CN102240783A - 用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，具体是：以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度减小过程导入在线调宽中，该过程为宽度减小过程，并迅速确定调宽过程的控制参数，包括调宽速度、调宽时间和楔形段长度；以此来指导连铸结晶器在线调宽操作，实现大范围在线热调宽过程，该过程为宽度减小过程。本发明考虑铸坯凝固收缩特点，实施减缓铸坯作用铜板摩擦力，不仅简易可行，操作方便，降低生产成本，改善产品质量，同时为高效连铸生产，提高连铸机生产能力和效率，增加金属收得率提供了可行途径。

Description

用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法

技术领域

本发明涉及连铸结晶器在线调宽技术领域，尤其是涉及大范围连铸结晶器在线热调整宽度减小的过程。

背景技术

连铸结晶器作为连铸机的核心部件，其结构、性能直接影响着铸坯质量与钢种的适应性。为适应连铸连轧生产频繁变化的要求，结晶器经常需要调整宽度来获得不同尺寸的铸坯。传统的连铸机在变更铸坯尺寸时，采用的方法是停止浇铸，手动调整结晶器宽度或者通过更换结晶器实现宽度改变。在连铸机停机二次开浇情况下，一方面影响钢厂生产节奏、降低铸坯产量；另一方面停机开浇还造成原材料的浪费，增加生产成本。此外，传统在线调宽技术由于结晶器上下口速度差异导致调宽过程中液压缸出现的瞬时压力变化作用调宽速度的急增和急减，对设备使用不利。

基于上述情况，有必要开发一种新的，能够适应多种规程铸坯连续生产需要、缩短生产准备时间、降低劳动强度、提高铸坯质量，提高设备使用寿命的结晶器连续在线调宽技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，该方法简易可行，为用于连铸生产中大范围在线热态调宽（宽度减小）过程提供了便捷的途径，从而满足连铸在线变更生产铸坯尺寸的要求。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，具体是：以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度减小过程导入在线调宽中，该过程为宽度减小过程，并迅速确定调宽过程的控制参数，包括调宽速度、调宽时间和楔形段长度；以此来指导连铸结晶器在线调宽操作，实现大范围在线热调宽过程，该过程为宽度减小过程。

所述用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，其步骤包括：

第一步，判定调宽范围：

首先，根据当前实际值和最终目标值，判定是否可进行大范围连铸结晶器在线调宽，如若超出调宽范围则直接终止调宽计算；如若在许用调宽范围之内，则继续判定一次调宽或多次调宽； 

第二步，调宽控制参数确定：

调宽速度由公式（1）确定获得：

                           （1）

式中：Vm为调宽速度；Vc为连铸拉坯速度；tanθ是调宽过程中，锥度变更后的夹角值；tanα是调宽过程前，结晶器锥度的夹角值；

调宽时间可由公式（2）确定获得：

                         （2）

式中：t是调宽时间，Vm为调宽速度，Vc是连铸拉坯速度，ΔL是锥度该变量，W是调宽宽度值，l是结晶器有效长度；

调宽楔形段长度可由公式（3）确定获得：

                                  （3）

式中：S是楔形段长度，Vc是连铸拉坯速度，t是调宽时间。

因此，通过设定的调宽速度、调宽时间和楔形段长度，就能够获知连铸结晶器在线调宽的每个阶段，并进行大范围连铸结晶器在线热调宽，实现宽度减小。

所述大范围连铸结晶器在线热调宽，其中“大范围”是指连铸结晶器单边调宽范围超过20 mm的调宽过程。

本发明与现有技术相比，具有以下的主要有益效果：

该方法考虑铸坯凝固收缩特点，实施减缓铸坯作用铜板摩擦力，不仅简易可行，操作方便，同时为高效连铸生产、提高连铸机生产能力和效率，增加金属收得率提供了可行途径。

该方法以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度减小过程导入在线调宽过程（宽度减小）的计算中，并迅速确定调宽过程（宽度减小）控制参数，包括：调宽速度、调宽时间和楔形段长度。通过预设结晶器锥度变更量，利用锥度变更与钢液的凝固过程中高温坯壳的自然收缩量相符的基本特征，将高温坯壳的拉坯过程限定在平移的结晶器窄边上，实现了在线调宽过程与拉坯过程的匹配，成功克服了传统调宽工艺中，结晶器上下口速度差异导致平移过程中液压缸的瞬时变化对设备造成的影响，减缓调宽过程中，钢液对窄面铜板的磨损，同时也稳定了连铸结晶器内钢液的凝固传热过程。这为高效连铸提供条件，对降低生产成本，改善产品质量，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。

例如：实际生产中，在结晶器单侧锥度为6 mm，拉坯速度1.2 m/min，两侧调宽，宽度减小86 mm的生产过程中。传统工艺中将调宽过程中调宽速度设定为10～16 mm/min，这就造成弯月面开始凝固的初生坯壳在出结晶器前的凝固坯壳收缩变化跟不上窄面铜板的平移变化，造成凝固坯壳与结晶器窄边铜板之间有应力作用，高温凝固坯壳挤压结晶器铜板，一方面降低结晶器窄面铜板的使用寿命，另一方面影响铸坯的正常凝固收缩，容易造成连铸生产隐患。

而通过该方法中设定的调宽过程，将调宽过程与拉坯过程进行匹配，实现调宽过程与坯壳的凝固收缩相符。通过首先设定调宽速度设定为8 mm/min，使得在调宽过程中宽度变化的凝固坯壳有结晶器窄边铜板的支撑，同时又不受到铜板的挤压，无应力造成坯壳变形，减缓凝固坯壳对窄面铜板的磨损，减小连铸坯缺陷生成几率。同时，在平移调宽过程中实现上下口的连续平移变化，对设备顺行十分有利，综上，该方法对降低生产成本，改善生产质量，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。

附图说明

图1是在实例1中，调宽得到结晶器上下口对应的时间位移关系。

图2是在实例2中，调宽得到结晶器上下口对应的时间位移关系。

具体实施方式

本发明提供的用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，具体是：以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度减小过程导入在线调宽中，该过程为宽度减小过程，并迅速确定调宽过程的控制参数，包括调宽速度、调宽时间和楔形段长度；以此来指导连铸结晶器在线调宽操作，实现大范围在线热调宽过程，该过程为宽度减小过程。

所述用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，其步骤包括：

第一步，判定调宽范围：

首先，根据当前实际值和最终目标值，判定是否可进行大范围连铸结晶器在线调宽，如若超出调宽范围则直接终止调宽计算；如若在许用调宽范围之内，则继续判定一次调宽或多次调宽； 

第二步，调宽控制参数确定：

调宽速度由公式（1）确定获得：

                           （1）

式中：Vm为调宽速度；Vc为连铸拉坯速度；tanθ是调宽过程中，锥度变更后的夹角值；tanα是调宽过程前，结晶器锥度的夹角值；

调宽时间可由公式（2）确定获得：

                         （2）

式中：t是调宽时间，Vm为调宽速度，Vc是连铸拉坯速度，ΔL是锥度该变量，W是调宽宽度值，l是结晶器有效长度；

调宽楔形段长度可由公式（3）确定获得：

                                  （3）

式中：S是楔形段长度，Vc是连铸拉坯速度，t是调宽时间。

本发明通过设定的调宽速度、调宽时间和楔形段长度，就能够获知连铸结晶器在线调宽的每个阶段，并进行大范围连铸结晶器在线热调宽，实现宽度减小。

所述大范围连铸结晶器在线热调宽，其中“大范围”是指连铸结晶器单边调宽范围超过20 mm的调宽过程。

下面结合实施例和附图对本发明提供的上述方法作进一步详细阐述，但不限定本发明。

实施例1：

在结晶器单侧锥度为6 mm，调宽过程锥度变量为6 mm，拉坯速度1.2 m/min，结晶器高度900 mm，弯月面高度800 mm，两侧调宽，宽度减小86 mm，得到对应的调宽过程速度，时间和楔形段长度关系。

由上述分析可知，结晶器两侧调宽，单侧调宽宽度43 mm。调宽过程中相关参数即可设置为：

tanα=6/900， tanθ=(6-6)/900，V_c=1200 mm/min，l=800 mm，Δl=6 mm，W=43 mm

因此：

1. 调宽速度：

                   （1）

2. 调宽时间：

                   （2）

3. 楔形段长度：

                                  （3）

本实施例在调宽过程中，其得到结晶器上下口对应的时间位移关系如图1所示。由图1可知：该过程经由锥度变更，铜板平移和锥度复位三个过程组成，通过缓慢的加速变锥过程，实现了锥度变化为设定值（变化6 mm）。该过程中，结晶器上下口同时运动，液压缸行程连续均匀变化。在到达平移过程中，结晶器上下口速度同时达到预设值8mm/min，实现符合凝固收缩准则的结晶器在线热调宽，相应的在平移达到预设位置之后，结晶器上下口同时开始减速，速度缓慢均匀变化，实现锥度复位。该过程中一方面保证结晶器调宽与铸坯凝固收缩相符，坯壳不受应力，不对结晶器产生额外的调宽磨损。另一方面实现调宽过程的连续均匀变化，对调宽装置的长寿化使用具有很重要的意义。总之，该过程经由锥度变更，铜板平移和锥度复位三个过程，快速实现结晶器宽度调整过程，为连铸过程中，连续、高效、稳定、安全生产提供必要保证。

实施例2：

在结晶器单侧锥度为8.4 mm，调宽过程锥度变量为7.2 mm，拉坯速度1.1 m/min，结晶器高度900 mm，弯月面高度800 mm，两侧调宽，宽度减少44 mm，得到对应的调宽过程速度，时间和楔形段长度关系。

由上述分析可知，结晶器两侧调宽，单侧调宽宽度22 mm。调宽过程中相关参数即可设置为：

tanα=8.4/900， tanθ=(8.4-7.2)/900，V_c=1100 mm/min，l=800 mm，Δl=7.2 mm，W=22 mm

因此：

1. 调宽速度：

                   （1）

2. 调宽时间：

                         （2）

3. 楔形段长度：

                                             （3）

本实施例在调宽过程中，其得到结晶器上下口对应的时间位移关系如图2所示。由图2可知：该过程经由锥度变更，铜板平移和锥度复位三个过程组成，通过缓慢的加速变锥过程，实现了锥度变化为设定值（变化7.2 mm）。该过程中，结晶器上下口同时运动，液压缸行程连续均匀变化。在到达平移过程中，结晶器上下口速度同时达到预设值8.8 mm/min，实现符合凝固收缩准则的结晶器在线热调宽，相应的在平移达到预设位置之后，结晶器上下口同时开始减速，速度缓慢均匀变化，实现锥度复位。该过程中一方面保证结晶器调宽与铸坯凝固收缩相符，坯壳不受应力，不对结晶器产生额外的调宽磨损。另一方面实现调宽过程的连续均匀变化，对调宽装置的长寿化使用具有很重要的意义。总之，该过程经由锥度变更，铜板平移和锥度复位三个过程，快速实现结晶器宽度调整过程，为连铸过程中，连续、高效、稳定、安全生产提供必要保证。

Claims (3)

1.一种用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法，其特征在于以坯壳凝固收缩作为出发点，将结晶器宽度减小过程导入在线调宽中，该过程为宽度减小过程，并迅速确定调宽过程的控制参数，包括调宽速度、调宽时间和楔形段长度；以此来指导连铸结晶器在线调宽操作，实现大范围在线热调宽过程，该过程为宽度减小过程。

2.根据权利要求1所述的用于大范围连铸结晶在线调整宽度减小的方法，其特征在于所述的在线调宽过程控制参数由下述方法获得，其步骤包括：

第一步，判定调宽范围：

首先，根据当前实际值和最终目标值，判定是否可进行大范围连铸结晶器在线调宽，如果超出调宽范围则直接终止调宽计算；如果在许用调宽范围之内，则继续判定一次调宽或多次调宽； 

第二步，调宽控制参数确定：

调宽速度由公式（1）确定获得：

                           （1）

式中：V _m 为调宽速度；V_c为连铸拉坯速度；tanθ是调宽过程中，锥度变更后的夹角值；tanα是调宽过程前，结晶器锥度的夹角值；

调宽时间由公式（2）确定获得：

                         （2）

式中：t是调宽时间，Vm为调宽速度，Vc是连铸拉坯速度，ΔL是锥度该变量，W是调宽宽度值，l是连铸结晶器有效长度；

调宽楔形段长度由公式（3）确定获得：

                                      （3）

式中：S是楔形段长度，Vc是连铸拉坯速度，t是调宽时间。

3.权利要求1至2中任一所述的用于大范围连铸结晶器在线调整宽度减小的方法的用途，其特征在于该方法通过设定的调宽速度、调宽时间和楔形段长度，以获知连铸结晶器在线调宽的每个阶段，并进行大范围连铸结晶器在线热调宽。

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