專利名稱：薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄帶連鑄技術，尤其涉及薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法。
背景技術：
對連鑄坯或鑄帶質(zhì)量進行可靠的在線監(jiān)控和預報，減少鑄坯缺陷，滿足使用性能，這對提高鑄坯或鑄帶質(zhì)量都是極為重要的。不論是常規(guī)連鑄還是薄帶連鑄工藝，連鑄坯或鑄帶內(nèi)部的凝固組織，縮松以及表面裂紋等缺陷甚至漏鋼等事故都直接與水冷結晶器銅板或水冷結晶輥和鋼水之間的傳熱和冷卻相關?？捎脽崃髅芏葋肀硎窘Y晶輥或結晶器銅板的傳熱能力。因此通過監(jiān)測熱流密度可以實現(xiàn)對鑄坯質(zhì)量的在線監(jiān)測和預報的目的。
通常結晶器熱流密度在線檢測總是基于溫度的檢測。因此在常規(guī)的連鑄過程中，在結晶器銅壁內(nèi)埋入不同數(shù)量的熱電偶來監(jiān)測結晶器銅板的溫度是目前最成熟的而且已經(jīng)被廣泛使用的技術。如專利US5020585，US4949777公開了一種用于板坯漏鋼預報的方法，其要點是在結晶器銅壁不同點埋入熱電偶和溫度傳感器，通過檢測各點溫度變化來進行漏鋼預報。對于這些基于溫度檢測的系統(tǒng)，若要進一步考察熱流密度的情況，則只能由溫度檢測值進行近似計算或用模型進行計算。另一種方法是直接檢測熱流密度。專利US455364采用了一種直接進行熱流檢測的片狀傳感器，并根據(jù)熱流的變化來進行漏鋼預報。專利CN200420082415.X公布了一種用來直接檢測圓坯的熱流密度的方法和裝置。
薄帶連鑄是鋼水經(jīng)過高速旋轉的結晶輥，并在軋制力的作用下凝固成2-5mm鑄帶。目前薄帶連鑄生產(chǎn)的基本工藝過程是薄帶連鑄機(雙輥、單輥、輪帶式)-密閉室-活套-夾送輥-熱軋(單機架或兩機架或無)-控冷-卷取。鋼水從鋼包經(jīng)過長水口、中間包和浸入式水口進入旋轉的水冷結晶輥與側封板形成的熔池內(nèi)，經(jīng)過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶，通過擺動導板、夾送輥將鑄帶送至鑄帶輸送輥道，經(jīng)過熱軋機，噴淋冷卻，飛剪直至卷取機。在薄帶連鑄工藝中，在結晶輥內(nèi)安裝熱電偶直接測量結晶輥銅套的溫度和熱流密度都是很困難的。這是因為傳統(tǒng)連鑄拉速一般比較低，拉速一般是1.2～5m/min，結晶器銅板只有上下的振動。而薄帶連鑄的結晶輥是高速旋轉的設備，轉速一般要達到100m/min。這就要求安裝在結晶輥內(nèi)部的熱電偶引出線也要能夠高速旋轉，這給密封和信號線的連接，抗干擾處理帶來很大的困難。目前還未見在結晶輥內(nèi)部安裝熱電偶直接測量結晶輥銅套的溫度和熱流密度的報道。因此在薄帶連鑄中，結晶輥表面溫度和熱流密度主要是根據(jù)模型計算獲得。
另外，除了利用結晶器銅板的表面溫度信號進行鑄坯的裂紋和質(zhì)量預測外，專利DE69622966T公布了一種利用模型對連鑄坯的夾雜物進行監(jiān)控和預報的方法；JP05087801公布了一種通過模型對最終產(chǎn)品的奧氏體晶粒度，鐵素體含量以及各種顯微組織進行預測。對連鑄坯或鑄帶的表面和內(nèi)部質(zhì)量進行在線預報和控制是提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段。
在傳統(tǒng)的熱軋帶鋼的生產(chǎn)中，最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能除了與連鑄坯的鑄態(tài)凝固組織和質(zhì)量密切相關外，經(jīng)過后續(xù)的熱軋可以很大程度地提高材料的組織和性能。與傳統(tǒng)的熱軋帶鋼的生產(chǎn)工藝不同的是雙輥薄帶連鑄直接澆注的鑄帶就是2-5mm的帶鋼，鑄態(tài)組織或經(jīng)過一個道次的在線熱軋就可以直接使用，相當于傳統(tǒng)的熱軋帶鋼。因此鑄帶的鑄態(tài)凝固組織和質(zhì)量決定了產(chǎn)品的最終性能。目前已進行的研究工作表明不管是硅鋼，不銹鋼還是碳鋼，其快速凝固組織基本是相似的，其主要的特征是細柱狀晶從兩邊向內(nèi)生長，直至鋼帶的中心，在一些情況下，在鋼帶的中心有一層等軸晶。柱狀晶中晶體的成長是擇優(yōu)位向沿著垂直于模壁的散熱方向朝液體中伸展的，而其它位向的枝晶的長大都受到阻礙，使樹枝晶得不到充分地發(fā)展，因而樹枝晶的分枝少，結晶后的顯微縮孔少，枝晶之間夾雜少，組織致密。但由于柱狀晶較粗大，因而較脆，并且位向一致，引起熱加工困難。同時在從兩個相鄰模壁上長出來的柱狀晶的接觸面上即鑄錠中間面上容易集中氣體和夾雜物之類的雜質(zhì)，在后來的軋制過程中容易沿著這些界面產(chǎn)生裂紋，甚至鑄錠在快速時也容易沿這些界面產(chǎn)生開裂。人們把這些面稱之為弱面。等軸晶與柱狀晶相比，因各枝晶彼此嵌合，結合得比較牢固，不產(chǎn)生弱面，在熱加工過程中不容易開裂，同時鑄帶性能也不呈方向性。由于鑄帶的凝固組織直接影響著鑄帶的質(zhì)量和性能，因此在線對鑄帶的凝固組織進行預測和控制就顯得尤為重要。對不同的材料，要根據(jù)材料的使用性能來確定材料的凝固組織。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，該方法通過直接檢測結晶輥的表面溫度，根據(jù)數(shù)學模型，實現(xiàn)對結晶輥表面狀態(tài)的在線監(jiān)控和對鑄帶凝固組織的在線控制。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是當薄帶連鑄工藝穩(wěn)定后，結晶輥表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，實時在線檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的溫度信號通過信號的高速采集系統(tǒng)存儲到計算機中； 利用檢測到的實時的溫度信號，在熱流密度模塊內(nèi)根據(jù)熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；熱流密度的計算模型為 HFi＝ATi+B(1) 式中， HFi-實時的熱流密度， Ti-檢測到的實時的輥表面溫度的平均值， A，B-經(jīng)驗系數(shù)，不同的鋼種和工藝，A和B取值不同；一般A的范圍為0.05-0.08，B的范圍為0-4； 當模型計算的熱流密度大于裂紋門檻值HF0時，即 HFi＞HF0時，發(fā)出裂紋報警； 利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例，實時在線監(jiān)測鑄帶的凝固狀況；等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D(2) 式中， ERi％-鑄帶凝固組織中等軸晶區(qū)的比例， Ti-結晶輥表面溫度實時檢測值的平均值， C，D-系數(shù)，不同鋼種，不同生產(chǎn)工藝，C，D取值不同；C-0.25～-0.6，D70～140； 當凝固組織中等軸晶區(qū)比例在目標范圍內(nèi)時，即 |ERi-ERi-1|≤ε， 則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 式中， ERi-當前時刻的等軸晶區(qū)比例； ERi-1-前一時刻的等軸晶區(qū)的比例 ε-等軸晶區(qū)控制范圍； 若等軸晶區(qū)比例超過控制范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 則需要對生產(chǎn)工藝參數(shù)的拉速、液位和帶厚進行調(diào)整，該調(diào)整可以是單一的，也可以是混合的，從而實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的在線控制。
本發(fā)明是通過直接檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的實時溫度信號傳輸?shù)綗崃髅芏扔嬎隳K內(nèi)，根據(jù)熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；將計算出的熱流密度輸入到裂紋判斷模塊，來判斷是否發(fā)生裂紋，如果發(fā)生裂紋就發(fā)出報警信號，實現(xiàn)對結晶輥表面狀態(tài)的在線監(jiān)控。
同時將檢測到的實時溫度傳輸?shù)降容S晶計算模塊中，根據(jù)等軸晶計算模型計算等軸晶；當凝固組織中等軸晶區(qū)比例在在目標范圍內(nèi)時，即|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即|ERi-ERi-1|＞ε，則需要對生產(chǎn)工藝參數(shù)即拉速、厚度和液位高度進行調(diào)整，實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的在線控制。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為本發(fā)明薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制裝置示意圖； 圖2為本發(fā)明薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法流程圖。
圖中1固定輥，2移動輥，3軸承座，4液壓執(zhí)行機構，5聯(lián)軸器，6電機，7壓力傳感器，8位移傳感器，9結晶輥表面溫度檢測儀，10中間包，11控流裝置(液流控制裝置、塞棒)，12水口，13液位傳感器，14熔池。
具體實施例方式 參見圖1、圖2，一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制裝置，包括一對水平平行水冷結晶輥1、2，在電機6的帶動下通過減速機和聯(lián)軸器5以一定的速度相反方向旋轉。一個為固定輥1，一個是移動輥2。兩個結晶輥1、2在兩個輥子之間形成縫隙，鋼水經(jīng)過中間包10，通過鋼水控流裝置11，經(jīng)過水口12澆注到由兩個結晶輥1、2和側封板形成的三角熔池14內(nèi)，從縫隙中經(jīng)過水冷結晶輥凝固成一定厚度的鑄帶。移動輥2通過液壓伺服機構4可以任意快速、高精度平移，并通過位移傳感器8記錄輥縫變化量；固定輥1端安裝測試軋制力的壓力傳感器7，結晶輥表面裝有溫度傳感器9作為結晶輥表面溫度檢測儀9，液位高度用液位檢測傳感器13來檢測，并通過控流裝置11對鋼水流量進行控制。結晶輥表面溫度檢測儀9檢測的溫度信號，電機6轉速信號，液位傳感器13檢測的液位高度信號，以及位移傳感器8的位移信號等通過高速信號采集系統(tǒng)以及信號傳輸系統(tǒng)并經(jīng)過抗干擾處理，輸送到PLC(可編程控制器)中，并在計算機中實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、顯示、控制以及報警等功能。
薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制系統(tǒng)主要包括結晶輥表面溫度檢測儀9，液位檢測與控制系統(tǒng)13，表面溫度測試系統(tǒng)；速度控制系統(tǒng)，帶厚控制系統(tǒng)，液流控制裝置11，表面溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，熱流密度計算模塊，裂紋報警系統(tǒng)，凝固組織計算模塊，凝固組織判別模塊等。液流控制裝置11可以是滑板式，也可以是塞棒式。液位檢測13可以是CCD，渦流，放射元素等能夠檢測到液位的方式。表面溫度測試系統(tǒng)可以是非接觸式(如紅外測溫法)和接觸式測溫(熱電偶法)。高速信號采集的顯示系統(tǒng)的采集速度是不低于50ms一次，采集的信號經(jīng)過中值濾波和平滑處理；信號傳輸過程經(jīng)過抗干擾處理，主要包括低通濾波、光電隔離、以及屏蔽等措施。控制凝固組織的方式，可以是速度控制模式，可以是厚度控制模式，也可以是液位控制模式；還可以是速度，厚度，液位三種混合控制模式。通過上述的設備和控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對結晶輥表面溫度，熱流密度，以及凝固組織的實時在線監(jiān)控，可以實現(xiàn)裂紋報警，同時也可以實現(xiàn)鑄帶凝固組織的在線控制。
一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法是通過如下步驟實現(xiàn)的 參見圖2，澆注開始時，鋼水通過中間包10，塞棒(滑板)11和浸入式水口12注入到結晶輥熔池14中，在結晶輥的冷卻作用下，鋼水凝固成坯殼，從結晶輥中拉出鑄帶。由于結晶輥表面與熔池14內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，到達一定溫度后，當工藝穩(wěn)定后，結晶輥表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。結晶輥表面的溫度傳感器9實時在線檢測結晶輥的表面溫度，將溫度傳感器9檢測到的溫度信號，通過信號的高速采集系統(tǒng)存儲到計算機中。
利用檢測到的實時的溫度信號，在熱流密度模塊內(nèi)根據(jù)熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；熱流密度的計算模型為 HFi＝ATi+B(1) 式中， HFi-實時的熱流密度， Ti-檢測到的實時的輥表面溫度的平均值， A，B-經(jīng)驗系數(shù)，不同的鋼種和工藝，A和B取值不同；一般A的范圍為0.05-0.08；B的范圍0-4； 由于熱流密度大小直接影響到鑄帶的傳熱和冷卻，當熱流密度增大時，裂紋發(fā)生率明顯增加。因此，當模型計算的熱流密度大于裂紋門檻值HF0時，即 HFi＞HF0時，系統(tǒng)會發(fā)出裂紋報警。
根據(jù)鋼種不同，裂紋報警的門檻值HF0不同，HF0的大小根據(jù)不同設備和鋼種是生產(chǎn)經(jīng)驗值。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例，實時在線監(jiān)測鑄帶的凝固狀況；等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D(2) 式中， ERi％-鑄帶凝固組織中等軸晶區(qū)的比例， Ti-結晶輥表面溫度實時檢測值的平均值， C，D-系數(shù)，不同鋼種，不同生產(chǎn)工藝，C，D取值不同；C-0.25～-0.6，D70～140。
在生產(chǎn)過程中，根據(jù)實時監(jiān)測的表面溫度值，通過凝固組織計算模型(2)可以實時在線監(jiān)測鑄帶的凝固狀況。當凝固組織中等軸晶區(qū)比例在目標范圍內(nèi)時，即 |ERi-ERi-1|≤ε， 則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 式中， ERi-當前時刻的等軸晶區(qū)比例； ERi-1-前一時刻的等軸晶區(qū)的比例 ε-等軸晶區(qū)控制范圍；其范圍根據(jù)產(chǎn)品的要求確定 若等軸晶區(qū)比例超過控制范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 則需要對生產(chǎn)工藝參數(shù)的拉速、液位和帶厚進行調(diào)整，該調(diào)整可以是單一的，也可以是混合的，從而實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的在線控制。
這里需要指出的是，等軸晶區(qū)的比例根據(jù)產(chǎn)品的使用以及組織性能要求確定，鋼種不同，需要控制的等軸晶區(qū)比例不同，即使同樣的鋼種成分，由于使用用途不同控制的等軸晶區(qū)比例也不同。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，一般設置ε值在5～10％。
下面具體描述通過對帶厚、拉速、液位高度的生產(chǎn)工藝參數(shù)調(diào)整，實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的在線控制。
1.帶厚工藝參數(shù)調(diào)整 隨著薄帶厚度增加，等軸晶比例增加。這是因為鑄帶越厚，在其它工藝參數(shù)不變的條件下，冷卻速度變小，柱狀晶前沿液相溫度梯度降低，有利于等軸晶的生長，因此等軸晶比例增加。
當根據(jù)模型(2)計算的等軸晶區(qū)比例超過允許值時，可以通過調(diào)節(jié)帶厚來控制等軸晶區(qū)比例。當?shù)容S晶區(qū)比例超過控制范圍后，則當前時刻的帶厚可以通過下式計算得到 式中 δi-當前時刻的帶厚值， δi-1-前一時刻的帶厚值， G是生產(chǎn)經(jīng)驗系數(shù)；G的取值范圍為90～150； 將計算后的帶厚值δi賦給位移傳感器8，通過位移傳感器8發(fā)出信號給液壓伺服機構4，通過液壓執(zhí)行機構4的動作，將帶厚變?yōu)棣膇。
2.拉速工藝參數(shù)調(diào)整 同樣，拉速增加，液位高度降低都可以增加等軸晶區(qū)比例，反之，則減少等軸晶的比例。
當根據(jù)模型(2)計算的等軸晶區(qū)比例超過允許值時，可以通過調(diào)節(jié)速度來控制等軸晶區(qū)比例。下一時刻結晶輥速度可以通過下式計算得到 式中 Vi-當前時刻的帶厚值， Vi-1-前一時刻的帶厚值， E-系數(shù)，根據(jù)不同鋼種，不同工藝確定；E一般取值范圍為90～150； 將計算后的結晶輥速度Vi，輸送給電機6，通過調(diào)節(jié)電機6，來實現(xiàn)對結晶輥速度的調(diào)節(jié)和控制。
3.液位高度工藝參數(shù)調(diào)整 當根據(jù)模型(2)計算的等軸晶區(qū)比例超過允許值時，還可以通過調(diào)節(jié)液位高度來控制等軸晶區(qū)比例。
下一時刻液位高度可以通過下式計算得到 式中 h-液位高度 M是系數(shù)，取值范圍為90-150； 將新的液位高度值h賦給液流控制裝置11，通過控制塞棒或滑板的開度以及液位傳感器13的檢測信號值，可實現(xiàn)對液位的控制。
通過對工藝參數(shù)拉速、帶厚和液位高度的調(diào)整，可以實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的控制。
實施例一 澆注開始時，由于結晶輥表面與熔池內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，經(jīng)過-定時間，表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當澆注不銹鋼時，熱流密度的模型為 HFi＝ATi+B A＝0.067，B＝2 對不銹鋼，當檢測到的表面溫度大于180℃時，此時熱流密度大于14MW/m2時，發(fā)出裂紋報警。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，還可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例。等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D 對不銹鋼取 C＝-0277，D＝120 當|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 在本實施例中，給出通過調(diào)節(jié)速度實現(xiàn)對凝固組織的在線控制。下一時刻速度可以通過下式計算得到 E＝90 將計算后的速度Vi，輸送給電機6，通過調(diào)節(jié)電機6，來實現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)和控制。
實施例二 澆注開始時，由于結晶輥表面與熔池內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，經(jīng)過一定時間，表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當澆注低碳鋼時，熱流密度的模型為 HFi＝ATi+B A＝0.08；B＝0 對低碳鋼，當檢測到的表面溫度大于200℃時，此時熱流密度大于16MW/m2時，發(fā)出裂紋報警。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，還可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例。等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D 對低碳鋼取 C＝-0.3，D＝80 當|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即|ERi-ERi-1|＞ε 在本實施例中，給出通過調(diào)節(jié)帶厚實現(xiàn)對凝固組織的在線控制。通過帶厚控制模型計算出帶厚， G取150； 將計算后的帶厚值δi賦給位移傳感器8，通過位移傳感器8發(fā)出信號給液壓伺服機構4，通過液壓執(zhí)行機構4的動作，將帶厚變?yōu)棣膇。
實施例三 澆注開始時，由于結晶輥表面與熔池內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，經(jīng)過一定時間，表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當澆注高碳鋼時，熱流密度的模型為 HFi＝ATi+B A＝0.05；B＝3 對高碳鋼，當檢測到的表面溫度大于160℃時，此時熱流密度大于11MW/m2時，發(fā)出裂紋報警。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，還可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例。等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D 對高碳鋼取 C＝-0.58，D＝123 當|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 在本實施例中，給出通過調(diào)節(jié)液位高度實現(xiàn)對凝固組織的在線控制。通過液位控制模型計算出液位 M是系數(shù)，取M＝148 將新的液位高度值賦給液流控制裝置11，通過控制塞棒或滑板的開度以及液位傳感器13的檢測信號值，可實現(xiàn)對液位的控制。
實施例四 澆注開始時，由于結晶輥表面與熔池內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，經(jīng)過一定時間，表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當澆注低合金結構鋼時，熱流密度的模型為 HFi＝ATi+B A＝0.06；B＝2 對低合金結構鋼，當檢測到的表面溫度大于180℃時，此時熱流密度大于12.8MW/m2時，發(fā)出裂紋報警。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，還可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例。等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D 對低合金結構鋼取 C＝-0.3，D＝118 當|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 在本實施例中，給出通過調(diào)節(jié)液位高度實現(xiàn)對凝固組織的在線控制。通過液位控制模型計算出液位 M是系數(shù)，取M＝95 將新的液位高度值賦給液流控制裝置11，通過控制塞棒或滑板的開度以及液位傳感器13的檢測信號值，可實現(xiàn)對液位的控制。
實施例五 澆注開始時，由于結晶輥表面與熔池內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，經(jīng)過一定時間，表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當澆注高合金鋼時，熱流密度的模型為 HFi＝ATi+B A＝0.08，B＝1 對高合金鋼，當檢測到的表面溫度大于170℃時，此時熱流密度大于14.6MW/m2時，發(fā)出裂紋報警。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，還可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例。等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D 高合金鋼取 C＝-0.3，D＝72 當|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 在本實施例中，給出通過調(diào)節(jié)速度實現(xiàn)對凝固組織的在線控制。
下一時刻速度可以通過下式計算得到 E＝146 將計算后的速度Vi，輸送給電機6，通過調(diào)節(jié)電機6，來實現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)和控制。
實施例六 澆注開始時，由于結晶輥表面與熔池內(nèi)的鋼水接觸，所以表面溫度會隨著時間升高，經(jīng)過一定時間，表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當澆注硅鋼時，熱流密度的模型為 HFi＝ATi+B A＝0.05；B＝2 對硅鋼，當檢測到的表面溫度大于165℃時，此時熱流密度大于10.25W/m2時，發(fā)出裂紋報警。
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，還可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例。等軸晶區(qū)比例的模型為 ERi％＝CTi+D 對硅鋼取 C＝-0.6，D＝138 當|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變； 若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即|ERi-ERi-1|＞ε 在本實施例中，給出通過調(diào)節(jié)帶厚實現(xiàn)對凝固組織的在線控制。通過帶厚控制模型計算出帶厚， G取98； 將計算后的帶厚值δi賦給位移傳感器8，通過位移傳感器8發(fā)出信號給液壓伺服機構4，通過液壓執(zhí)行機構4的動作，將帶厚變?yōu)棣膇。
表1給出了實施例中用的參數(shù)，根據(jù)表中的參數(shù)可以確定控制模型和控制參數(shù)。
表一
權利要求
1.一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是當薄帶連鑄工藝穩(wěn)定后，結晶輥表面溫度會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，實時在線檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的溫度信號通過信號的高速采集系統(tǒng)存儲到計算機中；
利用檢測到的實時的溫度信號，在熱流密度模塊內(nèi)根據(jù)熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；熱流密度的計算模型為
HFi＝ATi+B (1)
式中，
HFi-實時的熱流密度，
Ti-檢測到的實時的輥表面溫度的平均值，
A，B-經(jīng)驗系數(shù)，不同的鋼種工藝，A，B取值不同；一般A的范圍為0.05-0.08；B為0-4；
當模型計算的熱流密度大于裂紋門檻值HF0時，即
HFi＞HF0時，發(fā)出裂紋報警；
利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，可以在凝固組織模塊內(nèi)根據(jù)凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區(qū)比例，實時在線監(jiān)測鑄帶的凝固狀況；等軸晶區(qū)比例的模型為
ERi％＝CTi+D(2)
式中，
ERi％-鑄帶凝固組織中等軸晶區(qū)的比例，
Ti-結晶輥表面溫度實時檢測值的平均值，
C，D-系數(shù)，不同鋼種，不同生產(chǎn)工藝，C，D取值不同；C-0.25～-0.6，D70～140；
當凝固組織中等軸晶區(qū)比例在目標范圍內(nèi)時，即
|ERi-ERi-1|≤ε，
則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變；
式中，
ERi-當前時刻的等軸晶區(qū)比例；
ERi-1-前一時刻的等軸晶區(qū)的比例
ε-等軸晶區(qū)控制范圍；
若等軸晶區(qū)比例超過控制范圍，即
|ERi-ERi-1|＞ε
則需要對生產(chǎn)工藝參數(shù)的拉速、液位和帶厚進行調(diào)整，該調(diào)整可以是單一的，也可以是混合的，從而實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的在線控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是通過調(diào)整帶厚來控制等軸晶區(qū)比例，當?shù)容S晶區(qū)比例超過控制范圍后，則當前時刻的帶厚可以通過下式計算得到
式中
δi-當前時刻的帶厚值，
δi-1-前一時刻的帶厚值，
G是生產(chǎn)經(jīng)驗系數(shù)；G的取值范圍為90～150；
將計算后的帶厚值6i賦給位移傳感器，通過位移傳感器發(fā)出信號給液壓伺服機構，通過液壓執(zhí)行機構的動作，將帶厚變?yōu)棣膇。
3.根據(jù)權利要求1所述的薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是通過調(diào)整結晶輥的速度來控制等軸晶區(qū)比例，下一時刻結晶輥速度可以通過下式計算得到
式中
Vi-當前時刻的帶厚值，
Vi-1-前一時刻的帶厚值，
E-系數(shù)，根據(jù)不同鋼種，不同工藝確定；E一般取值范圍為90～150；
將計算后的速度Vi輸送給電機，通過調(diào)節(jié)電機，來實現(xiàn)對結晶輥速度的調(diào)節(jié)和控制。
4.根據(jù)權利要求1所述的薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是通過調(diào)整液位高度來控制等軸晶區(qū)比例，下一時刻液位高度可以通過下式計算得到
式中
h-液位高度
M是系數(shù)，取值范圍為90-150；
將新的液位高度值h賦給液流控制裝置，通過控制塞棒或滑板的開度以及液位傳感器的檢測信號值，可實現(xiàn)對液位的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法。本發(fā)明是通過直接檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的實時溫度信號傳輸?shù)綗崃髅芏扔嬎隳K內(nèi)，根據(jù)熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；將計算出的熱流密度輸入到裂紋判斷模塊，來判斷是否發(fā)生裂紋，如果發(fā)生裂紋就發(fā)出報警信號，實現(xiàn)對結晶輥表面狀態(tài)的在線監(jiān)控。同時將檢測到的實時溫度傳輸?shù)降容S晶計算模塊中，根據(jù)等軸晶計算模型計算等軸晶；當凝固組織中等軸晶區(qū)比例在在目標范圍內(nèi)時，即|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產(chǎn)工藝參數(shù)不變；若等軸晶區(qū)比例超過允許范圍，即|ERi-ERi-1|＞ε，則需要對生產(chǎn)工藝參數(shù)即拉速、厚度和液位高度進行調(diào)整，實現(xiàn)對鑄帶凝固組織的在線控制。
文檔編號B22D11/16GK101130205SQ20061003031
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權日2006年8月23日
發(fā)明者艷 于, 園 方, 葉長宏, 健 崔 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司