一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及凝固末端的方法技术

一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及凝固末端的方法，属于冶金连铸领域的一种在线检测方法。该检测方法采用的步骤为：通过安装在铸机上的测量装置对在二冷区凝固中的铸坯以一个振频和振幅施加间接激励，将反馈得到的传感器测量值传递给开发的模型分析系统，计算得出连铸坯在二冷区的固液相分数及凝固末端位置。该检测方法的优点是：采用在线直接测量的方式，用测量代替计算的方法，可进一步提高铸坯固液相分数及液芯凝固末端的检测精度。该方法的设备改造周期短、投入成本低、后期维护较为便捷；能够在拉速恒定的稳态浇注条件下确定铸坯凝固末端的位置，而且可以更精确地定量地给出铸坯在不同位置处的固液相分数及凝固末端位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于冶金 连铸领域的一种在线检测方法。
技术介绍
随着现代工业技术的不断发展，对钢铁产品的质量要求也越来越高，而在连铸生 产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析、中心疏松及内裂等缺陷，从而影响了铸坯质量。提 高内部质量最有效且经济的方法是采用连铸轻压下技术。连铸轻压下技术即对未完全凝固 的连铸坯进行适当地压下，是一种融冶金浇铸凝固与弹塑性变形为一体的工艺，其压下效 果与合适的压下位置密切相关，而合适的压下位置是由铸坯的固液相分数及凝固末端位置 决定的。目前，凝固末端位置的确定大多是由基于铸坯温度场的计算模型求解得到。这种 基于数值计算的方法需要针对不同的钢种、铸机和浇注条件，人为地对某些特定参数进行 不断调整；而计算模型是在一定的假设基础上，即忽略了部分实际条件下建立的，其采用的 边界条件和输入参量的设定值，有些也可能与实际情况出入较大，因此，通过温度场的模型 计算结果来确定铸坯凝固末端的位置有时可能会存在较大的偏差，具有较大的不确定性。在专利CN101035639A中公开了用于金属尤其是钢材料进行连铸时确定液芯端部 的一种方法。该专利技术将一对带有测量装置的活塞-液压缸-单元安装在扇形段中，将位置 传感器集成在液压缸中，通过液压阀调节液压缸的额定位置及相应的施加压力。比较位置 值和力值的反馈信息来推算液芯端部的位置。若要实现更高精度的测量，则要安装多组至 少由一对独立的活塞-液压缸-单元组成的活塞-液压缸-单元对。此方法要对扇形段进 行上框架和下框架的硬件改造，不但改造过程费时费力，而且伺服液压系统的成本较高，油 路的供给以及后期的维护也都是不可忽视的问题。在专利CN101890488A中也公开了一种连铸坯液芯凝固末端位置的确定方法。该 专利技术在连铸机扇形段框架和夹紧油缸的连接处设置测力传感器，测量并记录在连铸过程中 各个扇形段框架的入口和出口的压力，根据拉速变化时各个扇形段框架入口和出口压力的 突变情况比较得出液芯凝固末端所处的位置。此方法只能定性的判断出液芯凝固末端处在 某号扇形段的大致范围，而且要以提取变拉速情况下的数据进行分析为前提。而结合连铸 现场的实际情况，除了钢包开浇阶段和浇注即将完成阶段会有特定的变拉速情况出现外， 铸坯都会处在稳态浇注的情况，即拉速不发生变化，同时，为了避免拉速突变引起的冷却水 激冷而对铸坯的质量造成不良影响，也会尽量避免拉速的改变。当然，遇到漏钢预警等潜在 事故的信号提示时，也会有变拉速的情况出现，但这具有很大的不确定性。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的问题，提供一种在线检测连铸坯二冷区固液相 分数及其凝固末端的检测方法。该检测方法应确定连铸过程中铸坯的液相分数及最终凝固点，为轻压下工艺提供 更精确的技术参数，从而进一步减少铸坯的成分偏析等质量缺陷，在改善铸坯生产质量的 同时，也为高速连铸技术的深入开发奠定基础。本专利技术的技术方案是步骤一、通过安装在铸机上的测量装置对在二冷区凝固中 的铸坯以一定的振频和振幅施加间接激励；步骤二、将反馈得到的传感器信号值传递给开 发的模型分析系统；步骤三、结合铸坯在二冷区的固液相分数计算公式得出连铸坯在二冷 区的固液相分数；步骤四、以上述结果为基础得出连铸坯在二冷区的等效坯壳厚度d'及 凝固末端位置预估值L'；步骤五、由等效坯壳厚度d'及铸坯凝固平方根定律得出基于实 测的铸坯凝固系数K'；步骤六、由基于实测的铸坯凝固系数K'和拉坯钢种的经验凝固系 数Ktl加权处理得到综合凝固系数K;步骤七、将综合凝固系数K传送给目标参数数值计算模 块及算法修正模块，确定出铸坯在二冷区的固液相分数及凝固末端位置。本专利技术的效果和益处是这种检测方法采用在线直接测量的方式来确定连铸过程 中铸坯的固液相分数及最终凝固点，用测量代替计算的方法，可进一步提高液芯凝固末端 的检测精度。本专利技术的设备改造周期短、投入成本低、后期维护较为便捷；能够在拉速恒定 的稳态浇注条件下确定铸坯凝固末端的位置，而且可以更精确地定量地给出铸坯在不同位 置处的固液相分数及凝固末端位置。附图说明图1为连铸坯二冷区固液相分数及其凝固末端的在线检测系统示意图； 图2为测量系统整体框图；图3为某钢种浇铸过程中坯壳厚度变化情况及凝固末端位置确定的示意图。具体实施方式图1为连铸坯二冷区固液相分数及其凝固末端的在线检测系统示意图。钢水由 钢包1流入中间包2，再按浇铸工艺的要求，将中间包2中的钢水分配到连铸机的结晶器3 中。钢水不断地通过水冷结晶器，凝固成固态坯壳后从结晶器下方拉出，经0号扇形段足辊 段如进入二次冷却区。在二冷区对带有液芯的铸坯表面进行强制冷却，通过冷却水的喷淋 作用加速铸坯的凝固进程，二冷区的扇形段由弧形段、矫直段和水平段组成。其中弧形段包 括1号扇形段4b和2号扇形段如，矫直段包括3号扇形段4d和4号扇形段如，5号扇形段 4f、6号扇形段4g、7号扇形段4h和8号扇形段4i为水平段。本专利技术的原理是随着外部水冷和铸坯自身热量的不断散失，铸坯5将逐渐凝固， 内部液芯区域将越来越小。而铸坯内部的液芯厚度不同，其产生的阻尼效应是不同的。本 专利技术的测量系统正是基于此原理开发的。图2给出了测量系统的检测原理图。测量系统6包括硬件检测系统7和模型分析 系统8。通过传感测量系统，将动力源系统产生的激励信号反馈给模型分析系统8，计算得到 连铸坯的固液相分数及其凝固末端位置fe等信息后传递给显示输出系统完成可视化输出。图3给出了某钢种浇铸过程中坯壳厚度变化情况及凝固末端位置确定的示意图。图 中曲线A表示拉速的变化情况，曲线B变化坯壳厚度的变化情况，fe即为液芯凝固末端位置。本专利技术可首先利用经验模型法来判断出铸机工作拉速下铸坯液芯凝固末端位置fe的大致区域范围。铸坯凝固的平方根定律计算公式为式中吨为凝固坯壳厚度，mm;权利要求1.，其特征在于，所述采用 下列步骤(1)通过安装在铸机上的测量装置对在二冷区凝固中的铸坯以一定的振频和振幅施 加间接激励；(2)将反馈得到的传感器信号值传递给开发的模型分析系统；(3)结合铸坯在二冷区的固液相分数计算公式得出连铸坯在二冷区的固液相分数；(4)以上述结果为基础得出连铸坯在二冷区的等效坯壳厚度d'及凝固末端位置预估值L'；(5)由等效坯壳厚度d'及铸坯凝固平方根定律得出基于实测的铸坯凝固系数K'；(6)由基于实测的铸坯凝固系数K'和拉坯钢种的经验凝固系数Ktl加权处理得到综合 凝固系数K;(7)将综合凝固系数K传送给目标参数数值计算模块及算法修正模块，确定出铸坯在 二冷区的固液相分数及凝固末端位置。2.按权力要求1所述的一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及凝 固末端的方法，其特征在于所述铸坯在二冷区的固液相分数计算公式是全文摘要，属于冶金连铸领域的一种在线检测方法。该检测方法采用的步骤为通过安装在铸机上的测量装置对在二冷区凝固中的铸坯以一个振频和振幅施加间接激励，将反馈得到的传感器测量值传递给开发的模型分析系统，计算得出连铸坯在二冷区的固液相分数及凝固末端位置。该检测方法的优点是采用在线直接测量的方式，用测量代替计算的方法，可进一步提高铸坯固液相分数及液芯凝固末端的检测精度。该方法的设备改造周期短、投入成本低、后期维护较为便捷；能够在拉速恒定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线检测连铸坯二冷区固液相分数及凝固末端的方法，其特征在于，所述采用下列步骤：（１）　通过安装在铸机上的测量装置对在二冷区凝固中的铸坯以一定的振频和振幅施加间接激励；（２）　将反馈得到的传感器信号值传递给开发的模型分析系统；（３）　结合铸坯在二冷区的固液相分数计算公式得出连铸坯在二冷区的固液相分数；（４）　以上述结果为基础得出连铸坯在二冷区的等效坯壳厚度ｄ′及凝固末端位置预估值Ｌ′；（５）　由等效坯壳厚度ｄ′及铸坯凝固平方根定律得出基于实测的铸坯凝固系数Ｋ′；（６）　由基于实测的铸坯凝固系数Ｋ′和拉坯钢种的经验凝固系数Ｋ↓［０］加权处理得到综合凝固系数Ｋ；（７）　将综合凝固系数Ｋ传送给目标参数数值计算模块及算法修正模块，确定出铸坯在二冷区的固液相分数及凝固末端位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚曼，王旭东，王兆峰，刘福斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]