一种高拉速连铸结晶器振动参数选取方法与系统

本发明属于连铸结晶器，具体涉及一种高拉速连铸结晶器振动参数选取方法与系统。

背景技术：

1、近年来，高效化是国内连铸的主要发展方向，其技术核心即是高拉速，连铸作为炼钢和轧钢间承上启下的环节，它对炉机匹配关系、钢材产品质量及加热炉能耗等均产生直接影响。

2、提高连铸拉速可降低碳含量排放，节省人工成本和设备维护成本，同时可加快生产节奏，优化炉机匹配关系。但针对不同钢种及坯型，如何保证高拉速下的产品质量达到要求仍存在一些技术难点。

3、高拉速时，结晶器单位时间内换热量上升，初生坯壳厚度变薄，钢水静压力增大，保护渣耗量降低，难以形成均匀渣膜，导致坯壳与结晶器间传热不均、润滑条件变差，增大了坯壳在结晶器内粘结的倾向，铸坯表面质量恶化。

4、对板坯而言，铸坯断面较大极易引起结晶器内保护渣分布不均，导致坯壳横向温差大，在钢液冷却及钢水静压力共同作用下，致使保护渣无法充分填充，形成非稳态冷却，从而产生厚度不均的坯壳；对于方坯而言，由于角部的二维传热和强烈收缩作用，面部和角部的冷却强度和均匀性不一致，保护渣润滑不好时容易出现粘结、凹陷或裂纹；对于圆坯来说，尽管不存在角部与面部传热特征的差异，由于圆周方向变形的协调性，一旦由于流场、液面波动或设备问题而引起保护渣渗入不均，其圆周方向的收缩变形全部集中到该缺陷处，质量问题更为显著；异型坯连铸倒角更多，凝固时面、角不均匀性更强。因此，板坯、方坯、圆坯和异型坯的高拉速连铸均对结晶器振动参数及其相关的保护渣均匀性和稳定性提出了较高的要求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种高拉速连铸结晶器振动参数选取方法与系统，用于解决现有技术中存在的上述问题。

2、一种高拉速连铸结晶器振动参数选取方法，包括如下步骤：

3、s1.确定连铸拉速的起步拉速及目标拉速区间；

4、s2.确定起步拉速对应的负滑脱时间，并根据现场需求设定目标拉速下的负滑脱时间tn范围；

5、s3.由负滑脱时间tn范围得出不同拉速、振幅下的振频负滑脱时间曲线，即f-tn曲线，过起步拉速下的tn及tn等于某一定值做水平面投影，得出满足从起步拉速到目标拉速所需负滑脱时间的振幅值及振频区间；

6、s4.以s3中得到的振幅和对应的拉速来得到振动参量，并判断振动参量值是否满足工艺和设备要求，若满足，则在确定振幅的基础上进一步确定振频；若不满足，则适当增大振幅的值；

7、s5.在负滑脱时间tn范围内确定一个时间定值，根据该定值选取相应的振幅值及振频值；

8、s6.根据选取的振频来判断渣耗量是否在合理范围内，若在，则选取此振频及振幅，若不在，则返回s5重复执行；

9、s7.重复s2-s6得到不同拉速下的振幅、振频值及负滑脱时间，根据负滑脱时间的变化趋势选择相应的转折点确定方法；

10、s8.测试在不同拉速下的振频及振幅下结晶器振动台工作状态是否正常，若运行正常，则确定相应的振幅及振频作为振动参数。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述高拉速连铸为方坯拉速、圆坯拉速、板坯拉速、矩形坯拉速或其它异型坯拉速。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，负滑脱时间tn范围为0.05～0.25s。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s3中的振频区间包括高频区间和低频区间，在所述高频区间选择较低振频值，在所述低频区间选择较高振频值。

14、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述振动参量z的计算公式如下：z＝2s/vc，其中，s为振幅，vc该振幅对应的拉速。

15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述低频区间的负滑脱率ns为2.4％＜ns≤20％，高频区间的负滑脱率ns为2.4％＞ns≥-240％。

16、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渣耗量的合理范围为0.1～0.5kg/t。

17、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，方坯拉速大于等于3.5m/min、圆坯拉速大于等于3.0m/min、板坯拉速大于等于1.5m/min、矩形坯拉速大于等于2.0m/min或其它异型坯拉速大于等于1.2m/min。

18、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转折点的确定方法，具体根据拉在速增大过程中tn的变化情况，选择tn、振幅或耗渣量作为转折点，在该转折点采用正向控制，在转折点之后采用反向控制。

19、本发明还提供了一种高拉速连铸结晶器振动参数选取系统，所述系统用于实现所述的选取方法，所述系统包括：

20、第一确定模块，用于确定连铸拉速的起步拉速及目标拉速区间；

21、第二确定模块，用于确定起步拉速对应的负滑脱时间，并根据现场需求设定目标拉速下的负滑脱时间tn范围；

22、第三确定模块，用于由负滑脱时间tn范围得出不同拉速、振幅下的振频负滑脱时间曲线，即f-tn曲线，过起步拉速下的tn及tn等于某一定值做水平面投影，得出满足从起步拉速到目标拉速所需负滑脱时间的振幅值及振频区间；

23、第一判断模块，用于以得到的振幅和对应的拉速来得到振动参量，并判断振动参量值是否满足工艺和设备要求，若满足，则在确定振幅的基础上进一步确定振频；若不满足，则适当增大振幅的值；

24、第一选取模块，用于在负滑脱时间tn范围内确定一个时间定值，根据该定值选取相应的振幅值及振频值；

25、第二判断模块，用于根据选取的振频来判断渣耗量是否在合理范围内，若在，则选取此振频及振幅，若不在，则重复执行；

26、第四确定模块，用于对得到的不同拉速下的振幅、振频值及负滑脱时间，根据负滑脱时间的变化趋势选择相应的转折点确定方法；

27、第四确定模块，用于测试在不同拉速下的振频及振幅下结晶器振动台工作状态是否正常，若运行正常，则确定相应的振幅及振频作为振动参数。

28、本发明的有益效果

29、本发明的高拉速连铸结晶器振动参数选取方法，包括确定连铸拉速的起步拉速、目标拉速区间、选取目标拉速区间内的负滑脱时间tn范围；由负滑脱时间tn范围得出不同拉速、振幅下的振频负滑脱时间曲线，即f-tn曲线，过起步拉速下的tn及tn等于某一定值做水平面投影，得出满足条件的振幅及振频范围，然后进行一系列的处理和操作得到满足条件的振幅和振频。通过本发明的方法，使得板坯、方坯、圆坯、异型坯拉速提高10％～200％，生产效率大幅提高，结晶器液压振动设备运行状态良好；另外铸坯表面及内部质量与常规拉速时的条件相当，产品质量满足客户要求。板坯系列钢种在现有技术中拉速为1.0～1.5/min，采用本发明提拉速后板坯最高拉速为1.8～3.0m/min；小方坯、小圆坯系列钢种原拉速为2.0-2.5m/min，提拉速后达到3.0-6.5m/min。对比可见，拉速提高之后单位时间内通钢量显著提升，生产节奏加快，同一周期内产能增加10％～200％。