本发明涉及结晶器锥度和宽度的控制领域，特涉及一种提高结晶器调宽精度的方法。
背景技术：
：冶金炼钢连铸行业中，用户对板坯宽度的需求是多种多样的，因此需要根据用户需求对结晶器的宽度进行调整。如果采用更换结晶器的办法实现板坯的宽度调整，不仅需要增加结晶器数量，而且更换结晶器的时间较长，影响钢厂的生产率和效益。因此，为提高连铸机的作业效率，同时又能满足各客户的多规格、小批量生产的需求，需要在浇铸过程中改变铸坯的宽度和锥度，即实现结晶器在线热调宽。而结晶器在线热高速调宽，可不降低拉速而进行调宽，从而大幅缩短结晶器热态宽度调节时间，并减少因调宽造成的楔形坯切割浪费，从而可大幅提高生产率和效益。精确的窄面上、下调整机构的位置设定值是保证结晶器在线热高速调宽得以顺利实施的基本保障。结晶器调宽装置主要由内外弧侧宽面铜板、宽面铜板夹持机构、左右侧窄面铜板、左右侧窄面铜板调宽机构等组成，影响调宽性能的主要是左右侧窄面铜板宽度调整机构，其结构左右侧对称。附图图1是右侧窄面铜板和右侧调宽机构示意图。主要部件由窄面结晶器铜板、上转轴、下转轴、调宽机构、位置测量元件组成。以下描述都是以右侧窄面宽度调整机构为例，左侧类似。定义：窄面结晶器铜板高度为H；窄面结晶器铜板与上转轴和下转轴中心点的垂直长度为La；窄面结晶器铜板上面与上转轴中心点垂直投影长度为Lt；窄面结晶器铜板上面与下转轴中心点垂直投影长度为Lb；窄面结晶器铜板上面与铸坯中心线的水平长度为WRti；窄面结晶器铜板下面与铸坯中心线的水平长度为WRbi；窄面结晶器铜板绝对锥度Bi为WRti-WRbi铸坯中心线与窄面结晶器铜板夹角为θ。过上转轴的中心点水平延长线与窄面铜板面的交点命名为上交点；过下转轴的中心点水平延长线与窄面铜板面的交点命名为下交点；铸坯中心线与上转轴中心点的水平长度为XRti；铸坯中心线与下转轴中心点的水平长度为XRbi；上转轴、下转轴的一侧分别连接窄面结晶器铜板，另一侧连接调宽机构。调宽机构可以水平伸缩，其带动上转轴、下转轴做水平移动，从而带动窄面铜板水平移动，窄面铜板向左移动，宽度变窄；其向右移动，宽度变宽。通过窄面铜板的移动，实现结晶器宽度调整功能。显然，窄面铜板上转轴、下转轴中心点水平位置不同，窄面结晶器铜板的锥度也不相同，通过控制上转轴、下转轴中心点水平的相对位置，实现结晶器锥度调整功能。生产的板坯越宽，结晶器锥度越大，为静态锥度；调宽速度越高，结晶器锥度越大，为动态锥度。位置测量元件测量上转轴、下转轴中心点的运动位置。现有在结晶器调宽机构位置设定值计算算法中，不考虑上、下交点随窄面铜板锥度不同而在其上下移动，认为无论窄面铜板锥度如何变化，上转轴、下转轴的中心点到上(下)交点的长度始终为La，忽略了，实际上转轴、下转轴的中心点到结晶器铜板的水平长度会随着锥度变化而变化，在锥度比较小的情况下，此处的影响比较小，但当锥度比较大时，影响就不能忽略了。如在执行结晶器在线热高速调宽过程中，窄面结晶器锥度是静止时的数倍甚至几十倍，调宽速度越快，锥度越大，影响也越大。在现有的公知技术或公开文献中，并未见上、下交点的位置随窄面铜板锥度而变化影响结晶器调宽机构位置设定值的方法。如中国发明专利《在线连续快速调整结晶器宽度增加的方法》(申请号201210080735.0)公开了以高温钢液的凝固过程为基础，从坯壳的凝固收缩出发，将结晶器宽度增大过程导入在线调宽过程中，该方法的控制基础依旧以结晶器锥度和速度为为控制目标，其调宽速度不能太高。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高结晶器调宽精度的方法。本发明利用当前窄面结晶器铜板绝对锥度Bi、上转轴、下转轴的中心点到窄面结晶器铜板的长度La、上转轴、下转轴的中心点到窄面结晶器铜板顶端(底端)的垂直投影长度Lt(Lb)、通过算法得到当前的上转轴、下转轴的中心点到窄面结晶器铜板的水平长度，并补偿到上转轴、下转轴中心点的位置设定值中。本发明消除了热态调宽过程中坯壳与铸坯间的气隙，使坯壳承受的应力即低又均匀，即有效降低了调宽过程中拉漏的风险与铸坯缺陷发生率，使结晶器两侧同时调宽速度提高到最大200mm/min的基础，从而可不降低拉速进行调宽，大幅缩短结晶器热态宽度调节时间，并减少因调宽造成的楔形坯切割浪费，对提高铸坯收得率与铸机作业率有着极为重要的意义。本发明的技术方案是：一种提高结晶器调宽精度的方法，其特征在于：包括以下步骤，确认cosθ和sinθ的值的步骤，cosθ=N/(1-(Bi/H)L)‾:]]>sinθ＝Bi/H；确定铸坯中心线与上转轴中心点的水平长度为XRti和铸坯中心线与下转轴2中心点的水平长度为XRbi的步骤；XRti＝La*cosθ+(H-Lt)*sinθ+WRbi；XRbi＝La*cosθ+Lb*sinθ+WRbi；控制结晶器调宽机构运动，使上转轴、下转轴的实际值XRtiAct＝XRti，XRbiAct＝XRbi；其中θ为铸坯中心线与窄面结晶器铜板夹角；窄面结晶器铜板高度为H；前窄面结晶器铜板绝对锥度Bi；窄面结晶器铜板与上转轴和下转轴中心点的垂直长度为La，窄面结晶器铜板上面与上转轴中心点垂直投影长度为Lt；窄面结晶器铜板上面与下转轴中心点垂直投影长度为Lb；窄面结晶器铜板下面与铸坯中心线的水平长度为WRbi。根据如上所述的提高结晶器调宽精度的方法，其特征在于：还包括确认窄面铜板绝对锥度实际值BiAct和窄面铜板宽度实际值WRbiAct，BiAct＝(XRtiAct-XRbiAct)*H/(H-Lt-Lb)；WRbiAct＝XRbiAct-La*cosθAct-Lb*sinθAct。本发明的有益效果是：(1)1#、2#模型算法适用于任意绝对锥度的设定。当结晶器在线热调宽从窄到宽，绝对锥度的设定值Bi为正，而从宽到窄为负，sinθ＝Bi/H是带符号的值，体现了此特征。所以此发明的方法适用于任何情况。(2)1#、2#模型算法考虑了绝对锥度的影响，模型结果是准确数值，不是近似值。因为窄面锥度与宽度、调宽速度、当前拉速相关。在在线结晶器热调宽时，调宽速度越快，所需要的锥度越大。本发明的方法无近似处理，即适用于低速调宽也同样适用于高速调宽。(3)如4#模型算法中所述，BiAct和WRbiAct是间接测量值。4#模型算法综合了1#、2#、3#模型算法相关变量中确定的几何关系，所以间接提高BiAct和WRbiAct的控制精度。附图说明图1是本发明结晶器窄面铜板调宽左侧几何结构示意图，右侧与此镜像对称。图中标记：1-结晶器铜板，21—上转轴，22—下转轴，3—调宽机构，4—位置测量元件。其中2，3,4代表了装置上，下相似设备结构。具体实施方式下面结合附图对本发明技术方案的实施作进一步详细描述：以图1中标注的几何长度为基础，通过算法模块，实时补偿上转轴21、下转轴22中心点的位置设定值。XRti、XRbi分别是上转轴21、下转轴22中心点位置设定值。生产参数设定WRbi、Bi，通过控制XRti、XRbi的设定值大小，可以得到生产工艺所需要的窄面结晶器铜板绝对锥度Bi和窄面铜板宽度WRbi。XRti由2部分构成，它由1#算法模块得到。第一部分为坐标参考线与上交点的水平长度WRHti，第二部分为上交点与上转轴21中心点的水平长度WRHtLa。XRbi由2部分构成，它由2#算法模块得到。第一部分为坐标参考线与下交点的水平长度XRHbi，第二部分为下交点与下转轴22中心点的水平长度WRHbLa。窄面铜板不同的绝对锥度对应的上、下交点在窄面铜板上的位置也不同。1#算法模块考虑了上交点在窄面铜板上不同的位置对WRHti的影响，上交点在窄面铜板上不同的位置对WRHtLa的影响。同样，2#算法模块考虑了下交点在窄面铜板上不同的位置对WRHbi的影响，下交点在窄面铜板上不同的位置对WRHbLa的影响。通过分析附图图1可知，窄面铜板绝对锥度越大，上、下交点的位置越靠近窄面铜板底部。上、下交点越靠近窄面铜板底部，WRHtLa和WRHbLa的长度就越长，以下是它们的定量算法。⑴由1#算法模块负责计算XRti。坐标参考线与上交点的水平长度WRHti。它由2部分组成，分别是WRbi和上交点处的绝对锥度。WRHti＝WRbi+[(H-Lt)-La*tanθ]*sinθ式1上交点与上转轴21中心点的水平长度WRHtLa考虑锥度影响。WRHtLa＝La/cosθ式2铸坯中心线与上转轴21中心点的水平长度XRti是WRHti与WRHtLa之和。XRti＝WRHti+WRHtLa式3式1，式2代入式3，化简得:XRti＝La*cosθ+(H-Lt)*sinθ+WRbi式4⑵同理，由2#算法模块负责计算XRbi。XRbi＝La*cosθ+Lb*sinθ+WRbi式5⑶由3#算法模块负责计算sinθ和cosθ。由附图图1可知，sinθ＝Bi/H式6所以将其结果代入式4，式5，其作用是简化1#算法模块和2#算法模块编程难度。⑷由4#算法模块负责计算窄面铜板绝对锥度实际值BiAct和窄面铜板宽度实际值WRbiAct。因为在生产中BiAct和WRbiAct不容易测量，只能通过位置测量元件4得到上转轴21、下转轴22中心点实际值XRtiAct和XRbiAct，通过它们的位置测量值间接得到BiAct和WRbiAct。利用式4，式5，式6的公式，可以很容易得到：BiAct＝(XRtiAct-XRbiAct)*H/(H-Lt-Lb)式8利用式5，3#算法模块，可以很容易得到：WRbiAct＝XRbiAct-La*cosθAct-Lb*sinθActsinθAct＝BiAct/HcosθAct=N/(1-(BiAct/H)L‾)]]>结晶器在线热调宽的状态分为静态和动态。静态是指结晶器宽度保持不变，此时WRbi和Bi也保持不变。动态是指结晶器宽度处于调节过程中，又分为宽度调整从窄到宽Bi为正和从宽到窄Bi为负。在动态开始和结束调宽速度变化阶段，此时WRbi和Bi值不断变化；在动态过程调宽速度恒定阶段，此时WRbi不断变化，Bi值保持不变。以下动态选取的就是指动态过程调宽速度恒定阶段，某一时刻的WRbi和Bi的设定值。此生产参数是冷态板坯宽度1000mm，拉速1m/min，热缩比1.013，锥度比0.01，单侧调宽速度100mm/min。为便于说明实施方案，本实施例中，对有关参数做如下设定：窄面结晶器铜板长度为H＝900mm；窄面结晶器铜板与上转轴21和下转轴22中心点的垂直长度为La＝270mm；窄面结晶器铜板上面与上转轴21中心点垂直投影长度为Lt＝140mm；窄面结晶器铜板上面与下转轴22中心点垂直投影长度为Lb＝140mm；窄面结晶器铜板底部宽度为WRbi＝1000*1.013/2＝506.5mm；静态时窄面结晶器铜板绝对锥度Bi＝WRbi*0.01＝5.065mm，动态调宽速度为-100mm/min时窄面结晶器铜板绝对锥度Bi＝-84.488mm；动态调宽速度为100mm/min时窄面结晶器铜板绝对锥度Bi＝94.618mm；⑴由1#算法模块负责计算XRti。计算分为静态和动态。将相关参数代入式4和3#算法模块。静态得到动态得到XRti=(900-140)*94.618/900+270*N/(1-94.618/Λ9002‾)+506.5=854.9031Π1Π:]]>⑵由2#算法模块负责计算XRti。计算分为静态和动态。将相关参数代入式5和3#算法模块。静态得到动态得到XRbi=140*94.618/900+270*N/(1-94.618/Λ9002‾)+506.5=789.7221Π1Π:]]>静态，结晶器宽度保持不变，处于正常生产状态，如XRti＝780.773mm,XRbi＝777.284mm。动态，结晶器宽度处于调节过程中调宽速度恒定阶段的某一时刻：宽度调整从宽到窄，调宽速度为-100mm/min，如XRti＝703.962mm,XRbi＝762.165mm；宽度调整从窄到宽，调宽速度为100mm/min，如XRti＝854.903mm,XRbi＝789.722mm。本发明的优点是模型适用于任意锥度，低速和高速调宽，提高了BiAct和WRbiAct的计算精度。下面用数据进行比较分析。现有方式一般认为上、下交点在窄面铜板面上的位置不变，所以近似算法一般采用：XRti＝La+(H-Lt)*sinθ+WRbiXRbi＝La+Lb*sinθ+WRbi以下是本发明算法与近似算法相关参数及结果比较表：生产状态WRbiBiXRtiXRbiWRbiAct静态近似算法(mm)506.55.065780.777777.288506.504本算法(mm)506.55.065780.773777.284506.5误差(mm)0.0040.0040.004动态从宽到窄近似算法(mm)506.5-84.488705.155763.357507.692本算法(mm)506.5-84.488703.692762.165506.5误差(mm)1.4631.1921.192动态从窄到宽近似算法(mm)506.594.618856.4791.218507.996本算法(mm)506.594.618854.903789.722506.5误差(mm)1.4971.4961.496通过上述例子，可以看到，此近似算法满足静态状态，因为此时锥度值小，近似算法的误差也小，可忽略不计。但当需要高速调宽时，如调宽速度大于100mm/min，此时动态锥度值是静态时的几十倍，且调宽速度越快锥度值越大，近似算法的缺陷就显现出来了。从误差分析中可以看出，近似算法XRbi设定值比实际宽度所需的宽度值大。因为在动态过程中，XRbi是位置设定值相当于位置预控值，此值偏大，相当于增加了热板坯壳与结晶器铜板之间的间隙，容易引发在线热调宽事故。目前国内基本都是低速调宽，调宽速度小于20mm/min，锥度小，近似算法误差小，所以问题不明显。本发明的方法不仅有XRbi位置预控，还需要调宽速度预控，它们的运算基础都是XRbi位置设定值，也就是说精确的XRbi位置算法是实现在线热高速调宽的基础，采用本发明的方法最大调宽速度可以达到200mm/min。以上仅为本发明的实施例，但并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。当前第1页1 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