減少方坯尾部縮孔的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鑄坯連鑄過程控制方法，具體說涉及一種用于方坯連鑄機的減少 尾坯縮孔的控制方法。
【背景技術】
[0002] 連鑄是一種將鋼水連續澆鑄成鑄坯的生產工藝，其主要流程如圖1所示：使盛有 鋼水1的鋼包(又稱大包)2通過其底部的水口 3將鋼水注入中間包4,使中間包4底部水口 3b將鋼水分配到各流結晶器5,鋼水在結晶器5中經過一次冷卻形成坯殼，經過扇形段二次 冷卻區二次冷卻和拉矯機7矯直后，連續形成符合工藝要求的鑄坯10,然后經輥道9輸出。 拉矯機包括位移傳感器7a、油缸7b和拉矯機壓下輥7c和下輥8b。
[0003] 連鑄坯10的尾部縮孔是一種不可避免的缺陷，主要產生在連鑄終澆爐鑄坯末尾。 連鑄終澆期間，由于注入結晶器5的鋼流減小并最終停止注入，尾部鋼液凝固收縮時留下 的體積空隙得不到有效補充，加劇鑄坯尾部中心部位縮孔的形成。這種縮孔組織十分疏松， 對鋼材性能會產生嚴重影響，只能作為缺陷進行切廢處理。一般生產廠都規定在每個澆次 終澆后，在終澆爐的鑄坯尾部切除帶有縮孔的殘材，以防止缺陷坯流入下游工序或終端用 戶而發生質量事故，因此會造成一定的坯材損失。
[0004] 目前生產中低碳鋼（碳含量小于0. 5%)和低合金鋼（合金元素含量小于5%)的方 坯連鑄機，普遍采用的是滿足高生產率的常規拉矯壓力控制模式，即拉矯機7的壓下輥7c 在澆鑄全程只需要保持矯直和拉坯所需要的穩定壓力，并且采用"降速法"來控制和減少尾 坯的縮孔，即在終澆時，先降低拉矯機7的拉坯速度，以減少鑄坯10的液芯17a的深度，起 到補縮作用，待鑄坯尾部拉出結晶器5后，再提高拉坯速度，期間保持拉矯機7的壓力不變。 其控制結構參見圖2。這種方法雖然可以一定程度上減少中低碳鋼和低合金鋼的尾坯縮孔 發生量，但是效果仍然不夠顯著。
[0005] 以意大利達涅利公司設計的320*425mm四流大方坯連鑄機為例，該鑄機生產中低 碳鋼和低合金鋼時，拉矯機在澆鑄全程采用常規拉矯壓力控制模式，拉矯機最大壓力不超 過15t，尾坯補縮采用降速方式，拉速從鋼種標準拉速下降到0. 3m/min，下降速率為0. 2m/ min2,尾坯縮孔長度平均控制在2. 5~3米的水平。
[0006] 除"降速法"外，其它與控制尾坯縮孔相關的技術還在中國發明專利第 CN201010562829. 2 和第 CN201010561300. 9 號中揭示：
[0007] 在中國專利第CN201010562829. 2號中揭示一種通過長水口補澆消除連鑄鋼錠中 心縮孔與疏松的方法，該方法是通過拉坯結束后，將一特定尺寸的長水口由鋼錠頂部插入 其中心一定深度，補澆鋼水；隨鋼水不斷澆入，長水口逐漸上升，直至到達鋼錠頂部。采用該 種長水口補澆鋼水的方法補充凝固收縮所需的金屬液，從而達到減輕并消除連鑄鋼錠中心 縮孔的目的。
[0008] 在中國專利第CN201010561300. 9號中揭示一種消除連鑄鋼錠中心縮孔和疏松的 方法，該方法是選擇與連鑄鋼錠具有相同或相近化學成分的一定尺寸的金屬棒，采用旋轉 置入方法，將金屬棒插入連鑄鋼錠軸心，借助連鑄鋼錠中心液芯的熱量將金屬棒融化，實現 金屬液芯與金屬棒的冶金結合，從而達到減輕并消除連鑄鋼錠中心縮孔的目的。
[0009] 以上兩種方法在連續自動化生產線上實際操作難度大，自動化程度低。

【發明內容】

[0010] 本發明的目的在于提供一種方坯連鑄機減少尾坯縮孔的自動控制方法，解決常規 拉矯壓力控制模式下的方坯尾部縮孔量大的問題，從而減少鑄坯質量損失，提高連鑄機的 收得率。
[0011] 本發明的一種方坯連鑄機減少尾坯縮孔的自動控制方法，包括以下步驟：
[0012] 在實施壓縮控制的拉矯機壓下輥油缸上配置位置傳感器，使其檢測信號反饋到控 制系統，用于反映拉矯機壓下輥的實際位置；
[0013] 確定尾坯壓縮作用范圍：通過模型計算機的溫度場分布計算，獲得鑄坯在各臺拉 矯機下的固相率，控制系統自動選擇位于固相率fs=0. 2-0. 7區間內的拉矯機作為尾坯壓 縮的作用范圍；
[0014] 確定各拉矯機在尾述上的壓縮量：在壓縮作用范圍內米用多機架分步壓縮方 式，對于中低碳鋼和低合金鋼，每一流的總壓縮量設定在6-12_之間，單機壓縮量設定在 2_4mm之間；
[0015] 當滿足壓縮啟動條件后，逐臺將壓縮范圍內的各拉矯機從壓力控制方式切換到位 置控制方式，并根據設定的壓縮量，通過位置閉環調節調節各壓下輥油缸位移量，使各拉矯 機壓下輥達到設定的壓下位置；
[0016] 實施尾坯引拔時的局部降速過程：在中間包鋼水重量減少到預設量W1時，降低拉 矯機的拉坯速度，當鑄坯尾部離開結晶器后，拉坯速度恢復到標準拉速；以及
[0017] 當滿足壓縮終止條件后，逐臺將位于壓縮范圍內的拉矯機退出位置控制，并自動 抬起壓下輥，結束尾坯壓縮過程。
[0018] 其中，鑄坯在連鑄機的弧形段內各點上的固相率是根據鋼種、過熱度、冷卻強度、 拉速參數，通過冶金模型計算機經過溫度場分布模型計算來獲得。
[0019] 尾坯壓縮控制的啟動點設定在鑄機進入終澆尾坯引拔模式，并且中間包剩余鋼水 重量不少于預設量W 2的時候。預設量W2應滿足：W2 > Wmin+Ns*Lc*Wpm，其中Wmin是中間包最 低余鋼量，N s是鑄機流數，L。是尾坯壓縮作用范圍長度，Wpm是鑄坯米重。
[0020] 尾坯壓縮控制的啟動點是指拉矯機在終澆爐尾坯上投入壓縮作用的開始點。
[0021] 尾坯壓縮控制的終止點設定在鑄坯尾部點到達壓縮點前Im的時候，尾部點位置 的跟蹤通過安裝在拉矯機驅動輥電機上的角位移檢測裝置進行實時檢測。
[0022] 根據預先設定的拉矯機壓縮量，確定拉矯機壓下輥的設定位置，本臺拉矯機壓下 輥的設定位置=上臺拉矯機壓下輥的實際位置-本臺拉矯機設定的壓縮量。
[0023] 拉矯機從壓力控制模式切換到位置控制模式，是控制系統通過閉環調節，控制伺 服閥，調節油缸壓下力，使拉矯機壓下輥達到設定的壓縮量目標。
[0024] 鑄坯每移動一個拉矯機輥間距，控制系統自動把位于下個壓縮點上的拉矯機切換 到位置控制模式，并自動更新一次各臺拉矯機壓下輥的設定位置。
[0025] 當中間包鋼水重量減少到預設量W1時，系統自動將各流拉矯機的拉坯速度降低到 0. 3m/min，降速斜率設為0. 2m/min2,預設量W1應滿足=W1彡Wmin+N s*LM*Wpm，其中Wmin是中間 包最低余鋼量，Ns是鑄機流數，Lm是結晶器長度，Wpm是鑄坯米重。
[0026] 當尾坯位置跟蹤檢測到鑄坯尾部點離開結晶器后，該流拉矯機的拉速自動按 0. 2m/min2的上升斜率恢復到各鋼種的標準拉速。
[0027] 拉矯機在位置控制方式下的壓縮控制也可以通過拉矯機在壓力控制方式下的逐 輥增壓，近似達到使鑄坯擠壓變形的效果。
[0028] 本發明的有益效果是：本發明對終澆爐尾坯增加了壓縮控制，通過控制指定壓縮 點上的拉矯機壓下輥產生足夠的壓力，使尾坯厚度方向受到擠壓，產生一定的形變收縮，來 起到進一步減少方坯尾部縮孔的效果。本技術方案的實施，可以有效縮短方坯連鑄尾坯縮 孔長度，使連鑄尾坯的縮孔量減少20%以上。
【附圖說明】
[0029] 圖1是方坯連鑄機工藝流程示意圖；
[0030] 圖2是現有技術的減少尾坯縮孔的控制結構示意圖；
[0031] 圖3是壓縮控制的作用原理示意圖；
[0032] 圖4是實施本發明一個實施例的方坯連鑄機減少尾坯縮孔的自動控制方法的減 少尾坯縮孔的控制結構示意圖；
[0033] 圖5是本發明一個實施例的方坯連鑄機減少尾坯縮孔的自動控制方法的控制流 程圖。
【具體實施方式】
[0034] 為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具 體實施方式作詳細說明。首先需要說明的是，本發明并不限于下述【具體實施方式】，本領域的 技術人員應該從下述實施方式所體現的精神來理解本發明，各技術術語可以基于本發明的 精神實質來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構件采用相同的附圖標記表示。
[0035] 本發明的一種方坯連鑄機減少尾坯縮孔的自動控制方法，解決常規拉矯壓力控制 模式下的方坯尾部縮孔量大的問題，從而減少鑄坯質量損失，提高連鑄機的收得率。
[0036] 本發明方法的作用機理如圖3所示：在鑄坯凝固末端17c之前，由于鑄坯10中心 存在液芯17a，通過拉矯機壓輥8a的進一步下壓坯殼17b，使鑄坯10產生厚度方向的形變， 可以對鑄坯中心液芯17a產生擠壓作用，這種擠壓作用可以使鋼液在整個液相穴內產生流 動和補充，如圖中箭頭所示，從而抵消和補償部分由于凝固收縮引起的中心縮孔。
[0037] 如圖4和圖5所示，本發明的方法的方坯連鑄機減少尾坯縮孔的自動控制方法包 括以下步驟：
[0038] 在實施壓縮控制的拉矯機7的壓下輥7c的油缸7b上配置位置傳感器7a，使其檢 測信號反饋到控制系統，用于反映拉矯機壓下輥7c的實際位置；
[0039] 確定鑄坯10的尾坯壓縮作用范圍：通過模型計算機的溫度場分布計算，獲得鑄坯 10在各臺拉矯機7下的固相率，控制系統自動選擇位于固相率fS=O. 2-0. 7區間內的拉矯機 7作為尾坯壓縮的作用范圍；
[0040] 確定各拉矯機在尾坯上的壓縮量：在壓縮作用范圍內采用多機架分步壓縮方式， 對于中低碳鋼和低合金鋼每一流的總壓縮量設定在6-12mm之間，單機壓縮量設定在2-4_ 之間；
[0041] 當滿足壓縮啟動條件后，逐臺將壓縮范圍內的各臺拉矯機7從壓力控制方式切換 到位置控制方式，并根據設定的壓縮量，通過位置閉環調節調節各壓下輥7c的油缸7b的位 移量，使各拉矯機7的壓下輥7c達到設定的壓下位置；
[0042] 實施尾坯引拔時的局部降速過程：在中間包4的鋼水重量減少到預設量W1時，降 低拉矯機7的拉坯速度，當鑄坯10的尾部離開結晶器5后，拉坯速度恢復到標準拉速；
[0043] 當滿足壓縮終止條件后，逐臺將位于壓縮范圍內的拉矯機7退出位置控制，并自 動抬起壓下輥7c，結束尾坯壓縮過程。
[0044] 對于上述方案的特點、作用和效果作進一步具體說明如下：
[0045] 1.通過模型計算機的溫度場分布計算，獲得鑄坯在各臺拉矯