一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法技术

本发明专利技术提供一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法。本发明专利技术采用铸辊对带液芯铸坯厚度方向施加较大的机械压下变形，挤压铸坯芯部未凝固钢液向结晶器方向流动，从而加大结晶器内的液位波动程度，并根据结晶器液位波动值变化量计算压下位置处的坯壳/液芯厚度与凝固末端位置，与已有的专利技术方法存在显著差异。与既有的专利技术相比，本专利方法具有对钢种普适性好、无附加装备投资、测量与数据处理简便、测量准确性高等优势。确性高等优势。确性高等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法。

技术介绍

[0002]连铸过程中，铸坯的坯壳厚度、液芯厚度及凝固终点位置属于连铸坯重要的凝固形貌特征，准确掌握该凝固形貌特征是评估连铸安全性，优化二冷配水、凝固末端机械压下、二冷区电磁搅拌与末端电磁搅拌工艺的关键依据。
[0003]目前，针对上述连铸坯凝固形貌特征的测量专利技术主要分为四类：(1) 基于铸坯压下过程的压力变化规律确定铸坯的凝固末端位置；(2)根据铸坯内部质量缺陷位置判定坯壳厚度；(3)通过振荡激励信号确定铸坯凝固形貌；(4) 采用示踪剂标记铸坯凝固末端位置。
[0004]第一类专利技术方面，CN 101890488 A公开了一种连铸坯液芯凝固末端位置确定方法，采用扇形段入口、出口位置压力传感器检测到的压坯力变化估算铸坯凝固终点范围；CN 104493121 A公开了一种大方坯连铸生产过程的凝固末端位置在线检测方法，基于射钉试验实测坯壳厚度与不同压下量时压力传感器检测到的压坯力，建立了坯壳厚度
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压下量
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压坯力定量关系，基于该定量关系与浇铸过程中拉矫机实测压坯力可确定坯壳厚度；CN 203944811 U 公开了一种大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，根据不同铸流位置施加铸坯压下时发生压力突增的位置确定铸坯凝固终点位置。第二类专利技术方面， CN 112371936 A公开了一种连铸凝固终点计算方法及系统，以电磁搅拌时产生的白亮带作为坯壳/液芯边界，通过测量白亮带距铸坯表面距离可确定电磁搅拌位置处的坯壳厚度；CN 112784367 A公开了一种连铸辊列位置坯壳厚度和铸机凝固末端推算方法，将铸坯低倍上的点状裂纹视为铸坯的固/液界面，通过测量点状裂纹距铸坯边部距离确定坯壳厚度。第三类专利技术方面，CN107363230 A公开了一种在线检测连铸坯液相分数及凝固末端的方法通过振荡激励装置，使铸坯内腔面积发生变形，进一步结合结晶器液位波动信号检测铸坯液相分率与凝固末端位置；CN 102500747 A公开了一种在线检测连铸坯固相内边界及凝固末端位置的系统和方法，对铸坯厚度方向施加电磁超声波，通过分析超声波穿过铸坯时的波形变化规律估算铸坯的凝固形貌特征； CN103048242 A公开了一种连铸坯固相率和凝固末端的检测方法，基于施加振荡激励后铸坯弹性变形的应变、应力载荷、应力/应变相位差及动态模量等检测铸坯的固相率与凝固末端位置。第四类方法主要采用示踪剂标记凝固终点位置。CN 112207246 A公开了一种测定方坯凝固终点的方法，通过在浇铸末期向铸坯内部灌入熔融铅液，以铅液作为示踪剂标记铸坯固/液界面，确定铸坯凝固终点位置。
[0005]上述四类方法虽可实现铸坯凝固形貌的测量或估算，但也存在较明显不足。对第一类方法而言，随着钢种成分变化，坯壳在相同变形下的应力、应变等变形规律将发生显著变化，导致压力
‑
压下量关系不具备普适性，一定程度上限制了该方法的适用性；第二类方
法以白亮带、点状裂纹作为固/液界面位置，然而，这些缺陷通常发生在一定厚度的带状区域，并非呈现线状，因而难以准确标定固/液界面位置，测得的凝固形貌特征的准确性较差。第三类方法需要增加振荡激励装备，显著增加测量成本，同时振荡激励信号测量与处理过程复杂，大幅延长了测量周期；第四类方法需要向铸坯内部添加熔融铅液作为示踪剂，会影响钢水成分，降低钢质，影响铸坯的成材率。综上，现有的专利技术方法在测量成本、准确性、普适性、及时性方面均存在一定不足。

技术实现思路

[0006]根据上述提出的技术问题，而提供一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法。本专利技术采用铸辊对带液芯铸坯厚度方向施加较大的机械压下变形，挤压铸坯芯部未凝固钢液向结晶器方向流动，从而加大结晶器内的液位波动程度，并根据结晶器液位波动值变化量计算压下位置处的坯壳/液芯厚度与凝固末端位置，与已有的专利技术方法存在显著差异。与既有的专利技术相比，本专利方法具有对钢种普适性好、无附加装备投资、测量与数据处理简便、测量准确性高等优势。本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、通过结晶器液位检测系统获取稳定浇铸阶段未施加压下时的平均液位波动值；
[0009]步骤2、通过结晶器液位检测系统获取有效压下辊压下过程中的液位平均波动值；
[0010]步骤3、基于有效压下辊的压下参数、步骤1获取的未施加压下时的平均液位波动值、步骤2获取的有效压下辊压下过程中的液位平均波动值以及铸坯参数确定压下辊位置的铸坯液芯厚度；
[0011]步骤4、基于铸坯参数和铸坯液芯厚度确定有效压下辊位置的坯壳厚度；
[0012]步骤5、基于有效压下辊距弯月面距离l位置处的液芯厚度及铸坯厚度确定铸坯的凝固终点位置。
[0013]进一步地，获取的铸坯参数包括铸坯横断面宽度a、铸坯横断面厚度b。
[0014]进一步地，所述步骤2中，通过如下方法确定压下辊是否为有效压下辊：
[0015]稳定浇铸过程中，采用一个压下辊对铸坯厚度方向匀速实施机械压下，压下过程压下量为R，压下过程持续时间为t；
[0016]R与t需满足式(1)要求；
[0017][0018]压下过程记录结晶器平均液位波动F
R
，当F
R
满足式(2)时，认为该压下辊为有效压下辊，该压下过程有效，若压下过程结晶器平均液位波动F
R
不满足式(2)，则选用其它铸辊采用满足式(1)的压下量R与压下时间t重新开展压下尝试，直至确定有效压下辊；
[0019][0020]进一步地，步骤3中，对确定的有效压下辊与相同压下量R、压下时间t对铸坯连续实施多次压下，每次完成压下后，将压下量减小至0mm 再进行下一次压下，记录每次压下过程结晶器液位平均波动值F
R1
、 F
R2
…
F
RN
，确定多次压下过程结晶器平均液位波动均值F
Ra
。
[0021]进一步地，步骤3中，通过如下公式计算确定压下辊位置的铸坯液芯厚度H：
[0022][0023]进一步地，步骤4中，通过如下公式确定有效压下辊位置的坯壳厚度S：
[0024][0025]进一步地，步骤5中，通过如下公式确定铸坯的凝固终点位置L0：
[0026][0027]本专利技术提供了一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法。该专利技术准确确定铸坯坯壳/液芯厚度，解决既有专利方法在准确性、普适性、及时性方面存在的问题不足，为优化凝固末端压下、电磁搅拌等铸坯质量调控工艺提供关键依据，从而改善连铸坯质量缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、通过结晶器液位检测系统获取稳定浇铸阶段未施加压下时的平均液位波动值；步骤2、通过结晶器液位检测系统获取有效压下辊压下过程中的液位平均波动值；步骤3、基于有效压下辊的压下参数、步骤1获取的未施加压下时的平均液位波动值、步骤2获取的有效压下辊压下过程中的液位平均波动值以及铸坯参数确定压下辊位置的铸坯液芯厚度；步骤4、基于铸坯参数和铸坯液芯厚度确定有效压下辊位置的坯壳厚度；步骤5、基于有效压下辊距弯月面距离l位置处的液芯厚度及铸坯厚度确定铸坯的凝固终点位置。2.根据权利要求1所述的基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法，其特征在于，获取的铸坯参数包括铸坯横断面宽度a、铸坯横断面厚度b。3.根据权利要求2所述的基于压下过程结晶器液位波动的连铸坯坯壳/液芯厚度与凝固终点确定方法，其特征在于，所述步骤2中，通过如下方法确定压下辊是否为有效压下辊：稳定浇铸过程中，采用一个压下辊对铸坯厚度方向匀速实施机械压下，压下过程压下量为R，压下过程持续时间为t；R与t需满足式(1)要求；压下过程记录结晶器平均液位波动F
R
，当F
R
满足式(2)时，认为该压下辊为有效压下辊，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨辉，谢鑫，李阳，吴国荣，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：