基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法技术

本发明专利技术涉及基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法，属冶金连铸控制技术领域。首先在连铸机上建立各扇形段远程辊缝自动调节的控制平台，再利用安装在各扇形段上的压力传感器检测结果，计算铸坯在不同扇形段区域所受压力；通过变化各扇形段辊缝收缩大小，检测辊缝变化时各扇形段内铸坯受力差异；通过对比含液芯和不含液芯铸坯受力差异，判断铸坯凝固液芯末端位置；最后依据该方法判断液芯末端位置，利用轻压下控制系统在铸机各扇形段动态采取不同压下量。判断铸坯液芯凝固末端的方法是利用铸坯的实时受力计算后直接获得。由于不需大量数学模型计算铸坯表面温度和坯壳厚度，其计算方法简单有效，保证铸机控制系统的稳定性和执行效率。

【技术实现步骤摘要】
所属
：本专利技术涉及一种基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法，属冶金连铸控制

技术介绍
：在连铸生产过程中，高温液态钢水在由结晶器和扇形段组成的设备中连铸凝固，形成带有一定厚度液芯的铸坯，液芯连续冷却和凝固，最终形成固体板坯。由于凝固过程中钢液发生了凝固收缩，因此结晶器具有一定锥度；同时扇形段的辊缝设计成连续收缩的形式，用来补偿凝固收缩量，如果补偿收缩量与实际凝固收缩量不一致，特别是凝固末端的液芯收缩如果不能有效补偿，在铸坯中心部位可形成偏析、疏松、缩孔和裂纹等内部缺陷；该缺陷可能在后续轧制过程中形成分层等缺陷，对板材质量和性能有重要影响，甚至导致板材直接判废。在连铸过程中对铸坯钢液固态收缩进行补偿的辊缝设计制度，以及利用扇形段辊缝对凝固末端的液芯进行一定的压下收缩，称为轻压下技术。轻压下技术分为静态轻压下和动态轻压下，静态轻压下为制定的辊缝收缩制度是固定不变的，在浇注过程中收缩量不能更改；动态轻压下的辊缝收缩制度则为动态变化的，依据浇注过程工艺参数变化，动态调整扇形段辊缝的收缩量和收缩位置。动态轻压下技术为高端板坯产品连铸的核心技术，通过动态调整压下位置和压下量，对坯壳的凝固末端进行补缩。良好的动态轻压下技术，能准确追踪到铸坯的凝固末端，实施后能改善铸坯内部质量，减少板材的分层、疏松和偏析等缺陷，是提高板材质量的关键技术。该技术的难点是由于连铸生产过程中，钢水温度、拉速等工艺参数经常发生变化，导致铸坯的凝固末端位置会动态变化，如果不能正确检测或预报铸坯凝固液芯末端，轻压下的位置或者压下量不合适，则难以改善铸坯质量，甚至会恶化铸坯质量和造成事故。传统动态轻压下技术确定铸坯凝固末端的方法为：对连铸过程中的传热和凝固行为建立数学模型，依据钢种钢液温度、拉速和冷却参数，计算铸坯的温度场分布和坯壳厚度，预报凝固末端位置，然后在该位置实施比通常的辊缝收缩更大的压下量。该技术的缺点是：由于凝固液芯的末端位置是理论计算所得，与计算所用的模型的好坏关系很大，计算方法也较复杂，计算时间长；而且缺乏直接检测依据和验证较难。而实际生产过程则由于影响因素多而比较复杂，导致预报的凝固液芯末端的位置准确性较差，导致控制效果的稳定性差。
技术实现思路
：本专利技术目的是提供一种基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法，改善铸坯内部质量，减少疏松和偏析等质量问题，解决
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是：一种基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法包含如下步骤：为准确判断铸坯凝固液芯末端位置，首先在连铸机上建立各扇形段远程辊缝自动调节的控制平-->台；然后利用安装在各扇形段上的压力传感器检测结果，计算出铸坯在不同扇形段区域所受压力；通过变化各扇形段辊缝收缩大小，检测辊缝变化时各扇形段内铸坯受力差异；通过对比含液芯和不含液芯铸坯受力差异，来判断铸坯凝固液芯末端位置；最后依据该方法判断液芯末端位置，利用轻压下控制系统在铸机各扇形段动态采取不同压下量。更具体的步骤：①在铸机每个扇形段的液压缸上分别安装压力传感器和位移传感器，以及PLC控制系统；②建立计算机网络系统和扇形段远程辊缝调节控制系统，实时采集压力传感器和位移传感器显示值，并依据计算机指令精确控制各扇形段上升和下降位移量，控制精度为0.01mm；③建立依据传感器检测结果分析铸坯受力的力学模型，依据铸坯所受压力进行检测铸坯液芯凝固末端位置；④依据检测铸坯液芯凝固末端位置变化，动态确定各扇形段压下模式，实施动态轻压下控制状态下连续浇钢模式。本专利技术所采用的动态轻压下技术与传统动态轻压下技术不同，其判断铸坯液芯凝固末端的方法不是采用模型计算和预报，而是利用安装在各扇形段上的压力传感器检测出铸坯的受力，通过对各扇形段内铸坯的受力进行分析，比较含液芯和不含液芯的铸坯受力的差异，判断凝固液芯末端的位置；然后依据该方法判断的液芯末端位置，在各扇形段动态采取不同的压下量，改善铸坯内部质量，减少疏松和偏析等质量问题，铸坯偏析和疏松可95％控制在C类1.5以内。本专利技术与现有技术相比本专利技术的主要特点有：1.与传统动态轻压下技术不同，其判断铸坯液芯凝固末端的方法不是采用模型计算和预报，而是利用铸坯的实时受力进行计算后直接获得，因此，其铸坯液芯凝固末端的位置预报准确；而能否准确判断铸坯液芯凝固末端的是动态轻压下技术改善铸坯质量的关键；2.由于本方法不需要大量的数学模型计算铸坯表面温度和坯壳厚度，其判断液芯位置的算法简单有效，能节省计算机资源，保证铸机控制系统的稳定性和执行效率。附图说明：图1为不含液芯的铸坯压力变化曲线示意图；图2为含液芯的铸坯压力变化曲线示意图。以下结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。在实施例中，基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法具体的实施步骤是：①在铸机每个扇形段的液压缸上分别安装压力传感器和位移传感器，以及PLC控制系统；②建立计算机网络系统和扇形段远程辊缝调节控制系统，实时采集压力传感器和位移传感器显示值，并依据计算机指令精确控制各扇形段上升和下降位移量，控制精度为0.01mm；③建立依据传感器检测结果分析铸坯受力的力学模型，依据铸坯所受压力进行检测铸坯液芯凝固末端位置；-->检测铸坯凝固末端的位置实质上是如何区分含液芯和不含液芯的铸坯所在扇形段的位置，依据含液芯和不含液芯的铸坯在压力变化时反馈的压力变化曲线不同的特点，来区分含液芯和不含液芯的铸坯所在扇形段的位置；(1)参照附图1，对不含液芯铸坯，由于此区域铸坯完全凝固，属于固态直接压下，当对铸坯实施0.3mm压下量时，铸坯所受压力瞬间上升到最大值，压力变化比较稳定，其曲线的斜率范围在0.8-1.0之间，铸坯所受压力波动振幅在0-8t；实施上抬则压力变化相反；(2)参照附图2，对含液芯铸坯，由于此区域铸坯未完全凝固，属于外有坯壳内有液芯的水袋结构，当对铸坯实施0.3mm压下量时，铸坯的所受压力按照一定的梯度逐步上升到最大值，且波动较大；其曲线的斜率范围在0.3-0.8之间，铸坯所受压力波动振幅在0-15t；实施上抬则压力变化相反；在铸机正常浇注阶段，系统每十分钟依次对各扇形段的铸坯进行0.3mm的压下和抬起，比较不同扇形段内的铸坯受力差异，判断铸坯液芯凝固末端的位置处于哪个扇形段区域；④依据检测铸坯液芯凝固末端位置变化，动态确定各扇形段压下模式，实施动态轻压下控制状态下连续浇钢模式；在步骤③的基础上，按照分析周期，当判断铸坯液芯凝固末端在第n个扇形段，则对第n-1，第n和第n+1号扇形段分别采取收缩1.5mm，1.5mm和0.8mm压下量控制模式，对其它扇形段则实施收缩0.3mm压下量控制模式。具体的实施例：实施例一，板坯连铸机，断面1800×230，铸机结构：0号为足辊段，共1-10号扇形段。浇注钢种：Q235A，连浇炉数共14炉，选取第4炉，中间包温度1544℃，拉速0.90-0.95m/min。在动态轻压下浇钢模式下，检测第5号扇形段内铸坯所受压力大小在50t，波动振幅在2-14t，辊缝上抬和下压0.3mm，铸坯反馈压力变化曲线的斜率范围在0.40-0.75之间；6号扇形段内铸坯所受压力大小在68，波动振幅在0-5t，变化曲线的斜率范围在0.75-1.00之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法，其特征在于包含如下步骤：为准确判断铸坯凝固液芯末端位置，首先在连铸机上建立各扇形段远程辊缝自动调节的控制平台；然后利用安装在各扇形段上的压力传感器检测结果，计算出铸坯在不同扇形段区域所受压力；通过变化各扇形段辊缝收缩大小，检测辊缝变化时各扇形段内铸坯受力差异；通过对比含液芯和不含液芯铸坯受力差异，来判断铸坯凝固液芯末端位置；最后依据该方法判断液芯末端位置，利用轻压下控制系统在铸机各扇形段动态采取不同压下量。

【技术特征摘要】
1.一种基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法，其特征在于包含如下步骤：为准确判断铸坯凝固液芯末端位置，首先在连铸机上建立各扇形段远程辊缝自动调节的控制平台；然后利用安装在各扇形段上的压力传感器检测结果，计算出铸坯在不同扇形段区域所受压力；通过变化各扇形段辊缝收缩大小，检测辊缝变化时各扇形段内铸坯受力差异；通过对比含液芯和不含液芯铸坯受力差异，来判断铸坯凝固液芯末端位置；最后依据该方法判断液芯末端位置，利用轻压下控制系统在铸机各扇形段动态采取不同压下量。2.根据权利要求1所述之基于压力反馈检测铸坯凝固液芯末端的动态轻压下方法，其特征在于更具体的步骤：①在铸机每个扇形段的液压缸上分别安装压力传感器和位移传感器，以及PLC控制系统；②建立计算机网络系统和扇形段远程辊缝调节控制系统，实时采集压力传感器和位移传感器显示值，并依据计算机指令精确控制各扇形段上升和下降位移量，控制精度为0.01mm；③建立依据传感器检测结果分析铸坯受力的力学模型，依据铸坯所受...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵阳，彭兆丰，张晓力，许斌，胡志刚，邓建军，唐恒国，李金波，范佳，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]