一种改善连铸生产铸坯质量的装置及方法与流程

文档序号:12078933阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种改善连铸生产铸坯质量的装置,其特征在于,包括沿铸流方向设置的多个铸轧机架(18)、电磁直线周期对称搅动装置和主动调节式二冷水控制装置;

其中,铸轧机架(18)用于人工强制形成凝固末端,设置于铸流的水平区;

电磁直线周期对称搅动装置,通过交变磁场渗透到铸坯的液芯内产生感应电流,设置于铸流的弧形区;

主动调节式二冷水控制装置基于实时测量铸坯表面温度进行无级喷水冷却,其铸坯表面温度实时测量装置设置位置包括铸坯弯曲段出口位置、铸坯圆弧段出口位置、铸坯矫直前位置、铸坯矫直后位置和铸坯二冷出口位置。

2.如权利要求1所述的改善连铸生产铸坯质量的装置,其特征在于,所述的铸轧机架(18)包括承载铸坯(3)的固定框架(24)、浮动下压的浮动框架(20)和连接装置(23),其中固定框架(24)设有若干组支撑导辊(25),浮动框架(20)设有若干组铸轧导辊(21)和直线位置传感器(22)。

3.如权利要求2所述的改善连铸生产铸坯质量的装置,其特征在于,所述的支撑导辊(25)的结构形式为圆柱结构,铸轧导辊(21)结构形式为鼓形结构;浮动框架(20)朝铸坯中心方向运动,带动鼓形结构铸轧导辊(21)挤压承载在固定框架(24)上的铸坯(3),在铸坯厚度方向上形成压下量。

4.如权利要求1所述的改善连铸生产铸坯质量的装置,其特征在于,电磁直线周期对称搅动装置包括带电磁激发器的导辊(31)、PLC控制系统和冷却系统;其中电磁直线周期对称搅动装置的PLC控制系统与连铸机的铸流PLC和远程计算机通过网络交换信息及操作。

5.如权利要求1所述的改善连铸生产铸坯质量的装置,其特征在于,主动调节式二冷水控制装置包括铸坯表面温度实时测量装置、主动调整式二冷水控制器和喷嘴升级式无级喷水宽度调整装置;

铸坯表面温度实时测量装置包括测温构件(9)、冷却及吹扫构件(10)和控制系统(11)组成,测温构件(9)依次通过冷却及吹扫构件(10)、控制系统(11)与PLC铸流控制系统(12)相连接;

主动调整式二冷水控制器由水量模型计算部分和水量执行部分组成,其中,水量模型计算部分包括基本参数模块(38)、目标表面温度模块(42)和实际测量表面温度模块(43),计算基本水量模块(39)接收基本参数模块(38)提供的参数获取基本水量信息,表面温度差水量计算模块(44)接收目标表面温度模块(42)和实际测量表面温度模块(43)提供的参数获取表面温度差水量信息,水量修正计算模块(40)获取计算基本水量模块(39)和表面温度差水量计算模块(44)提供的信息获取冷却水量信息,并发送给PLC水量闭环控制系统(41);执行部分包括构成闭环控制方式的PLC水量闭环控制系统(41)、调节阀(45)、流量计(47)和喷嘴(46);

喷嘴升级式无级喷水宽度调整装置包括由升降架(50)驱动的喷嘴(46),升降架(50)端头上设有驱动测量装置(49),中间部分上设有导向装置(48),驱动测量装置(49)接收PLC控制装置(52)发送的升降信息。

6.一种改善连铸生产铸坯质量的方法,其特征在于,包括以下操作:

1)人工强制形成凝固末端:在连铸机铸流导向区域布置若干架具备远程挤压功能的铸轧机架(18),在铸坯完全凝固前的一段位置,通过铸轧机架(18)的浮动框架(20)朝铸坯中心方向运动,带动鼓形结构铸轧导辊(21)挤压承载在固定框架(24)上的铸坯(3),在铸坯厚度方向上形成压下量,从而在铸坯内人工强制形成凝固末端(28),终止铸坯自然凝固过程缺陷形成的条件,阻止铸坯内部富集溶质元素钢液(26)的流动;

2)电磁直线周期对称搅动:通过布设电磁激发器(33)激发的交变磁场渗透到铸坯(3)的液芯内产生感应电流,该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力推功铸坯内部的液芯钢水(32)流动,使液芯钢水(32)形成旋流(37),使铸坯内部液芯钢水冷却更加均匀,冲断了坯壳内部初生柱状晶(35),使之重新结晶形成等轴晶;

3)基于铸坯表面温度实时测量的主动调节式二冷水控制:铸坯表面温度实时测量装置周期性的所处铸坯的表面温度传输给PLC铸流控制系统(12),由PLC铸流控制系统(12)实时传输给主动调整式二冷水控制器;二冷水控制器根据基本参数实时计算基本水量,然后通过对比设定目标表面温度和实际测量表面温度来计算消除表面温度差的水量,经过水量修正后形成最终水量并把计算结果传送给执行喷水的PLC水量闭环控制系统;PLC水量闭环控制系统中的喷水宽度由喷嘴升级式无级喷水宽度调整装置控制,其根据浇注钢种的断面、拉速、冷却策略等参数动态计算出喷水宽度,通过驱动装置测量装置带动升降架升降来调整喷水宽度;

4)上下周期扰动的辊列设置:在连铸机直线区(6)、弯曲区(7)和圆弧区(15)采用不同导辊直径和相邻导辊不同导辊间距的排列方式,打乱铸坯在通过弯曲区(7)和圆弧区(15)时铸坯的液芯钢水容纳空间同时增大和同时缩小的一致性,使液芯钢水容纳空间的增大和缩小相互抵消,消除钢水弯月面上下周期扰动。

7.如权利要求6所述的改善连铸生产铸坯质量的方法,其特征在于,还在浮动框架(20)上安装位置传感器(22),计算和测量浮动框架(20)上的铸轧导辊(21)的压下位置,以控制铸坯厚度方向上的压下量以及铸坯在厚度方向上的减少量;

对设置在铸坯未完全凝固区域(29)的铸轧机架(18),在其浮动框架(20)上施压相对高的压力;而对设置在铸坯已经完全凝固区域(30)的铸轧机架(18),在其浮动框架(20)上施压相对低的压力;铸轧机架(18)的浮动框架(20)可单独调节,调节位置取决于压下量。

8.如权利要求6所述的改善连铸生产铸坯质量的方法,其特征在于,所述铸坯表面温度实时测量装置分别设置在连铸机铸坯弯曲段出口位置、铸坯圆弧段出口位置、铸坯矫直前位置、铸坯矫直后位置、铸坯二冷出口位置;铸坯表面温度实时测量装置只测量铸坯内弧表面温度;

所述的二冷水控制器中涉及的水量包括计算获取的基本水量、设定最大水量、设定最小水量、设定极限最小水量,设定极限最小水量用于保护喷嘴;当基本水量和表面温度差水量之和大于设定最大水量时,按设定最大水量执行;当基本水量和表面温度差水量之和小于设定最小水量时,按设定最小水量执行。

9.如权利要求6所述的改善连铸生产铸坯质量的方法,其特征在于,所述的辊列设置采取沿连铸机铸流方向,从结晶器足辊直线区到二冷矫直区末辊,辊径逐级由小变大、相邻导辊间距逐级由小变大;

辊列设计导辊分组时,弯曲段的辊列(58)由部分垂直区(53)、弯曲区(55)和部分圆弧区(57)组成,并且垂直区和弯曲区的外弧线交界点(59)相交于导辊(54)处,弯曲区和圆弧区的外弧线的交界点(61)相交于导辊(56)处;

辊列设计导辊分组时,第一个矫直段由部分圆弧区(64)、矫直区(66)的一部分组成,并且弧形区与矫直区的外弧线交界点(62)位于第一个矫直导辊(65)上;最后一个矫直段由矫直区(66)的一部分和部分水平区(68)组成,并且矫直区与水平区的外弧线交界点(69)位于最后一个矫直导辊(67)上。

10.如权利要求6所述的改善连铸生产铸坯质量的方法,其特征在于,在辊列的弯曲区导辊所在处的弯曲半径,由无穷大逐渐变为圆弧半径的连续变径弯曲曲线,弯曲半径中初始弯曲半径R1为无穷大,后续弯曲半径R1>R2>R3>R4>R5>R6>R7>R8>R9>R10>R11,R11与R12相等且为圆弧半径;

在辊列的矫直区导辊所在处的矫直半径,由圆弧半径逐渐变为无穷大的连续变径矫直曲线,初始矫直半径R13与R14相等且为圆弧半径,并且后续始矫直半径R14<R15<R16<R17<R18<R19<R20<R21<R22<R23<R24<R25,R25为无穷大。

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