; и этап управления рабочими условиями для управления рабочими условиями машины непрерывного литья, так чтобы показатель текучести расплавленной стали, вычисленный на этапе вычисления показателя текучести расплавленной стали, находился в соответствующем диапазоне.In order to solve the problem and achieve the goal, the control method for a continuous casting machine according to the present invention includes: a molten steel flow state evaluation step of estimating, with an embedded system, in real time the state of the molten steel flow in the mold using operating condition data continuous casting machines and the temperature of the molten steel in the mold; a molten steel flow rate calculation step of calculating, by means of an on-board system, a molten steel flow rate in real time based on the molten steel flow state estimated in the molten steel flow state evaluation step, the molten steel flow rate being an admixture index of impurities in the casting inside the mold; and an operating condition control step for controlling the operating conditions of the continuous casting machine so that the molten steel flow rate calculated in the molten steel flow rate calculation step is within an appropriate range.
Кроме того, в способе управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением показатель текучести расплавленной стали включает в себя площадь области, в которой скорость потока меньше или равна заданному значению в перемешиваемом потоке, создаваемом с помощью магнитного поля электромагнитного перемешивания.In addition, in the control method of the continuous casting machine according to the present invention, the flow index of molten steel includes the area of the region in which the flow velocity is less than or equal to a predetermined value in the agitated flow generated by the electromagnetic agitation magnetic field.
Кроме того, в способе управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением показатель текучести расплавленной стали включает в себя скорость или состояние потока на поверхности расплавленной стали.In addition, in the control method of the continuous casting machine according to the present invention, the flow rate of the molten steel includes the flow rate or state of flow on the surface of the molten steel.
Кроме того, в способе управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением показатель текучести расплавленной стали включает в себя площадь области, в которой скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению.In addition, in the control method of the continuous casting machine according to the present invention, the flow index of molten steel includes the area of the region in which the flow velocity at the solidification boundary is less than or equal to a predetermined value.
Кроме того, в способе управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением показатель текучести расплавленной стали включает в себя максимальное значение скорости поверхностного потока расплавленной стали.In addition, in the control method of the continuous casting machine according to the present invention, the molten steel flow index includes the maximum value of the surface flow rate of the molten steel.
Кроме того, в способе управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением показатель текучести расплавленной стали включает в себя максимальное значение энергии турбулентности поверхности расплавленной стали.In addition, in the control method of the continuous casting machine according to the present invention, the molten steel flow index includes the maximum value of the turbulence energy of the molten steel surface.
Кроме того, в способе управления для машины непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением данные о температуре расплавленной стали в литейной форме представляют собой данные о температуре, включающие в себя измеренное датчиком температуры, установленным на литейной форме, значение.In addition, in the control method for the continuous casting machine according to the present invention, the temperature data of the molten steel in the mold is temperature data including a value measured by a temperature sensor mounted on the mold.
Кроме того, в способе управления для машины непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением рабочие условия машины непрерывного литья включают в себя по меньшей мере одно из следующего: скорость разливки, плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и глубину погружения сопла.In addition, in the control method for the continuous casting machine according to the present invention, the operating conditions of the continuous casting machine include at least one of the following: casting speed, magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field, and immersion depth of the nozzle.
Кроме того, в способе управления для машины непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением этап управления рабочими условиями включает в себя этап вычисления чувствительности состояния потока расплавленной стали к изменению рабочих условий путем оценки для каждого цикла управления состояния потока расплавленной стали при небольшом изменении скорости разливки, плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и глубины погружения сопла.In addition, in the control method for the continuous casting machine according to the present invention, the operation condition control step includes the step of calculating the sensitivity of the molten steel flow state to a change in operating conditions by estimating, for each control cycle, the molten steel flow state with a small change in casting speed, density the magnetic flux of the electromagnetic stirring magnetic field and the depth of the nozzle immersion.
Кроме того, в способе управления для машины непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением этап управления рабочими условиями включает в себя этап выполнения управления путем явного вычисления взаимного влияния между скоростью разливки, плотностью магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и глубины погружения сопла.In addition, in the control method for the continuous casting machine according to the present invention, the operating condition control step includes the step of performing control by explicitly calculating the mutual influence between the casting speed, the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field, and the immersion depth of the nozzle.
Кроме того, устройство управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: блок оценки состояния потока расплавленной стали, выполненный с возможностью оценки с помощью встроенной системы в режиме реального времени состояния потока расплавленной стали в литейной форме с использованием данных о рабочих условиях машины непрерывного литья и о температуре расплавленной стали в литейной форме; вычислитель показателя текучести расплавленной стали, выполненный с возможностью вычисления с помощью встроенной системы в режиме реального времени показателя текучести расплавленной стали на основе состояния потока расплавленной стали, оцененного с помощью блока оценки состояния потока расплавленной стали, причем показатель текучести расплавленной стали представляет собой показатель примешивания примесей к отливке внутри литейной формы; и контроллер рабочих условий, выполненный с возможностью управления рабочими условиями машины непрерывного литья, так чтобы показатель текучести расплавленной стали, вычисленный с помощью вычислителя показателя текучести расплавленной стали, находился в соответствующем диапазоне.In addition, the control apparatus of the continuous casting machine according to the present invention includes: a molten steel flow state evaluation unit configured to evaluate, with an embedded system, in real time the state of the flow of molten steel in the mold using machine operating condition data. continuous casting and the temperature of the molten steel in the mold; a molten steel flow rate calculator configured to calculate, by the on-board system, a molten steel flow rate in real time based on the molten steel flow state estimated by the molten steel flow state estimator, the molten steel flow rate being an admixture index of impurities to casting inside the mold; and an operating condition controller configured to control the operating conditions of the continuous casting machine so that the molten steel flow rate calculated by the molten steel flow rate calculator is in an appropriate range.
Кроме того, способ изготовления отливки в соответствии с настоящим изобретением включает в себя этап изготовления отливки при управлении машиной непрерывного литья с использованием способа управления для машины непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением.In addition, the casting manufacturing method according to the present invention includes the casting manufacturing step by controlling the continuous casting machine using the control method for the continuous casting machine according to the present invention.
Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention
В соответствии с настоящим изобретением способ управления для машины непрерывного литья, устройство управления для машины непрерывного литья и способ изготовления отливки позволяют производить отливки высокого качества.According to the present invention, a control method for a continuous casting machine, a control device for a continuous casting machine, and a method for making a casting can produce high quality castings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 приведен схематический вид, иллюстрирующий пример конфигурации машины непрерывного литья, к которой применяют настоящее изобретение.In FIG. 1 is a schematic view illustrating a configuration example of a continuous casting machine to which the present invention is applied.
На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства управления машины непрерывного литья в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a control device of a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
На фиг. 3 приведен схематический вид, иллюстрирующий пример конфигурации погружного входного сопла.In FIG. 3 is a schematic view illustrating an example of a configuration of a submersible inlet nozzle.
На фиг. 4 приведена диаграмма, иллюстрирующая соотношение между величиной изменения плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и величиной изменения максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали при двух различных состояниях плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля.In FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the amount of change in the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field and the amount of change in the maximum speed of the surface flow of molten steel under two different states of the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field.
На фиг. 5 приведена блок-схема последовательности действий, иллюстрирующая процедуру работы процессов управления условиями, выполняемых устройством управления машины непрерывного литья, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation procedure of the condition control processes executed by the control device of the continuous casting machine according to the embodiment of the present invention.
На фиг. 6 приведена схема, иллюстрирующая пример изменения области низкой скорости потока при изменении плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля.In FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a change in the low flow velocity region with a change in the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field.
На фиг. 7 приведена схема, иллюстрирующая пример изменения максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали при изменении плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля.In FIG. 7 is a diagram illustrating an example of changing the maximum speed of the surface flow of molten steel when changing the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field.
На фиг. 8 приведена схема, иллюстрирующая пример изменения максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали при изменении плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и глубины погружения сопла.In FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a change in the maximum speed of the surface flow of molten steel with a change in the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field and the immersion depth of the nozzle.
На фиг. 9 приведена схема, иллюстрирующая пример изменения степени примешивания дефектов в слябе с контролем рабочих условий и без него.In FIG. 9 is a diagram illustrating an example of changing the degree of admixture of defects in a slab with and without operating condition control.
На фиг. 10 приведена временная диаграмма, иллюстрирующая пример процессов управления условиями работы.In FIG. 10 is a timing diagram illustrating an example of the operating condition control processes.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже со ссылкой на чертежи будет описана конфигурация и работа устройства управления машиной непрерывного литья в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.The configuration and operation of a continuous casting machine control device according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Конфигурация машины непрерывного литьяContinuous casting machine configuration
Сначала, со ссылкой на фиг. 1 будет описан пример конфигурации машины непрерывного литья, в которой применяют настоящее изобретение.First, with reference to FIG. 1, a configuration example of a continuous casting machine to which the present invention is applied will be described.
На фиг. 1 приведен схематический вид, иллюстрирующий пример конфигурации машины непрерывного литья, к которой применяют настоящее изобретение. Как показано на фиг. 1, в машине 1 непрерывного литья литейная форма 4 расположена вертикально под промежуточным разливочным устройством 3, заполненным расплавленной сталью 2, а погружное входное сопло 5 расположено в нижней части промежуточного разливочного устройства 3 и служит отверстием для подачи расплавленной стали 2 в литейную форму 4. Расплавленную сталь 2 непрерывно выливают из промежуточного разливочного устройства 3 в литейную форму 4, охлаждают с помощью литейной формы 4, снабженной водяным каналом для охлаждающей воды, и выводят из нижней части литейной формы 4, образуя сляб. В это время для уравновешивания веса расплавленной стали 2, залитой в литейную форму 4, и веса выведенного сляба, степень открытия погружного входного сопла 5 регулируют в соответствии со скоростью вывода с использованием сопла со сдвижным затвором или подобного, которое не показано, расположенного непосредственно над погружаемым входным соплом 5. Литейная форма 4 оснащена множеством датчиков температуры, установленных на поверхности F и поверхности B, расположенных на обоих концах в направлении толщины отливаемого сляба. Каждый из датчиков температуры измеряет температуру расплавленной стали 2 в соответствующем установленном положении. Литейная форма 4 также оснащена катушкой, которая не показана, генерирующей электромагнитное перемешивающее магнитное поле, вызывающее перемешивающий поток в расплавленной стали 2 внутри литейной формы 4.In FIG. 1 is a schematic view illustrating a configuration example of a continuous casting machine to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, in the
Конфигурация устройства управленияControl device configuration
Далее со ссылкой на фиг. 2 будет описана конфигурация устройства управления машиной непрерывного литья в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.Next, with reference to FIG. 2, a configuration of a control device of a continuous casting machine according to one embodiment of the present invention will be described.
На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства управления машины непрерывного литья в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2, устройство 10 управления машины непрерывного литья в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения состоит из устройства обработки информации, такого как компьютер, и функционирует в качестве блока 11 оценки состояния потока расплавленной стали, вычислителя 12 показателя текучести расплавленной стали и контроллера 13 рабочих условий посредством выполнения компьютерной программы внутренним арифметическим процессором, например, центральным процессором (ЦП).In FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a control device of a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
Блок 11 оценки состояния потока расплавленной стали использует известную технологию, такую как способ оценки состояния потока расплавленной стали, раскрытый в патентной литературе 2, чтобы оценить состояние потока расплавленной стали 2 в литейной форме 4 с помощью встроенной системы в режиме реального времени. В частности, блок 11 оценки состояния потока расплавленной стали использует физическую модель численной гидродинамики или т.п. с учетом модели турбулентности, чтобы с помощью встроенной системы в режиме реального времени оценивать состояние потока расплавленной стали 2 в литейной форме 4, исходя из рабочих условий машины 1 непрерывного литья и значений измерений от датчиков температуры, установленных на литейной форме 4. Рабочие условия машины 1 непрерывного литья включают в себя, например, ширину разливки, скорость разливки, плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и глубину погружения погружного входного сопла 5 (глубину погружения сопла).The molten steel flow
Вычислитель 12 показателя текучести расплавленной стали использует данные о состоянии потока расплавленной стали 2, оцененные блоком 11 оценки состояния потока расплавленной стали, чтобы с помощью встроенной системы в режиме реального времени оценивать показатели текучести расплавленной стали, указывающих показатели подмешивания примесей в сляб (отливку) внутри литейной формы 4. Примеси, примешанные к слябу, включают в себя включения порошкового происхождения. Формовую пудру всегда подают на верхнюю поверхность расплавленной стали, заливаемой в литейную форму 4, и она является смазкой для предотвращения заедания между литейной формой 4 и слябом и обладает эффектом сохранения температуры расплавленной стали 2 и т.п. В самой верхней части расплавленной стали 2 в литейной форме 4 формовая пудра в расплавленном состоянии вступает в контакт с расплавленной сталью 2, и расплавленная сталь 2 течет с определенной скоростью потока. Здесь, в настоящем изобретении, скорость потока расплавленной стали 2 в положении контакта с формовой пудрой называют скоростью поверхностного потока расплавленной стали 2. Таким образом, если расплавленная сталь 2 имеет чрезмерную скорость поверхностного потока, то расплавленная пудра может попасть внутрь расплавленной стали 2, вызывая дефект включения. Кроме того, включения, такие как оксид алюминия, перемещаются вверх с потоком расплавленной стали вместе с пузырьками газообразного аргона или тому подобного, подаваемыми из погружного входного сопла 5, и абсорбируются слоем расплавленной пудры, в результате чего расплавленная сталь 2 очищается. Однако при низкой скорости потока на границе затвердевания включения и пузырьки могут захватываться на затвердевшей стороне оболочки, вызывая дефект поверхности изделия. Здесь скорость потока на границе затвердевания указывает скорость потока расплавленной стали в области вблизи затвердевшей оболочки в литейной форме.The molten steel
Таким образом, показатели текучести расплавленной стали, указывающие показатели примешивания примесей в сляб внутри литейной формы 4, включают в себя, например, максимальное значение скорости поверхностного потока расплавленной стали в литейной форме 4 (максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали), площадь области, в которой скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению (область с низкой скоростью потока), и максимальное значение энергии турбулентности поверхности расплавленной стали. В частности, вычислитель 12 показателя текучести расплавленной стали на основе данных о состоянии потока расплавленной стали 2 вычисляет максимальное значение скоростей потока расплавленной стали в сетке расчета состояния потока расплавленной стали (вся область в направлении ширины и направлении толщины) в верхней части (мениск: положение по высоте поверхности расплавленной стали) литейной формы 4 как максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали. Кроме того, вычислитель 12 показателя текучести расплавленной стали на основе данных о состоянии потока расплавленной стали 2 вычисляет площадь сетки расчета состояния потока расплавленной стали, где скорость потока расплавленной стали меньше или равна заданному значению в сетке расчета состояния потока расплавленной стали (вся область в направлении ширины) в заданном положении в направлении высоты (направлении разливки) и направлении толщины литейной формы 4. Например, вычислитель 12 показателя текучести расплавленной стали для каждой длинной стороны литейной формы вычисляет сумму площадей сетки расчета состояния потока расплавленной стали, где скорость потока расплавленной стали меньше или равна заданному значению во всей области в направлении ширины и по меньшей мере в диапазоне от положения мениска до глубины 200 мм в направлении высоты литейной формы, и определяет значение как площадь с низкой скоростью потока. Кроме того, вычислитель 12 показателя текучести расплавленной стали на основе данных о состоянии потока расплавленной стали 2 вычисляет максимальное значение энергии турбулентности в сетке расчета состояния потока расплавленной стали (вся область в направлении ширины и направлении толщины) в верхней части литейной формы 4 как максимальное значение энергии турбулентности поверхности расплавленной стали.Thus, the flow rates of molten steel indicating the mixing rates of impurities in the slab inside the mold 4 include, for example, the maximum value of the surface flow rate of molten steel in the mold 4 (the maximum surface flow rate of molten steel), the area of the region in which the flow velocity at the solidification boundary is less than or equal to the set value (area with low flow velocity), and the maximum value of the turbulence energy of the molten steel surface. Specifically, the molten steel
Здесь энергия турбулентности указывает значение величины турбулентности потока, и ее получают на основе степени отклонения от среднего с течением времени значения изменяющейся во времени скорости потока в определенном пространственном положении. В частности, энергию турбулентности получают с использованием следующих уравнений.Here, the turbulence energy indicates the value of the amount of turbulence of the flow, and it is obtained based on the degree of deviation from the average over time of the value of the time-varying flow velocity at a certain spatial position. In particular, the turbulence energy is obtained using the following equations.
k = (1/2)⋅Ui 2 k = (1/2)⋅U i 2
U = Uave+Ui U = U ave + U i
В уравнениях k - энергия турбулентности, U - мгновенное значение скорости потока жидкости в определенном пространственном положении, Uave - среднее во времени значение скорости потока жидкости в определенном пространственном положении, а Ui - отклонение от среднего по времени значения скорости потока жидкости в определенном пространственном положении.In the equations, k is the turbulence energy, U is the instantaneous value of the fluid flow velocity at a certain spatial position, U ave is the time average value of the fluid flow velocity at a certain spatial position, and U i is the deviation from the time average value of the fluid flow velocity at a certain spatial position.
Площадь с низкой скоростью потока является эффективным показателем, поскольку быстрое течение расплавленной стали на границе затвердевания сляба вызывает эффект уменьшения примесей (пузырьков и включений), захватываемых в затвердевшую оболочку расплавленной сталью 2. Скорость потока, которую необходимо определять как низкая скорость потока, может быть задана для каждого случая в зависимости от состава типа стали, требуемого уровня качества, размеров литейной формы и т.п., и не должна устанавливаться на фиксированное значение. Отметим, что исследования изобретателей показали, что в качестве ориентира скорость потока менее 0,05 м/с может быть определена как низкая скорость потока. Кроме того, например, в случае, когда единичная площадь сетки расчета состояния потока расплавленной стали составляет 1 см2 (0,0001 м2), если имеется 100 единичных сеток, которые, как определено, имеют низкие скорости потока на одной длинной стороне литейной формы, то площадь с низкой скоростью потока составляет 0,01 м2. Кроме того, подходящее значение площади с низкой скоростью потока может быть задано индивидуально в зависимости от состава типа стали, требуемого уровня качества, размеров литейной формы и т.п., и не должно устанавливаться на фиксированное значение. Отметим, что исследования изобретателей показали, что в качестве ориентира подходящее значение площади с низкой скоростью потока составляет 0,01 м2 или меньше, если требуется высокий уровень качества, и 0,02 м2 или меньше, если требуемый уровень качества не очень высокий. Максимальная скорость поверхностного потока расплавленной стали является эффективным показателем, поскольку медленный поток расплавленной стали на поверхности расплавленной стали приводит к уменьшению улавливания формовой пудры внутри расплавленной стали 2. Кроме того, максимальное значение энергии турбулентности поверхности расплавленной стали является эффективным показателем по той же причине, что и максимальная скорость поверхностного потока расплавленной стали.The low flow rate area is an effective indicator because the rapid flow of molten steel at the solidification boundary of the slab has the effect of reducing impurities (bubbles and inclusions) trapped in the solidified shell by the
Контроллер 13 рабочих условий управляет рабочими условиями, такими как скорость разливки, плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и глубина погружения сопла в соответствии с показателями текучести расплавленной стали для управления показателями текучести расплавленной стали, рассчитанными вычислителем 12 показателя текучести расплавленной стали в соответствующих диапазонах. Например, если площадь области, в которой скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению, превышает предварительно заданное значение, то такое управление рабочими условиями осуществляют так, чтобы электромагнитное перемешивающее магнитное поле имело повышенную плотность магнитного потока для усиления электромагнитной силы перемешивания. Это связано с тем, что дальнейшее увеличение скорости потока расплавленной стали в литейной форме за счет силы электромагнитного перемешивания приводит к увеличению скорости потока расплавленной стали даже в положении, где скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению. Кроме того, если даже при увеличении плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля площадь области, в которой скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению, все равно превышает предварительно заданное значение, и если положение, где скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению, находится вблизи поверхности расплавленной стали, может осуществляться такое управление рабочими условиями, при котором глубина погружаемого входного сопла уменьшается. Это связано с тем, что уменьшение глубины погружного входного сопла позволяет нагнетаемому потоку расплавленной стали, выходящему из погружного входного сопла, оказывать большее влияние на поверхность расплавленной стали, что увеличивает скорость потока расплавленной стали на поверхности расплавленной стали. С другой стороны, если увеличение плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля позволяет площади области, где скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению, становиться меньше предварительно заданного значения, но скорость поверхностного потока расплавленной стали и/или энергия турбулентности поверхности расплавленной стали превышает заданные значения, то управление рабочими условиями может осуществляться таким образом, чтобы глубина погружаемого входного сопла становилась больше, хотя плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля при этом оставалась увеличенной. Это связано с тем, что увеличение глубины погружного входного сопла позволяет нагнетаемому потоку расплавленной стали, выходящему из погружного входного сопла, оказывать меньшее влияние на поверхность расплавленной стали, что уменьшает скорость поверхностного потока расплавленной стали и/или энергию турбулентности поверхности расплавленной стали.The operating condition controller 13 controls the operating conditions such as the casting speed, the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field, and the immersion depth of the nozzle according to the molten steel flow rates to control the molten steel flow rates calculated by the molten steel
Состояние потока расплавленной стали 2 в литейной форме 4 обычно изменяется в соответствии с изменением рабочих условий машины 1 непрерывного литья. Например, как показано на фиг. 3, если используемое погружное входное сопло 5 имеет выпускные отверстия 5a в двух положениях справа и слева, то включения, такие как оксид алюминия, прилипшие к одному из выпускных отверстий 5a, могут создавать разницу между правой частью и левой частью (неравномерный поток) выпускаемого потока расплавленной стали 2 в литейной форме 4. Этот неравномерный поток создается даже при одинаковых рабочих условиях, таких как ширина литья, скорость литья и плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля, так что, точно воспроизводя состояние потока расплавленной стали, включая неравномерность потока, с использованием значений измерений от датчиков температуры, установленных на литейной форме 4, показатели текучести расплавленной стали оценивают более точно с помощью встроенной системы в реальном времени.The flow state of the
Таким образом, путем корректировки условий расчета для вычислителя 12 показателя текучести расплавленной стали и последовательного обновления расчетных значений, чтобы они соответствовали значениям измерений от датчиков температуры, установленных на литейной форме 4, показатели текучести расплавленной стали оценивают более точно с помощью встроенной системы в режиме реального времени. Отметим, что количество установленных датчиков температуры, шаг между датчиками температуры и интервалы выборки значений измерения могут быть заданы в соответствующих диапазонах в зависимости от окружающей среды, в которой реализовано настоящее изобретение, и т.п. Исследования, проведенные изобретателями, показали, что если датчики температуры расположены с шагом 50 мм или меньше и шагом 100 мм или меньше соответственно в направлении литья и в направлении ширины, и если значения измерений получают с интервалами 1 секунда, то точность вычислений, осуществляемых вычислителем 12 показателя текучести расплавленной стали, дополнительно повышается. Система оценки показателей текучести расплавленной стали в режиме реального позволяет понять, проводится ли работа в соответствующем диапазоне, обеспечивающем низкий риск возникновения дефекта, а изменение рабочих условий позволяет контролировать, чтобы показатели текучести расплавленной стали находились в соответствующих диапазонах. В результате получают сляб высокого качества.Thus, by adjusting the calculation conditions for the molten steel
Отметим, что в этом варианте осуществления площадь с низкой скоростью потока была описана как площадь области, где скорость потока на границе затвердевания меньше или равна заданному значению; однако скорость потока для показателя текучести расплавленной стали не ограничивается скоростью на границе затвердевания. Если область имеет низкую скорость потока в потоке расплавленной стали, создаваемым электромагнитным перемешивающим магнитным полем или подобным (перемешиваемый поток), то эта область отрицательно влияет на захват пузырьков и включений на границе затвердевания, и, таким образом, это можно использовать для показателя текучести расплавленной стали. Таким образом, площадь с низкой скоростью потока не ограничена площадью, относящейся к скорости потока на границе затвердевания, и может быть определена различными способами. Аналогично, максимальное значение скорости поверхностного потока расплавленной стали и максимальное значение энергии турбулентности поверхности расплавленной стали указывают на состояния поверхности расплавленной стали и относятся к улавливанию формовой пудры. Таким образом, показатели текучести расплавленной стали не ограничены этими максимальными значениями, и скорость или состояние потока на поверхности расплавленной стали, которые определены соответствующим образом, могут быть использованы для показателей текучести расплавленной стали.Note that in this embodiment, the low flow area has been described as the area where the flow rate at the solidification boundary is less than or equal to a predetermined value; however, the flow rate for the flow index of molten steel is not limited to the velocity at the solidification boundary. If the region has a low flow velocity in the molten steel flow generated by an electromagnetic stirring magnetic field or the like (stirring flow), then this region adversely affects the capture of bubbles and inclusions at the solidification boundary, and thus it can be used for the molten steel flow index . Thus, the area with low flow rate is not limited to the area related to the flow rate at the boundary of solidification, and can be determined in various ways. Similarly, the maximum value of the surface flow velocity of the molten steel and the maximum value of the turbulence energy of the surface of the molten steel are indicative of the surface conditions of the molten steel and are related to the capture of mold powder. Thus, the flow rates of molten steel are not limited to these maximum values, and the flow rate or state of flow on the surface of the molten steel, which is appropriately determined, can be used for the flow rates of molten steel.
Кроме того, показателями текучести расплавленной стали предпочтительно управляют с учетом следующих двух моментов. Первый момент – это явление нелинейного потока расплавленной стали. Другими словами, если исходные рабочие условия различны, то одна и та же величина изменения рабочего состояния приводит к разным величинам изменения показателя текучести расплавленной стали. На фиг. 4(a) и 4(b) приведены диаграммы, иллюстрирующие соотношение между величиной изменения плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и величиной изменения максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали при двух различных состояниях плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля. В условиях, показанных на фиг. 4(а), изменение плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля практически не меняет максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали. Наоборот, в условиях, показанных на фиг. 4(b), увеличение плотности магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля увеличивает максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали. Кроме того, как описано выше, в выпускном потоке расплавленной стали может возникать неравномерный поток независимо от рабочих условий. Таким образом, чувствительность изменения показателя текучести расплавленной стали к величине изменения рабочих условий может изменяться каждый момент, и если чувствительность предварительно установлена, то может быть трудно осуществить контроль, чтобы показатель текучести расплавленной стали находился в пределах соответствующего диапазона.In addition, the flow rates of the molten steel are preferably controlled in consideration of the following two points. The first point is the phenomenon of non-linear flow of molten steel. In other words, if the initial operating conditions are different, the same amount of change in the operating state results in different amounts of change in the flow index of the molten steel. In FIG. 4(a) and 4(b) are diagrams illustrating the relationship between the amount of change in the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field and the amount of change in the maximum speed of the surface flow of molten steel under two different states of the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field. Under the conditions shown in FIG. 4(a), a change in the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field practically does not change the maximum speed of the surface flow of the molten steel. Conversely, under the conditions shown in FIG. 4(b), increasing the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field increases the maximum surface flow velocity of the molten steel. In addition, as described above, uneven flow may occur in the molten steel discharge stream regardless of operating conditions. Thus, the sensitivity of the change in the molten steel flow index to the amount of change in operating conditions may change every moment, and if the sensitivity is preset, it may be difficult to control that the molten steel flow index is within an appropriate range.
Второй момент – это взаимное влияние рабочих условий и показателей текучести расплавленной стали. Например, увеличение скорости разливки уменьшает площадь с низкой скоростью потока и, с другой стороны, увеличивает максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали. Кроме того, изменение глубины погружения погружного входного сопла может изменять максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали и максимальное значение энергии турбулентности поверхности расплавленной стали. Чтобы осуществлять управление так, чтобы все показатели текучести расплавленной стали находились в соответствующих диапазонах, управление необходимо осуществлять с учетом взаимодействия при комбинировании некоторых рабочих условий. К сожалению, если используют сходящееся вычисление для неявного получения величин изменения рабочих условий, то время вычисления велико, а динамическое управление затруднено. Таким образом, предпочтительно явно рассчитывать величины изменения рабочих условий с учетом помех и отражать рассчитанные величины в рабочих условиях в последующем цикле управления.The second point is the mutual influence of operating conditions and flow rates of molten steel. For example, increasing the casting speed reduces the low flow area and, on the other hand, increases the maximum surface flow rate of the molten steel. In addition, changing the immersion depth of the submersible inlet nozzle can change the maximum molten steel surface flow velocity and the maximum value of the molten steel surface turbulence energy. In order to control so that all the flow rates of the molten steel are within the appropriate ranges, the control must be performed taking into account the interaction when combining some operating conditions. Unfortunately, if converging calculation is used to implicitly obtain operating condition change values, the calculation time is long and dynamic control is difficult. Thus, it is preferable to explicitly calculate the magnitudes of the change in operating conditions taking into account interference, and reflect the calculated magnitudes under operating conditions in a subsequent control cycle.
На фиг. 5 приведен блок-схема последовательности действий, иллюстрирующая процедуру работы процессов управления условиями, выполняемых устройством управления машины непрерывного литья, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Блок-схема, показанная на фиг. 5, начинается каждый раз, когда вычислитель 12 показателей текучести расплавленной стали вычисляет показатели текучести расплавленной стали, и управление рабочими условиями переходит к процессу на этапе S1. Отметим, что последующее описание относится к случаю, когда изменяют рабочие условия A, B и C для управления площадью S с низкой скоростью потока, максимальной скоростью V поверхностного потока расплавленной стали и максимальным значением энергии E турбулентности поверхности расплавленной стали, выступающими в качестве показателей текучести расплавленной стали.In FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation procedure of the condition control processes executed by the control device of the continuous casting machine according to the embodiment of the present invention. The block diagram shown in FIG. 5 starts each time the molten steel
В процессе на этапе S1 контроллер 13 рабочих условий определяет, все ли показатели текучести расплавленной стали, вычисленные посредством вычислителя 12 показателей текучести расплавленной стали, находятся в соответствующих диапазонах. Если результатом определения является то, что все показатели текучести расплавленной стали находятся в соответствующих диапазонах (Да на этапе S1), то контроллер 13 рабочих условий не изменяет рабочих условий, и последовательность процессов управления рабочими условиями завершается. С другой стороны, если, по меньшей мере, один из показателей текучести расплавленной стали выходит за пределы соответствующего диапазона (Нет на этапе S1), то контроллер 13 рабочих условий позволяет перейти управлению рабочими условиями к процессу на этапе S2.In the process, in step S1, the operating conditions controller 13 determines whether all the molten steel flow rates calculated by the molten steel
В процессе на этапе S2 контроллер 13 рабочих условий оценивает состояние потока расплавленной стали, когда каждое из рабочих условий, которыми нужно управлять, слегка изменяется, и вычисляет показатели текучести расплавленной стали. Отметим, что значительные отклонения рабочих условий от исходных рабочих условий могут снизить точность оценки распределения потока расплавленной стали, поэтому предпочтительным является отклонение в пределах 10% от исходных рабочих условий. Затем, контроллер 13 рабочих условий вычисляет разности между рассчитанными показателями текучести расплавленной стали и показателями текучести расплавленной стали, рассчитанными с помощью вычислителя 12 показателей текучести расплавленной стали, и получает матрицу чувствительности X, вычисляя векторы чувствительности показателей текучести расплавленной стали, когда каждое из рабочих условий изменяют. Следующее уравнение (1) представляет матрицу чувствительности X, когда вектор чувствительности (∂S/∂A, ∂V/∂A, ∂E/∂A) показателей текучести расплавленной стали получают при изменении рабочего условия A, вектор чувствительности (∂S/∂B, ∂V/∂B, ∂E/∂B) показателей текучести расплавленной стали получают при изменении рабочего условия B, а вектор чувствительности (∂S/∂C, ∂V/∂C, ∂E/∂C) показателей текучести расплавленной стали получают при изменении рабочего условия C. На этом процесс на этапе S2 завершается, и управление рабочим состоянием переходит к процессу на этапе S3In the process, in step S2, the operating condition controller 13 judges the state of the molten steel flow when each of the operating conditions to be controlled changes slightly, and calculates the flow rates of the molten steel. Note that significant deviations of the operating conditions from the original operating conditions can reduce the accuracy of the estimation of the molten steel flow distribution, so a deviation within 10% of the original operating conditions is preferable. Then, the operating condition controller 13 calculates the differences between the calculated molten steel flow rates and the molten steel flow rates calculated by the molten steel
В процессе на этапе S3 контроллер 13 рабочих условий вычисляет значение разницы между каждым из показателей текучести расплавленной стали, вычисленным вычислителем 12 показателей текучести расплавленной стали, и соответствующим диапазоном для получения вектора отклонений Y. Следующее уравнение (2) представляет вектор отклонений Y, когда площадь S с низкой скоростью потока, максимальная скорость V поверхностного потока расплавленной стали и максимальное значение E энергии турбулентности поверхности расплавленной стали имеют отклонения ΔS, ΔV и ΔE соответственно. На этом процесс на этапе S3 завершается, и управление рабочим состоянием переходит к процессу на этапе S4.In the process, in step S3, the operating condition controller 13 calculates a difference value between each of the molten steel
В процессе на этапе S4 контроллер 13 рабочих условий использует матрицу X чувствительности, полученную в процессе на этапе S2, и вектор Y отклонений, полученный в процессе на этапе S3, для вычисления вектора оптимальной величины изменения Z = (ΔA, ΔB, ΔC) рабочих условий с использованием метода наименьших квадратов. Следующее уравнение (3) представляет соотношение между матрицей X чувствительности, вектором Y отклонений, вектором Z величины изменения рабочих условий и вектором ε ошибок. Метод наименьших квадратов – это метод получения вектора Z величины изменения, с помощью которого минимизируется сумма квадратов вектора ε ошибок в уравнении (3), в качестве оптимального решения, и вектор Z оптимальной величины изменения рабочие условия можно вычислить в соответствии со следующим уравнением (4). Таким образом, вектор Z оптимальной величины изменения рабочих условий явно вычисляют на основе исходных рабочих условий, имеющих известные величины, и показателей текучести расплавленной стали, рассчитанных с помощью вычислителя 12 показателей текучести расплавленной стали. На этом процесс на этапе S4 завершается, и управление рабочим состоянием переходит к процессу на этапе S5.In the process in step S4, the operating condition controller 13 uses the sensitivity matrix X obtained in the process in step S2 and the deviation vector Y obtained in the process in step S3 to calculate the optimal change amount vector Z = (ΔA, ΔB, ΔC) of the operating conditions using the least squares method. The following equation (3) represents the relationship between the sensitivity matrix X, the deviation vector Y, the operating condition change amount vector Z, and the error vector ε. The least squares method is a method of obtaining the change amount vector Z by which the sum of the squares of the error vector ε in equation (3) is minimized as an optimal solution, and the optimal change amount vector Z of the operating condition can be calculated according to the following equation (4) . Thus, the optimal operating condition change magnitude vector Z is explicitly calculated based on the initial operating conditions having known values and the molten steel flow rates calculated by the molten steel
В процессе на этапе S5 контроллер 13 рабочих условий отражает вектор оптимальной величины изменения Z = (ΔA, ΔB, ΔC) рабочих условий, полученный в процессе на этапе S4, в рабочих условиях и устанавливает отраженные условия в качестве рабочих условий в последующем цикле управления. В частности, контроллер 13 рабочих условий использует рабочие условия A + ΔA, B + ΔB и C + ΔC в последующем цикле управления. На этом завершается процесс на этапе S5, и заканчивается последовательность процессов управления условиями работы.In the process in step S5, the operating condition controller 13 reflects the optimal amount of change Z = (ΔA, ΔB, ΔC) of the operating conditions obtained in the process in step S4 in the operating conditions, and sets the reflected conditions as the operating conditions in the subsequent control cycle. Specifically, the operating condition controller 13 uses the operating conditions A + ΔA, B + ΔB, and C + ΔC in the subsequent control cycle. This ends the process in step S5, and ends the process condition control process.
ПримерыExamples
В качестве примера настоящее изобретение было применено к непрерывному литью сверхнизкоуглеродистой стали. Литейная форма имеет ширину 1200 мм и толщину 260 мм, а скорость литья в установившемся состоянии составляет 1,6 м/мин. В этом примере работа проводилась при соответствующем диапазоне площади с низкой скоростью потока, установленным на 0,02 м2 или меньше, и соответствующим диапазоном максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали, установленным на 0,05-0,30 м/с. Во время работы площадь с низкой скоростью потока, рассчитанная при работе машины 1 непрерывного литья, превышала соответствующий диапазон, и, таким образом, плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля была увеличена на 5%. В результате, как показано на фиг. 6, сила перемешивания расплавленной стали в литейной форме 4 увеличилась, что увеличило скорость потока на границе затвердевания и уменьшило площадь с низкой скоростью потока. К сожалению, увеличение силы перемешивания расплавленной стали из-за этого изменения рабочих условий привело к тому, что максимальная скорость поверхностного потока расплавленной стали превысила соответствующий диапазон, как показано на фиг. 7 в некоторых случаях. Тогда, глубина погружения сопла была увеличена на 30 мм. Это связано с тем, что выпускной поток из погружного входного сопла 5 сталкивается с медной пластиной литейной формы и меняет направление, и обратный поток перекрывает перемешиваемый поток, увеличивая скорость поверхностного потока расплавленной стали, так что увеличение глубины погружения погружного входного сопла 5 уменьшает обратный поток и, таким образом, может снизить скорость поверхностного потока расплавленной стали. Это изменение рабочих условий позволило управлять так, чтобы максимальная скорость поверхностного потока расплавленной стали находилась в соответствующем диапазоне, как показано на фиг. 8, уменьшая при этом площадь с низкой скоростью потока. Кроме того, оценка в режиме реального времени показателей потока расплавленной стали (максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали, площади с низкой скоростью потока и максимального значения энергии турбулентности поверхности расплавленной стали) позволяла контролировать рабочие условия, так чтобы показатели текучести расплавленной находились в соответствующих диапазонах. В результате, как показано на фиг. 9, степень примешивания дефектов в слябе, являющаяся показателем качества сляба, была уменьшена. Таким образом было подтверждено, что способ управления машиной непрерывного литья в соответствии с настоящим изобретением позволяет производить слябы превосходного качества.As an example, the present invention has been applied to the continuous casting of ultra low carbon steel. The mold has a width of 1200 mm and a thickness of 260 mm, and the steady state casting speed is 1.6 m/min. In this example, operation was carried out with the respective low flow rate area range set to 0.02 m 2 or less and the respective maximum molten steel surface flow rate range set to 0.05-0.30 m/s. During operation, the low flow area calculated when the
В примере, показанном на фиг. 10(a)-10(d), виртуальная установка, имеющая искусственное возмущение, вызывающее засорение погружного входного сопла, была создана при моделировании, и было подтверждено, что устройство управления машиной непрерывного литья в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения позволяет осуществлять управление таким образом, чтобы площадь с низкой скоростью потока и максимальная скорость поверхностного потока расплавленной стали, вычисленная на виртуальной установке, находились в соответствующих диапазонах за счет управления плотностью магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и скоростью литья. Когда возмущение было вызвано в момент времени t = t1, показанный на фиг. 10(a)-10(d), возникли расчетные погрешности между площадью с низкой скоростью потока и максимальной скоростью поверхностного потока расплавленной стали, вычисленными с помощью вычислителя 12 показателя текучести расплавленной стали, и площадью с низкой скоростью потока и максимальной скоростью потока расплавленной стали в виртуальной установке. Затем, когда процесс оценки состояния потока расплавленной стали был начат в момент времени t = t2, показанный на фиг. 10(a)-10(d), расчетные погрешности между площадью с низкой скоростью потока и максимальной скоростью поверхностного потока расплавленной стали, вычисленными с помощью вычислителя 12 показателя текучести расплавленной стали, и площадью с низкой скоростью потока и максимальной скоростью потока расплавленной стали в виртуальной установке были уменьшены. Затем, когда процесс управления рабочими условиями был начат в момент времени t = t3, показанный на фиг. 10(a)-10(d), плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля была увеличена, скорость литья была уменьшена, а площадь области с низкой скоростью потока и максимальная скорость поверхностного потока расплавленной стали в виртуальной установке были увеличены до окрестностей верхних границ соответствующих диапазонов. На основании вышеизложенного было подтверждено, что оценка в режиме реального времени показателей потока расплавленной стали (максимальной скорости поверхностного потока расплавленной стали, площади с низкой скоростью потока и максимального значения энергии турбулентности поверхности расплавленной стали) позволяла контролировать рабочие условия, так чтобы показатели текучести расплавленной стали при необходимости находились в соответствующих диапазонах, и чтобы было возможно производство высококачественных слябов. Отметим, что на фиг. 10(a)-10(d) пунктирная линия L1 указывает площадь с низкой скоростью потока в виртуальной установке, линия L2 указывает площадь с низкой скоростью потока, рассчитанную с помощью вычислителя 12 показателя текучести расплавленной стали, пунктирная линия L3 указывает максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали на виртуальной установке, а линия L4 указывает максимальную скорость поверхностного потока расплавленной стали, вычисленную с помощью вычислителя 12 показателя текучести расплавленной стали.In the example shown in FIG. 10(a)-10(d), a virtual machine having an artificial disturbance causing the dip inlet nozzle to clog was created by simulation, and it was confirmed that the continuous casting machine control device according to one embodiment of the present invention can control such so that the area with low flow rate and the maximum surface flow rate of molten steel calculated in the virtual plant are in the appropriate ranges by controlling the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field and the casting speed. When the disturbance was triggered at the time t = t1 shown in FIG. 10(a)-10(d), there are design errors between the low flow rate area and the maximum molten steel surface flow rate calculated by the molten steel
Был описан вариант осуществления, в котором применено изобретение, сделанное изобретателями; однако описание настоящего варианта осуществления и чертежи, служащие частью раскрытия настоящего изобретения, не следует толковать как ограничение настоящего изобретения. Например, в примере, показанном на фиг. 10(a)-10(d), рассмотрен случай, когда регулируют плотность магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля и скорость литья; тем не менее, показатели текучести, такие как площадь с низкой скоростью потока, скорость поверхностного потока расплавленной стали и энергию турбулентности поверхности расплавленной стали, можно регулировать путем манипулирования плотностью магнитного потока электромагнитного перемешивающего магнитного поля. Таким образом, другие варианты осуществления, примеры, способы работы и тому подобное, которые могут быть реализованы специалистами в данной или подобной области техники на основе этого варианта осуществления, входят в объем настоящего изобретения.An embodiment has been described in which the invention made by the inventors is applied; however, the description of the present embodiment and the drawings serving as part of the disclosure of the present invention should not be construed as limiting the present invention. For example, in the example shown in FIG. 10(a) to 10(d), the case where the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field and the casting speed are controlled is considered; however, flow characteristics such as low flow rate area, molten steel surface flow rate, and molten steel surface turbulence energy can be controlled by manipulating the magnetic flux density of the electromagnetic stirring magnetic field. Thus, other embodiments, examples, methods of operation, and the like, which can be implemented by those skilled in the art or the like based on this embodiment, are within the scope of the present invention.
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
В соответствии с настоящим изобретением может быть предложен способ управления для машины непрерывного литья, устройство управления для машины непрерывного литья и способ изготовления отливки, которые позволяют производить отливки высокого качества.According to the present invention, there can be provided a control method for a continuous casting machine, a control device for a continuous casting machine, and a casting manufacturing method that can produce high quality castings.
Список ссылочных позицийList of reference positions
1 машина непрерывного литья1 continuous casting machine
2 расплавленная сталь2 molten steel
3 промежуточное разливочное устройство3 tundish
4 литейная форма4 mold
5 погружное входное сопло5 submersible inlet nozzle
10 управляющее устройство10 control device
11 блок оценки состояния потока расплавленной стали11 molten steel flow state evaluation unit
12 вычислитель показателя текучести расплавленной стали12 molten steel flow rate calculator
13 контроллер рабочих условий 13 operating conditions controller
Claims (30)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-027374 | 2019-02-19 | ||
| JPPCT/JP2019/048374 | 2019-12-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775264C1 true RU2775264C1 (en) | 2022-06-28 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2256279C2 (en) * | 2000-01-15 | 2005-07-10 | Хейзелетт Стрип-Кастинг Корпорейшн | Braking and metering of method, system and apparatus using high-power permanent magnets for electromagnetic movement, braking and metering of smelt metals supplied to casting machines |
| RU65799U1 (en) * | 2006-12-05 | 2007-08-27 | Игорь Михайлович Ячиков | DEVICE FOR CONTROL CRYSTALLIZATION OF CONTINUOUS INGOT |
| RU2453395C1 (en) * | 2008-03-25 | 2012-06-20 | Абб Инк. | Modulated electromagnetic mixing of metals in late stages of crystallisation |
| RU2520891C2 (en) * | 2010-03-10 | 2014-06-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Method of steel continuous casting and method of sheet steel production |
| JP2016016414A (en) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Method for estimating flow state of molten steel, and flow state estimation device |
| RU2574556C1 (en) * | 2011-12-22 | 2016-02-10 | Абб Аб | Device and method of melted metal flow regulation during continuous casting |
| US20170219932A1 (en) * | 2014-11-20 | 2017-08-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection exposure apparatus with at least one manipulator |
| JP2017159363A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-14 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Estimation method and device for molten steel flow state, online display device for molten steel flow state, and continuous casting method for steel |
| JP2018506354A (en) * | 2015-02-12 | 2018-03-08 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | Simultaneous estimation of respiratory parameters by regional fitting of respiratory parameters |
| US20180354023A1 (en) * | 2017-06-12 | 2018-12-13 | Wagstaff, Inc. | Dynamic mold shape control for direct chill casting |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2256279C2 (en) * | 2000-01-15 | 2005-07-10 | Хейзелетт Стрип-Кастинг Корпорейшн | Braking and metering of method, system and apparatus using high-power permanent magnets for electromagnetic movement, braking and metering of smelt metals supplied to casting machines |
| RU65799U1 (en) * | 2006-12-05 | 2007-08-27 | Игорь Михайлович Ячиков | DEVICE FOR CONTROL CRYSTALLIZATION OF CONTINUOUS INGOT |
| RU2453395C1 (en) * | 2008-03-25 | 2012-06-20 | Абб Инк. | Modulated electromagnetic mixing of metals in late stages of crystallisation |
| RU2520891C2 (en) * | 2010-03-10 | 2014-06-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Method of steel continuous casting and method of sheet steel production |
| RU2574556C1 (en) * | 2011-12-22 | 2016-02-10 | Абб Аб | Device and method of melted metal flow regulation during continuous casting |
| JP2016016414A (en) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Method for estimating flow state of molten steel, and flow state estimation device |
| US20170219932A1 (en) * | 2014-11-20 | 2017-08-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection exposure apparatus with at least one manipulator |
| JP2018506354A (en) * | 2015-02-12 | 2018-03-08 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | Simultaneous estimation of respiratory parameters by regional fitting of respiratory parameters |
| JP2017159363A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-14 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Estimation method and device for molten steel flow state, online display device for molten steel flow state, and continuous casting method for steel |
| US20180354023A1 (en) * | 2017-06-12 | 2018-12-13 | Wagstaff, Inc. | Dynamic mold shape control for direct chill casting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8651168B2 (en) | Cooling control system for continuous casting of metal | |
| KR101781805B1 (en) | Method for the continuous casting of metal strand | |
| KR101993969B1 (en) | Molten steel flow-state estimating method and flow-state estimating device | |
| RU2775264C1 (en) | Method for controlling continuous casting machine, control device for continuous casting machine and casting manufacturing method | |
| KR20110020828A (en) | Method for the continuous casting of a metal strand | |
| US11890671B2 (en) | Control method for continuous casting machine, control device for continuous casting machine, and manufacturing method for casting | |
| CN111683766B (en) | Method and device for monitoring a continuous casting process | |
| CN105195701A (en) | Method and device for measuring molten steel flow field distribution during continuous casting steel ladle pouring | |
| JP2007268559A (en) | Method and apparatus for controlling solidification completion position of continuously cast slab and method for producing continuously cast slab | |
| JPH06264B2 (en) | Level control method in continuous casting | |
| TWI743686B (en) | Control method of continuous casting machine, control device of continuous casting machine, and manufacturing method of cast piece | |
| CN113423521B (en) | Control method for continuous casting machine, control device for continuous casting machine, and method for producing cast piece | |
| KR100524628B1 (en) | Method for predicting the characteristics of solidfied hook in the continuous casting, using the maximum acceleration of mold and cooling index | |
| JPH02200362A (en) | Method for predicting and restraining nozzle clogging in continuous casting apparatus | |
| JPH03174961A (en) | Method and apparatus for controlling molten metal surface in continuous casting | |
| RU2787109C1 (en) | Device for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer and method for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer | |
| JP7077797B2 (en) | Control methods, equipment and programs for the continuous casting process of multi-layer slabs | |
| KR100671417B1 (en) | Apparatus and Method for Controlling Mold Level in Dynamic Soft Reduction | |
| Chen et al. | Investigating centerline bridging in continuous casting during speed drops with conoffline | |
| JP4407353B2 (en) | Metal sheet manufacturing apparatus and manufacturing method | |
| CN117139582A (en) | Method and system for improving flow velocity near molten steel surface by rapid optimization process | |
| JP2007268536A (en) | Method and apparatus for controlling solidification completion position in continuous-continuous casting and method for producing continuously cast slab | |
| KR20140129900A (en) | Continuous casting method | |
| KR20060077308A (en) | Control method for a short period mold level hunting in continuous cast | |
| JPH0773777B2 (en) | Control method in continuous casting of multi-layer steel |