一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢铁冶金连铸领域，特别是一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度 的方法。
【背景技术】
[0002] 现有冶金连铸坯生产中，为形成坯壳和完全凝固，需要使用大量冷却水对铸坯结 晶器和弧形段进行冷却，由于不能观测到坯壳厚度，为防止拉漏和切断处不完全凝固，只能 凭经验给定各点水冷强度，这种做法往往偏于保守，使得连铸坯表面温度被降低到700- 800°C，比安全运行的温度要低100-200°C。这不仅造成铸坯进入下一道热装加热工序时还 要重新加热，浪费大量能源，还浪费大量冷却水资源。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，实现冶金生产最 大限度的节水和余热利用，节能降耗。
[0004] 本发明提供的一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，其基本思想为： 在不发生漏钢事故的前提下，提高连铸坯的温度，以便在后续的流程中，实施免加热直接轧 制，或者提高连铸坯的热装炉温度。其控制流程为：按坯壳厚度模型预设定各区冷却强度一 按实测液态铸体温度动态修正各区冷却强度一按实际拉速动态修正各区冷却强度一实现 坯壳接触点与切断点位置的优化控制一获得最高的铸坯温度。
[0005] 本发明提供的利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法包括以下步骤：
[0006] a.连铸开始前，将铸坯断面尺寸、材质、结晶器参数和保护渣参数按实际值输入工 控机，由工控机按连铸坯坯壳厚度模型常规值预设定各点冷却强度值，由PLC发出配水指 令给冷却水系统的各阀门，坯壳厚度公式为：
[0007] h (X) = 2h0_ 〔 α φ (Q0) + β φ (X) + γ φ (X) + γ φ (Xi)〕（1)
[0008] 式（1)中h(x)为铸坯到结晶器弯月面距离为χ处的坯壳厚度；hQ为铸坯边长； Φ (Qtl)、Φ (X)、Φ (X)、Φ (Xi)分别为结晶器水冷强度、冷却1区水冷强度、冷却i区水冷强 度和冷却η区水冷强度对坯壳厚度的影响项，它们与冷却介质的温度、流量、压力、分布状 态等参数有关；α、β、γ为系数，与被浇铸液体温度、材质、铸坯断面尺寸、连铸机拉速、结 晶器与坯壳间隙和保护渣性能等因素有关。
[0009] 坯壳厚度与冷却强度有关，为了保证不发生漏钢事故，需要根据安全坯壳厚度的 要求，配置冷却强度。影响冷却强度的主要因素是作用在铸坯表面各点的冷却水流量、压 力、水温等，最直接、最简便的方法是控制冷却系统的阀门组态。
[0010] 设定从结晶器开始到冷却终点，分为η个冷却区域，各个区域的冷却强度用Q1， Q2，…如，…Qn来表示，则向量{Q}为冷却强度组态，当其它参数不变，仅通过调整阀门的 开口度来控制冷却强度时，{Q}就表示阀门组态：
[0011] {Q} = {Ql，Q2，…，Qi,…，Qn} (2)
[0012] 阀门组态需要根据对铸坯各段坯壳厚度的要求来进行控制，其控制算法如下：
[0013]
【主权项】
1. 一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，其特征是该方法包括以下步骤： a. 连铸开始前，将铸坯断面尺寸、材质、结晶器参数和保护渣参数按实际值输入工控 机，由工控机按连铸坯坯壳厚度模型常规值预设定各点冷却强度值，由PLC发出配水指令 给冷却水系统的各阀门，坯壳厚度公式为： h (X) = 2h0_〔 α φ (Q0) + β φ (X) + γ φ (X) + γ φ (Xi)〕 (1) 式（1)中h(x)为铸坯到结晶器弯月面距离为χ处的坯壳厚度；Iltl为铸坯边长；Φ (Qtl)、 Φ (X)、Φ (X)、Φ (Xi)分别为结晶器水冷强度、冷却1区水冷强度、冷却i区水冷强度和冷 却η区水冷强度对坯壳厚度的影响项，α、β、γ为系数，设定从结晶器开始到冷却终点，分 为η个冷却区域，各个区域的冷却强度用Q1，Q2，一Qi，…Qn来表示，则向量{Q}为冷却强 度组态，当其它参数不变，仅通过调整阀门的开口度来控制冷却强度时，{Q}就表示阀门组 态： {Q} = {Ql，Q2，…，Qi,…，Qn} (2) 阀门组态需要根据对铸坯各段坯壳厚度的要求来进行控制，其控制算法如下：
⑶ 或者简记为： {Q} = [A] {h} (4) 这里{Q}表示阀门组态，{h}为坯壳厚度分布，hi为i处的坯壳厚度，[A]为冷却强度 控制矩阵； b. 在液态铸体到达中间包后，由工控机动态采集实测温度、动态修正α、β、γ，并按 公式⑶确定各冷却区域的阀门组态，由PLC发出配水指令给冷却水系统的各阀门； c. 在液态铸体到达结晶器后，先在结晶器内表面形成弯月形坯壳，由工控机动态采集 实际拉速、动态修正α、β、γ，进而按公式（3)重新计算各冷却区段的阀门组态，由PLC发 出配水指令给各阀门； d. 当坯壳离开结晶器后，继续由工控机动态采集和控制后续冷却强度，使坯壳不断增 厚，直到二侧坯壳接触，即到达凝固终点，当影响坯壳厚度因素发生变化时，工控机重新计 算各点冷却强度值，再利用（3)式计算出阀门组态，由PLC发出配水指令给各阀门，如此循 环，始终保持切断点与凝固终点之间的位置关系，实现铸坯温度最优化。
2. 根据权利要求1所述的一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，其特征是 步骤a所述的铸还为黑色金属还、有色金属还及其合金还。
3. 根据权利要求1所述的一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，其特征是 步骤b所述的水冷强度包括水量、水压、水温及其分布。
4. 根据权利要求1所述的一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，其特征是 步骤c所说坯壳形状为方坯、矩形坯、板坯、异型坯。
【专利摘要】本发明提供了一种利用坯壳厚度控制系统提高铸坯温度的方法，实现节水和余热利用，节能降耗。该方法的步骤包括：将铸坯断面尺寸、材质、结晶器参数和保护渣参数按实际值输入工控机，由工控机按连铸坯坯壳厚度模型常规值预设定各点冷却强度值，由PLC发出配水指令给冷却水系统的各阀门；由工控机动态采集实测温度，由PLC发出配水指令给冷却水系统的各阀门；由工控机动态采集实际拉速，由PLC发出配水指令给各阀门；由工控机动态采集和控制后续冷却强度，直到二侧坯壳接触，即到达凝固终点。本发明可使连铸坯在切断点处的表面温度提高100-200℃,年产百万吨的一套铸机每年可节省余热1.0X1014J,折合标准煤约3000t。
【IPC分类】B22D11-22
【公开号】CN104759599
【申请号】CN201510158281
【发明人】刘相华, 罗光政
【申请人】罗光政, 刘相华
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月3日