專利名稱：一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，屬于冶金行業(yè)連鑄技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在連鑄生產(chǎn)過程中，高溫液態(tài)鋼水在由結(jié)晶器和多個(gè)扇形段(一般一臺(tái)鑄機(jī)有 10 - 16個(gè)扇形段)組成的設(shè)備中連續(xù)凝固，形成含有一定長(zhǎng)度液芯的鑄坯，液芯連續(xù)冷卻和凝固，最終形成固態(tài)板坯。在澆鋼過程中扇形段對(duì)鑄坯起支撐、導(dǎo)向和拉坯作用，由于在連鑄過程中鋼液發(fā)生了凝固收縮，多個(gè)扇形段形成的輥縫還需要設(shè)計(jì)成連續(xù)收縮的錐度， 用來補(bǔ)償鑄坯的凝固收縮量。如果扇形段不能對(duì)鑄坯進(jìn)行有效地支撐，輕微時(shí)可造成板坯偏析、疏松、縮孔和裂紋等缺陷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致板坯鼓肚缺陷；如果輥縫收縮過緊，扇形段對(duì)鑄坯的支撐力太大，則會(huì)導(dǎo)致拉坯阻力增加，造成滯坯事故，損害扇形段。板坯的質(zhì)量直接影響最終板材質(zhì)量和性能，質(zhì)量差的板坯甚至導(dǎo)致板材直接判廢。因此，不合適的輥縫收縮制度會(huì)造成連鑄事故和鑄坯質(zhì)量問題，而合適有效的輥縫收縮制度則能穩(wěn)定鑄機(jī)生產(chǎn)和提高鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。由多個(gè)扇形段組成的輥縫控制制度是鑄機(jī)生產(chǎn)和設(shè)備控制的關(guān)鍵參數(shù)，也是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄坯的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)鑄機(jī)澆鋼的正常進(jìn)行和鑄坯質(zhì)量有重要意義。目前，輥縫控制方法分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類，靜態(tài)輥縫控制方法是指在澆鋼前對(duì)各扇形段輥縫收縮值按設(shè)定值設(shè)置好后，澆鋼過程中不再對(duì)輥縫進(jìn)行調(diào)整；動(dòng)態(tài)輥縫控制方法是指在澆鋼過程中依據(jù)工藝參數(shù)的變化可以動(dòng)態(tài)調(diào)整各區(qū)域的輥縫收縮值。不管是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)輥縫控制技術(shù)，采用的控制方法均是將輥縫的位移值作為控制目標(biāo)，通過控制各扇形段的輥縫位移值，來形成由各扇形段組成的收縮錐度，依靠這種收縮錐度達(dá)到對(duì)鑄坯凝固收縮補(bǔ)償?shù)哪康?，同時(shí)保持對(duì)含液芯鑄坯的有效支撐，避免鑄坯出現(xiàn)鼓肚、內(nèi)部裂紋和偏析等質(zhì)量問題。上述方法存在的主要問題有(I)位移傳感器漂移問題。目前的輥縫位移控制方法為利用安裝在扇形段上的位移傳感器檢測(cè)的位移值來實(shí)現(xiàn)對(duì)輥縫的控制，而該位移傳感器一般是安裝在扇形段液壓缸的活塞上，與扇形段的連桿等機(jī)械受力部分連為一體。在生產(chǎn)過程中由于扇形段的受力條件隨工藝條件的變化而變化，扇形段立柱、框架和連桿等部分在受力條件下會(huì)發(fā)生形變，導(dǎo)致位移值出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際檢測(cè)，不同扇形段在受力條件下的形變量在2. 5-3. 3_之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了輥縫的控制精度0. 01_。因此，由于扇形段受力形變?cè)斐傻奈灰苽鞲衅髌?，使顯示的輥縫值與實(shí)際值出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量不穩(wěn)定，這是傳統(tǒng)輥縫控制技術(shù)難以解決的技術(shù)問題。(2)設(shè)備故障可能帶來的高危害性。由于位移傳感器(包括傳感器的通訊線路)的工作環(huán)境比較差，一旦位移傳感器 (包括其通訊系統(tǒng))出現(xiàn)設(shè)備故障，鑄機(jī)的輥縫控制會(huì)偏離目標(biāo)，導(dǎo)致鑄坯出現(xiàn)鼓肚，甚至?xí)l(fā)生漏鋼和滯坯等連鑄生產(chǎn)事故，對(duì)生產(chǎn)的影響和設(shè)備的損害都很大。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，不受位移傳感器漂移的影響，提高了鑄機(jī)的控制水平，改善了鑄坯的質(zhì)量，解決背景技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，利用安置在扇形段內(nèi)的壓力傳感器檢測(cè)扇形段的受力情況，以各扇形段的受力為控制目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)輥縫的控制；在澆鋼前設(shè)定各扇形段受力目標(biāo)值，澆鋼過程中當(dāng)實(shí)際受力值小于目標(biāo)值時(shí)，扇形段采取收縮輥縫的方式；而當(dāng)實(shí)際受力值大于目標(biāo)值時(shí)，扇形段則采取釋放輥縫的方式。本發(fā)明可以動(dòng)態(tài)的控制各扇形段內(nèi)鑄坯的受力在一個(gè)合理的范圍，保證了輥縫的收縮錐度，能有效地控制鑄坯質(zhì)量，還能保護(hù)扇形段輥?zhàn)拥倪^度磨損和避免滯坯事故。本發(fā)明具體步驟如下
a、連鑄機(jī)各扇形段安裝液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)控制扇形段液壓缸的自動(dòng)升降行程，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)輥縫的自動(dòng)化控制；
b、在連鑄機(jī)各扇形段液壓缸上安裝壓力傳感器和位移傳感器，用于反饋扇形段受力和輥縫位移信號(hào)；
c、在連鑄機(jī)上建立以扇形段受力為控制目標(biāo)的輥縫控制系統(tǒng)，各扇形段在開澆基準(zhǔn)輥縫的條件下，按照設(shè)定的受力目標(biāo)值來控制連鑄機(jī)輥縫，實(shí)現(xiàn)連鑄生產(chǎn)。上述步驟c具體內(nèi)容如下在開澆基準(zhǔn)輥縫的條件下，按照連鑄機(jī)各扇形段所在的區(qū)域，依據(jù)連鑄機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和連鑄工藝參數(shù)，對(duì)各扇形段進(jìn)行分區(qū)，將所有扇形段分為液相區(qū)、矯直區(qū)、凝固區(qū)和固相區(qū)四個(gè)區(qū)域，對(duì)各區(qū)扇形段受力目標(biāo)值進(jìn)行設(shè)置，液相區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在30-60t，矯直區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在60-90t，凝固區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在90-150t,固相區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在20_40t,以上受力目標(biāo)值可以依據(jù)鑄還質(zhì)量要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；在澆鋼過程中，輥縫控制系統(tǒng)利用壓力傳感器反饋的信號(hào)，對(duì)各扇形段進(jìn)行受力計(jì)算，以扇形段受力為輥縫控制目標(biāo)，調(diào)整扇形段的位移量，當(dāng)實(shí)際受力小于目標(biāo)受力時(shí)，采取收縮輥縫的方式，反之亦然，使扇形段受力達(dá)到控制目標(biāo)值范圍，實(shí)施連鑄澆鋼生產(chǎn)。本發(fā)明所用的輥縫控制原理為由于扇形段收縮的目的是保證鑄坯在澆鋼過程中受到合理的支撐力，避免鼓肚和偏析的發(fā)生，而鑄坯的支撐力與扇形段的受力是一對(duì)作用力與反作用力，當(dāng)輥縫收縮較小時(shí)，鑄坯和扇形段的受力相對(duì)較小，當(dāng)輥縫收縮增大時(shí)，鑄坯和扇形段的受力均會(huì)隨之增大。輥縫控制的大小程度與受力的大小成正比，但是輥縫值由于受到傳感器漂移的影響，不能真實(shí)反映實(shí)際輥縫值，而扇形段和鑄坯的受力則能真實(shí)地反應(yīng)輥縫收縮的大小程度，不受位移傳感器漂移的影響。本發(fā)明的積極效果對(duì)比背景技術(shù)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，使用本發(fā)明的方法能夠明顯地改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，減少疏松和偏析等質(zhì)量缺陷，提高鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定性，鑄坯偏析和疏松可100%控制在C類2.0以內(nèi)，同時(shí)扇形段的輥耗可降低約50%。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的采用位移為控制目標(biāo)的輥縫控制方法無法解決的位移傳感器漂移等問題，提高了鑄機(jī)的控制水平，改善了鑄坯的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。在實(shí)施例中，包括以下幾個(gè)步驟a、連鑄機(jī)各扇形段安裝液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)控制扇形段液壓缸的自動(dòng)升降行程，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)輥縫的自動(dòng)化控制；
b、在連鑄機(jī)各扇形段液壓缸上安裝壓力傳感器和位移傳感器，用于反饋扇形段受力和輥縫位移信號(hào)；
在常規(guī)連鑄機(jī)的設(shè)備基礎(chǔ)上，在每個(gè)扇形段液壓缸上分別安裝壓力傳感器和位移傳感器，其信號(hào)傳輸?shù)竭B鑄機(jī)PLC控制系統(tǒng)，扇形段的驅(qū)動(dòng)由鑄機(jī)PLC控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，由計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，與PLC系統(tǒng)進(jìn)行連接并發(fā)送控制指令實(shí)現(xiàn)鑄機(jī)各扇形段的自由升降控制。C、在連鑄機(jī)上建立以扇形段受力為控制目標(biāo)的輥縫控制系統(tǒng)，各扇形段在開澆基準(zhǔn)輥縫的條件下，按照設(shè)定的受力目標(biāo)值來控制連鑄機(jī)輥縫，實(shí)現(xiàn)連鑄生產(chǎn)；
建立輥縫控制系統(tǒng)，依據(jù)鑄機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝參數(shù)，對(duì)扇形段進(jìn)行動(dòng)態(tài)分區(qū)，將所有扇形段分為液相區(qū)、矯直區(qū)、凝固區(qū)和固相區(qū)四個(gè)區(qū)域，設(shè)置各區(qū)域扇形段的受力控制目標(biāo)范圍，并利用計(jì)算機(jī)采集的各扇形段上壓力傳感器和位移傳感器反饋的信號(hào)，對(duì)各扇形段進(jìn)行實(shí)時(shí)受力計(jì)算，并與各區(qū)域扇形段設(shè)置的受力目標(biāo)值進(jìn)行比較，如果受力計(jì)算的壓力值小于設(shè)置的目標(biāo)壓力值時(shí)，輥縫控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整液壓缸內(nèi)上下腔體的油壓，收縮輥縫，使扇形段所受的實(shí)際壓力值增加，直到逐步接近設(shè)置的控制目標(biāo)；反之則釋放輥縫，使扇形段受力減小，接近設(shè)置的受力目標(biāo)值。實(shí)施例I :板坯連鑄機(jī)，斷面1800mmX230mm，鑄機(jī)結(jié)構(gòu)0號(hào)為足輥段，共I — 10號(hào)扇形段。澆注鋼種Q235A，連鑄號(hào)20100237，連澆爐數(shù)共17爐，選取第4爐，爐號(hào) 90502269，中間包溫度1543°C，拉速0. 90-0. 95m/min。液相區(qū)第I 一 4號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置為50 — 60t，矯直區(qū)第5，6號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置為60-80t，凝固區(qū)第 7，8號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置在90-100t，固相區(qū)第9，10號(hào)扇形段受力目標(biāo)范圍設(shè)置為30t?？刂菩Ч麑?duì)該爐次鑄坯取樣四塊，進(jìn)行酸洗檢驗(yàn)，鑄坯內(nèi)部偏析其中三塊為C類 I. 5，一塊為 C 類 2. O。實(shí)施例2 :板坯連鑄機(jī)，斷面1800mmX230mm，鑄機(jī)結(jié)構(gòu)0號(hào)為足輥段，共I — 10號(hào)扇形段。澆注鋼種Q345B，連鑄號(hào)20100760，連澆爐數(shù)共16爐，選取第3爐，爐號(hào) 90401347，中間包溫度1541 °C，拉速0.85-0. 90m/min。液相區(qū)第I 一 4號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置為40 — 50t，矯直區(qū)第5，6號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置為50-80t，凝固區(qū)第 7 - 9號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置在90-120t，固相區(qū)第10號(hào)扇形段受力目標(biāo)范圍設(shè)置為40t?？刂菩Ч麑?duì)該爐次鑄坯取樣五塊，進(jìn)行酸洗檢驗(yàn)，鑄坯內(nèi)部偏析其中四塊為C類 I. 0，一塊為 C 類 I. 5。實(shí)施例3 :板坯連鑄機(jī)，斷面1800mmX230mm，鑄機(jī)結(jié)構(gòu)0號(hào)為足輥段，共I — 10號(hào)扇形段。澆注鋼種A36，連鑄號(hào)20091985，連澆爐數(shù)共9爐，選取第8爐，爐號(hào)=90807663, 中間包溫度1546°C，拉速0. 85-0. 9m/min。液相區(qū)第I 一 4號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置為50 — 60t,矯直區(qū)第5,6號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置為60-90t,凝固區(qū)第7 — 9號(hào)扇形段的受力目標(biāo)范圍設(shè)置在110-150t，固相區(qū)第10號(hào)扇形段受力目標(biāo)范圍設(shè)置為30t。 控制效果對(duì)該爐次鑄坯取樣五塊，進(jìn)行酸洗檢驗(yàn)，鑄坯內(nèi)部偏析級(jí)別其中兩塊為C類I. 0， 三塊為C類0.5。
權(quán)利要求
1.一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，其特征在于利用安置在扇形段內(nèi)的壓力傳感器檢測(cè)扇形段的受力情況，以各扇形段的受力為控制目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)輥縫的控制；在澆鋼前設(shè)定各扇形段受力目標(biāo)值，澆鋼過程中當(dāng)實(shí)際受力值小于目標(biāo)值時(shí)，扇形段采取收縮輥縫的方式；而當(dāng)實(shí)際受力值大于目標(biāo)值時(shí)，扇形段則采取釋放輥縫的方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，其特征在于具體步驟如下A、連鑄機(jī)各扇形段安裝液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)控制扇形段液壓缸的自動(dòng)升降行程，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)輥縫的自動(dòng)化控制；b、在連鑄機(jī)各扇形段液壓缸上安裝壓力傳感器和位移傳感器，用于反饋扇形段受力和輥縫位移信號(hào)；c、在連鑄機(jī)上建立以扇形段受力為控制目標(biāo)的輥縫控制系統(tǒng)，各扇形段在開澆基準(zhǔn)輥縫的條件下，按照設(shè)定的受力目標(biāo)值來控制連鑄機(jī)輥縫，實(shí)現(xiàn)連鑄生產(chǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，其特征在于上述步驟c具體內(nèi)容如下在開澆基準(zhǔn)輥縫的條件下，按照連鑄機(jī)各扇形段所在的區(qū)域， 依據(jù)連鑄機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和連鑄工藝參數(shù)，對(duì)各扇形段進(jìn)行分區(qū)，將所有扇形段分為液相區(qū)、矯直區(qū)、凝固區(qū)和固相區(qū)四個(gè)區(qū)域，對(duì)各區(qū)扇形段受力目標(biāo)值進(jìn)行設(shè)置，液相區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在30_60t,矯直區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在60_90t,凝固區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在 90-150t,固相區(qū)受力目標(biāo)值范圍設(shè)置在20-40t，以上受力目標(biāo)值可以依據(jù)鑄坯質(zhì)量要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；在澆鋼過程中，輥縫控制系統(tǒng)利用壓力傳感器反饋的信號(hào)，對(duì)各扇形段進(jìn)行受力計(jì)算，以扇形段受力為輥縫控制目標(biāo)，調(diào)整扇形段的位移量，當(dāng)實(shí)際受力小于目標(biāo)受力時(shí)，采取收縮輥縫的方式，反之亦然，使扇形段受力達(dá)到控制目標(biāo)值范圍，實(shí)施連鑄澆鋼生產(chǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述之一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，其特征在于上述步驟a、b的具體內(nèi)容如下在每個(gè)扇形段液壓缸上分別安裝壓力傳感器和位移傳感器，其信號(hào)傳輸?shù)竭B鑄機(jī)PLC控制系統(tǒng)，扇形段的驅(qū)動(dòng)由鑄機(jī)PLC控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，由計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，與PLC系統(tǒng)進(jìn)行連接并發(fā)送控制指令實(shí)現(xiàn)鑄機(jī)各扇形段的自由升降控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以受力為控制目標(biāo)的連鑄機(jī)輥縫控制方法，屬于冶金行業(yè)連鑄技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是利用安置在扇形段內(nèi)的壓力傳感器檢測(cè)扇形段的受力情況，以各扇形段的受力為控制目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)輥縫的控制；在澆鋼前設(shè)定各扇形段受力目標(biāo)值，澆鋼過程中當(dāng)實(shí)際受力值小于目標(biāo)值時(shí)，扇形段采取收縮輥縫的方式；而當(dāng)實(shí)際受力值大于目標(biāo)值時(shí)，扇形段則采取釋放輥縫的方式。本發(fā)明的積極效果解決了傳統(tǒng)的采用位移為控制目標(biāo)的輥縫控制方法無法解決的位移傳感器漂移等問題，明顯地改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，減少疏松和偏析等質(zhì)量缺陷，提高鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定性，鑄坯偏析和疏松可100%控制在C類2.0以內(nèi)，同時(shí)扇形段的輥耗可降低約50%。
文檔編號(hào)B22D11/18GK102601334SQ20121009517
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者張曉力, 王義芳, 胡志剛 申請(qǐng)人:河北鋼鐵集團(tuán)有限公司