一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明适用于炼钢连铸领域，提供一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法及装置，所述方法包括计算结晶器上口位置锥度；计算结晶器长度方向的总锥度；根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。通过本发明方案制得的结晶器，其内铸坯的坯壳与结晶器壁面在任何位置都保持良好接触，实现了铸坯与结晶器间高的传热效率，从而改善了铸坯质量，提升了拉坯速度，为实现高效连铸提供了重要保证。
【专利说明】一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于炼钢连铸领域，尤其涉及一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法及装置。
【背景技术】
[0002]结晶器是连铸机的心脏，而制定结晶器锥度是结晶器设计过程的核心，其制定的合理性直接决定着连铸机可实现的拉速范围和所浇铸的铸坯质量。结晶器锥度若设置得过小，则会使得坯壳和结晶器壁面间容易产生气隙，从而影响铸坯与结晶器之间的传热，导致结晶器内坯壳的不均匀生长，这种坯壳生长过程的不均匀性反过来会加剧坯壳和结晶器壁面间的气隙产生，进而产生诸如表面纵裂等铸坯质量问题；结晶器锥度若设置得过大，则会加剧对结晶器铜板的磨损，同时增大拉坯阻力，进而产生诸如表面横裂等铸坯质量问题；而所有这些由于锥度设置不合理带来的影响均会对拉坯速度产生限制作用。为此，合理地制定连铸过程中结晶器的锥度具有非常显著的现实意义。
【发明内容】
[0003]鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法及装置，旨在解决现有技术方案中由于锥度设置不当，使得结晶器内铸坯的坯壳与结晶器壁面接触不良好，影响铸坯质量的技术问题。
[0004]一方面，所述结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法包括下述步骤:
[0005]计算结晶器上口位置锥度；
[0006]计算结晶器长度方向的总锥度；
[0007]根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。
[0008]另一方面，所述结晶器上基准抛物线连续锥度获取装置包括:
[0009]上口锥度计算单元，用于计算结晶器上口位置锥度；
[0010]总锥度计算单元，用于计算结晶器长度方向的总锥度；
[0011]锥度分布计算单元，用根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。
[0012]本发明的有益效果是:本发明基于热铸坯在结晶器内的拉坯过程的理论基础，以结晶器长度方向上的总锥度为出发点，得到上基准抛物线连续锥度的连铸结晶器，结晶器内铸坯的坯壳与结晶器壁面在任何位置都保持良好接触，实现了铸坯与结晶器间高的传热效率，从而改善了铸坯质量，提升了拉坯速度，为实现高效连铸提供了重要保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例提供的结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法的流程图；
[0014]图2是本发明实施例提供的结晶器纵剖结构图；
[0015]图3是实例一中距结晶器上口位置和结晶器内腔尺寸边长Sx的曲线关系图；
[0016]图4是实例二中距结晶器上口位置和结晶器内腔尺寸边长Sx的曲线关系图；
[0017]图5是本发明实施提供的结晶器上基准抛物线连续锥度获取装置的结构方框图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0020]图1示出了本发明实施例提供的结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0021]本实施例提供的结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法包括下述步骤:
[0022]步骤S101、计算结晶器上口位置锥度；
[0023]步骤S102、计算结晶器长度方向的总锥度。
[0024]参照图2所示的结晶器纵剖结构，并按照图示建立XYZ坐标系，坐标原点的选择应使得求得的T1和T的值符合当前所浇铸钢种在结晶器内的凝固收缩特性。根据铸坯凝固符合平方根定律，且结晶器尺寸变化与铸坯收缩相当，并根据结晶器锥度的定义可得到结晶器上口位置锥度和总锥度的表达式分别如公式(I)和公式(2)所示:
[0025]?' 二~/=χ|0,(I)
[0026]r =^lxlO5(2)
aL
[0027]其中k为钢种系数，通常取O?20mm1/2，a为结晶器上口边长，X1为结晶器上口坐标，X2为结晶器下口坐标，L为结晶器总长度。
[0028]步骤S103、根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。
[0029]由公式⑴可得:
[0030]k 二xlO 5(3)
[0031 ] 此外，存在几何关系:
[0032]L = X2-X1(4)
[0033]结合公式⑵、公式(3)和公式⑷可得:
[0034]==+(5)
[0035]由此可得:
[0036]2Τ? = Τ(^^+Ε)
[0037]进一步可知:
[0038]^=?—I(6)
X! K^T1-T)
[0039]联立公式(4)和公式(6)，可得:
T1L{2Τ-Τ? L
[0040]=-, X,=-----(7)
I 4^(7；-Γ): 47；(7；-ηΚ }
[0041]代入公式(3)，可得:
, TT:lyfI ,
[0042]k-^m^rw(8)
[0043]根据结晶器锥度的定义，结合公式(7)和公式(8)，可得到结晶器内任意位置处的锥度Tx为:
[0044]
r 2k(^x]+x+Ax-^T~x) 2k(^T^Tx-^~x\ u^ Iki
I —-X 10 — — - X 10 — — i^J-\- x\ X I (?
a{Xy + χΛ- Ax- X)a yΔ又Ja xβ
tj4l i
"2 拟 T'-r!(9)
_ T'Tyfl1、抓T'-T) I~T1L —+x ]j47；(7；-7J + X
[0045]最后根据结晶器长度方向的连续锥度分布，制得相应的结晶器。在使用此结晶器进行炼钢连铸时，结晶器内铸坯的坯壳与结晶器壁面在任何位置都保持良好接触，实现了铸坯与结晶器间高的传热效率，从而改善了铸坯质量，提升了拉坯速度，为实现高效连铸提供了重要保证。
[0046]进一步作为优选的，本实施方法还包括下述步骤:
[0047]步骤S104、根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的结晶器内腔边长。
[0048]在步骤S103中，根据得到的上口位置锥度和总锥度计算在长度方向上结晶器的锥度分布，可以通过锥度分布确定结晶器的结构。当然也可以通过结晶器的内腔边长分布来确定结晶器的结构。在本优选步骤中，通过上口位置锥度和总锥度计算结晶器内腔边长分布。
[0049]根据公式(7)和⑶可以计算得到距离结晶器上口距离为X处的内腔边长Sx如下:
[0050]
S = a - 2k (yjx' + λ - J
-J1 { I T2l , χ I T2L U (10)
[0051]下面给出两个具体计算实例。
[0052]实例一:
[0053]浇铸高碳钢，铸坯规格为200mmX 200mm的方坯，结晶器长度为900mm，结晶器上口尺寸为203.27mm，结晶器上口位置为37.5mm。
[0054]由上述分析可知，L = 900mm, a = 203.27mm, X1 = 37.5mm, x2 = 937.5mm ;相应地取 k = 0.0385mm1/2。
[0055]1.1计算结晶器上口位置锥度T1:
[0056]Ti = x l O =3.09 %/m
[0057]1.2计算结晶器长度方向上的总锥度T:
2k(Jx, -J^1)
[0058]T= ~V " 7 xlO5 =1,03 %/m
aL.
[0059]1.3计算距上口任意位置处χ的结晶器内腔边长Sx:
[0060]Sx = 203.7411-0.07693^37.5+a- mm.
[0061]1.4计算距上口任意位置处χ的任意位置处的锥度Tx:
τ 18.9223 0//
[0062]Tx = ,%/m
ν37.5 + χ.
[0063]距结晶器上口位置χ和结晶器内腔尺寸边长Sx的曲线关系如图3所示。
[0064]实例二:
[0065]烧铸合金钢，铸还规格为600mmX 600mm的方还，结晶器长度为900mm,结晶器上口尺寸为610.73mm，结晶器上口位置为37.5mm。
[0066]由上述分析可知，L = 900mm, a = 610.73mm, X1 = 37.5mm, x2 = 937.5mm ;相应地取 k = 0.1346mm1/2。
[0067]2.1计算结晶器上口位置锥度T1:
k
[0068]T1 = ^-J= xlO5 =3.6 %/m ；
[0069]2.2计算结晶器长度方向上的总锥度T:
[0070]τ 二Μ xi0^, 2 %/m ;
aL
[0071]2.3计算距上口任意位置处χ的结晶器内腔边长Sx:
[0072]5； = 612.3790- 0.2693^37.5 + Y mm ；
[0073]2.4计算距上口任意位置处χ的锥度Tx:
「 ? τ 22.0454 0/,
[0074]7 m。
[0075]距结晶器上口位置χ和结晶器内腔尺寸边长Sx的曲线关系如图4所示。
[0076]另外，如图3所示，本发明实施例还提供了一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取装置，包括:
[0077]上口锥度计算单元31，用于计算结晶器上口位置锥度；
[0078]总锥度计算单元32，用于计算结晶器长度方向的总锥度；
[0079]锥度分布计算单元33，用根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。
[0080]优选的，所述装置还包括:
[0081]内腔边长计算单元34，用于根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的结晶器内腔边长。
k
[0082]其中，所述结晶器上口位置锥度i =其中k为钢种系数，a为结晶器上口边长，X1为结晶器上口坐标。
[0083]所述结晶器长度方向的总锥度Τ=2?Χ? ~^)Χ10-,其中X2为结晶器下口坐
aL
标，L为结晶器总长度。
t__ij4Z__?__
[0084]所述距离上口任意位置处的锥度X— 2拟7；-T) I—~TrL ’其中
-7-Γ + ^
^47； (7；-7)
χ为在长度方向离上口的距离长度；所述距离上口任意位置处的结晶器内腔边长
。_ J1 7^7VZ ( ITl~ ITrL~? ,1A—5、
S—d I—II—；-—~l.χ— 1-；-— χ 1 。
' [γτ{τ,-τ)^ J
[0085]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取方法，其特征在于，所述方法包括: 计算结晶器上口位置锥度； 计算结晶器长度方向的总锥度； 根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括: 根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的结晶器内腔边长。
k
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述结晶器上口位置锥度?= ;χ105，其中k为钢种系数，a为结晶器上口边长，X1为结晶器上口坐标。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述结晶器长度方向的总锥度Γ=24/^-ν.ν)χ1ο5,其中X2为结晶器下口坐标，L为结晶器总长度。
aL
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述距离上口任意位置处的结晶器内腔边长 ,I~ ( I ^I ο \ 、S= a 1.丁'丁、1 ~TL s+x- ~T L、xlO 5，其中X为在长度方向离上口 I7^4沿—Γ) 和似-r)J J刀仕长皮力丨」尚的距离长度。
6.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述距离上口任意位置处的锥度t__pVl___I""2ν/Γ(^-Τ) I T2L + χ ’其中X为在长度方向离上口的距离长度。
χ
7.一种结晶器上基准抛物线连续锥度获取装置，其特征在于，所述装置包括: 上口锥度计算单元，用于计算结晶器上口位置锥度； 总锥度计算单元，用于计算结晶器长度方向的总锥度； 锥度分布计算单元，用于根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的锥度。
8.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述装置还包括: 内腔边长计算单元，用于根据所述上口位置锥度和总锥度，计算在长度方向距离上口任意位置处的结晶器内腔边长。
【文档编号】B22D11/057GK104128575SQ201410400711
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】陈洪智, 徐永斌 申请人:中冶南方工程技术有限公司