專利名稱：一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法及其結(jié)晶楔形坯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金連鑄領域，特別是一種使用結(jié)晶器進行熱調(diào)寬的方法及其所結(jié)晶出的楔形坯。
背景技術：
傳統(tǒng)的結(jié)晶器調(diào)寬方法必須將前一鋼種的尾坯拉出再重新調(diào)寬，重新打開中包的滑動水口，每次板坯斷面的改變就需要停產(chǎn)2小時以上。采用結(jié)晶器熱調(diào)寬技術可避免用傳統(tǒng)方式更換結(jié)晶器或停機在線冷態(tài)調(diào)整結(jié)晶器寬度，造成生產(chǎn)時間損失及二次開澆的原材料損耗，從而提升金屬收得率和生產(chǎn)作業(yè)率，提高鑄機產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。由于這種靈活連續(xù)的生產(chǎn)方式，結(jié)晶器熱調(diào)寬技術能給用戶帶來良好的經(jīng)濟效益。在國外，結(jié)晶器熱調(diào)寬技術已經(jīng)是板坯連鑄的標準配置；在國內(nèi)，結(jié)晶器在線熱調(diào)寬技術也一直高端用戶·廣泛采用。目前鋼廠比較常見的在線熱調(diào)寬方法是基于鑄坯收縮理論的，由于受氣隙和鑄坯阻力的影響，其調(diào)寬速度受到很大的限制，阻礙了生產(chǎn)率和鑄坯收得率的提高。如寶鋼連鑄機工藝要求錐度為3 16mm，澆注時的調(diào)寬速度調(diào)寬用2 10mm/min，調(diào)窄時用2 20mm/mino中冶賽迪的CN201455211U與CN201940565U分別公開了一種結(jié)晶器調(diào)寬裝置及一種結(jié)晶器寬面夾緊裝置。寶信的CN101334672A公開了一種循環(huán)“調(diào)錐-調(diào)幅-調(diào)錐”的方法，中冶南方的CN102240783A公開了一種用于大范圍連鑄結(jié)晶器在線調(diào)整寬度減小的方法，此類方法調(diào)寬過程極慢且調(diào)寬安全性難以保證。隨著連鑄生產(chǎn)越來越強調(diào)產(chǎn)能最大化，調(diào)寬速度和拉速已成為嚴重的限制性環(huán)節(jié)。因此，一種靈活、快速、安全、穩(wěn)定的結(jié)晶器熱調(diào)寬系統(tǒng)及方法，對于國內(nèi)外的鋼鐵企業(yè)來說，已經(jīng)顯得十分迫切與必要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，它可實現(xiàn)全拉速條件下結(jié)晶器在線寬度快速調(diào)整，滿足鑄坯寬度規(guī)格變化的要求，避免用傳統(tǒng)方式更換結(jié)晶器或停機在線冷態(tài)調(diào)整結(jié)晶器寬度造成生產(chǎn)時間損失及二次開澆的原材料損耗，從而提升金屬收得率和生產(chǎn)作業(yè)率,提高鑄機產(chǎn)能,降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的該目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，結(jié)晶器熱調(diào)寬的具體步驟如下
1)將結(jié)晶器窄邊定位在初始位置；
2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，達到中間預設位置后作勻減速曲線運動，在窄邊頂端運動過程中轉(zhuǎn)入步驟3)；
3)結(jié)晶器窄邊底端在頂端運動一段時間后，依照步驟2)所述窄邊頂端的軌跡進行運
動；
4)結(jié)晶器窄邊頂端和底端均達到目標設定位置，完成調(diào)寬過程。進一步，步驟2)所述結(jié)晶器窄邊頂端運動的具體步驟如下
2-1)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，其運動軌跡為一段弧度為O-^a曲線，當弧度達到Cf時，窄邊頂端達到最大運動速度，轉(zhuǎn)入步驟2-2)；
2-2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻減速曲線運動，運動軌跡為一段弧度為a -^O曲線，當弧度達到0時，窄邊頂端運動速度為0，結(jié)晶器窄邊頂端達到目標設定位置。進一步，步驟3)所述結(jié)晶器窄邊底端運動軌跡與頂端相同，并滯后于頂端，其滯后時間取決于液面高度、拉速及寬度變化方向。進一步，結(jié)晶器窄邊端部移動速度與拉速的合成速度^3=_tx;w，其中，V為窄邊端部移動速度，S為拉速，3與S的矢量夾角為結(jié)晶器窄邊端部當前曲線軌
VmVcVm Vc
跡對應的弧度，結(jié)晶器窄邊端部的移動速度大小隨拉速而變化，其合成速度方向始終為鑄坯殼包絡線的切線方向。進一步，調(diào)寬過程中結(jié)晶器窄邊任意點的移動速度與拉速的合成速度方向為所在點鑄坯殼包絡線的切線方向。進一步，結(jié)晶器窄邊運動軌跡由調(diào)寬開始時系統(tǒng)動態(tài)生成，運動軌跡中的曲線半徑取決于調(diào)寬開始時的鋼水成分，鋼水溫度；運動軌跡中的曲線弧度取決于調(diào)寬開始時寬度變化量、實際拉速、最大驅(qū)動速度、設備結(jié)構參數(shù)。進一步，結(jié)晶器窄邊的上端和下端各連接有一個驅(qū)動軸，結(jié)晶器窄邊頂端和底端的運動是通過驅(qū)動軸的運動來實現(xiàn)的。本發(fā)明的另一個目的就是提供一種結(jié)晶楔形坯，它的包絡線形狀可以使鑄坯殼在調(diào)寬過程中得到穩(wěn)定連續(xù)的支撐，防止漏鋼事故和鑄坯缺陷，保證生產(chǎn)安全性。本發(fā)明的該目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，所述楔形坯的兩側(cè)包絡線相互對稱，包絡線包括有兩段外切的弧線，兩段弧線的弧度分別為a和a ,并且圓心分別位于包絡線的左、右兩側(cè)。進一步，所述楔形坯的形狀、長度取決于調(diào)寬開始時動態(tài)生成的結(jié)晶器窄邊頂端和底端運行軌跡，與調(diào)寬過程中的拉速無關。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點
本發(fā)明在不停產(chǎn)情況下進行結(jié)晶器寬度調(diào)整，避免用傳統(tǒng)方式更換結(jié)晶器或停機在線冷態(tài)調(diào)整結(jié)晶器寬度造成生產(chǎn)時間損失及二次開澆的原材料損耗，從而提升金屬收得率和生產(chǎn)作業(yè)率，提高鑄機產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。無論寬度增大或減小，調(diào)寬過程中結(jié)晶器窄邊頂端首先動作，在鋼水形成坯殼初期改變鑄坯寬度；窄邊底端延滯一段時間后，跟隨窄邊頂端的運動軌跡進行運動；調(diào)寬過程中窄邊緊貼鑄坯殼移動，鑄坯殼承受的擠壓力最小且沒有額外的力作用在鑄坯殼上，保證調(diào)寬過程安全穩(wěn)定。結(jié)晶器窄邊底端滯后于窄邊頂端形成一個速度差，使調(diào)寬過程中結(jié)晶器窄邊寬度與錐度同時調(diào)整，保證窄邊錐度的持續(xù)增大過程中窄邊與鑄坯殼之間的間隙較小，從而允許較高的調(diào)寬速度。
調(diào)寬過程中的結(jié)晶器窄邊任意點的移動速度與拉速的合成速度方向為所在點鑄坯殼包絡線的切線方向，其目標控制參數(shù)為隨鑄坯澆注長度變化的窄邊位置，結(jié)晶器窄邊與鑄坯的間隙由坯澆注長度與對應的窄邊位置來確定，與拉速沒有直接的關系。一方面可保證結(jié)晶器熱調(diào)寬可以在全拉速條件下完成，生產(chǎn)過程中拉速的穩(wěn)定有助于鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定；另一方面允許操作員在異常情況下適當調(diào)整拉速，系統(tǒng)會自適應地改變調(diào)寬速度去匹配拉速的變化，這使得調(diào)寬過程簡單靈活。結(jié)晶楔形坯的形狀、長度取決于調(diào)寬開始時動態(tài)生成的結(jié)晶器窄邊端部運動軌跡，與調(diào)寬過程中的拉速無關。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權利要
求書來實現(xiàn)和獲得。


本發(fā)明的

如下
圖I為結(jié)晶器調(diào)寬原理示意 圖2為寬度減小時的調(diào)寬實施例示意 圖3為寬度增加時的調(diào)寬實施例示意 圖4為楔形坯鑄坯殼包絡曲線實施例示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，結(jié)晶器熱調(diào)寬的具體步驟如下
1)將結(jié)晶器窄邊定位在初始位置；
2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，達到中間預設位置后作勻減速曲線運動，在窄邊頂端運動過程中轉(zhuǎn)入步驟3)；
3)結(jié)晶器窄邊底端在頂端運動一段時間后，依照步驟2)所述窄邊頂端的軌跡進行運
動；
4)結(jié)晶器窄邊頂端和底端均達到目標設定位置，完成調(diào)寬過程。結(jié)晶器調(diào)寬原理如圖I所示，結(jié)晶器窄邊端部移動速度與拉速的合成速度
Vfl =,其中，I為窄邊端部移動速度，Vfl為拉速，I與t的矢量夾角為結(jié)
晶器窄邊端部當前曲線軌跡對應的弧度，結(jié)晶器窄邊端部的移動速度大小隨拉速而變化，其合成速度方向始終為鑄坯殼包絡線的切線方向。本發(fā)明在不停產(chǎn)情況下進行結(jié)晶器寬度調(diào)整，避免用傳統(tǒng)方式更換結(jié)晶器或停機在線冷態(tài)調(diào)整結(jié)晶器寬度造成生產(chǎn)時間損失及二次開澆的原材料損耗，從而提升金屬收得率和生產(chǎn)作業(yè)率,提高鑄機產(chǎn)能,降低了生產(chǎn)成本。無論寬度增大或減小，調(diào)寬過程中結(jié)晶器窄邊頂端首先動作，在鋼水形成坯殼初期改變鑄坯寬度；窄邊底端延滯一段時間后，跟隨窄邊頂端的運動軌跡進行運動，調(diào)寬過程中窄邊緊貼鑄坯殼移動，鑄坯殼承受的擠壓力最小且沒有額外的力作用在鑄坯殼上，保證調(diào)寬過程安全穩(wěn)定。
結(jié)晶器窄邊底端滯后于窄邊頂端形成一個速度差，使調(diào)寬過程中結(jié)晶器窄邊寬度與錐度同時調(diào)整，保證窄邊錐度的持續(xù)增大過程中窄邊與鑄坯殼之間的間隙較小，從而允許較高的調(diào)寬速度。調(diào)寬過程中的結(jié)晶器窄邊任意點的移動速度與拉速的合成速度方向為所在點鑄坯殼包絡線的切線方向，其目標控制參數(shù)為隨鑄坯澆注長度變化的窄邊位置，結(jié)晶器窄邊與鑄坯的間隙由坯澆注長度與對應的窄邊位置來確定，與拉速沒有直接的關系。一方面可保證結(jié)晶器熱調(diào)寬可以在全拉速條件下完成，生產(chǎn)過程中拉速的穩(wěn)定有助于鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定；另一方面允許操作員在異常情況下適當調(diào)整拉速，系統(tǒng)會自適應地改變調(diào)寬速度去匹配拉速的變化，這使得調(diào)寬過程簡單靈活。步驟2)所述結(jié)晶器窄邊頂端運動的具體步驟如下
2-1)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，其運動軌跡為一段弧度為 曲線，當弧度達到a時，窄邊頂端達到最大運動速度，轉(zhuǎn)入步驟2-2)；
2-2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻減速曲線運動，運動軌跡為一段弧度為a曲線，當弧度達到0時，窄邊頂端運動速度為0，結(jié)晶器窄邊頂端達到目標設定位置。寬度減小時的調(diào)寬實施例示意圖見附圖2，寬度增加時的調(diào)寬實施例示意圖見附圖3。如圖所示，結(jié)晶器窄邊底端與頂端運行軌跡相同，均為兩條外切的曲線，弧度分別為
和a 。運動軌跡中的曲線半徑取決于調(diào)寬開始時的鋼水成分，鋼水溫度；運動軌跡中的曲線弧度取決于調(diào)寬開始時寬度變化量、實際拉速、最大驅(qū)動速度、設備結(jié)構參數(shù)。結(jié)晶器窄邊底端運動軌跡滯后于頂端，其滯后時間取決于液面高度、拉速及寬度變化方向。結(jié)晶器窄邊在寬度變化的同時，也不斷地調(diào)整錐度。結(jié)晶器窄邊的上端和下端各連接有一個驅(qū)動軸，結(jié)晶器窄邊頂端和底端的運動是通過驅(qū)動軸的運動來實現(xiàn)的。楔形坯鑄坯殼包絡曲線示意圖如附圖4。一種結(jié)晶楔形坯，所述楔形坯的兩側(cè)包絡線相互對稱，包絡線包括有兩段外切的弧線，兩段弧線的弧度分別為a和a ,并且圓心分別位于包絡線的左、右兩側(cè)。結(jié)晶楔形坯的包絡線形狀可以使鑄坯殼在調(diào)寬過程中得到穩(wěn)定連續(xù)的支撐，防止漏鋼事故和鑄坯缺陷，保證生產(chǎn)安全性。結(jié)晶楔形坯的形狀、長度取決于調(diào)寬開始時動態(tài)生成的結(jié)晶器窄邊端部運動軌跡，與調(diào)寬過程中的拉速無關。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于，結(jié)晶器熱調(diào)寬的具體步驟如下 1)將結(jié)晶器窄邊定位在初始位置； 2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，達到中間預設位置后作勻減速曲線運動，在窄邊頂端運動過程中轉(zhuǎn)入步驟3)； 3)結(jié)晶器窄邊底端在頂端運動一段時間后，依照步驟2)所述窄邊頂端的軌跡進行運動； 4)結(jié)晶器窄邊頂端和底端均達到目標設定位置，完成調(diào)寬過程。
2.如權利要求I所述的一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于步驟2)所述結(jié)晶器窄邊頂端運動的具體步驟如下 2-1)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，其運動軌跡為一段弧度為Q-^a曲線，當弧度達到Cf時，窄邊頂端達到最大運動速度，轉(zhuǎn)入步驟2-2)； 2-2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻減速曲線運動，運動軌跡為一段弧度為a -^O曲線，當弧度達到0時，窄邊頂端運動速度為0，結(jié)晶器窄邊頂端達到目標設定位置。
3.如權利要求I所述的一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于步驟3)所述結(jié)晶器窄邊底端運動軌跡與頂端相同，并滯后于頂端，其滯后時間取決于液面高度、拉速及寬度變化方向。
4.如權利要求I所述的一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于結(jié)晶器窄邊端部移動速度與拉速的合成速度= —,其中，為窄邊端部移動速度，^為拉速，L與 的矢量夾角為結(jié)晶器窄邊端部當前曲線軌跡對應的弧度，結(jié)晶器窄邊端部的移動速度大小隨拉速而變化，其合成速度方向始終為鑄坯殼包絡線的切線方向。
5.如權利要求4所述的一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于調(diào)寬過程中結(jié)晶器窄邊任意點的移動速度與拉速的合成速度方向為所在點鑄坯殼包絡線的切線方向。
6.如權利要求I所述的一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于結(jié)晶器窄邊運動軌跡由調(diào)寬開始時系統(tǒng)動態(tài)生成，運動軌跡中的曲線半徑取決于調(diào)寬開始時的鋼水成分，鋼水溫度；運動軌跡中的曲線弧度取決于調(diào)寬開始時寬度變化量、實際拉速、最大驅(qū)動速度、設備結(jié)構參數(shù)。
7.如權利要求I所述的一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，其特征在于在結(jié)晶器窄邊的上端和下端各連接有一個驅(qū)動軸，結(jié)晶器窄邊頂端和底端的運動是通過驅(qū)動軸的運動來實現(xiàn)的。
8.如權利要求1-7任意一項所述方法結(jié)晶所得的楔形坯，其特征在于所述楔形坯的兩側(cè)包絡線相互對稱，包絡線包括有兩段外切的弧線，其弧度分別為■和a ,并且圓心分別位于包絡線的左、右兩側(cè)。
9.如權利要求8所述的一種結(jié)晶楔形坯，其特征在于所述楔形坯的形狀、長度取決于調(diào)寬開始時動態(tài)生成的結(jié)晶器窄邊頂端和底端運動軌跡，與調(diào)寬過程中的拉速無關。
全文摘要
一種結(jié)晶器熱調(diào)寬方法，具體步驟如下1)將結(jié)晶器窄邊定位在初始位置；2)結(jié)晶器窄邊頂端相對鑄坯先作勻加速曲線運動，達到中間預設位置后作勻減速曲線運動；3)結(jié)晶器窄邊底端在頂端運動一段時間后，依照步驟2)所述窄邊頂端的軌跡進行運動；4)結(jié)晶器窄邊頂端和底端均達到目標設定位置，完成調(diào)寬過程。本發(fā)明可實現(xiàn)全拉速條件下結(jié)晶器在線寬度快速調(diào)整，提升金屬收得率和生產(chǎn)作業(yè)率。一種結(jié)晶楔形坯，所述楔形坯的兩側(cè)包絡線相互對稱，包絡線包括有兩段外切的弧線，其弧度分別為和，并且圓心分別位于包絡線的左、右兩側(cè)。結(jié)晶楔形坯的包絡線形狀可以使鑄坯殼在調(diào)寬過程中得到穩(wěn)定連續(xù)的支撐,防止漏鋼事故和鑄坯缺陷。
文檔編號B22D11/05GK102699292SQ20121018776
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2012年6月8日
發(fā)明者何新軍, 彭曉華, 陳將, 龍灝 申請人:中冶賽迪電氣技術有限公司