專利名稱：一種以受力為控制目標的連鑄機輥縫控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以受力為控制目標的連鑄機輥縫控制方法，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)晶器和多個扇形段(一般一臺鑄機有 10 - 16個扇形段)組成的設(shè)備中連續(xù)凝固，形成含有一定長度液芯的鑄坯，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，多個扇形段形成的輥縫還需要設(shè)計成連續(xù)收縮的錐度， 用來補償鑄坯的凝固收縮量。如果扇形段不能對鑄坯進行有效地支撐，輕微時可造成板坯偏析、疏松、縮孔和裂紋等缺陷，嚴重時還會導(dǎo)致板坯鼓肚缺陷；如果輥縫收縮過緊，扇形段對鑄坯的支撐力太大，則會導(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)定鑄機生產(chǎn)和提高鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。由多個扇形段組成的輥縫控制制度是鑄機生產(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)，對鑄機澆鋼的正常進行和鑄坯質(zhì)量有重要意義。目前，輥縫控制方法分為靜態(tài)和動態(tài)兩類，靜態(tài)輥縫控制方法是指在澆鋼前對各扇形段輥縫收縮值按設(shè)定值設(shè)置好后，澆鋼過程中不再對輥縫進行調(diào)整；動態(tài)輥縫控制方法是指在澆鋼過程中依據(jù)工藝參數(shù)的變化可以動態(tài)調(diào)整各區(qū)域的輥縫收縮值。不管是靜態(tài)還是動態(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，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到對鑄坯凝固收縮補償?shù)哪康?，同時保持對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的位移值來實現(xiàn)對輥縫的控制，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發(fā)生形變，導(dǎo)致位移值出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。根據(jù)實際檢測，不同扇形段在受力條件下的形變量在2. 5-3. 3_之間，遠遠超過了輥縫的控制精度0. 01_。因此，由于扇形段受力形變造成的位移傳感器漂移，使顯示的輥縫值與實際值出現(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，鑄機的輥縫控制會偏離目標，導(dǎo)致鑄坯出現(xiàn)鼓肚，甚至會發(fā)生漏鋼和滯坯等連鑄生產(chǎn)事故，對生產(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的連鑄機輥縫控制方法，不受位移傳感器漂移的影響，提高了鑄機的控制水平，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的連鑄機輥縫控制方法，利用安置在扇形段內(nèi)的壓力傳感器檢測扇形段的受力情況，以各扇形段的受力為控制目標來實現(xiàn)連鑄機輥縫的控制；在澆鋼前設(shè)定各扇形段受力目標值，澆鋼過程中當實際受力值小于目標值時，扇形段采取收縮輥縫的方式；而當實際受力值大于目標值時，扇形段則采取釋放輥縫的方式。本發(fā)明可以動態(tài)的控制各扇形段內(nèi)鑄坯的受力在一個合理的范圍，保證了輥縫的收縮錐度，能有效地控制鑄坯質(zhì)量，還能保護扇形段輥子的過度磨損和避免滯坯事故。本發(fā)明具體步驟如下
a、連鑄機各扇形段安裝液壓驅(qū)動系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，利用計算機控制扇形段液壓缸的自動升降行程，實現(xiàn)連鑄機輥縫的自動化控制；
b、在連鑄機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；
c、在連鑄機上建立以扇形段受力為控制目標的輥縫控制系統(tǒng)，各扇形段在開澆基準輥縫的條件下，按照設(shè)定的受力目標值來控制連鑄機輥縫，實現(xiàn)連鑄生產(chǎn)。上述步驟c具體內(nèi)容如下在開澆基準輥縫的條件下，按照連鑄機各扇形段所在的區(qū)域，依據(jù)連鑄機設(shè)計參數(shù)和連鑄工藝參數(shù)，對各扇形段進行分區(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)四個區(qū)域，對各區(qū)扇形段受力目標值進行設(shè)置，液相區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在30-60t，矯直區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在60-90t，凝固區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在90-150t,固相區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在20_40t,以上受力目標值可以依據(jù)鑄還質(zhì)量要求進行動態(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，對各扇形段進行受力計算，以扇形段受力為輥縫控制目標，調(diào)整扇形段的位移量，當實際受力小于目標受力時，采取收縮輥縫的方式，反之亦然，使扇形段受力達到控制目標值范圍，實施連鑄澆鋼生產(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作用力與反作用力，當輥縫收縮較小時，鑄坯和扇形段的受力相對較小，當輥縫收縮增大時，鑄坯和扇形段的受力均會隨之增大。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，不能真實反映實際輥縫值，而扇形段和鑄坯的受力則能真實地反應(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)明的積極效果對比背景技術(shù)的連鑄機輥縫控制方法，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，提高了鑄機的控制水平，改善了鑄坯的質(zhì)量。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。在實施例中，包括以下幾個步驟a、連鑄機各扇形段安裝液壓驅(qū)動系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，利用計算機控制扇形段液壓缸的自動升降行程，實現(xiàn)連鑄機輥縫的自動化控制；
b、在連鑄機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；
在常規(guī)連鑄機的設(shè)備基礎(chǔ)上，在每個扇形段液壓缸上分別安裝壓力傳感器和位移傳感器，其信號傳輸?shù)竭B鑄機PLC控制系統(tǒng)，扇形段的驅(qū)動由鑄機PLC控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，由計算機組成網(wǎng)絡(luò)，與PLC系統(tǒng)進行連接并發(fā)送控制指令實現(xiàn)鑄機各扇形段的自由升降控制。C、在連鑄機上建立以扇形段受力為控制目標的輥縫控制系統(tǒng)，各扇形段在開澆基準輥縫的條件下，按照設(shè)定的受力目標值來控制連鑄機輥縫，實現(xiàn)連鑄生產(chǎn)；
建立輥縫控制系統(tǒng)，依據(jù)鑄機設(shè)計參數(shù)和工藝參數(shù)，對扇形段進行動態(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)四個區(qū)域，設(shè)置各區(qū)域扇形段的受力控制目標范圍，并利用計算機采集的各扇形段上壓力傳感器和位移傳感器反饋的信號，對各扇形段進行實時受力計算，并與各區(qū)域扇形段設(shè)置的受力目標值進行比較，如果受力計算的壓力值小于設(shè)置的目標壓力值時，輥縫控制系統(tǒng)自動調(diào)整液壓缸內(nèi)上下腔體的油壓，收縮輥縫，使扇形段所受的實際壓力值增加，直到逐步接近設(shè)置的控制目標；反之則釋放輥縫，使扇形段受力減小，接近設(shè)置的受力目標值。實施例I :板坯連鑄機，斷面1800mmX230mm，鑄機結(jié)構(gòu)0號為足輥段，共I — 10號扇形段。澆注鋼種Q235A，連鑄號20100237，連澆爐數(shù)共17爐，選取第4爐，爐號 90502269，中間包溫度1543°C，拉速0. 90-0. 95m/min。液相區(qū)第I 一 4號扇形段的受力目標范圍設(shè)置為50 — 60t，矯直區(qū)第5，6號扇形段的受力目標范圍設(shè)置為60-80t，凝固區(qū)第 7，8號扇形段的受力目標范圍設(shè)置在90-100t，固相區(qū)第9，10號扇形段受力目標范圍設(shè)置為30t?？刂菩Ч麑υ摖t次鑄坯取樣四塊，進行酸洗檢驗，鑄坯內(nèi)部偏析其中三塊為C類 I. 5，一塊為 C 類 2. O。實施例2 :板坯連鑄機，斷面1800mmX230mm，鑄機結(jié)構(gòu)0號為足輥段，共I — 10號扇形段。澆注鋼種Q345B，連鑄號20100760，連澆爐數(shù)共16爐，選取第3爐，爐號 90401347，中間包溫度1541 °C，拉速0.85-0. 90m/min。液相區(qū)第I 一 4號扇形段的受力目標范圍設(shè)置為40 — 50t，矯直區(qū)第5，6號扇形段的受力目標范圍設(shè)置為50-80t，凝固區(qū)第 7 - 9號扇形段的受力目標范圍設(shè)置在90-120t，固相區(qū)第10號扇形段受力目標范圍設(shè)置為40t?？刂菩Ч麑υ摖t次鑄坯取樣五塊，進行酸洗檢驗，鑄坯內(nèi)部偏析其中四塊為C類 I. 0，一塊為 C 類 I. 5。實施例3 :板坯連鑄機，斷面1800mmX230mm，鑄機結(jié)構(gòu)0號為足輥段，共I — 10號扇形段。澆注鋼種A36，連鑄號20091985，連澆爐數(shù)共9爐，選取第8爐，爐號=90807663, 中間包溫度1546°C，拉速0. 85-0. 9m/min。液相區(qū)第I 一 4號扇形段的受力目標范圍設(shè)置為50 — 60t,矯直區(qū)第5,6號扇形段的受力目標范圍設(shè)置為60-90t,凝固區(qū)第7 — 9號扇形段的受力目標范圍設(shè)置在110-150t，固相區(qū)第10號扇形段受力目標范圍設(shè)置為30t。 控制效果對該爐次鑄坯取樣五塊，進行酸洗檢驗，鑄坯內(nèi)部偏析級別其中兩塊為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的連鑄機輥縫控制方法，其特征在于利用安置在扇形段內(nèi)的壓力傳感器檢測扇形段的受力情況，以各扇形段的受力為控制目標來實現(xiàn)連鑄機輥縫的控制；在澆鋼前設(shè)定各扇形段受力目標值，澆鋼過程中當實際受力值小于目標值時，扇形段采取收縮輥縫的方式；而當實際受力值大于目標值時，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的連鑄機輥縫控制方法，其特征在于具體步驟如下A、連鑄機各扇形段安裝液壓驅(qū)動系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，利用計算機控制扇形段液壓缸的自動升降行程，實現(xiàn)連鑄機輥縫的自動化控制；b、在連鑄機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；c、在連鑄機上建立以扇形段受力為控制目標的輥縫控制系統(tǒng)，各扇形段在開澆基準輥縫的條件下，按照設(shè)定的受力目標值來控制連鑄機輥縫，實現(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的連鑄機輥縫控制方法，其特征在于上述步驟c具體內(nèi)容如下在開澆基準輥縫的條件下，按照連鑄機各扇形段所在的區(qū)域， 依據(jù)連鑄機設(shè)計參數(shù)和連鑄工藝參數(shù)，對各扇形段進行分區(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)四個區(qū)域，對各區(qū)扇形段受力目標值進行設(shè)置，液相區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在30_60t,矯直區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在60_90t,凝固區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在 90-150t,固相區(qū)受力目標值范圍設(shè)置在20-40t，以上受力目標值可以依據(jù)鑄坯質(zhì)量要求進行動態(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，對各扇形段進行受力計算，以扇形段受力為輥縫控制目標，調(diào)整扇形段的位移量，當實際受力小于目標受力時，采取收縮輥縫的方式，反之亦然，使扇形段受力達到控制目標值范圍，實施連鑄澆鋼生產(chǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述之一種以受力為控制目標的連鑄機輥縫控制方法，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，其信號傳輸?shù)竭B鑄機PLC控制系統(tǒng)，扇形段的驅(qū)動由鑄機PLC控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，由計算機組成網(wǎng)絡(luò)，與PLC系統(tǒng)進行連接并發(fā)送控制指令實現(xiàn)鑄機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的連鑄機輥縫控制方法，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)的壓力傳感器檢測扇形段的受力情況，以各扇形段的受力為控制目標來實現(xiàn)連鑄機輥縫的控制；在澆鋼前設(shè)定各扇形段受力目標值，澆鋼過程中當實際受力值小于目標值時，扇形段采取收縮輥縫的方式；而當實際受力值大于目標值時，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)，同時扇形段的輥耗可降低約50%。
文檔編號B22D11/18GK102601334SQ20121009517
公開日2012年7月25日 申請日期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 申請人:河北鋼鐵集團有限公司