本發(fā)明屬于連鑄冷卻水控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是板坯連鑄機二冷水的噴淋寬度的幅切控制方法。

背景技術(shù)：

板坯連鑄機冷卻機制主要依靠在扇形段內(nèi)弧和外弧有規(guī)律安裝噴淋管冷卻系統(tǒng)，利用噴射至鑄坯表面的冷卻水冷卻。由于板坯連鑄機具有生產(chǎn)不同規(guī)格斷面的能力，在實際生產(chǎn)過程中需頻繁切換連鑄坯斷面的寬度，當鑄坯寬度由大寬度調(diào)整為較小寬度斷面時，受噴嘴流量的影響，由噴淋管噴射至鑄坯角部表面的冷卻水量加大，鑄坯角部降溫加劇，鑄坯的冷卻強度不均勻，致使鑄坯角部表面出現(xiàn)裂紋的幾率增加。而二冷卻區(qū)水量配置的不合理，是形成冷卻不均勻的直接原因。由于二冷水量配置不合理，使得鑄坯在凝固過程中相鄰位置的溫度梯度較大，產(chǎn)生的熱應力也會引起中間裂紋等缺陷。

因此，在連鑄生產(chǎn)中，為了保證鑄坯質(zhì)量和產(chǎn)量，必須合理分配二冷段各回路并控制各回路的水量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述缺陷，本發(fā)明以三維板坯溫度場計算程序為基礎，提供一種二冷水幅切控制方法，根據(jù)鑄坯寬度的尺寸不同，通過控制幅切冷卻回路調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)噴淋范圍，進而調(diào)節(jié)每一回路的水流量。有效地解決了鑄坯角部冷卻不均勻，容易出現(xiàn)裂紋的問題，大大提高了鑄坯質(zhì)量。

上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種板坯二冷水幅切控制方法，包括以下步驟：

控制系統(tǒng)將二冷區(qū)劃分冷卻區(qū)，各冷卻區(qū)建立冷卻回路并建立對應關(guān)系；

建立噴淋管和噴嘴空間分布信息及對應關(guān)系，建立噴淋管和冷卻回路間的對應關(guān)系；

其中，至少一個冷卻區(qū)將原回路的部分噴嘴分離出來，增加幅切冷卻回路，所述幅切冷卻回路安置調(diào)節(jié)閥，單獨控制噴嘴的噴水量。

優(yōu)選地，增加幅切冷卻回路的冷卻區(qū)至少增加一個幅切冷卻回路。

進一步地，建立噴淋管分布信息時，如果噴淋管是幅切噴淋管，所述噴淋管的方向沿拉坯方向布置，并垂直于鑄坯寬度方向。

進一步地，建立噴淋管分布信息時，如果所述噴淋管不是幅切噴淋管，所述噴淋管的方向沿鑄坯寬度方向布置，并垂直于拉坯方向。

進一步地，打開所述幅切冷卻回路的調(diào)節(jié)閥，增大鑄坯的噴淋面積。

進一步地，關(guān)閉所述幅切冷卻回路的調(diào)節(jié)閥，減小鑄坯的噴淋面積。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明板坯二冷水幅切控制方法具有以下的有益效果：本發(fā)明通過增加幅切冷卻回路，根據(jù)工藝需求進行精確幅切控制、靈活地調(diào)節(jié)噴淋面積，從而使得水流密度計算更精確；本發(fā)明板坯二冷水幅切控制方法大大減少了在澆鑄寬度尺寸小的鑄坯時出現(xiàn)角部過冷，引起角部裂紋的幾率，使得板坯表面冷卻更均勻，從而提高了鑄坯質(zhì)量；本發(fā)明板坯二冷水幅切控制方法結(jié)構(gòu)簡單、便于控制和維護，投資維護成本較低，能實現(xiàn)自動切換控制。

附圖說明

圖1是板坯幅切控制系統(tǒng)框架示意圖。

圖2是二冷區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是冷卻區(qū)示意圖。

圖4是各冷卻區(qū)噴嘴布置示意圖。

圖5是實施例第Ⅴ冷卻區(qū)改造后冷卻回路示意圖。

圖6是實施例第Ⅵ冷卻區(qū)改造后冷卻回路示意圖。

圖7是實施例第Ⅴ冷卻區(qū)打開幅切冷卻回路時水流密度分布示意圖。(X軸為鑄坯寬度方向，鑄坯寬度中心為坐標原點。Y軸為沿拉坯方向距彎月面距離，坐標原點在彎月面處。)

圖8是實施例第Ⅴ冷卻區(qū)關(guān)閉幅切冷卻回路時水流密度分布示意圖。(X軸為鑄坯寬度方向，鑄坯寬度中心為坐標原點。Y軸為沿拉坯方向距彎月面距離，坐標原點在彎月面處。)

圖9是實施例第Ⅵ冷卻區(qū)打開幅切冷卻回路時水流密度分布示意圖。(X軸為鑄坯寬度方向，鑄坯寬度中心為坐標原點。Y軸為沿拉坯方向距彎月面距離，坐標原點在彎月面處。)

圖10是實施例第Ⅵ冷卻區(qū)關(guān)閉幅切冷卻回路時水流密度分布示意圖。(X軸為鑄坯寬度方向，鑄坯寬度中心為坐標原點。Y軸為沿拉坯方向距彎月面距離，坐標原點在彎月面處。)

圖11是冷卻段鑄坯表面實測兩個點的溫度與計算溫度曲線的對比圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述：

如圖1所示：板坯幅切控制系統(tǒng)包括：二冷區(qū)幾何系統(tǒng)，冷卻區(qū)系統(tǒng)，冷卻回路系統(tǒng)，噴嘴布置系統(tǒng)，水量控制系統(tǒng)。其中，二冷卻區(qū)結(jié)構(gòu)如圖2所示；將二冷區(qū)分成的8個冷卻區(qū)如圖3所示；冷卻區(qū)噴嘴布置如圖4所示。

一種板坯二冷水幅切控制方法，包括：

控制系統(tǒng)將二冷區(qū)分成若干個冷卻區(qū)，每個冷卻區(qū)建立適當冷卻回路并建立冷卻區(qū)與冷卻回路的對應關(guān)系；

建立噴淋管和噴嘴空間分布信息及對應關(guān)系，建立噴淋管和冷卻回路間的對應關(guān)系；

其中，至少一個冷卻區(qū)將原回路的部分噴嘴分離出來，增加幅切冷卻回路，所述幅切冷卻回路安置調(diào)節(jié)閥，單獨控制噴嘴的噴水量。

所述噴嘴設置在噴淋管上，建立噴淋管和噴嘴空間分布信息及其對應關(guān)系，以及噴淋管和冷卻回路的對應關(guān)系；建立幅切噴淋管與幅切冷卻回路的對應關(guān)系；建立冷卻回路系統(tǒng)與噴嘴布置系統(tǒng)間的對應關(guān)系，噴嘴布置系統(tǒng)與水量控制系統(tǒng)間的對應關(guān)系，通過控制冷卻回路上噴嘴來控制水量。

優(yōu)選地，增加幅切冷卻回路的冷卻區(qū)至少增加一個幅切冷卻回路。

在本發(fā)明中，打開所述幅切冷卻回路的調(diào)節(jié)閥，增大鑄坯的噴淋面積，關(guān)閉所述幅切冷卻回路的調(diào)節(jié)閥，減小鑄坯的噴淋面積。

本發(fā)明中，根據(jù)噴淋管結(jié)構(gòu)定義輥間噴嘴空間布置。建立噴淋管分布信息時，在噴淋管(pipe)結(jié)構(gòu)中新增一個控制參數(shù)：噴淋管pipe(i).d，i表示第i個噴淋管，d表示是否為幅切噴淋管。如果不是幅切噴淋管，噴淋管的方向沿鑄坯寬度方向布置，垂直于拉坯方向。如果是幅切噴淋管，噴淋管的方向沿拉坯方向布置，垂直于鑄坯寬度方向。

本發(fā)明中，根據(jù)鑄坯尺寸大小，調(diào)節(jié)幅切冷卻回路和原冷卻回路的開與關(guān)從而滿足鑄坯的冷卻。在確定噴淋管的空間位置后，根據(jù)噴嘴與噴淋管的相對應關(guān)系，確定噴嘴的空間分布，噴嘴按照不同冷卻區(qū)進行不同排布地設置在噴淋管上。確定噴嘴的空間分布后，就可求得噴嘴噴射在鑄坯表面的水流密度分布，進行溫度計算，并繪制溫度曲線圖。

以縱橫鋼廠幅切改造為例說明本發(fā)明的控制方法

將二冷區(qū)劃分成8個冷卻區(qū)，各8個冷卻區(qū)建立冷卻回路并建立對應關(guān)系；

具體的8個冷卻區(qū)與18個冷卻回路間的對應關(guān)系如下表所示：

第Ⅰ冷卻區(qū)的窄邊設置冷卻回路1，內(nèi)弧和外弧設置冷卻回路2；

第Ⅱ冷卻區(qū)的內(nèi)弧和外弧設置冷卻回路3；

第Ⅲ冷卻區(qū)的內(nèi)弧和外弧設置冷卻回路4；

第Ⅳ冷卻區(qū)的內(nèi)弧設置冷卻回路5，外弧設置冷卻回路6；

第Ⅴ冷卻區(qū)的內(nèi)弧設置內(nèi)弧中部冷卻回路7和內(nèi)弧邊部冷卻回路8，外弧設置外弧中部冷卻回路9和外弧邊部冷卻回路10；

第Ⅵ冷卻區(qū)的內(nèi)弧設置內(nèi)弧中部冷卻回路11和內(nèi)弧邊部冷卻回路12，外弧設置外弧中部冷卻回路13和外弧邊部冷卻回路14；

第Ⅶ冷卻區(qū)的內(nèi)弧設置冷卻回路15，外弧設置冷卻回路16

第Ⅷ冷卻區(qū)的內(nèi)弧設置冷卻回路17，外弧設置冷卻回路18

建立噴淋管和噴嘴空間分布信息及對應關(guān)系，建立噴淋管和冷卻回路間的對應關(guān)系；

每個冷卻回路建立適當噴淋管個數(shù)，具體對應關(guān)系如下表所示：

噴淋管的空間位置確定后，確定噴嘴在噴淋管上空間分布。

不同型號的噴淋管對應不同種類的噴嘴，不同種類的噴嘴，其噴射角度和噴射的形狀不同。本發(fā)明中，有6種不同的噴嘴，具體噴淋管和噴嘴的對應關(guān)系如下表所示：

如圖5所示，第Ⅴ冷卻區(qū)，6個噴嘴交錯布置，其中同排相鄰兩個噴嘴間間距為450mm，噴嘴距離鑄坯表面280mm，各噴嘴噴射角度為95°。

將第Ⅴ冷卻區(qū)內(nèi)弧和外弧的位于前后兩排兩側(cè)的各兩個噴嘴分離出來，形成內(nèi)弧邊部冷卻回路8和外弧邊部冷卻回路10，剩余的中部噴嘴使用原有回路形成內(nèi)弧中部冷卻回路7和外弧中部冷卻回路9。在內(nèi)弧邊部冷卻回路8和外弧邊部冷卻回路10上分別設置調(diào)節(jié)閥，分別控制噴水量。

原來第Ⅴ冷卻區(qū)內(nèi)外弧共有兩個回路，現(xiàn)在變?yōu)樗膫€回路，且每個回路都單獨控制水量，通過調(diào)節(jié)閥控制噴嘴的開關(guān)，從而控制噴淋面積。

根據(jù)板坯澆鑄需要，同時打開內(nèi)弧中部冷卻回路7，外弧中部冷卻回路9，內(nèi)弧邊部冷卻回路8和外弧邊部冷卻回路10時，二冷水在鑄坯橫向上的覆蓋最大寬度為1650mm。

根據(jù)板坯澆鑄需要，關(guān)閉內(nèi)弧邊部冷卻回路8和外弧邊部冷卻回路10，只打開內(nèi)弧中部冷卻回路7和外弧內(nèi)部冷卻回路9時，二冷水在鑄坯橫向上的覆蓋最大寬度為1020mm。

如果當鑄坯的斷面較寬時，將內(nèi)弧邊部冷卻回路8和內(nèi)弧中部冷卻回路7的調(diào)節(jié)閥分別同時打開，增大噴淋在鑄坯上的水流面積，使得鑄坯邊部冷卻更均勻。水流密度分布如圖7所示。噴淋面積比較寬。(X軸為鑄坯寬度方向，鑄坯寬度中心為坐標原點。Y軸為沿拉坯方向距彎月面距離，坐標原點在彎月面處，X軸Y軸單位為m。噴淋面積大約在橫坐標的-0.75到+0.75處，由圖可以此時噴淋面積比較大。圖7-圖10均依照此規(guī)則。)

如果當鑄坯的斷面較窄時，將內(nèi)弧邊部冷卻回路8的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，減小噴淋在鑄坯邊部的水流面積，使得鑄坯邊部冷卻更均勻。水流密度分布如圖8所示。經(jīng)過幅切控制使得噴淋面積減小。(噴淋面積大約在橫坐標的-0.35到+0.35處，由圖可以此時噴淋面積比較小。)

如圖6所示，第Ⅵ冷卻區(qū)，6個噴嘴交錯布置，其中同排相鄰兩個噴嘴間間距為440mm，噴嘴距離鑄坯表面2120mm，各噴嘴噴射角度為135°。

將第Ⅵ冷卻區(qū)內(nèi)弧和外弧的位于前后兩排兩側(cè)的各兩個噴嘴分離出來，形成內(nèi)弧邊部冷卻回路12和外弧邊部冷卻回路14，剩余的中部噴嘴使用原有回路形成內(nèi)弧中部冷卻回路11和外弧中部冷卻回路13。在內(nèi)弧邊部冷卻回路12和外弧邊部冷卻回路14上分別設置調(diào)節(jié)閥，分別控制噴水量。

原來第Ⅵ冷卻區(qū)內(nèi)外弧共有兩個回路，現(xiàn)在變?yōu)樗膫€回路，且每個回路都單獨分別控制水量，通過調(diào)節(jié)閥控制噴嘴的開關(guān)，從而控制噴淋面積。

根據(jù)板坯澆鑄需要，同時打開內(nèi)弧中部冷卻回路11，外弧中部冷卻回路13，內(nèi)弧邊部冷卻回路12和外弧邊部冷卻回路14時，二冷水在鑄坯橫向上的覆蓋最大寬度為1650mm。

根據(jù)板坯澆鑄需要，關(guān)閉內(nèi)弧邊部冷卻回路12和外弧邊部冷卻回路14，只打開內(nèi)弧中部冷卻回路11和外弧內(nèi)部冷卻回路13時，二冷水在鑄坯橫向上的覆蓋最大寬度為1420mm。

如果當鑄坯的斷面較寬時，將內(nèi)弧邊部冷卻回路12和內(nèi)弧中部冷卻回路11的調(diào)節(jié)閥分別打開，增大噴淋在鑄坯上的水流面積，使得鑄坯邊部冷卻更均勻。水流密度分布如圖9所示。噴淋面積比較寬。(噴淋面積大約在橫坐標的-0.75到+0.75處，由圖可以此時噴淋面積比較大。)

如果當鑄坯的斷面較窄時，將內(nèi)弧邊部冷卻回路12的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，減小噴淋在鑄坯邊部的水流面積，使得鑄坯邊部冷卻更均勻。水流密度分布如圖10所示。經(jīng)過幅切控制使得噴淋面積減小。(噴淋面積大約在橫坐標的-0.35到+0.35處，由圖可以此時噴淋面積比較小。)

改造后二冷區(qū)的冷卻回路總數(shù)為18個。如果澆鑄窄段面板坯，關(guān)閉新增加的邊部冷卻回路，就可以控制噴嘴噴淋面積，從而使鑄坯冷卻強度更均勻，鑄坯腳步表面出現(xiàn)裂紋的幾率減小。

在冷卻板坯時，可以根據(jù)板坯澆鑄需要，通過控制內(nèi)弧邊部冷卻回路，內(nèi)弧中部冷卻回路，外弧邊部冷卻回路和外弧中部冷卻回路的開關(guān)和流量的大小，從而改變噴淋面積，實現(xiàn)邊部噴嘴與中部噴嘴的冷卻范圍和冷卻強度的變化，達到所期望的幅切目的，使得板坯冷卻更均勻。

在本發(fā)明中，每條幅切冷卻回路均可以單獨控制噴嘴的噴水量，噴水范圍的大小需結(jié)合板坯寬度變化范圍、設備結(jié)構(gòu)等條件進行綜合分析，然后控制各條幅切冷卻回路和冷卻回路的開與關(guān)。

經(jīng)二冷溫度場仿真計算與現(xiàn)場試驗確定：通過本發(fā)明精確控制水量的設定使得鑄坯表面溫度趨于理想的目標溫度。其中對二冷區(qū)內(nèi)弧表面寬度方向上2個點進行測溫，所得兩次測溫溫度在計算溫度曲線上，故，冷卻段鑄坯表面實測溫度與目標表面溫度(計算溫度)一致，使得本發(fā)明板坯二冷水幅切控制方法更加精準。冷卻段鑄坯表面實測兩點溫度與目標表面溫度(計算溫度曲線)對比如圖11所示。采用網(wǎng)格技術(shù)模擬連鑄機生產(chǎn)鑄坯，得到鑄坯網(wǎng)格，橫坐標：7號扇形段入口處鑄坯內(nèi)弧表面寬度方向網(wǎng)格節(jié)點編號，縱坐標：溫度(℃)。

綜上所述，本發(fā)明板坯二冷水幅切控制方法，通過增加幅切冷卻回路，根據(jù)工藝需求精確控制、靈活調(diào)節(jié)幅切噴淋面積，大大減少了在澆鑄寬度尺寸小的鑄坯時出現(xiàn)角部過冷，引起角部裂紋的幾率，使得板坯表面冷卻更均勻，從而提高了鑄坯質(zhì)量。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。