本发明涉及钢水连续浇铸领域，尤其涉及一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法。
背景技术：
目前国内外现有投产的弧形连铸机单点或两点矫直的弧形连铸机机型较多，由于企业产品结构的调整，增加优质钢种后，连铸机的半径无法满足产品质量的需求，需要对这类机型的连铸机进行改造，考虑连铸机半径的增大受到投资的限制，国内炼钢连铸车间方坯、圆坯连铸机需要增加优质、合金钢种和增大断面改造时，由于连铸机半径的限制，通常都是为了适应新钢种和断面要求，而选择新的机型重建连铸机。由此，不仅大大地增加了连铸机的一次性投资和运行成本，而且占据了连铸车间的场地。所以，增加铸坯矫直点不仅降低一次性投资，避免铸坯内部和表面的裂纹的产生，是一种提高成品质量的有效手段。
各炼钢厂连铸车间新建或改造的连铸机要增加铸坯矫直点，往常是采用纸质绘图的方法，难以精确的确定各矫直点的坐标，误差较大，拉矫机在施工安装后，对铸坯的矫直产生的两相区和表面的变形率影响较大，难以保证铸坯的质量。
《连铸多点弯曲多点矫直与连续弯曲连续矫直辊列设计计算》，发表在《钢铁技术》的2006年第2期，作者：邹冰梅，多点弯曲多点矫直，是指在弯曲区和矫直区分别取多个不同的半径，各辊子沿不同的半径排列布置。连铸坯在被弯曲和被矫直过程中，其在任意两个相邻辊子间的曲率保持不变，只是在各个弯曲点或矫直点处连铸坯的曲率有一个突变。也就是说，在任意两相邻弯曲辊或矫直辊之间，连铸坯的弯曲或矫直应变速率为0，只是在辊子附近有瞬间应变速率产生。因此，判断多点弯曲多点矫直辊列设计的优劣，只研究弯曲区或矫直区各弯曲辊或矫直辊附近产生的应变量和总弯曲或总矫直应变量，研究应变速率无实际意义。其不足之处在于：该文献是针对板坯连铸机的连续弯曲矫直，采用微积分算法，产生无数个点来设计的，计算方法复杂。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术的连铸机增加铸坯矫直点时，矫直点的坐标误差较大的问题，本发明提供了一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法。它可以简便、快捷、精确地确定各矫直点坐标位置。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法：
a、根据钢种和铸坯断面厚度d，利用经验公式，选取连铸机弧形半径r；
所述的经验公式为：方坯、圆坯和矩形坯连铸机弧形半径：
r＝(30～50)×d；
异形坯连铸机弧形半径：
r＝(25～35)×d；
板坯连铸机弧形半径：
r＝(40～50)×d；
b、按照连铸机弧形半径r，计算出铸坯表面和两相区的总变形率ε总；
c、依据各钢种的固/液两相区最大允许变形率[ε]两，各钢种的表面最大允许变形率[ε]表要求，确定矫直点数n和矫直半径ri；
n＝ε总/[ε]两；
矫直半径ri满足以下条件：
d、各矫直点位置采用绘图软件制图，根据相邻矫直点相接两两半径相切的原理，确定各矫直点的坐标位置；
步骤a～d中，
d——铸坯断面厚度，mm；
r——连铸机弧形半径，mm；
ks——综合凝固系数，mm/min1/2；
h——结晶器有效长度，m；
vmax——最大工作拉速，mm/min；
n——矫直点数，个；
ε总——总变形率，％；
[ε]两——固/液两相区最大允许变形率，％；
ri——第i区间的矫直半径，mm；
[ε]表——表面最大允许变形率，％；
ε两——固/液两相区变形率，％；
ε表——表面变形率，％；
i＝0，1，2，3，……，n。
优选地，步骤a中根据经验公式计算出连铸机弧形半径r后，应进行铸坯的凝固及变形计算，计算结果应同时满足以下两个条件：
1)铸坯弯曲或矫直时，表面变形率或固/液两相区变形率必须控制在钢种允许范围内，以避免表面产生裂纹；
2)铸坯带液芯矫直时，应使固/液界面两相区变形率小于钢种允许的变形率，避免内部产生裂纹。
优选地，所述步骤c中固/液两相区最大允许变形率[ε]两的取值原则为：
对于型钢、钢筋和线材，[ε]两＝0.2％；
对于低合金钢、调质钢和硬线钢，[ε]两＝0.1％；
对于高合金钢和钢管钢，[ε]两<0.1％。
优选地，所述步骤c中固/液两相区最大允许变形率[ε]两还与钢中的mn/s的含量比有关，
mn/s比＜10，[ε]两＝0.1％；
mn/s比＝10～25，[ε]两＝0.25％；
mn/s比＞25，[ε]两＝0.30％～0.35％。
优选地，步骤b中综合凝固系数ks，方坯ks＝30～33mm/min1/2；圆坯和矩形坯ks＝24～28mm/min1/2；板坯中碳素钢ks＝28mm/min1/2，弱冷却钢种ks＝24～25mm/min1/2。
优选地，步骤b中综合凝固系数ks，铸坯断面面积＜130mm×130mm时，
对于质量无特殊要求的碳素钢，ks＝32mm/min1/2；
对于质量有特殊要求的碳素钢及合金元素<4％的合金钢，ks＝28mm/min1/2；
对于奥氏体不锈钢，ks＝26.5mm/min1/2；
对于铁素体不锈钢，ks＝24mm/min1/2；
铸坯断面面积＝130mm×130mm～150mm×150mm时，
对于质量无特殊要求的碳素钢，ks＝32mm/min1/2；
对于质量有特殊要求的碳素钢及合金元素<4％的合金钢，ks＝30mm/min1/2；
对于高合金机械结构用钢，ks＝26.5mm/min1/2；
对于奥氏体不锈钢，ks＝26.5mm/min1/2；
对于铁素体不锈钢，ks＝24mm/min1/2。
优选地，表面最大允许变形率[ε]表，对于普通碳素钢和低合金钢为1.5～2.0％。
优选地，步骤c的矫直半径计算公式为：
ri——第i区间的矫直半径，mm；
ri-1——第i-1区间的矫直半径，mm；
[ε]两——固/液两相区最大允许变形率，％；
d——铸坯断面厚度，mm；
ks——综合凝固系数，mm/min1/2；
li——第i区间至结晶器液面的距离，mm；
v——工作拉速，mm/min。
优选地，步骤c的矫直半径计算公式为：
ri——第i区间的矫直半径，mm；
ri-1——第i-1区间的矫直半径，mm；
[ε]两——固/液两相区最大允许变形率，％；
d——铸坯断面厚度，mm；
ks——综合凝固系数，mm/min1/2；
l——冶金长度，mm；
v——工作拉速，mm/min。
优选地，依据各矫直点的表面变形率ε表相等的原则，步骤c的矫直半径计算公式为：
ri——第i区间的矫直半径，mm；
r——连铸机弧形半径，mm；
n——矫直点数，个；
i＝0，1，2，3，……，n。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明采用autocad制图技术，精确确定连铸机各矫直点的坐标位置，使铸坯表面和固液界面的变形率均匀的分布，改善铸坯的内部和表面质量；
(2)本发明适应现有弧形连铸机需生产优质、合金钢种或增大浇注断面而受铸机半径限制的问题，改造后的连铸机，从铸坯的内部和表面变形率满足钢种质量要求，解决铸坯在矫直过程中存在的因变形率导致的铸坯存在的质量问题。
附图说明
图1为本发明的连铸机拉矫机辊列图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法，采用autocad制图技术，精确确定连铸机各矫直点的坐标位置，使铸坯表面和固液界面的变形率均匀的分布，改善铸坯的内部和表面质量。
1)根据钢种和铸坯断面选取连铸机弧形半径；
2)按照连铸机弧形半径计算出铸坯在单点矫直时总的表面和两相区变形率；
3)依据各钢种最大允许的变形率要求，确定矫直点数和矫直半径，使铸坯总变形率均匀的分布在各矫直点上；
4)各矫直点位置采用autocad制图技术，矫直点相接两两半径相切的原理，简便、快捷、精确地确定其坐标位置。
注意事项：各矫直点的间距既要考虑各点的铸坯变形率分布均匀，还要兼顾拉矫机的布置空间，使用范围：方、圆坯弧形连铸机的新建或改造。
实施例2
本实施例的一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法，
1)通过对某特种钢铁有限公司二炼钢分厂增设￠500圆坯连铸机，由两点矫直改为三点矫直投产后，对20g、12crmov、25mn生产的铸坯质量的检验；结果显示，其铸坯的内部质量和外部质量均较好，项目实施后，因此而获得的经济效益近2000万元。
2)￠500圆坯连铸技术通过了某省科技成果鉴定，并获得冶金行业部级优秀设计一等奖。
为有效解决弧形连铸机改造因铸机半径限制问题，在原连铸机连铸机弧形半径的基础上增加矫直点，通过autocad作图精确地确定矫直点坐标，解决铸坯在矫直过程中存在的因变形率导致的铸坯存在的质量问题。
实施例3
本实施例的一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法，依照实施例1的方法，绘制图1，a为需取消或位移的辊子和拉矫机；b为改造后的辊子和拉矫机；水口中心线1位于结晶器中心线上，原始外弧基准线2与结晶器出口处的铸坯外侧相切，取消现有的0#拉矫机3，增设改造后的1#拉矫机4、改造后的2#拉矫机5、改造后的3#拉矫机6、改造后的4#拉矫机7、改造后的5#拉矫机8。
实施例4
本实施例的一种精确确定弧形连铸机各矫直点坐标位置方法：
a、根据钢种和铸坯断面厚度d，利用经验公式，选取连铸机弧形半径r；
所述的经验公式为：方坯、圆坯和矩形坯连铸机弧形半径：
r＝(30～50)×d；
异形坯连铸机弧形半径：
r＝(25～35)×d；
板坯连铸机弧形半径：
r＝(40～50)×d；
根据经验公式计算出连铸机弧形半径r后，应进行铸坯的凝固及变形计算，计算结果应同时满足以下两个条件：
1)铸坯弯曲或矫直时，表面变形率或固/液两相区变形率必须控制在钢种允许范围内，以避免表面产生裂纹；
2)铸坯带液芯矫直时，应使固/液界面两相区变形率小于钢种允许的变形率，避免内部产生裂纹。
b、按照连铸机弧形半径r，计算出铸坯表面和两相区的总变形率ε总；
其中，综合凝固系数ks，方坯ks＝30～33mm/min1/2；圆坯和矩形坯ks＝24～28mm/min1/2；板坯中碳素钢ks＝28mm/min1/2，弱冷却钢种ks＝24～25mm/min1/2。
综合凝固系数ks，铸坯断面面积＜130mm×130mm时，
对于质量无特殊要求的碳素钢，ks＝32mm/min1/2；
对于质量有特殊要求的碳素钢及合金元素<4％的合金钢，ks＝28mm/min1/2；
对于奥氏体不锈钢，ks＝26.5mm/min1/2；
对于铁素体不锈钢，ks＝24mm/min1/2；
铸坯断面面积＝130mm×130mm～150mm×150mm时，
对于质量无特殊要求的碳素钢，ks＝32mm/min1/2；
对于质量有特殊要求的碳素钢及合金元素<4％的合金钢，ks＝30mm/min1/2；
对于高合金机械结构用钢，ks＝26.5mm/min1/2；
对于奥氏体不锈钢，ks＝26.5mm/min1/2；
对于铁素体不锈钢，ks＝24mm/min1/2。
表面最大允许变形率[ε]表，对于普通碳素钢和低合金钢为1.5～2.0％。
c、依据各钢种的固/液两相区最大允许变形率[ε]两，各钢种的表面最大允许变形率[ε]表要求，确定矫直点数n和矫直半径ri；
n＝ε总/[ε]两；
矫直半径ri满足以下条件：
其中，固/液两相区最大允许变形率[ε]两的取值原则为：
对于型钢、钢筋和线材，[ε]两＝0.2％；
对于低合金钢、调质钢和硬线钢，[ε]两＝0.1％；
对于高合金钢和钢管钢，[ε]两<0.1％。
固/液两相区最大允许变形率[ε]两还与钢中的mn/s的含量比有关，
mn/s比＜10，[ε]两＝0.1％；
mn/s比＝10～25，[ε]两＝0.25％；
mn/s比＞25，[ε]两＝0.30％～0.35％。
d、各矫直点位置采用绘图软件制图，根据相邻矫直点相接两两半径相切的原理，确定各矫直点的坐标位置；
步骤a～d中，
d——铸坯断面厚度，mm；
r——连铸机弧形半径，mm；
ks——综合凝固系数，mm/min1/2；
h——结晶器有效长度，m；
vmax——最大工作拉速，mm/min；
n——矫直点数，个；
ε总——总变形率，％；
[ε]两——固/液两相区最大允许变形率，％；
ri——第i区间的矫直半径，mm；
[ε]表——表面最大允许变形率，％；
ε两——固/液两相区变形率，％；
ε表——表面变形率，％；
i＝0，1，2，3，……，n。
步骤c的矫直半径计算公式之一为：
ri——第i区间的矫直半径，mm；
ri-1——第i-1区间的矫直半径，mm；
[ε]两——固/液两相区最大允许变形率，％；
d——铸坯断面厚度，mm；
ks——综合凝固系数，mm/min1/2；
li——第i区间至结晶器液面的距离，mm；
v——工作拉速，mm/min。
步骤c的矫直半径计算公式之二为：
ri——第i区间的矫直半径，mm；
ri-1——第i-1区间的矫直半径，mm；
[ε]两——固/液两相区最大允许变形率，％；
d——铸坯断面厚度，mm；
ks——综合凝固系数，mm/min1/2；
l——冶金长度，mm；
v——工作拉速，mm/min。
依据各矫直点的表面变形率ε表相等的原则，步骤c的矫直半径计算公式之三为：
ri——第i区间的矫直半径，mm；
r——连铸机弧形半径，mm；
n——矫直点数，个；
i＝0，1，2，3，……，n。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。