本發(fā)明涉及一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，屬于冶金行業(yè)連鑄方法。

背景技術：

1、汽車板鋼生產對鋼中非金屬夾雜物的控制要求非常高，這是因為不當的結晶器內鋼液流動形態(tài)會導致結晶器液面失穩(wěn)，發(fā)生卷渣，嚴重時影響鑄坯的質量，導致鑄坯缺陷。

2、隨著鋼鐵企業(yè)的高效生產，連鑄拉速逐步提高，有些鋼廠已經突破2.0?m/min，然而拉速的提高對結晶器內鋼液的流動帶了顯著影響，尤其會增大結晶器內鋼液的表面流速，當表面流速超過0.5?m/s時，會容易引發(fā)液面波動，造成鑄坯的質量缺陷。

3、傳統汽車板鋼冶金工藝強調要形成均衡的上回流和下回流，其中上回流的作用主要為：（1）向結晶器上方鋼液供熱，以利于保護渣熔化，并降低初生坯殼不均勻程度；（2）促進非金屬夾雜物隨上回流向上運動，相互碰撞、聚合為較大尺寸夾雜物，浮出鋼液而被去除。為此，汽車板鋼生產鋼企大都采用較小的浸入式水口出口角度15°和較淺的水口浸入深度110-150?mm。

4、但通過對連鑄結晶器內鋼水流動特征進行研究發(fā)現，較小的出口角度的浸入式水口，除了易引發(fā)液面波動和表面流速較大以外，還存在由于浸入式水口下方區(qū)域鋼液湍動能低，兩側下回流周期性地向中心聚攏，使浸入式水口下方區(qū)域湍動能變強，然后再向外區(qū)域耗散，導致結晶器內鋼液流場發(fā)生周期性紊亂、液面水平擺動、波動加劇的問題，增加了保護渣卷入鋼液被凝固坯殼捕捉成為鋼中大型夾雜物的可能性，特別地當鑄坯斷面大于1800?mm時，以上問題更加嚴重。因此，如何通過綜合優(yōu)化現有連鑄技術及控制方法，有效地控制板坯連鑄結晶器內的液面波動，是本領域技術人員目前需要急需解決的技術問題。

5、目前國內外學者和技術人員對常規(guī)板坯下結晶器內水口側孔的不合理結構導致的液面周期性紊亂缺少系統研究，同時尚無學者和技術人員研究通過綜合調整pid控制系統和塞棒旋轉和抖動的模式控制結晶器不同類型的液面波動的方法。

技術實現思路

1、本發(fā)明目的是提供一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，通過改變水口結構、水口插入深度、調節(jié)液面控制系統的pid參數和控制塞棒抖動功能等方法，可以有效地消除結晶器液面的周期性紊亂，控制結晶器液面波動，減少了由于液面波動導致的卷渣缺陷，提高了鑄坯的產品質量；同時可以有效地減少由于液面紊亂導致的停澆、漏鋼等生產事故，有效地解決了背景技術中存在的上述問題。

2、本發(fā)明的技術方案是：一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，包含以下步驟：

3、（1）優(yōu)化連鑄結晶器浸入式水口的結構，抑制鋼液流場的動態(tài)失穩(wěn)；

4、（2）增加水口浸入深度；

5、（3）調節(jié)液面控制系統的pid參數，提高液面控制系統的穩(wěn)定性及適用性；

6、（4）開啟塞棒抖動功能，改變水口內鋼液的流動狀態(tài)，抑制結晶器液面紊亂。

7、所述步驟（1）中，水口傾角由15度增加至25度，浸入式水口的側孔形狀制作為橢圓形。

8、所述步驟（2）中，浸入式水口插入深度，即側孔口上沿到結晶器液面的距離，達到150?mm。

9、所述步驟（3）中，當結晶器液面出現周期性波動時，在允許范圍內增加調節(jié)控制系統的比例增益部分kp；②當結晶器液面發(fā)生波動中心值偏離標準值時，在允許范圍內減小積分增益部分ki；③當結晶器的液面波動的振動噪音較高時，在允許的范圍內減少微分增益部分kd。

10、所述比例增益部分kp調整的允許范圍為0.6-2.0，積分增益部分ki調整的允許范圍為0.08-0.3，微分增益部分kd調整的允許范圍為0.05-0.2；

11、調整液面控制系統的pid值，若結晶器液面良好，波動值小于5?mm，則kp=0.8，kd=0.5，ki=0.05；若結晶器液面稍差，?20%的液面波動值為5-8?mm時，則需將pid參數調整為kp=1.2，kd=0.15，ki=0.1；若結晶器液面波動值較大，?10%的液面波動值超過10?mm時，則將pid參數調整為kp=1.5，kd=0.1，ki=0.06；以上情況當液面波動趨于穩(wěn)定后，將pid參數調整為原有數值。

12、所述步驟（4）中，①澆次第一爐澆鑄結束后，從結晶器內鋼水液面穩(wěn)定后開始計時，10?min后開啟塞棒旋轉抖動功能；②澆鑄的前四爐塞棒抖動采用模式一，旋轉頻率為2hz，上下抖動頻率為5?hz，抖動幅度為1?mm；③澆鑄四爐以后，根據結晶器的液面波動情況，采用不同的塞棒抖動模式：a.若液面波動狀況良好，則保持塞棒抖動模式一；b.若液面波動曲線出現較多跳點，則將塞棒抖動切換至模式二，旋轉頻率為1?hz，上下抖動頻率為2?hz，抖動幅度為1.5?mm，若無法改善跳點的出現，則關閉塞棒抖動；c.若液面波動曲線出現無規(guī)律的較大波動，則將塞棒抖動切換至模式三，旋轉頻率為5hz，上下抖動頻率為10hz，抖動幅度為1.0?mm。

13、本發(fā)明的有益效果是：通過改變水口結構、水口插入深度、調節(jié)液面控制系統的pid參數和控制塞棒抖動功能等方法，可以有效地消除結晶器液面的周期性紊亂，控制結晶器液面波動，減少了由于液面波動導致的卷渣缺陷，提高了鑄坯的產品質量；同時可以有效地減少由于液面紊亂導致的停澆、漏鋼等生產事故。

技術特征：

1.一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，其特征在于包含以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，其特征在于：所述步驟（1）中，水口傾角由15度增加至25度，浸入式水口的側孔形狀制作為橢圓形。

3.根據權利要求1所述的一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，浸入式水口插入深度，即側孔口上沿到結晶器液面的距離，達到150mm。

4.根據權利要求1所述的一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，其特征在于：所述步驟（3）中，當結晶器液面出現周期性波動時，在允許范圍內增加調節(jié)控制系統的比例增益部分kp；②當結晶器液面發(fā)生波動中心值偏離標準值時，在允許范圍內減小積分增益部分ki；③當結晶器的液面波動的振動噪音較高時，在允許的范圍內減少微分增益部分kd。

5.根據權利要求4所述的一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，其特征在于：所述比例增益部分kp調整的允許范圍為0.6-2.0，積分增益部分ki調整的允許范圍為0.08-0.3，微分增益部分kd調整的允許范圍為0.05-0.2；

6.根據權利要求1所述的一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，其特征在于：所述步驟（4）中，①澆次第一爐澆鑄結束后，從結晶器內鋼水液面穩(wěn)定后開始計時，10min后開啟塞棒旋轉抖動功能；②澆鑄的前四爐塞棒抖動采用模式一，旋轉頻率為2?hz，上下抖動頻率為5?hz，抖動幅度為1?mm；③澆鑄四爐以后，根據結晶器的液面波動情況，采用不同的塞棒抖動模式：a.若液面波動狀況良好，則保持塞棒抖動模式一；b.若液面波動曲線出現較多跳點，則將塞棒抖動切換至模式二，旋轉頻率為1?hz，上下抖動頻率為2?hz，抖動幅度為1.5?mm，若無法改善跳點的出現，則關閉塞棒抖動；c.若液面波動曲線出現無規(guī)律的較大波動，則將塞棒抖動切換至模式三，旋轉頻率為5hz，上下抖動頻率為10hz，抖動幅度為1.0?mm。

技術總結
本發(fā)明涉及一種消除大斷面板坯結晶器內鋼液液面紊亂的方法，屬于冶金行業(yè)連鑄方法技術領域。本發(fā)明的技術方案是：優(yōu)化連鑄結晶器浸入式水口的結構，抑制鋼液流場的動態(tài)失穩(wěn)；增加水口浸入深度；調節(jié)液面控制系統的PID參數，提高液面控制系統的穩(wěn)定性及適用性；開啟塞棒抖動功能，改變水口內鋼液的流動狀態(tài)，抑制結晶器液面紊亂。本發(fā)明的有益效果是：可以有效地消除結晶器液面的周期性紊亂，控制結晶器液面波動，減少了由于液面波動導致的卷渣缺陷，提高了鑄坯的產品質量；同時可以有效地減少由于液面紊亂導致的停澆、漏鋼等生產事故。

技術研發(fā)人員：張濤,鄧建軍,陳軍利,高福彬,閆龍格,鞏彥坤,周丹,史進強
受保護的技術使用者：邯鄲鋼鐵集團有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19