专利名称：板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法
技术领域：
本发明涉及应用于冶金过程钢铁材料和其它金属材料的连续浇铸成型领域，具体涉及一种二冷喷水宽度控制的方法。适用于各类型的金属材料在带有弯曲和矫直的连续铸造板坯的过程。
背景技术：
在连续铸造板坯的生产过程中，需向板坯表面喷水或压缩空气与水混合喷射对板坯进行二次冷却，即所谓的“二冷”。由于板坯的边角部处于二维传热，冷却较快，加之冷却水与板坯间换热的复杂性，板坯横向上温度的均勻性很难保证，一般板坯边角部温度低于宽面温度，形成边角部过冷现象。这种过冷现象很容易使角部温度进入板坯的脆性温度范围(对于钢来说通常为700-900°C )，此时矫直板坯，很容易使板坯角部产生横裂纹。同时因多种宽度规格的板坯需在同一套连续铸造板坯的设备上生产，所以急需要解决合适的喷水宽度控制问题，以使板坯边角部温度避开脆性温度范围。目前解决的主要方法是采用使边部喷嘴回路可以单独“开”或“关”的调节系统， 但至今始终没有一种理论方法来指导在何种情况下边部喷嘴回路应该处于“开”或“关”的状态，以及“开”状态的喷嘴回路应该有多大的冷却水流量，而只能靠人为经验确定。因此， 寻求一套具有理论依据的二冷喷水宽度控制方法，对于最大限度地发挥二冷喷水宽度调节系统的作用，满足多宽度板坯连铸生产的需要具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法。能够使二冷喷水宽度控制更加准确，防止板坯角部过冷，避免板坯产生角部裂纹。本发明的目的是通过以下技术方案实现的 该板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法，包括下列步骤
步骤1 在板坯矫直区以前设有若干个二冷区段，每个二冷区段均设置可以独立控制其“开”或“关”的中部喷嘴回路和边部喷嘴回路；
步骤2 通过计算机建立板坯二维凝固传热的仿真模型，依据板坯表面冷却水量、板坯角部二维传热对板坯温度的影响，准确模拟实际生产情况计算出板坯横向、纵向上各部位温度分布；
步骤3 利用此二维凝固传热仿真模型，根据初步选定的喷嘴型号和布置，计算板坯各部位的温度分布，以板坯表面温度均勻为目标，调整板坯宽面中部喷嘴的选型和布置； 步骤4 以板坯表面温度均勻为目标，确定边部喷嘴的合理选型和布置； 步骤5 利用此二维凝固传热仿真模型，计算各确定宽度规格的板坯的温度分布； 步骤6 对置于“开”状态的边部喷嘴回路，利用此板坯二维凝固传热仿真模型，计算该回路的冷却水流量，依据计算的冷却水流量实施冷却，使板坯的表面温度均勻，防止板坯边角部的过冷。
进一步，在步骤6中，通过下述策略实现板坯的表面温度均勻
先假定各冷却区段的边部喷嘴回路置于“开”状态，计算板坯各部位温度，若计算获得的矫直区板坯边角部温度处于板坯的脆性温度范围，则板坯矫直区二冷区段的边部喷嘴回路应置于“关”状态，如果温度高于板坯脆性温度范围，则可置于“开”状态，当矫直区二冷区段的边部喷嘴回路置于“关”状态时计算获得的板坯边角部温度仍然处于板坯的脆性温度范围内时，则继续关闭前一相邻二冷区段的边部喷嘴回路，再进行计算，若计算获得的板坯边角部温度还是处于板坯的脆性温度范围内时，再关闭前一相邻的二冷区段的边部喷嘴回路，直到计算结果显示矫直区板坯边角部温度已经避开了板坯的脆性温度范围为止；
进一步，在步骤3中，对各二冷区段宽面中部喷嘴的选型和布置进行优化的原则是尽可能使获得的板坯表面温度均勻，具体可按如下式所示的离散化温度点的方差最小为基准，优选出最合适的喷嘴布置方式
权利要求
1.板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法，其特征在于包括下列步骤步骤1 在板坯矫直区以前设有若干个二冷区段，每个二冷区段均设置可以独立控制其“开”或“关”的中部喷嘴回路和边部喷嘴回路；步骤2 通过计算机建立板坯二维凝固传热的仿真模型，依据板坯表面冷却水量、板坯角部二维传热对板坯温度的影响，准确模拟实际生产情况计算出板坯横向、纵向上各部位温度分布；步骤3 利用此二维凝固传热仿真模型，根据初步选定的喷嘴型号和布置，通过计算机计算板坯各部位的温度分布，以板坯表面温度均勻为目标，调整板坯宽面中部喷嘴的选型和布置；步骤4 以板坯表面温度均勻为目标，通过计算机处理，确定边部喷嘴的合理选型和布置；步骤5 利用此二维凝固传热仿真模型，通过计算机计算确定各宽度规格的板坯的温度分布；步骤6 对置于“开”状态的边部喷嘴回路，利用板坯二维凝固传热仿真模型，通过计算机计算该回路的冷却水流量并依据计算的冷却水流量实施策略冷却，使板坯的表面温度均勻，防止板坯边角部的过冷。
2.根据权利要求1所述的板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法，其特征在于在步骤6 中，通过下述策略实现板坯的表面温度均勻通过计算机控制预设各冷却区段的边部喷嘴回路置于“开”状态，计算板坯各部位温度，若计算获得的矫直区板坯边角部温度处于板坯的脆性温度范围，则板坯矫直区二冷区段的边部喷嘴回路应置于“关”状态，如果温度高于板坯脆性温度范围，则可置于“开”状态， 当矫直区二冷区段的边部喷嘴回路置于“关”状态时计算获得的板坯边角部温度仍然处于板坯的脆性温度范围内时，则继续关闭前一相邻二冷区段的边部喷嘴回路，再进行计算，若计算获得的板坯边角部温度还是处于板坯的脆性温度范围内时，再关闭前一相邻的二冷区段的边部喷嘴回路，直到计算结果显示矫直区板坯边角部温度已经避开了板坯的脆性温度范围为止。
3.根据权利要求1或2所述的板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法，其特征在于在步骤3中，对各二冷区段宽面中部喷嘴的选型和布置进行优化的原则是尽可能使获得的板坯表面温度均勻，具体可按如下式所示的离散化温度点的方差最小为基准，优选出最合适的喷嘴布置方式min {卿} =min|l JJTi _ ^fJ，式中石为离散化各个节点的温度； 为离散化的温度节点数量；■为所有温度节点的平均温度；O(T)为所有温度节点的方差。
全文摘要
本发明公开了一种板坯连铸二冷喷水宽度控制的方法，包括1)在板坯矫直区以前设有若干个二冷区段；2)通过计算机建立板坯二维凝固传热的仿真模型；3)利用此二维凝固传热仿真模型，调整板坯宽面中部喷嘴的选型和布置；4)通过计算机处理，确定边部喷嘴的合理选型和布置；5)利用仿真模型，通过计算确定各宽度规格的板坯的温度分布；6)对置于“开”状态的边部喷嘴回路，利用模型，计算该回路的冷却水流量并依据计算的冷却水流量实施策略冷却，使板坯的表面温度均匀，防止角部过冷，本发明利用仿真模型计算结果，以矫直区板坯边角部温度避开脆性温度范围为目标，可准确确定各边部喷嘴回路的开、关状态，使二冷喷水宽度控制更加准确，防止板坯角部过冷，避免产生裂纹。
文档编号B22D11/22GK102380597SQ20111033340
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者冯科, 毛敬华, 王水根 申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司