CN105848808A - 连续铸造不同种钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于连续铸造不同种钢的方法，其包括下述步骤：分别实时获取连续铸造的流在中心部分和表面部分的后续钢种相对于先前钢种的无量纲相对浓度；计算流在纵向方向上的具有所实时获取的中心部分和表面部分的无量纲相对浓度的位置；将所获取的中心部分的无量纲相对浓度和表面部分的无量纲相对浓度中的每一者与参照浓度进行比较以预测流中的混合部分；以及去除所预测的混合部分。根据本发明的实施方案，在连续铸造不同等级的钢时获取流的中心部分和表面部分的相对无量纲浓度，并且计算流的具有所获取的无量纲浓度的位置以预测混合部分的位置和长度来替代现有技术中不考虑连续铸造不同种钢时的工作条件如何而均将混合部分除去到预定长度。因此，提高了对混合部分的位置和长度的预测精确度，从而能够防止由过度除去混合部分引起的利润减少并且能够防止将因除去混合部分过少而生产的质量差的产品运送至客户公司。

Description

连续铸造不同种钢的方法

技术领域

本公开涉及连续铸造异种钢的方法，更具体地涉及如下连续铸造异种钢的方法：该方法中，可以预测和自动切除由在连续铸造异种钢的方法中先前钢和后续钢混合而产生的流的混合部分。

背景技术

异种钢(即，不同钢)的连续铸造操作是通过使用新钢(下文中被称为“后续钢”)的钢水的连续铸造操作，新钢的组分不同于当前加工的钢(在下文中，被称为先前钢)的钢水的组分。为此，装在后续钢包中的后续钢的钢水在先前钢的操作结束时供给至中间包。在这种情况下，先前钢的钢水和后续钢的钢水在中间包中混合，并且混合的钢水通过浸入式水口注入结晶器中。

因此，在铸流的一些部分中不可避免的形成了由异种钢的混合产生的混合部分，并且由于该混合部分不满足产品的成分规格，因此将切除混合部分并且通常将其作为废金属再利用。

通常，为了切除由异种钢的连续铸造产生的混合部分，根据流的弯月形金属液面位置将混合部分切割到预定长度。然而，就切除方法而言，由于根据流的弯月形金属液面位置将混合部分切割到预定长度而不考虑比如钢的变化或铸造速度的变化的各种变量，混合部分的切割位置是不精确的。因此，混合部分可能比实际混合部分切割得过多使得这可能是产率降低的原因，或者混合部分可能比实际混合部分切割得少使得产品可能以混合有混合部分的状态下售出。

为了解决以上限制，根据先前钢和后续钢的类型和组合使混合部分的长度数据化以制成表，并且在异种钢的操作期间混合部分切割到对应于先前钢和后续钢的类型和组合的切除长度。然而，即使在上面的切除方法中，混合部分也会被过度切除使得满足设计规格的区域可能与混合部分一起被切除并且丢弃，或在所有混合部分可能没有都被切除并且一些混合部分可能混合在产品中的方面仍存在限制。

此外，作为另一典型方法，在铸造期间流的先前钢和后续钢的混合浓度通过使用如韩国专利第10-0419886号中公开的先前执行操作的操作数据(如钢包重量的变化、中间包重量的变化和铸造速度)进行计算。通过使用根据流体动力学原理计算的混合浓度确定混合部分并且切除混合部分的两端。然而，就确定混合部分的上述方法而言，对混合浓度和混合部分进行了预测而没有考虑流的截面中的各个位置，即，表面和中心。因此，由于混和部分的预测的可靠性或精确性低，仍存在产品中混有混合部分的至少一部分并且运送至客户公司的情况。

发明内容

技术问题

本公开提供了一种连续铸造异种钢的方法，该方法可以预测并且自动切除由在连续铸造不同钢的方法中通过先前钢和后续钢的混合产生的流的混合部分。

本公开还提供了一种连续铸造方法，该方法可以通过计算流的混合部分的位置提高混合部分的位置和长度的预测的精确性来防止因由异种钢的连续铸造产生的混合部分引起的产品不合格。

技术方案

根据一个示例性实施方案，连续铸造异种钢的方法包括：分别在连铸流的表面和内部实时获取后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度；计算流在纵向方向上的具有实时获取的表面和内部的无量纲相对浓度的位置；通过分别将所获取的表面和内部的无量纲相对浓度与参照浓度进行比较来预测流中的混合部分；以及切除所预测的混合部分。

流的获取无量纲相对浓度的位置可以是在流的高度方向上的表面和中心。

根据另一示例性实施方案，连续铸造异种钢的方法包括：通过使用中间包中的先前钢与后续钢的相对量和结晶器中的先前钢与后续钢的相对量，分别在从结晶器凝固和连续铸造的流的高度方向上的多个位置处实时获取后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度；计算流在纵向方向上的具有实时获取的无量纲相对浓度的位置；通过分别将所获取的无量纲相对浓度与参照浓度进行比较来预测流中的混合部分；以及切除所预测的混合部分。

在流的高度方向上的获取无量纲相对浓度的多个位置可以包括流的表面和中心。

该方法还可以包括在实时获取连铸流中后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度之前设定参照浓度，其中设定参照浓度可以包括：将先前钢的各个组分的上限浓度中的最低上限浓度设定为第一参照浓度；以及将后续钢的各个组分的下限浓度中的最高下限浓度设定为第二参照浓度。

设定第一参照浓度和第二参照浓度可以包括：将先前钢的组分的浓度计算成下限无量纲浓度和上限无量纲浓度；将先前钢的各个组分的上限无量纲浓度中的最低上限无量纲浓度设定为第一参照浓度；将后续钢的组分的浓度计算成下限无量纲浓度和上限无量纲浓度；以及将后续钢的各个组分的下限无量纲浓度中的最高下限无量纲浓度设定为第二参照浓度。

将先前钢的各个组分的浓度计算成下限无量纲浓度和上限无量纲浓度可以包括：当先前钢的下限无量纲浓度大于先前钢的上限无量纲浓度时，用先前钢的上限无量纲浓度值替代先前钢的下限无量纲浓度值，并且用先前钢的下限无量纲浓度值替代先前钢的上限无量纲浓度值；以及将后续钢的各个组分的浓度计算成下限无量纲浓度和上限无量纲浓度可以包括当后续钢的下限无量纲浓度大于后续钢的上限无量纲浓度时，用后续钢的上限无量纲浓度值替代后续钢的下限无量纲浓度值，并且用后续钢的下限无量纲浓度值替代后续钢的上限无量纲浓度值。

当所获取的表面和中心的无量纲相对浓度中的至少一个无量纲相对浓度偏离参照浓度时，流可以被确定为处于混合状态，并且流的纵向方向上的下述位置可以确定为混合部分：在所述位置中，所获取的表面和中心的无量纲相对浓度中的至少一个无量纲相对浓度偏离参照浓度。

流在纵向方向上的下述位置可以被确定为混合部分的起始点：在所述位置中，所获取的中心的无量纲相对浓度达到参照浓度；并且流在纵向方向上的下述位置可以确定为混合部分的结束点：在所述位置中，所获取的表面的无量纲相对浓度达到参照浓度。

该方法还可以包括：在线接收中间包中的钢水的剩余量、铸造速度、以及先前钢和后续钢中的每一者的浓度的数据并且存储该数据；以及在获取后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度之前检测后续钢包打开信号。

该方法还可以包括：从检测后续钢包打开信号的时间起实时获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度，并且从检测后续钢包打开信号的时间起计算无量纲浓度采集时间以与参照时间进行实时比较；当无量纲浓度采集时间为参照时间或小于参照时间时，将所获取的中心的无量纲相对浓度与第一参照浓度进行比较，以及将所获取的表面的无量纲相对浓度与第二参照浓度进行比较；以及当浓度采集时间大于参照时间时，终止对流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的采集。

该方法还可以包括确定先前钢和后续钢之间的类型是否为预设异种钢切除表中所包括的类型；当经历当前操作的先前钢与后续钢之间的类型是预设异种钢切除表中所包括的类型时，将流切割到对应的异种钢类型的切除长度；以及当经历当前操作的先前钢与后续钢之间的类型未包括在预设异种钢切除表中时，在终止对流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的采集之后，将流切割到预先设定的切除长度。

检测后续钢包打开信号可以包括：发送虚拟钢包打开信号；从发送所述虚拟钢包打开信号时起在以毫秒(ms)为单位的时间内实时检测所述中间包的重量；以以秒(s)为单位的预定时间间隔，将在以毫秒(ms)为单位的时间内检测到的所述中间包的所述重量计算成所述中间包的平均重量；以及利用所述中间包的所述平均重量连续增大的时间设定打开所述后续钢包的时间。

当W_td(t)是当前时间所述中间包中的剩余钢量的重量而W_td(t-Δt)是较早时间所述中间包中的剩余钢量的重量时，当W_td(t)–W_td(t-Δt)和W_td(t)–W_td(t-2*Δt)均大于或等于“0”时，t-2*Δt可被确定为打开后续钢包的时间，从t-2*Δt起获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度，以及从t-4*Δt起存储中间包中的剩余钢量和铸造速度。

获取流的表面和中心处的后续钢相对于先前刚的无量纲相对浓度可以包括：计算所述中间包中的所述后续钢的入口体积流量(Q_td-in)；使用所述中间包中的所述后续钢的所述入口体积流量(Q_td-in)计算当前时间所述中间包中的所述钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))；使用当前时间所述中间包中的所述钢水的所述平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))计算当前时间从所述中间包排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))；使用当前时间从所述中间包排出的所述钢水的所述无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))计算当前时间结晶器中所述钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t+Δt))；以及使用当前时间所述结晶器中所述钢水的所述平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t+Δt))和当前时间引入所述结晶器中的钢水的无量纲相对浓度(C_md-in(t+Δt))计算当前时间从所述结晶器排出的所述流的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))。

中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)可以根据式5进行计算。

[式5]

$Q_{td-in}=\frac{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)-W_{td}\left(t\right)}{\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L}+Q_{td-out}$

其中，W_td(t)是较早时间中间包中的钢水的总重量，W_td(t+Δt)是当前时间中间包中的钢水的总重量，Q_td-out是从中间包排出的钢水的体积流量，并且ρ_L是钢水的液体密度，

当前时间中间包中的钢水的平均浓度(C_td-ave(t+Δt))可以通过式6计算，

[式6]

$C_{td-ave}(t+\mathrm{\Δ}t)=\frac{W_{td}\left(t\right)\×C_{td-ave}\left(t\right)+Q_{td-in}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{td-in}\left(t\right)}{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)}-\frac{Q_{td-out}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{td-out}\left(t\right)}{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)}$

其中，C_td-ave(t)是较早时间中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度，Q_td-in(t)是较早时间引入中间包中的钢水的入口体积流量，C_td-in(t)是较早时间中间包中的后续钢的入口浓度(无量纲相对浓度)，Q_td-out(t)是较早时间从中间包排出的钢水的体积流量，C_td-out(t)是较早时间从中间包排出的钢水的浓度(无量纲相对浓度)，ρ_L是钢水的液体密度，

当前时间从中间包排出的钢水的浓度(C_td-out(t+Δt))可以通过式7计算，

[式7]

C_td-out(t+Δt)＝f_td×C_td-ave(t+Δt)+(1-f_td)×C_td-in(t+Δt)

其中，f_td是中间包的内插和外推因子，C_td-ave(t+Δt)是当前时间中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度，并且C_td-in(t+Δt)是当前时间引入中间包中的钢水的无量纲相对浓度，

当前时间结晶器中的钢水的平均浓度(C_md-aver(t+Δt))可以通过式8计算，

[式8]

$C_{md-ave}(t+\mathrm{\Δ}t)=\frac{W_{md}\left(t\right)\×C_{md-ave}\left(t\right)+Q_{md-in}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{md-in}\left(t\right)}{W_{md}(t+\mathrm{\Δ}t)}-\frac{Q_{md-out}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{md-out}\left(t\right)}{W_{md}(t+\mathrm{\Δ}t)}$

其中，W_md(t)是较早时间结晶器中的钢水的总重量，C_md-aver(t)是较早时间结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度，Q_md-in(t)是较早时间结晶器中的钢水的入口体积流量，C_md-in(t)是较早时间结晶器中的钢水的入口浓度(无量纲相对浓度)，W_md(t+Δt)是当前时间结晶器中的钢水的总重量，Q_md-out(t)是从结晶器排出的钢水的体积流量，C_md-out(t)是较早时间从结晶器排出的流的无量纲相对浓度，并且ρ_L是钢水的液体密度，以及

当前时间从结晶器排出的流的浓度(C_md-out(t+Δt))可以通过式9计算，

[式9]

C_mdx_out(t+Δt)＝f_md×Cx_d-ave(t+Δt)+(1-f_md)×C_md-in(t+Δt)

其中，f_md是结晶器的内插和外推因子，C_md-aver(t+Δt)是当前时间结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度，并且C_md-in(t+Δt)是当前时间引入结晶器中的钢水的无量纲相对浓度。

在计算流的中心的无量纲相对浓度中，可以将4±2应用至式7的内插和外推因子(f_td)，并且可以将0.7±0.4应用至式9的内插和外推因子(f_md)以计算流的中心的无量纲相对浓度(C_{md-out-center})。

在对流的表面的无量纲相对浓度的计算中，可以将2.2±0.6应用至式7的内插和外推因子(f_td)，并且可以将0.5±0.2应用至式9的内插和外推因子(f_md)以计算流的表面的无量纲相对浓度(C_{md-out-surface})。

式5、6和8中可以使用钢水的液体密度作为密度(ρ_L)值，并且可以采用7000kg/m³至7400kg/m³的值作为钢水的密度。

该方法还可以包括：设定流的开始获取流的表面的无量纲相对浓度的位置；以及设定流的开始获取流的中心的无量纲相对浓度的位置，其中，流在打开后续钢包时的位置可以被设定为开始获取流的表面的无量纲相对浓度的位置，并且距流的打开后续钢包时的位置-4±4m处的位置可以被设定为开始获取流的中心的无量纲相对浓度的位置。

在对流的在纵向方向上的具有获取的表面的无量纲相对浓度的位置的计算中，该位置可以通过式10计算，在式10中，从结晶器排出的钢水的体积流量(Q_md-out)被除以流的横截面积(A_md)与钢水的固体密度(ρ_s)的乘积，

[式10]

$L(t+\mathrm{\Δ}t)=L\left(t\right)+\frac{Q_{md-out}\×{\mathrm{\ρ}}_L}{A_{md}\×{\mathrm{\ρ}}_S}\×\mathrm{\Δ}t$

其中，Q_md-out是从结晶器排出的钢水的体积流量，A_md是流的横截面积，ρ_s是钢水的固体密度，其中，采用7600kg/m³至8000kg/m³的值。

在计算流在纵向方向上的具有获取的中心的无量纲相对浓度的位置中，距具有获取的表面的无量纲相对浓度的位置-4±4m处的位置可以被设定为具有中心的无量纲相对浓度的位置。

从流的实时获取的流的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度的点至流的实时获取的流的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度的点的区域可以被预测为混合部分。

该方法还可以包括：将流的实时获取的流的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度的点设定为第一切除位置；将流的实时获取的流的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度的点设定为第二切除位置；以及通过在第一切除位置和第二切除位置处分别对流进行切割来切除混合部分。

流的混合部分的预测和预测的混合部分的切除可以以在线处理的方式执行。

有益效果

根据示例性实施方案，获取了流的表面和中心中的每一者的无量纲浓度，并且通过使用无量纲浓度得出混合部分的位置和长度。也就是说，并非如现有技术中那样不考虑异种钢操作条件而将混合部分切割至预定长度，而是针对异种钢的每个操作获取流的表面和中心中每一者的无量纲浓度，并且将流的具有所获取的无量纲浓度的位置设定成预测混合部分的位置和长度。因此，由于提高了对混合部分的位置和长度的预测的精确度，可以防止因过度切除混合部分引起的利润率的降低并且可以防止因混合部分切除较少引起的缺陷产品运送至客户公司。

附图说明

图1示出了通常的连铸设备；

图2示出了通常的连铸设备的主要部分以通过钢水的供给和凝固过程来描述制造流或板坯的过程；

图3是顺序示出根据一个示例性实施方案的预测流的异种钢混合部分的方法和使用上述方法切割混合部分的方法的流程图；

图4和图5是具体示出根据一个示例性实施方案的切割连续铸造方法中的混合部分的方法的流程图；

图6是具体示出根据一个示例性实施方案的检测后续钢包打开信号的过程的流程图；

图7是示出根据一个示例性实施方案的设定用于预测流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度的方法的流程图；

图8是示出通过根据该示例性实施方案的方法获取的先前钢和后续钢的各个组分的无量纲浓度的图；

图9是示出铬(Cr)在通过异种钢连续铸造制造的流的垂直方向(横截厚度)和铸造方向(纵向方向)上的无量纲浓度分布的图；

图10是示出在异种钢连续铸造操作期间结晶器中的浓度随时间变化的图；

图11是在异种钢连续铸造操作期间通过仅考虑结晶器的影响而不考虑中间包的影响在完成最终凝固之后对流的纵向方向和截面上的浓度分布进行计算的结果；

图12是示出了根据一个示例性实施方案的获取流表面和中心的无量纲浓度的方法的流程图；

图13是对根据该示例性实施方案获取的流的表面和中心的无量纲浓度数据与铸流的纵向方向上的实际组分的测量结果进行比较的曲线图；

图14是对通过根据该示例性实施方案的预测方法预测的混合部分的数据与通过收集预测的混合部分测量的浓度进行比较的曲线图；

图15是混合部分的长度通过根据该示例性实施方案的预测混合部分的方法分析1年的图表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述示例性实施方案。然而，本发明可以以许多不同形式来实施并且不应被解释为局限于本文陈述的特定实施方案。相反，这些实施方案设置成使得本公开将彻底和完整，并且将向本领域的技术人员完全传达了本发明的范围。

在下文中，将结晶器中凝固、拉出或排出至结晶器外并且通过沿铸造方向延伸而形成的在切除之前的状态下的凝固物体表示为“流”，而流切割到预定长度的物体表示为“板坯。

图1示出了通常的连铸设备。图2示出了通常的连铸设备的主要部分以通过钢水的供给和凝固过程来描述制造流或板坯的工艺。

参照图1和图2，连铸设备包括钢包100：110和120，所述钢包100：110和120容纳精炼的钢水并且可移动；中间包200，所述中间包200构造成容纳从钢包100：110和120供给的钢水；结晶器300，所述结晶器300通过接纳和凝固来自中间包200的钢水产生具有预定形状的流S；喷嘴400，所述喷嘴400构造成通过具有连接至中间包200的一个端部并且具有安装成插入结晶器300中的喷嘴的底部的至少一部分将中间包200中的钢水注入结晶器中；多个辊500，所述多个辊500构造成沿铸造方向运送由结晶器300拉出的流S；多个扇形段600，所述多个扇形段600构造成向通过多个辊500运送的流S喷洒冷却水；以及切割器800，所述切割器800将从结晶器300连续生产的流S切割到预定尺寸以制造具有预定形状的板坯700。在这里，气割炬或液压剪切机可以用作切割器800。

中间包200具有用于将钢水供给至结晶器300的出口，其中，出口可以根据连铸设备设置成多个并且结晶器300的数目设置成对应于出口的数目。因此，就具有多个结晶器300的连铸设备而言，凝固并从结晶器300拉出的流S变为多个。

在异种钢的连续铸造中，具有不同组分的不同钢的钢水容纳在第一钢包110和第二钢包120中，并且当任一钢包110或120完成钢水至中间包200的供给时，钢包转台(未示出)旋转180度从而将钢包110或120中之一的位置相对于钢包110或120中之另一的位置进行交换。因此，不同钢的钢水可以交替地供给至中间包。例如，铸造首先通过将第一钢包110中装有的钢水供给至中间包200而进行，而第二钢包120的钢水在铸造结束时供给至中间包200并且铸造以使得能够连续铸造异种钢。

在异种钢的连续铸造中，由于当前正铸造并且在操作结束时的钢(下文中，被称为“先前钢”)的钢水和后面引入的钢(下文中，被称为“后续钢”)的钢水在中间包200和结晶器300中混合，在流S中产生了混合有先前钢和后续钢并且凝固的混合部分。

因此，在异种钢的连续铸造中，本公开提供了一种连续铸造异种钢的方法，该方法可以提高混合部分的预测的精确度并且可以通过经由线上系统实时获取流S的浓度、计算具有所获取的浓度的流S的位置以及使用所计算的位置实时预测混合部分的位置而自动切除混合部分。

图3是顺序示出根据一个示例性实施方案的预测流的异种钢混合部分的方法和使用上述方法切割混合部分的方法的流程图。图4和图5是具体示出根据一个示例性实施方案的切割连续铸造方法中的混合部分的方法的流程图，并且图4和图5包括预测混合部分的方法和切割图3的混合部分的方法。

在下文中，将参照图3至图5描述根据该示例性实施方案的在异种钢的连续铸造期间切割流的混合部分的方法。在这种情况下，在具有凝固并且从多个结晶器拉出的多个流的连铸设备中，由于均匀的钢水通过中间包中的流量控制装置例如坝(dam)或堰(weir)供给至每个流，切割混合部分的方法同等地应用于各个流。因此，将描述对单个流应用该方法的情况。

参照图3，根据该示例性实施方案的预测流的异种钢混合部分的方法包括下述过程：存储异种钢的连续铸造的过程变量或过程数据(S100)，检测打开装有后续钢的钢包(下文中被称为“后续钢包)的信号(200)，设定用于预测凝固并从结晶器拉出的流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度(S300)，在流的表面和内部处实时获取后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度并且计算流在纵向方向上的具有实时获取的表面和内部处的无量纲相对浓度的位置(S400)，将所获取的流内的无量纲相对浓度与第一参照浓度进行实时比较，并且将所获取的流的表面的无量纲相对浓度与第二参照浓度进行实时比较(S600)，根据所获取的表面和内部中的每一者的无量纲相对浓度与第一参照浓度和第二参照浓度之间的比较结果来预测流中的混合部分(S700)，以及切除所预测的混合部分(S1100)。

在这里，流的表面和内部可以是流在纵向方向(即，左右方向)上或横过该铸造方向的垂直方向(或高度方向)上的表面和内部，内部可以是流的在垂直方向(或高度方向)的中心，表面可以是流的顶表面和底表面中的任一者。

此外，由于后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度是后续钢相对于先前钢混合的程度或量，换句话说，无量纲相对浓度可以是先前钢和后续钢混合的程度，即，“混合浓度”。

无量纲浓度表示作为无量纲比率或无量纲值的典型的浓度值，其中无量纲浓度是通过0以上或者1以下的值表示的浓度。因此，后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度也可以通过0以上或者1以下的值表示。先前钢的无量纲浓度限定为0而后续钢的无量纲浓度限定为1。例如，在无量纲相对浓度为1的情况下，表示钢水中或流中的后续钢的量为0％的情况，即，后续钢未流入的情况。相反，在无量纲相对浓度为1的情况下，表示钢水中或流中的后续钢的量为100％的情况。例如，在无量纲相对浓度为0.4的情况下，表示钢水中或流中的先前钢与后续钢以60％比40％的比率混合。

与实时获取的流的中心和表面中的每一者的无量纲相对浓度相比的第一参照浓度和第二参照浓度是无量纲浓度值。

在根据图3中所示的示例性实施方案的预测并切割异种混合部分的方法中，根据从后续钢包打开时间起计算的流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的采集时间，可以使用或可以不使用图3中所述的预测并切割异种混合部分的方法。

换句话说，在获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的浓度采集时间小于参照时间的情况下，执行通过将所获得的中心和表面中每一者的无量纲浓度与第一参照浓度和第二参照浓度进行比较预测混合部分的后续过程。相反，在流的表面和中心的浓度采集经过时间大于参照时间的情况下，终止获取表面和中心中的每一者的浓度的过程。混合部分根据数据表进行切除(在所述数据表中根据先前钢和后续钢的类型预设的混合部分的切除长度被数据化)，或者混合部分切除到预定长度(所述预定长度不考虑先前钢和后续钢的类型而预设)。

图4和图5是包括一系列过程的流程图，其中，混合部分通过根据流的表面和中心中的每一者的上述无量纲相对浓度采集时间自动预测混合部分的位置而被切除，或者混合部分通过使用根据异种钢的组合预设的混合部分切除长度数据表被切除，或者混合部分切割到预定长度。

参照图4和图5，根据该示例性实施方案的连续铸造异种钢的方法包括下述过程：存储基于异种钢的连续铸造的过程数据(S100)，检测后续钢包打开信号(S200)，对用于预测凝固且从结晶器拉出的流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度进行设定(S300)，实时获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度以计算当前时间流的具有所获取的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的位置(S400)，以及将流的表面和中心的无量纲相对浓度采集时间与参照时间进行比较(S500)。

在以上说明中，在检测后续钢包打开信号(S200)之后，执行对用于预测凝固并从结晶器拉出的流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度进行设定(S300)。然而，本公开的示例性实施方案不限于此，并且可以改变检测后续钢包打开信号(S200)以及对用于预测凝固并从结晶器拉出的流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度进行设定(S300)的顺序。

另外，在流的表面和中心的无量纲相对浓度采集时间为参照时间或小于参照时间的情况下(是)，根据该示例性实施方案的连续铸造异种钢的方法包括下述过程：将所获取的流的中心的无量纲相对浓度与第一参照浓度进行实时比较并且将所获取的流的表面的无量纲相对浓度与第二参照浓度进行实时比较(S600)，根据所获取的表面和中心的无量纲相对浓度与第一参照浓度和第二参照浓度之间的比较结果预测和确定流的混合部分的位置(S700)，以及切除所预测的混合部分(S1100)。

此外，在流的表面和中心的无量纲相对浓度采集时间大于参照时间的情况下(否)，该方法包括下述过程：终止对流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的采集(S800)，确定经历当前操作的异种钢(即，先前钢和后续钢)的类型是否为预设混合部分切除长度表中所包括的类型(S900)，当经历当前操作的先前钢和后续钢的组合是预定切除长度表中包括的类型时(是)通过搜索与经历该操作的先前钢和后续钢的组合相对应的类型将混合部分切割到对应长度(S1200)，以及当经历当前操作的先前钢和后续钢的组合是预定切除长度表中未包括的类型时(否)将混合部分切割到预定长度，例如，最大长度(S1300)。

在下文中，将参照图6至图14具体描述根据示例性实施方案的连续铸造方法的每个过程。

图6是具体示出根据一个示例性实施方案的检测后续钢包打开信号的过程的流程图。图7是示出根据一个示例性实施方案的设定用于预测流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度的方法的流程图。图8是示出通过根据该示例性实施方案的方法获取的先前钢和后续钢的各个组分的无量纲浓度的图表。图9是示出铬(Cr)在通过异种钢连续铸造制造的流的垂直方向(横截厚度)和铸造方向(纵向方向)上的无量纲浓度分布的图。图10是示出在异种钢连续铸造操作期间结晶器中的浓度随时间变化的图。图11是在异种钢连续铸造操作期间通过仅考虑结晶器的影响而不考虑中间包的影响在完成最终凝固之后对流的纵向方向和截面上的浓度分布进行计算的结果。图12是示出了根据一个示例性实施方案的获取流表面和中心的无量纲浓度的方法的流程图。图13是将根据该示例性实施方案获取的流的表面和中心的无量纲浓度数据与铸流的纵向方向上的实际组分的测量结果进行比较的曲线图。图14是将通过根据该示例性实施方案的预测方法预测的混合部分的数据与通过收集所预测的混合部分测量的浓度进行比较的曲线图。

在存储异种钢连续铸造过程数据(S100)中，存储了诸如异种钢的铸造条件和组分的信息作为用于预测异种钢操作中的流的混合部分的变量数据。也就是说，存储了中间包中的钢水的剩余量、铸造速度、经历当前操作的钢水(下文中被称为“先前钢”)的组分浓度、以及后续供给至中间包的钢水(下文中被称为“后续钢”)的组分浓度。这些过程数据可以针对异种钢的每次操作初始化以被重新设定和存储。此外，在从连铸设备拉出多个流的情况下，存储每个流的铸造速度。

在一个示例性实施方案中，从后续钢包打开时间起获取流的无量纲相对浓度。因此，需要精确地检测存储有后续钢的钢包打开信号。参照图6，检测后续钢包打开信号(S200)包括下述过程：发送虚拟的后续钢包打开信号(S210)，从发送虚拟的后续钢包打开信号时起在以毫秒(ms)为单位的时间内实时检测中间包的重量(S220)，以以秒(s)为单位的间隔，将在以毫秒(ms)为单位的时间内检测到的中间包的重量计算成中间包的平均重量(S230)，通过实时接收中间包的平均重量的数据确定所计算的中间包的平均重量是否随时间连续增大(S240)，以及将中间包的平均重量连续增大的时间设定为打开后续钢包的时间(S250)。

通常，在后续钢包打开信号的检测中，当后续钢包的滑动水口以预定开启比或更大开启比(例如100％)打开时，信号被接收并且检测作为后续钢包打开信号。然而，由于后续钢包的出口被堵塞，经常发生即使滑动水口打开钢水也不排出的情况。因此，由于仅通过感测滑动水口的操作检测后续钢包打开信号，即使钢水未从钢包排出也是如此，因此检测的精确性可能很低。

通常，为了解决检测用于预测混合部分的后续钢包打开信号的上述限制，中间包的重量使用根据时间检测中间包的重量的传感器进行测量，其中，中间包的重量在以毫秒(ms)为单位的非常短的时间间隔内进行测量。在对以毫秒(ms)为单位的时间内实时测量的中间包的重量的变化进行分析时、中间包的重量连续增大的情况下，可编程逻辑系统(PLC)发送后续钢包打开的信号。然而，可能因传感器的敏感度发生对在非常短的时间间隔内(即以毫秒(ms)为单位)测得的中间包的重量的振荡(hunting)。因此，经常发生的情况是：即使在后续钢包未实际打开的情形下，PLC也发送后续钢包打开信号。为了解决这样的限制，允许PLC当在中间包的重量连续增加之后再次感测到中间包的重量连续增加时发送后续钢包打开信号。然而，由于再次感测到中间包的重量连续增加时发送打开信号，经常发生钢包打开信号延迟以及发送得与实际情况不一致的情况。为了解决打开信号的延迟，搜索在中间包的重量连续增加被再次被感测之前10分钟的数据并且再次执行设定中间包的重量最小时的时间的操作。然而，这种作为随动(follow-up)方法的方法具有如下限制：可能不能实时检测后续钢包打开信号。因此，后续钢包打开信号可能仍是延迟的或可能不是正确的，并且这成为降低混合部分的预测精确度的原因。

因此，为了在本公开中精确检测异种钢连续铸造操作期间的后续钢包打开信号，PLC根据异种钢的操作条件(例如，当钢水的铸造速度和剩余量减小并且中间包中的铸造速度和剩余钢量为预定值或更小时)发送虚拟的后续钢包打开信号(S210)。此后，从发送虚拟后续钢包打开信号时起在以毫秒(ms)为单位的时间(例如200ms)内测量中间包的重量(S220)。随后，以以秒(s)为单位的预定时间间隔(例如1秒或2秒)，将在以毫秒(ms)为单位的时间内测量到的中间包的重量计算成中间包的平均重量(S230)，并且对计算得的中间包的平均重量进行实时分析以确定中间包的重量是否连续增加(S240)。也就是说，如果通过方程进行描述，当“W_td”是中间包中的剩余钢量的重量，“t”是当前时间，而“t-Δt”是较早时间时，当W_td(t)–W_td(t-Δt)和W_td(t)–Wtd(t-2*Δt)均大于或等于“0”时，t-2*Δt确定为打开后续钢包的时间，并且因此，发送后续钢包打开信号。从t-2*Δt起计算流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度，并且为此，从t-4*Δt起存储中间包中的剩余钢量和铸造速度从而能够实时预测混合部分。

与用于预测异种钢的混合部分的流的中心的无量纲相对浓度和表面的无量纲相对浓度相比的第一参照浓度和第二参照浓度是无量纲浓度值。下面，将参照图7描述根据一个示例性实施方案的计算第一参照浓度和第二参照浓度的方法。

参照图7，根据一个示例性实施方案的设定用于预测流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度的方法包括下述步骤：接收先前钢和后续钢中的每一者的所有组分的浓度数据(S310a和S310b)，计算先前钢的各个组分的下限无量纲浓度和上限无量纲浓度(S320a)，计算后续钢的各个组分的下限无量纲浓度和上限无量纲浓度(S320b)，将先前钢的各个组分的上限无量纲浓度值中的最低上限无量纲浓度设定为第一参照浓度(S330a)，以及将后续钢的各个组分的下限无量纲浓度值中的最高下限无量纲浓度值设定为第二参照浓度(S330b)。

也就是说，先前钢的各个组分的下限无量纲浓度通过式1计算，并且先前钢的各个组分的上限无量纲浓度通过式2计算。此外，后续钢的各个组分的下限无量纲浓度通过式3计算，并且后续钢的各个组分的上限无量纲浓度通过式4计算。

[式1]

[式2]

[式3]

[式4]

在式1至4中，在对各个组分浓度的无量纲浓度计算期间，在先前钢的下限无量纲浓度大于先前钢的上限无量纲浓度的情况下，用先前钢的上限无量纲浓度值替代先前钢的下限无量纲浓度值，并且用先前钢的下限无量纲浓度值替代先前钢的上限无量纲浓度值。此外，在后续钢的下限无量纲浓度大于后续钢的上限无量纲浓度的情况下，以相同的方式，用后续钢的上限无量纲浓度值替代后续钢的下限无量纲浓度值，并且用后续钢的下限无量纲浓度值替代后续钢的上限无量纲浓度值。当先前钢的组分浓度高于后续钢的组分浓度的时候，应用如上方式。

例如，在先前钢的碳(C)浓度为0.4wt％(0.38wt％至0.42wt％)并且后续钢的C含量为0.2wt％(0.18wt％至0.22wt％)的情况下，先前钢的C无量纲浓度在执行无量纲变换时变为0(0.1至-0.1)。也就是说，由于先前钢的上限无量纲浓度变为-0.1并且先前钢的下限无量纲浓度变为0.1，这些值相互替换。

通常，存在根据待制造的钢的类型的针对各个组分的设计规格浓度。也就是说，仅在各个组分的浓度包括在设计规格浓度范围内时满足待制造的钢的条件，并且设计规格浓度范围包括针对各个组分的最低上限值和最高下限值以及最低上限值与最高下限值之间的值。因此，在异种钢的连续铸造中，存在针对先前钢的各个组分的设计规格浓度范围，并且存在针对后续钢的各个组分的设计规格浓度范围。

此外，先前钢的各个组分的浓度表示在当前异种钢操作中首先铸造的钢水的各个组分的浓度，并且是通过钢水供给至中间包之前的精炼工艺确定的浓度，其中，先前钢的各个组分的浓度是包括在先前钢的设计规格浓度范围内的浓度值。类似地，后续钢的各个组分的浓度表示后续供给的钢水的各个组分的浓度，并且也是通过钢水供给至中间包之前的精炼工艺确定的浓度，其中，后续钢的各个组分的浓度是包括在后续钢的设计规格浓度范围内的浓度值。

在式1至4中，先前钢的下限无量纲浓度和上限无量纲浓度以及后续钢的下限无量纲浓度和上限无量纲浓度通过使用上述的先前钢的设计规格下限浓度、先前钢的设计规格上限浓度、后续钢的设计规格下限浓度、后续钢的设计规格上限浓度、先前钢的浓度、以及后续钢的浓度来计算。先前钢的各个组分的上限无量纲浓度值中的最低上限无量纲浓度值设定为第一参照浓度，并且后续钢的各个组分的下限无量纲浓度值中的最高下限无量纲浓度值设定为第二参照浓度。此外，在后续过程中，第一参照浓度是与所计算的流的中心的无量纲相对浓度进行实时比较的值，并且第二参照浓度是与所计算的流的表面的无量纲相对浓度进行实时比较的值。

图8是示出了通过根据该示例性实施方案的方法计算出的先前钢和后续钢的各组分的无量纲浓度的图表。例如，C、锰(Mn)和Cr都包括在先前钢和后续钢中的每一者中，并且当C、Mn和Cr组分的下限无量纲浓度和上限无量纲浓度通过上述等式1-4计算时，结果如图8中所示。参照图8，在C、Mn和Cr的上限无量纲浓度之中，Cr的上限无量纲浓度比C或Mn的上限无量纲浓度低。因此，Cr的上限无量纲浓度被设定为第一参照浓度。在C、Mn和Cr的下限无量纲浓度之中，Cr的下限无量纲浓度比C或Mn的下限无量纲浓度高。因此，Cr的下限无量纲浓度被设定为第二参照浓度。因此，根据图8的所述实例，作为用于预测混合部分的无量纲浓度的最低上限值的第一参照浓度为0.07，并且作为最高下限值的第二参照浓度为0.95。换言之，混合部分的无量纲浓度的范围为0.07以上至0.95以下，并且从实时计算的流的中心的无量纲相对浓度为0.07的点到表面的无量纲相对浓度为0.95的点的区域预测为混合部分。

在先前钢的各个组分的上限无量纲浓度值之中的被设定为第一参照浓度的最低上限无量纲浓度值与实时计算的中心的无量纲相对浓度的比较以及在后续钢的各个组分的下限无量纲浓度值之中的被设定为第二参照浓度的最高下限无量纲浓度值与实时计算的表面的无量纲相对浓度的比较的原因如下。

在异种钢的连续铸造期间，由先前钢和后续钢混合而凝固的流的混合部分的一端的浓度满足先前钢的设计规格浓度，而混合部分的另一端满足后续钢的设计规格浓度。混合部分的一端与另一端之间的区域在先前钢和后续钢中的每一者的设计规格浓度范围之外。

参照图9，可以理解的是，浓度沿着板坯的垂直方向(横截厚度方向)和铸造方向(纵向方向)改变。流的垂直方向上的位置即表面和中心的无量纲相对浓度具有不同的趋势模式。具体地，先前钢与后续钢之间的混合于打开后续钢包的时间之后发生在流的表面中。然而，相对于中心，混合于打开后续钢包的时间之前发生在流中。原因在于由于浓度梯度而发生通过中间包和结晶器混合和再混合的钢水向流中的中心未凝固钢水层的扩散。也就是说，先前钢与后续钢之间的混合在流的中心比在流的表面开始的早。

因此，在本公开中，当实时获取的流的中心的无量纲相对浓度达到在先前钢的各个组分的上限无量纲浓度值之中的最低上限无量纲浓度值(即，第一参照浓度)或偏离最低上限无量纲浓度值(即，第一参照浓度)时，确定为混合开始的状态，并且在该情况下，流的纵向方向上的位置被确定为第一切除位置。另外，当实时计算的流的表面的无量纲相对浓度达到在后续钢的各个组分的下限无量纲浓度值之中的最高下限无量纲浓度值(即，第二参照浓度)或偏离最高下限无量纲浓度值(即，第二参照浓度)时，确定为混合终止的状态，并且在该情况下，流的位置被确定为第二切除位置。换言之，流的纵向方向上的中心的无量纲相对浓度为在先前钢的各个组分的上限无量纲浓度之中的最低上限无量纲浓度的位置为混合部分的起始位置，流的纵向方向上的表面的无量纲相对浓度为在后续钢的各组分的下限无量纲浓度之中的最高下限无量纲浓度的位置为混合部分的终止位置。因此，在本公开中，在先前钢的各组分的上限无量纲浓度之中的最低上限无量纲浓度被命名为第一参照浓度并且第一参照浓度与获取的中心的无量纲相对浓度进行比较。在后续钢的各个组分的下限无量纲浓度之中的最高下限无量纲浓度被命名为第二参照浓度并且第二参照浓度与获取的表面的无量纲相对浓度进行比较以预测为异种钢被混合的混合部分。也就是说，流的纵向方向上的实时获取的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度的位置被确定为第一切除位置，并且流的纵向方向上的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度的位置被确定为第二切除位置以切除混合部分。

典型情况下，在混合部分的预测中，混合部分被预测，而没有单独考虑流的各个截面位置，即表面和中心。也就是说，典型情况下，流的浓度在假设流的纵向方向上的一个位置处的表面和中心的浓度是相同的情况下获取。因此，由于混合部分的位置的准确度或混合部分的预测度低，因此混合部分被混合在产品中并被运送到客户公司的现象频繁发生。

因此，在本公开中，认识到的是在如上所述的流的纵向方向上的一个位置处的表面浓度和中心浓度是不同的，并且流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度分别在异种钢的连续铸造期间获取以预测混合部分。

在异种钢的典型的连续铸造操作中，当向中间包供给后续钢时，先前钢和后续钢在中间包中混合，并且在该情况下，混合钢的一部分在混合先前钢和后续钢的过程期间被排出并且剩余部分在中间包中连续再循环的同时连续再混合。此外，中间包中混合和再混合的钢水被通过浸入式水口排出到结晶器中，其中，通过浸入式水口排出的钢水具有湍流。因此，从中间包中引入到结晶器中的混合钢水由于结晶器中的钢水的湍流而在上部区域中产生再循环流，并且因此，混合现象和再混合现象也在结晶器中反复发生以及结晶器中的浓度实时变化(参见图10)。参照图11，先前钢和后续钢混合的混合部分存在于从结晶器中凝固并拉出的流中，并且在仅考虑结晶器的混合而没有考虑中间包中的混合时板坯的厚度为0.4m的情况下，混合部分的长度为约4m。

通过图10和图11的以上描述，可以理解的是异种钢的混合在结晶器以及中间包中进行，并且先前钢和后续钢混合的混合部分通过在结晶器中混合来于流中获取。

典型情况下，由于混合部分通过仅考虑在中间包中的混合而没有考虑结晶器中的混合来预测，因此混合部分的位置的准确度或混合部分的预测度低，并且因此，混合部分的至少一部分混合在产品中并且运送到客户公司的现象频繁发生。

因此，在本公开中，由于混合部分通过考虑结晶器以及中间包中异种钢的混合而被预测和切除，因此，混合部分的切除的精确度可提高。

在异种钢的连续铸造期间，流中的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的计算和具有对应无量纲相对浓度的流的纵向方向上的位置的计算(S400)包括下述过程：从检测后续钢包打开信号的时间起来实时获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度(S410)，并且计算流的具有所计算的表面浓度和中心浓度的位置(S420)。

为了从检测后续钢包打开信号的时间起实时计算流的表面浓度和中心浓度(S410)，计算在考虑了如在本公开中所述的结晶器中的混合的情况下进行，并且因此，用于计算流的表面和中心的浓度的式(下文中称为“式9”)包括从结晶器中排出的钢的浓度。在下面的式中，“t+△t”表示当前时间而“t”表示较早时间。

在下文中，将对从检测后续钢包打开信号的时间起实时获取流的表面浓度和中心浓度的过程进行描述。在一个示例性实施方案中，流的表面浓度和中心浓度的获取通过根据下式计算浓度来进行。因此，换言之，“流的表面浓度和中心浓度的获取”可由“流的表面浓度和中心浓度的计算”来表示。

在物理学方面，引入到中间包中的钢水量的改变可由中间包的重量的变化除以时间的变化(△t)和钢水的液体密度来表示。在一个示例性实施方案中，中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)首先通过利用引入到中间包中钢水量的变化的上述物理概念来计算(S411)。

在该情况下，中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)可通过下述式5来计算。

【式5】

$Q_{td-in}=\frac{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)-W_{td}\left(t\right)}{\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L}+Q_{td-out}$

其中，W_td(t)为较早时间的中间包中的钢水的总重量，W_td(t+Δt)为当前时间的中间包中的钢水的总重量，Q_td-out为从中间包中排出的钢水的体积流量，以及ρ_l是钢水的液体密度。

较早时间的中间包中的钢水的总重量(W_td(t))和当前时间的中间包中的钢水的总重量W_td(t+Δt)通过设置在中间包的外底部上的传感器实时测量，并且将从中间包中排出的钢水的体积流量(Q_td-out)计算成结晶器的横截面尺寸与由设置在流的一侧上的传感器测量的铸造速度的乘积的总和。另外，由于钢水是液体，因此使用钢水的液体密度7000kg/m³至7400kg/m³而不是使用钢水的固体密度7600kg/m³至8000kg/m³。具体地，例如，使用约7200kg/m³的钢水的液体密度而不是使用约7800kg/m³的钢水的固体密度。

此后，中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))利用所计算的中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)来计算(S412)。中间包中产生的钢水的流可分类成一次流和二次流，其包括死区(dead zone)，并且因此，钢水的浓度可根据钢水在中间包中的位置而局部不同。然而，在本公开中，出于对根据流的上、下、右和左位置产生的浓度进行预测的目的，假设中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度由特定值来表示，而没有考虑局部流的情况，并且特定值被限定为中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度。在该情况下，中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))可由下面的式6来计算。

【式6】

$C_{td-ave}(t+\mathrm{\Δ}t)=\frac{W_{td}\left(t\right)\×C_{td-ave}\left(t\right)+Q_{td-in}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{td-in}\left(t\right)}{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)}-\frac{Q_{td-out}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{td-out}\left(t\right)}{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)}$

其中，C_td-ave(t+Δt)为当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度，W_td(t)为较早时间的中间包中的钢水的总重量，C_td-ave(t)为较早时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度，Q_td-in(t)为较早时间的引入到中间包中的钢水的入口体积流量，C_td-in(t)为较早时间的中间包中的后续钢的入口浓度(无量纲相对浓度)，Q_td-out(t)为较早时间的从中间包中排出的钢水的体积流量，C_td-out(t)为较早时间的从中间包中排出的钢水浓度(无量纲相对浓度)，以及ρ_L为钢水的液体密度。

这里，如上所述的由式5计算出的值被用作中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)，较早时间的中间包中的钢水的总重量(W_td(t))和当前时间的中间包中的钢水的总重量(W_td(t+Δt))分别为通过设置在中间包中的传感器实时(即，以预定的时间间隔)测量的值，当前时间的从中间包中排出的钢水的体积流量(Q_td-out)可被计算成结晶器的横截面尺寸与由设置在流的一侧上的传感器测量的铸造速度的乘积的总和，ρ_L为钢水的液体密度，其中使用7000kg/m³至7400kg/m³例如约7200kg/m³的值。

在将装在钢包中的后续钢供给至中间包时，在较早时间引入到中间包中的后续钢的浓度(C_td-in)总是为“1”，这是因为该过程在后续钢被供给至中间包并被混合之前。另外，较早时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t))的初始值和从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t))的初始值设定为“0”。

当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))通过利用设定为上述的初始值来计算。

接下来，将由式6计算的值用作为当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))，以及将由待在下文描述的式7计算的当前时间的值用作为当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))。

当计算当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))时，当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))利用平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))计算(S413)。在该情况下，在本公开中，从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))由下面的式7计算。

【式7】

C_td-out(t+Δt)＝f_td×C_td-ave(t+Δt)+(1-f_td)×C_td-in(t+Δt)

其中，C_td-out(t+Δt)为当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度，C_td-ave(t+Δt)为当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度，C_td-in(t+Δt)为当前时间的引入到中间包中的钢水的无量纲相对浓度。当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))由式6计算并且如上所述使用，并且当前时间的引入到中间包中的后续钢的无量纲相对浓度(C_td-in)为1。f_td为内插和外推因子，其中，分别使用不同的内插和外推因子来计算流的中心的无量纲相对浓度和流的表面的无量纲相对浓度。也就是说，用于计算流的中心的浓度的内插和外推因子(f_td-center)为4±2，并且用于计算流的表面的浓度的内插和外推因子(f_td-surface)为2.2±0.6。

随后，当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t+Δt))利用当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))来计算并且通过本公开中的式8来计算。

【式8】

$C_{md-ave}(t+\mathrm{\Δ}t)=\frac{W_{md}\left(t\right)\×C_{md-ave}\left(t\right)+Q_{md-in}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{md-in}\left(t\right)}{W_{md}(t+\mathrm{\Δ}t)}-\frac{Q_{md-out}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{md-out}\left(t\right)}{W_{md}(t+\mathrm{\Δ}t)}$

其中，W_md(t)为较早时间的结晶器中的钢水的总重量，C_md-aver(t)为较早时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度，Q_md-in(t)为较早时间的结晶器中的钢水的入口体积流量，C_md-in(t)为较早时间的结晶器中的钢水的入口浓度(无量纲相对浓度)，W_md(t+Δt)为当前时间的结晶器中的钢水的总重量，Q_md-out(t)为从结晶器中排出的钢水的体积流量，C_md-out(t)为较早时间的从结晶器中排出的钢(即，流)的无量纲相对浓度，以及ρ_L为钢水的液体密度，其中密度为7000kg/m³至7400kg/m³，例如，约7200kg/m³。

在文中，当前时间的结晶器中的钢水的总重量(W_md(t+Δt))和较早时间的结晶器中的钢水的总重量(W_md(t))可利用结晶器的长度、横截面积以及熔融金属的密度来计算。也就是说，总重量可由式“结晶器中的钢水的总重量(W_md)＝(结晶器的总长度─结晶器的顶部到弯月形金属液面的长度)×结晶器的内横截面积×钢水的液体密度”来计算。这里，结晶器的内横截面积与流的横截面积相同。另外，从结晶器中排出的流(或钢)的流量可被计算成结晶器的内横截面积与由设置在流的一侧上的传感器测量的铸造速度的乘积的总和。较早时间的引入到结晶器中的后续钢的无量纲相对浓度(C_md-in(t))总是与较早时间的从中间包中排出的后续钢的无量纲相对浓度(C_td-out(t))相同。另外，较早时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t))的初始值和从结晶器中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_md-out(t))的初始值设定为0。

当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t))利用设定的初始值来计算。

接下来，使用由式8计算的值作为当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t+Δt))，并且使用由待在后文描述的式9计算的当前时间的值作为当前时间的从结晶器中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))。

在下文中，计算当前时间的从结晶器中排出的钢(即，流)的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))(S415)。在本公开中，当前时间的从结晶器中排出的钢(即，流)的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))由下面的式9来计算。

【式9】

C_md-out(t+Δt)＝f_md×C_md-ave(t+Δt)+(1-f_md)×C_md-in(t+Δt)

其中，C_md-out(t+Δt)为当前时间的从结晶器中排出的钢(即，流)的无量纲相对浓度，C_md-ave(t+Δt)为当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度，以及C_md-in(t+Δt)为当前时间的引入到结晶器中的钢水的无量纲相对浓度。这里，当前时间的从结晶器中排出的钢的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))为当前时间的从结晶器中凝固并排出或拉出的流的无量纲相对浓度并且为由式9计算的值。另外，使用由上述式8计算的值作为当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度C_md-ave(t+Δt)，f_md为内插和外推因子，其中，对于流的中心的无量纲相对浓度和流的表面的无量纲相对浓度的计算，分别使用不同的内插和外推因子。也就是说，用于中心的无量纲相对浓度计算的内插和外推因子(f_{md_center})为0.7±0.4，用于流的表面的无量纲相对浓度计算的内插和外推因子(f_{md_surface})为0.5±0.2。此外，当前时间的引入到结晶器中的钢水的无量纲相对浓度(C_md-in(t+Δt))为当前时间的从中间包中排出的钢的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))，其中使用由上述式7计算的值。由于从结晶器中排出的钢水主要包括液体钢水，因此使用钢水的液体密度值7000kg/m³至7400kg/m³，例如约7200kg/m³。

在通过上述方法操作异种钢期间实时获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度，然后计算流的纵向方向(或者铸造方向)上的具有实时获取的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的位置(S420)。

出于该目的，流在纵向方向(或者铸造方向)上，首先执行对流的表面的无量纲相对浓度开始被获取的位置和流的中心的无量纲相对浓度开始被获取的位置进行设定的步骤。如上所述，这样做的原因是，在异种钢的连续铸造期间，先前钢和后续钢之间的混合部分在打开后续钢包的时间之后出现在流的表面上，但是流的中心处的混合发生在打开后续钢包的时间之前。也就是说，原因在于，由于浓度梯度而发生通过中间包和结晶器混合以及再混合的钢水向流中的中心未凝固的钢水层的扩散。因此，先前钢和后续钢之间的混合在流的中心比在流的表面发生得早，并且，一般来说，中心的混合通常发生在检测后续钢包打开信号的时间时距流的位置为-4±4m的位置处。

因此，需要设定浓度开始被获取的位置，尤其是中心的浓度开始被获取的位置。

因此，在本公开中，在检测后续钢包打开信号的时间时的流的位置被设定为流的表面的无量纲相对浓度开始被测量的位置。此外，将距离在检测后续钢包打开信号的时间时的流的位置的-4±4m的位置设定为开始获取流的中心的无量纲相对浓度的位置。

当已设定开始获取的流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的位置时，对流的具有所计算的当前时间的流的中心的无量纲相对浓度的位置和流的具有所计算的当前时间的流的表面的无量纲相对浓度的位置进行计算(S420)。

首先，流的具有所计算的表面无量纲相对浓度的位置可通过如下计算的长度值而获得：流中的结晶器排出的体积流量(Q_md-out)与钢水的液体密度的乘积除以流的横截面积(A_md)与钢水的固体密度(ρ_s)的乘积。当这由公式(下文中被称为“式10”)来表示时，公式如下。

【式10】

$L(t+\mathrm{\Δ}t)=L\left(t\right)+\frac{Q_{md-out}\×{\mathrm{\ρ}}_L}{A_{md}\×{\mathrm{\ρ}}_S}\×\mathrm{\Δ}t$

这里，使用钢水的固体密度(7600kg/m³至8000kg/m³)作为密度值的原因在于考虑了由于液体钢水的凝固而在纵向方向上的收缩。

由式10计算的值为长度值，并且移动多达基于流的弯月形金属液面的位置所计算的长度值的点的位置为具有相应的表面浓度的流的位置。另外，具有所计算的中心浓度的流的位置为距离同时获取的流的具有表面浓度的位置-4±4m的位置。

因此，在本公开中，通过上述方法获取流的表面的无量纲相对浓度和中心的无量纲相对浓度，并且计算流的纵向方向上具有所获取的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的位置。另外，计算时间为从计算流的表面和中心中的每一者的计算的无量纲相对浓度的时间起开始计量，并且计算时间与参照时间进行实时比较(S500)。

在连续铸造操作中，从结晶器中拉出的流随着铸造时间推移沿铸造方向即设置切割器的方向被传送。因此，流中产生的混合部分随着操作时间推移逐渐地靠近切割器，并且在混合部分被设置在切割器下之前必须完成对混合部分的预测。换言之，在实际的混合部分被设置在切割器下之前，所计算的中心的无量纲相对浓度必需达到第一参照浓度并且所计算的表面的无量纲相对浓度必需达到第二参照浓度。因此，在一个示例性实施方案中，在考虑了异种钢的铸造速度的情况下设定参照拉出时间，其中，参照时间从开始计算表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度起计量并且为混合部分没有通过切割器并且到达切割器前面的预定位置的时间。在该情况下，预定位置可根据切割器的位置和操作设备或操作条件而改变，并且可估算在典型的异种钢操作期间以铸造速度到达上述预定位置所需的时间。参照时间可通过利用铸造速度而获取并且根据如上述的操作设备和操作条件而变化。

在获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的同时实时计量采集时间并且与参照时间进行实时比较(S500)。其中，如果采集时间在参照时间内(是)，则所获取的中心的无量纲相对浓度与第一参照浓度进行比较并且所获取的表面的无量纲相对浓度与第二参照浓度进行比较(S600)。

在该情况下，流的纵向方向上中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度的位置被设定为起始点，并且流的纵向方向上表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度的位置被设定为终止点，使得从混合部分的起始点至终止点的位置被预测为混合部分的位置(S700)。也就是说，当中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度时，中心的无量纲相对浓度的采集被重复或终止，并且流的中心无量纲相对浓度达到第一参照浓度的位置被设定为混合部分的起始位置，即第一切除位置。另外，当表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度时，表面的无量纲相对浓度的采集被重复或终止，并且流的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度的位置被设定为混合部分的终止位置，即第二切除位置。此后，切割器通过在第一切除位置处和第二切除位置处切割流来从流中切除预测的混合部分(S1100)。

相反，当中心的无量纲相对浓度没有达到第一参照浓度或表面的无量纲相对浓度没有达到第二参照浓度时，重复进行流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的获取(S410)和对应的无量纲相对浓度的位置的计算(S420)。另外，例如，在中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度但表面的无量纲相对浓度没有达到第二参照浓度的情况下，中心的无量纲相对浓度的采集被重复或终止，并且再次进行表面的无量纲相对浓度的获取和位置的计算的过程。相反，在表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度但中心的无量纲相对浓度没有达到第一参照浓度的情况下，表面的无量纲相对浓度的采集被重复或终止，并且再次进行中心的无量纲相对浓度的获取和位置的计算的过程。

作为另一情况的示例，在获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的同时实时计量采集时间并且与参照时间进行实时比较(S500)。其中，如果采集时间超过参照时间(否)，则终止流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的采集(S800)。另外，确定经历当前操作的先前钢和后续钢的组合是否为预设混合部分的切除长度表中所包括的类型(S900)。

例如，在经历当前操作的异种钢的组合为预设混合部分的切除长度表中所包含的类型的情况下，流被切除至混合部分切除长度表中所列出的切除长度(S1200)。在该情况下，流可基于流的弯月形金属液面的位置被切割到对应的切除长度。然而，在经历当前操作的异种钢的组合为不包括在预设混合部分的切除长度表中的类型的情况下，流基于流的弯月形金属液面的位置被切割到最大的切除长度(S1300)。

参照图13和图14，可理解的是，由示例性实施方案的方法计算的混合部分的位置或切除位置与由直接测量流的组分来检测的混合部分的位置或切除位置彼此一致。另外，如图14中所示，当中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度并且表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度时，表面的无量纲相对浓度的采集和位置的计算将自动终止。在以上描述中，已经描述了通过获取在流的高度方向上的表面和中心的无量纲浓度来预测混合部分的方法。然而，无量纲浓度的采集位置不限于中心和表面，混合部分可通过在流的高度方向上的多个位置处或流的具有不同高度的位置处获取无量纲浓度来预测。

在下文中，将参照图1至图7和图12继续描述根据示例性实施方案的连续铸造异种钢的方法。在该情况下，首先经历铸造操作的钢被命名为先前钢，铸造操作随后开始的钢被命名为后续钢。与上述说明重叠的说明将被省略或将被简要描述。

首先，铸造速度在先前钢的操作结束时减小，并且当中间包中的先前钢的剩余量为预定量以下时，可编程逻辑系统(PLC)发送虚拟的后续钢包打开信号(S200)。此后，中间包的重量从在虚拟的后续钢包打开信号被发送的时间开始在以毫秒(ms)为单位的时间(例如，200ms)内实时测量(S220)。随后，在以秒(s)为单位的预定的时间间隔(例如，1s或2s)，将在以毫秒(ms)为单位的时间内检测的中间包的重量计算成中间包的平均重量(S230)，并且对所计算的中间包的平均重量进行实时分析以确定中间包的平均重量是否连续增加(S240)。也就是说，在W_td(t)-W_td(t-Δt)和W_td(t)-W_td(t-2*Δt)均大于等于“0”时，t-2*Δt被确定为打开后续钢包的时间，并且因此，检测后续钢包打开信号(S200)。

在发送虚拟后续钢包打开信号(S210)之后，用于预测流的混合部分的数据被存储在连铸设备的控制器中(S100)。也就是说，接收并存储中间包中的钢水的剩余量、铸造速度、经历当前操作的钢水的组分(下文中，被称为“先前钢”)的浓度以及随后向中间包供给的钢水的组分(下文中，被称为“后续钢”)的浓度。在该情况下，从t-4*Δt起存储中间包中的剩余钢量和铸造速度以使得能够实时预测混合部分。另外，就产生多个流的连铸设备而言，确定该设备是否针对每个流而操作并且每个流的铸造速度是否被存储。

接下来，用于预测从结晶器中凝固并拉出的流的异种钢混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度通过利用存储的先前钢的各个组分和后续钢的各组分的浓度数据来设定(S300)。具体地，先前钢的各组分的上限无量纲浓度值之中的最低上限无量纲浓度值被设定为第一参照浓度。另外，后续钢的各组分的下限无量纲浓度值之中的最高下限无量纲浓度值被设定为第二参照浓度。在计算各个组分浓度的无量纲浓度期间，在先前钢的下限无量纲浓度大于先前钢的上限无量纲浓度的情况下，用先前钢的上限无量纲浓度替代先前钢的下限无量纲浓度并且用先前钢的下限无量纲浓度替代先前钢的上限无量纲浓度。此外，在后续钢的下限无量纲浓度大于后续钢的上限无量纲浓度的情况下，以相同的方式用后续钢的上限无量纲浓度替代后续钢的下限无量纲浓度并且用后续钢的下限无量纲浓度替代后续钢的上限无量纲浓度。在先前钢的组分浓度大于后续钢的组分浓度时，应用如上方式。

第一参照浓度和第二参照浓度为用于预测混合部分的参照值，其中，第一参照浓度和第二参照浓度根据先前钢和后续钢的类型和组合而变化。

当对用于预测混合部分的第一参照浓度和第二参照浓度进行设定时，流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度从检测后续钢包打开信号的时间(即t-2*Δt)起进行实时计算，并且用于计算无量纲相对浓度的时间从检测后续钢包打开信号的时间(t-2*Δt)起进行计量(S410)。另外，将流的发送后续钢包打开信号的时间处的位置设定为开始测量流的表面的无量纲相对浓度的位置。此外，将距离打开后续钢包的时间处的流的位置-4±4m的位置设定为开始获取流的中心的无量纲相对浓度的位置。

如上所述，获取表面和中心无量纲相对浓度的方法包括如下过程：首先，利用式5计算中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)(S411)；通过将所计算的中间包中的后续钢的入口体积流量(Q_td-in)应用到式6来计算当前时间的中间包中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_ave(t+Δt))(S412)；通过将所计算的当前时间的平均无量纲相对浓度(C_ave)应用到式7来计算当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))(S413)；通过将所计算的当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))应用到式8来计算当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t+Δt))(S414)；以及通过将所计算的当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))和所计算的当前时间的结晶器中的钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-aver(t+Δt))应用到式9来计算当前时间的从结晶器中排出的流的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))(S415)。在该情况下，由于式8中的当前时间的引入到结晶器中的钢水的无量纲相对浓度(C_md-in(t+Δt))为当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))，因此通过式7计算的当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))被应用到式8中的引入到结晶器中的钢水的无量纲相对浓度(C_md-in(t+Δt))。

在计算浓度的上述方法中，流的表面无量纲相对浓度可通过将用于表面的计算的内插和外推因子的值应用到用于计算当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))的式7和用于计算当前时间的从结晶器中排出的钢的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))的式9中的每一者的内插和外推因子(f)而计算。也就是说，流的表面的无量纲相对浓度可在如下情况下获得：将2.2±0.6应用为用于计算从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))的式7的内插和外推因子(f)，并且将0.5±0.2应用为用于计算从结晶器中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))的式9的内插和外推因子(f)。类似地，流的中心的无量纲相对浓度可在如下情况下获得：将4±2应用为用于计算当前时间的从中间包中排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))的式7的内插和外推因子(f)，并且将0.7±0.4应用为用于计算当前时间的从结晶器中排出的钢的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))的式9的内插和外推因子(f)。

当实时获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度时，对流的纵向方向上具有所计算的中心无量纲相对浓度和所计算的表面的无量纲相对浓度的位置进行计算(S420)。流的具有所计算的表面无量纲相对浓度的位置可如式10中所述通过如下进行计算：使流中的结晶器排出体积流量(Q_md-out)和熔融金属的液体密度的乘积除以流的横截面积(A_md)与钢水的固体密度(ρ_s)的乘积。这里，使用钢水的固体密度7600kg/m³至8000kg/m³，例如约7800kg/m³作为密度值。此外，流的具有所获取的中心无量纲相对浓度的位置为距离同一时间下流的具有所计算的表面无量纲相对浓度的位置-4±4m的位置。

通过上述方法获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度，并且在对流的纵向方向上具有所获取的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度的位置进行计算的同时，对计算浓度的时间与参照时间进行实时比较(S500)。如果计算的时间在参照时间内(是)，则所计算的流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度分别与第一参照浓度和第二参照浓度进行比较(S600)。

当实时获取的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度并且表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度时，终止浓度的计算并且预测和设定混合部分(S700)。也就是说，当实时获取的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度时，终止对流的纵向方向上具有中心的无量纲相对浓度的位置的计算，并且将流的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度的位置设定为起始位置。另外，当实时获取的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度时，终止对流的纵向方向上具有表面的无量纲相对浓度的位置的计算，并且将流的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度的位置设定为终止位置。这里，将从流的获取的中心的无量纲相对浓度达到第一参照浓度值的位置至流的获取的表面的无量纲相对浓度达到第二参照浓度值的位置的区域预测为混合部分。此后，由于切割器在起始位置处和终止位置处自动地切割流，因此异种钢的混合部分被从流中切除(S1100)。

当中心的无量纲相对浓度没有达到第一参照浓度或表面的无量纲相对浓度没有达到第二参照浓度时，重复进行流的表面和中心的无量纲相对浓度的获取(S410)和对应无量纲相对浓度的位置的计算(S420)。

如果用于获取浓度和计算位置的时间超过参照时间(否)，则终止流的表面和中心浓度的采集和位置的计算(S800)。此外，确定经历当前操作的先前钢和后续钢的组合是否为预设混合部分的切除长度表中所包括的类型(S900)。例如，在经历当前操作的异种钢的组合为预设混合部分切除长度表中所包括的组合的情况下，流被切割到混合部分切除长度表中所列出的切除长度(S1200)。在该情况下，流可基于流的弯月形金属液面位置被切割到对应的切除长度。然而，在经历当前操作的异种钢的组合为没有包括在预设混合部分的切除长度表中的类型的情况下，流基于弯月形金属液面的位置被切割到预定切除长度，例如，最大长度(S1300)。在流被切割到预定长度之后，混合部分之前的板坯和混合部分之后的板坯被设定为异常材料并且组分通过组分分析器来验证。

图15为通过根据示例性实施方案预测混合部分的方法对混合部分的长度进行分析达1年的图表。

参照图15，可以理解的是混合部分的长度根据实时操作方法和钢的浓度从0m到23m变化。也就是说，在本公开中，由于针对异种钢的各个操作对混合部分的长度和位置进行计算，而并非如相关技术中的那样不考虑异种钢的各个操作的操作条件而将流切除至预定长度，因此对混合部分进行了预测然后切除，并且因此，其准确度得以提高。具体地，实时获取流的表面和中心中的每一者的无量纲相对浓度，并且通过利用无量纲相对浓度推导出混合部分的长度和位置。因此，在本公开中，可避免由于混合部分被过多切除而导致利润降低并且可避免由于切除较少而导致缺陷产品运送至客户公司。

工业实用性

根据本公开的连续铸造异种钢的方法可预测由先前钢和后续钢的混合而制造的流的混合部分，并且可自动地切除混合部分。因此，由于混合部分的位置和长度的预测的准确度被提高，因此可避免由于混合部分的过多切除而导致的利润下降并且可避免由于混合部分的较少切除而导致的缺陷产品运送至客户公司。因此，具有提高了在异种钢连续铸造操作中制造高质量板坯的生产率的效果。

Claims (25)

1.一种连续铸造异种钢的方法，所述方法包括：

分别实时获取在连铸流的表面和内部的后续钢相对于先前钢的无量纲相对浓度；

计算所述流在纵向方向上具有实时获取的所述表面和所述内部的所述无量纲相对浓度的位置；

通过分别将所获取的所述表面和所述内部的无量纲相对浓度与参照浓度进行比较来预测所述流中的混合部分；以及

切除所预测的混合部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流的所述无量纲相对浓度被获取的位置是在所述流的高度方向上的表面和中心。

3.一种连续铸造异种钢的方法，所述方法包括：

通过使用中间包中的先前钢与后续钢的相对量和结晶器中的先前钢与后续钢的相对量，分别实时获取在从结晶器凝固和连续铸造的流的高度方向上的多个位置的所述后续钢相对于所述先前钢的无量纲相对浓度；

计算所述流在纵向方向上具有实时获取的所述无量纲相对浓度的位置；

通过分别将所获取的无量纲相对浓度与参照浓度进行比较来预测所述流中的混合部分；以及

切除所预测的混合部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述流在所述高度方向上的所述无量纲相对浓度被获取的所述多个位置包括所述流的表面和中心。

5.根据权利要求1或3所述的方法，还包括在实时获取所述连铸流中的所述后续钢相对于所述先前钢的所述无量纲相对浓度之前，设定所述参照浓度，

其中所述参照浓度的设定包括：

将所述先前钢的各个组分的上限浓度中的最低上限浓度设定为第一参照浓度；

将所述后续钢的各个组分的下限浓度中的最高下限浓度设定为第二参照浓度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一参照浓度和所述第二参照浓度的设定包括：

将所述先前钢的所述组分的浓度计算成下限无量纲浓度和上限无量纲浓度；

将所述先前钢的所述各个组分的所述上限无量纲浓度中的最低上限无量纲浓度设定为所述第一参照浓度；

将所述后续钢的所述组分的浓度计算成下限无量纲浓度和上限无量纲浓度；以及

将所述后续钢的所述各个组分的所述下限无量纲浓度中的最高下限无量纲浓度设定为所述第二参照浓度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述先前钢的所述各个组分的浓度计算成所述下限无量纲浓度和所述上限无量纲浓度包括当所述先前钢的所述下限无量纲浓度大于所述先前钢的所述上限无量纲浓度时，用所述先前钢的上限无量纲浓度值替代所述先前钢的下限无量纲浓度值，以及用所述先前钢的所述下限无量纲浓度值替代所述先前钢的所述上限无量纲浓度值；以及

将所述后续钢的所述各个组分的浓度计算成所述下限无量纲浓度和所述上限无量纲浓度包括当所述后续钢的所述下限无量纲浓度大于所述后续钢的所述上限无量纲浓度时，用所述后续钢的上限无量纲浓度值替代所述后续钢的下限无量纲浓度值，以及用所述后续钢的所述下限无量纲浓度替代所述后续钢的所述上限无量纲浓度。

8.根据权利要求2或4所述的方法，其中当所获取的所述表面和所述中心的无量纲相对浓度中的至少一个无量纲相对浓度偏离所述参照浓度时，所述流被确定为处于混合状态，以及

所述流在所述纵向方向上的下述位置被确定为所述混合部分：在所述位置中，所获取的所述表面和所述中心的无量纲相对浓度中的至少一个无量纲相对浓度偏离所述参照浓度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述流在所述纵向方向上的下述位置被确定为所述混合部分的起始点：在所述位置中，所获取的所述中心的无量纲相对浓度达到所述参照浓度，以及

所述流在所述纵向方向上的下述位置被确定为所述混合部分的结束点：在所述位置中，所获取的所述表面的无量纲相对浓度达到所述参照浓度。

10.根据权利要求2或4所述的方法，还包括：

在线地接收所述先前钢和所述后续钢中的每一者的浓度、铸造速度以及所述中间包中的钢水的剩余量的数据并且存储所述数据；以及

在获取所述后续钢相对于所述先前钢的所述无量纲相对浓度之前检测后续钢包打开信号。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

从检测所述后续钢包打开信号的时间起实时获取所述流的所述表面和所述中心中的每一者的无量纲相对浓度，并且从检测所述后续钢包打开信号的时间起计量无量纲浓度采集时间以与参照时间进行实时比较；

当所述无量纲浓度采集时间为所述参照时间或小于所述参照时间时，将所获取的所述中心的无量纲相对浓度与所述第一参照浓度进行比较，以及将所获取的所述表面的无量纲相对浓度与第二参照浓度进行比较；以及

当所述浓度采集时间大于所述参照时间时，终止对所述流的所述表面和所述中心中的每一者的所述无量纲相对浓度的采集。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定所述先前钢和所述后续钢之间的类型是否为预设异种钢切除表中所包括的类型；

当经历当前操作的所述先前钢与所述后续钢之间的所述类型是所述预设异种钢切除表中所包括的类型时，将所述流切割成对应的异种钢类型的切除长度；以及

当经历所述当前操作的所述先前钢与所述后续钢之间的所述类型未包括在所述预设异种钢切除表中时，在终止对所述流的所述表面和所述中心中的每一者的所述无量纲相对浓度的采集之后，将所述流切割成预先设定的切除长度。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述检测后续钢包打开信号包括：

发送虚拟钢包打开信号；

从发送所述虚拟钢包打开信号时起在以毫秒(ms)为单位的时间内实时检测所述中间包的重量；

以以秒(s)为单位的预定时间间隔，将在以毫秒(ms)为单位的时间内检测到的所述中间包的所述重量计算成所述中间包的平均重量；以及

利用所述中间包的所述平均重量连续增大的时间设定打开所述后续钢包的时间。

14.根据权利要求13所述的方法，其中当W_td(t)是当前时间所述中间包中的剩余钢量的重量而W_td(t-Δt)是较早时间所述中间包中的剩余钢量的重量时，

当W_td(t)–W_td(t-Δt)和W_td(t)–W_td(t-2*Δt)均大于或等于“0”时，t-2*Δt被确定为打开所述后续钢包的时间，

从t-2*Δt起获取所述流的所述表面和所述中心中的每一者的所述无量纲相对浓度，以及

从t-4*Δt起存储所述中间包中的所述剩余钢量和所述铸造速度。

15.根据权利要求2或4所述的方法，其中获取所述流的所述表面和所述中心处的所述后续钢相对于所述先前钢的所述无量纲相对浓度包括：

计算所述中间包中的所述后续钢的入口体积流量(Q_td-in)；

使用所述中间包中的所述后续钢的所述入口体积流量(Q_td-in)计算当前时间所述中间包中的所述钢水的平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))；

使用当前时间所述中间包中的所述钢水的所述平均无量纲相对浓度(C_td-ave(t+Δt))计算当前时间从所述中间包排出的钢水的无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))；

使用当前时间从所述中间包排出的所述钢水的所述无量纲相对浓度(C_td-out(t+Δt))计算当前时间结晶器中所述钢水的平均无量纲相对浓度(C_md-ave(t+Δt))；

使用当前时间所述结晶器中所述钢水的所述平均无量纲相对浓度(C_md-ave(t+Δt))和当前时间引入到所述结晶器中的钢水的无量纲相对浓度(C_md-in(t+Δt))计算当前时间从所述结晶器排出的所述流的无量纲相对浓度(C_md-out(t+Δt))。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述中间包中所述后续钢的入口体积流量(Q_td-in)通过式5计算，

[式5]

$Q_{td-in}=\frac{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)-W_{td}\left(t\right)}{\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L}+Q_{td-out}$

其中W_td(t)是较早时间所述中间包中所述钢水的总重量，W_td(t+Δt)是当前时间所述中间包中所述钢水的总重量，Q_td-out是从所述中间包排出的所述钢水的体积流量，ρ_L是所述钢水的液体密度，

当前时间所述中间包中所述钢水的平均浓度(C_td-ave(t+Δt))通过式6计算，

[式6]

$C_{td-ave}(t+\mathrm{\Δ}t)=\frac{W_{td}\left(t\right)\×C_{td-ave}\left(t\right)+Q_{td-in}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{td-in}\left(t\right)}{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)}-\frac{Q_{td-out}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{td-out}\left(t\right)}{W_{td}(t+\mathrm{\Δ}t)}$

其中C_td-ave(t)是较早时间所述中间包中所述钢水的平均无量纲相对浓度，Q_td-in(t)是较早时间引入所述中间包中的所述钢水的入口体积流量，C_td-in(t)是较早时间所述中间包中所述后续钢的入口浓度(无量纲相对浓度)，Q_td-out(t)是较早时间从所述中间包排出的所述钢水的体积流量，C_td-out(t)是较早时间从所述中间包排出的所述钢水的浓度(无量纲相对浓度)，ρ_L是所述钢水的液体密度，

当前时间从所述中间包排出的所述钢水的浓度(C_td-out(t+Δt))通过式7计算，

[式7]

C_td-out(t+Δt)＝f_td×C_td-ave(t+Δt)+(1-f_td)×C_td-in(t+Δt)

其中f_td是所述中间包的内插和外推因子，C_td-ave(t+Δt)是当前时间所述中间包中所述钢水的平均无量纲相对浓度，C_td-in(t+Δt)是当前时间引入所述中间包的所述钢水的无量纲相对浓度，

当前时间所述结晶器中所述钢水的平均浓度(C_md-aver(t+Δt))通过式8计算，

[式8]

$C_{md-ave}(t+\mathrm{\Δ}t)=\frac{W_{md}\left(t\right)\×C_{md-ave}\left(t\right)+Q_{md-in}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{md-in}\left(t\right)}{W_{md}(t+\mathrm{\Δ}t)}-\frac{Q_{md-out}\left(t\right)\×\mathrm{\Δ}t\×{\mathrm{\ρ}}_L\×C_{md-out}\left(t\right)}{W_{md}(t+\mathrm{\Δ}t)}$

其中W_md(t)是较早时间所述结晶器中所述钢水的总重量，C_md-aver(t)是较早时间所述结晶器中所述钢水的平均无量纲相对浓度，Q_md-in(t)是较早时间所述结晶器中所述钢水的入口体积流量，C_md-in(t)是较早时间所述结晶器中所述钢水的入口浓度(无量纲相对浓度)，W_md(t+Δt)是当前时间所述结晶器中所述钢水的总重量，Q_md-out(t)是从所述结晶器排出的所述钢水的体积流量，C_md-out(t)是较早时间从所述结晶器排出的所述流的无量纲相对浓度，ρ_L是所述钢水的液体密度，以及

当前时间从所述结晶器排出的所述流的浓度(C_md-out(t+Δt))通过式9计算，

[式9]

C_md-out(t+Δt)＝f_md×C_md-ave(t+Δt)+(1-f_md)×C_md-in(t+Δt)

其中f_md是所述结晶器的内插和外推因子，C_md-aver(t+Δt)是当前时间所述结晶器中所述钢水的平均无量纲相对浓度，C_md-in(t+Δt)是当前时间引入所述结晶器中的所述钢水的无量纲相对浓度。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在对所述流的所述中心的所述无量纲相对浓度的计算中，

将4±2应用至式7的所述内插和外推因子(f_td)，以及

将0.7±0.4应用至式9的所述内插和外推因子(f_md)以计算所述流的所述中心的所述无量纲浓度(C_{md-out-center})。

18.根据权利要求16所述的方法，其中在对所述流的所述表面的所述无量纲相对浓度的计算中，

将2.2±0.6应用至式7的内插和外推因子(f_td)，以及

将0.5±0.2应用至式9的内插和外推因子(f_md)以计算所述流的所述表面的所述无量纲相对浓度(C_{md-out-surface})。

19.根据权利要求16所述的方法，其中使用所述钢水的液体密度作为式5、6和8中的密度(ρ_L)值，并且

使用7000kg/m³至7400kg/m³的值作为所述钢水的所述密度。

20.根据权利要求10所述的方法，还包括：

设定所述流的开始获取所述流的所述表面的所述无量纲相对浓度的位置；以及

设定所述流的开始获取所述流的所述中心的所述无量纲相对浓度的位置；

其中所述流在打开所述后续钢包时的位置被设定为开始获取所述流的所述表面的所述无量纲相对浓度的位置，以及

距所述流的打开所述后续钢包时的所述位置-4±4m处的位置被设定为开始获取所述流的所述中心的所述无量纲相对浓度的位置。

21.根据权利要求20所述的方法，其中在对所述流在所述纵向方向上的具有所获取的所述表面的无量纲相对浓度的位置的计算中，

所述位置通过式10计算，在式10中，从所述结晶器排出的所述钢水的体积流量(Q_md-out)被除以如下值：由所述流的横截面积(A_md)除以所述钢水的固体密度(ρ_s)所得的值，

[式10]

$L(t+\mathrm{\Δ}t)=L\left(t\right)+\frac{Q_{md-out}\×{\mathrm{\ρ}}_L}{A_{md}\×{\mathrm{\ρ}}_S}\×\mathrm{\Δ}t$

其中Q_md-out是从所述结晶器排出的所述钢水的体积流量，A_md是所述流的横截面积，ρ_s是所述钢水的固体密度，其中采用7600kg/m³至8000kg/m³的值。

22.根据权利要求21所述的方法，其中在对所述流在所述纵向方向上的具有所获取的所述中心的无量纲相对浓度的所述位置的计算中，

距具有所获取的所述表面的无量纲相对浓度的所述位置-4±4m处的位置被设定为具有所述中心的所述无量纲相对浓度的位置。

23.根据权利要求22所述的方法，其中从所述流的实时获取的所述流的所述中心的无量纲相对浓度达到所述第一参照浓度的点至所述流的实时获取的所述流的所述表面的无量纲相对浓度达到所述第二参照浓度的点的区域被预测为所述混合部分。

24.根据权利要求22所述的方法，还包括：

将所述流的实时获取的所述流的所述中心的无量纲相对浓度达到所述第一参照浓度的位置设定为第一切除位置；

将所述流的实时获取的所述流的所述表面的所述无量纲相对浓度达到所述第二参照浓度的位置设定为第二切除位置；以及

通过分别在所述第一切除位置和所述第二切除位置处对所述流进行切割来切除所述混合部分。

25.根据权利要求1或3所述的方法，其中所述流的所述混合部分的预测和所预测的混合部分的切除以在线处理的方式执行。