板坯连铸动态轻压下系统参数的优化及应用_谢长川
专业论文动态轻压下技术的应用
动态轻压下技术的应用摘要：介绍了不同压下区间和压下量对低合金钢铸坯内部质量的影响。
通过对试验铸坯的中心偏析评级结果分析，发现轻压下对连铸板坯中心偏析的改善效果十分明显。
低倍检验结果表明，压下量超过1.5mm，压下固相率在0.45-0.75之间的样品，试验铸坯中心偏析等级均达到C1.0，中心疏松等级也都小于0.5。
关键词：轻压下压下区间压下量中心偏析Application on Dynamic Soft Reduction SystemXiaojianping1Liangweisheng2(1.Yangchun New Steel Limited Liability Company guagndong yangchun 5296002.Beijing research institute Ramon Company Beijing 100086) Abstract:This paper describes the influence of different reduction ranges and reduction percent on the internal quality of low alloy steel. Through the analysis of the center segregation rating result on the test slabs, it is found that soft reduction system has great effect on reducing the center segregation of continuous casting slabs. The macroscopic examination shows that when the reduction percent is larger than 1.5mm, and the solid phase rate is around 0.45~0.75, the center segregation rating of the test slab can reach C1.0 and the center porosity rating of the test slab can be smaller than 0.5.Key Words: soft reduction, reduction range, reduction percent, center segregation.连铸轻压下是指在铸坯凝固末端一个合适的两相区内利用扇形段夹辊，对铸坯在线实施一个合适的压下量，用以抵消铸坯凝固末端的体积收缩，避免中心缩孔（疏松）形成；抑制凝固收缩而引起的浓化钢水流动与积聚，减轻中心宏观偏析程度的铸坯凝固过程压力加工技术[1]。
板坯连铸机软压下控制系统的研究与应用
板坯连铸机软压下控制系统的研究与应用本文介绍了板坯连铸机ASTC软压下的工艺，并在此基础上阐述了板坯连铸机软压下的控制方案及控制系统集成网络架构的解决方案，详述了其控制系统的设计特点和工作原理。
标签：软压下；控制系统；ASTC0 引言连铸机软压下技术是控制坯子液体流动凝结、缓解坯子中间偏析程度的一项特殊方法，在提高坯子整体质量、促进铸机产量效益和优化后面轧机生产过程等方面具有特别明显的先进性。
铸机拉矫机控制辊（包括自由辊和驱动辊）夹缝距离的控制技术，可实现压下辊的冷热压和夹缝的自动控制，还有二级模型精确追踪坯子的冷、热态的实际状态，来实现对坯子凝固节点的实时软压下。
1 铸机ASTC软压工艺设备（1）软压下工艺。
我们讲的ASTC就是通过追踪钢液中心且精准确定核心区域的基准控制自由棍和驱动辊的压下位置，从结晶器方向压挤化学成分超标的钢水芯，让钢液相对流动，在钢坯里再次调配，来起到降低坯子内部偏析和降低密度的目的。
另外，也能通过补偿沿坯子核心线因凝结造成的缩孔和空间，从接近钢水芯凝固末端的地方，通过调节铸坯厚度去实现软压下过程。
（2）软压下设备。
ASTC扇形段压下辊缝调节技术，会达到扇型段辊缝的自动调节。
使用在板坯连铸机曲形扇形段、拉直扇形段和平面扇形段使用带有液压辊缝调节技术的扇形段，并辅以随时调节作用的二冷模型精确追踪坯子的冷热调节进程，再利用所开发的软压下模型，从而对铸坯凝固终点的即时软压下。
ASTC软压下具有液压辊缝控制技术的扇形段，其液压系统由四个液压缸构成。
为了实现精确定位，每一个液压缸配备一个能够高速响应电磁阀，液压缸运动速度的降低是靠一个直径为0.8mm的阻尼孔完成的。
液压缸的运动速度约1mm/S电磁阀有三个位置，通过控制阀芯的不同位置来完成辊缝增加、减小和保持的动作。
同时，每一个液压缸配备一个内置的磁致伸缩式的位置传感器，它的线性和绝对位置可达到5μm的精度，其主要功能就是通过采集每个液压缸位移值来计算出，扇型段四个点（四个角）的辊缝值。
动态轻压下技术在连铸中的应用
Abstrac t: The princ iple and som e m odes of so ft reduction techn ique o f fina l stage of solid ification we re briefed. T he m ain techno log ical param eters of the technique w ere ana lyzed and d iscussed , such as po sition o f so ft reduction, so ft reduction ra tio , to tal so ft reduction am ount, so ft reduction rate, casting speed and so on. The application results o f th is techno logy w ere compared. It is concluded that th is techno logy is effec tive to abate centra l segrega tion, im prove qua lity o f produc t and pro duce high va lue added product. K ey word s: dynam ic soft reduction; cen tral seg regation; interna l soundness
202. 00
a 50%
b 95%
10
辊缝值 结晶器上口 结晶器下口 垂直段入口 垂直段出口 矫直一段入口 水平一段入口 水平末段出口 压下量 /mm 出口实际辊缝值 压下位置固相率
连铸
表 3 250mm 厚辊缝及压下参数值 Table 3 Param eters of 250mm th ick roll gap and redu ction
板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的研究与实现
板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的研究与实现祭 程1,朱苗勇1,程乃良2(1.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004;2.上海宝钢集团梅山钢铁股份有限公司)[摘 要]梅钢2#连铸机动态轻压下二级过程控制系统是国内自主研发并投产应用的系统。
该系统采用客户端/服务器模式架构,包括了系统管理、数据通信、数据处理、模型计算等功能模块,通过系统各模块的协作,实现了板坯连铸生产中二冷和轻压下的动态控制。
该系统已正式投产应用,产品质量达到了较高水平。
[关键词]板坯连铸;动态轻压下;过程控制[中图分类号]TF34116 [文献标识码]B [文章编号]100027059(2007)0120051204Design and realization of dynamic soft reduction process control system forslab continuous casting machineJ I Cheng1,ZH U Miao2y ong1,CHE NG Nai2liang2(1.School of Materials&Metallurgy,N ortheastern University,Shenyang110004,China;2.Meishan Iron and S teel C o Ltd of Shanghai Baosteel G roup)Abstract:The dynamic s oft reduction level2process control system for No2slab continuous casting ma2 chine in Meigang is developed and applied in production in domestic.The system with the client/server frame,includes the m odules of system management,data communication,data processing and processing com putation,etc.With those m odules w orking collaboratively,dynamic control for secondary cooling and s oft reduction of slab continuous casting is achieved.The system has been put into operation,and products with high quality have been obtained.K ey w ords:slab continuous casing;dynamic s oft reduction;process control0 前言连铸坯轻压下是通过在铸坯液芯末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿其凝固收缩量,从而达到减轻甚至消除中心偏析和中心疏松的有效技术。
4 #连铸机轻压下技术应用的优化
４ ． ２轻压下开始位置 的确定 新 日铁 君 津厂研 究 发现 ：凝 固过 程 中 ，“ ” 和 Ｖ
“ ”型偏 析 在距板 坯 中心线 １ｍｍ之 内出现 的机率 Ａ ２ 较 大 。“ Ｖ”和 “ ”型偏 析 出现 的位置 如 图 ２所 示 。 Ａ
轻压 下 技术 是 在收 缩辊 缝 的基 础 上对 带 液芯 的 铸 坯轻 微 压下 的技 术 ，能 减轻 连铸 坯 中心偏 析 ，提 高 铸坯 内部 质量 ，在 连 铸生 产 中得 到 了广 泛应 用 。
炼 钢厂 ４ 奎铸机 在 固定 位 置实施 了轻微 压下技 术 ， 取得 了一 定 的效果 。为 了更 好地 利 用这 一项 技 术 ，
（ｔ ｌ ｋｎ ｌ ｔ ｆ ｈ ｎ ｑ ｇ ｒ ｎ Ｓｅ ｌ ｏＬｄ Ｓ ｅ Ｍａ ｉｇ ａ ｏ ｇ ｉ ｏ ＆ ｔ ． ． ｅ Ｐ ｎｏＣ ｎ Ｉ ｅＣ ｔ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｅｐ ｉ ｃ ｐ ｅｏ ｆ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅｐ ａ ｔ ｅｏ ａ ｔ ｇｍａ ｈ ｎ ， ｏ ｅ ｕ ｔ ｎｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｓ ｒ ｃ ａ ｅ ｎ ｔ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｏ ｔ ｅ ｕ ｔ ｎ ｒ ｃ ｉ ｆ ｃ ｉ ｃ ｉ ｅ ｓ ｆ ｒ ｄ ｃｉ ｈ ｉ ｕ ｈ ｓ ｏ ｈ ｃ ４ ｓ ｎ ｔ ｏ ｅ
炼钢厂 技术人 员 开展 了 ４机 轻压 下技 术应 用 的分 析
和优化 工作 。 ２ 铸机 基本工艺 参数 ２１铸机机 型 ：１ １ 弧形 ． 机 流
２２ 弧 轻 压 下技术 的作 用原 理就是 通过 铸机 扇形段 对
距 板坯 厚 度 中心 线距 离 ，ｍ
图２ “ Ｖ” 和 “ ” 型 偏 析 出 现 的 位 置 Ａ
新钢板坯连铸工艺参数和动态轻压下工艺优化研究
Ｓｏ ｔＲｅ ｕｃ ｉ ｆ ＣＣ ｌ ｂ ａ ｎｇ ｎ ｆ ｄ ｔｏｎ ｏ Ｓ ａ ｔＸｉ ａ ｇ
Ｌ ＩＣ ａ。ｉ ・， Ｉ ｏ ， ＨＥ ｉ ｉｇ ， Ｉ Ｎ Ｈ ｎ —ｈ ， Ｈ Ｎ ｉ ｑ ａ Ｌ ｕ—ｕ Ａ ｈｏｂｎ Ｘ Ｎ Ｂ Ｃ Ｎ Ｗｅ— ｎ Ｑ Ａ ｏ ｇｚｉ Ｚ Ａ Ｇ Ｊ —ｕ ｎ ， Ｕ Ｒ ｉ ｏ ｑ ａ ｇ Nhomakorabea关
键
词 ： 连铸 ； 坯 ； 板 工艺 参 数 ； 压 下 轻
文献 标识 码 ： Ａ
中图分类号 ： Ｔ ７ １ １ Ｆ ７ ．
Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｏ ｅ ｓ Ｐａ ａ ｅ ｅ ｓ ａ ｄ Ｄｙ ｍｉ ｔｍｉ ａ ｉ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｐｒ ｃ ｓ ｒ ｍ ｔ ｒ ｎ ｎａ ｃ
连铸 机 ， 产 的板坯规 格 为 １９０ｍｍ× ５ ｍ。铸 生 ０ ２ ０ｍ
机投产后的一段时间 ， 由于对生产高品质连铸坯的
合 理 拉速 、 二冷 比水量 、 热 度等 连铸 工艺 参 数和 轻 过 压 下工 艺没 有很 好 掌 握 ， 响 了生 产 效 果 。 为 了实 影 现 新钢 板坯连 铸稳 定 高效 的生 产 ， 高铸 坯 品质 ， 提 本 项 工作 对新 钢板坯连 铸 合理 的工艺 参数 和 轻压 下工
（ ． ｅ ｉｇＵ ｉｅ ｉ ｆ ｃ ｎｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ０３ Ｃ ｉａ １ Ｂ ｉｎ ｎｖｒｔ ｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，ｅ ｉ １０ ８ ， ｈｎ ； ｊ ｓｙ Ｓ ｅ ｏ ｊｇ
２ ＸｎｕＩ ｎａ ｄＳｅｌ ｏ ，ｔ． Ｘｎｕ３ ８０ ｉ ｇｌＣ ｉａ ． ｉ ｒ ｎ ｔ ． Ｌｄ ， ｉｙ ３ ０ １ ａ ｘ， ｈｎ ） ｙ ｏ ｅＣ Ｊｎ
年 引进意大 利达 涅利 公 司装备 有 动态 轻压 下 的板 坯
八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用
收稿日期:2009-11-06; 修订日期:2009-11-14作者简介:冯 科(1974- ),重庆人,高级工程师,工学博士.主要从事连铸冶金过程凝固传输现象的数值仿真研究.Email:fen2677@八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用冯 科1,孔意文1,青绍平1,龙 灏1,任 佳1狄明军2,徐 栋2,王豫东2,鲁 军2,郭庆华2,吴 军2(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆400013;2.宝钢集团八钢公司第二炼钢厂,新疆乌鲁木齐830022)摘要:通过对八钢四号板坯连铸机现有轻压下系统的技术改造和升级,使其具备了(包括弧形段和水平段)动态的全程轻压下功能,并成功实现了工业化应用。
生产实践表明,改造后四号机在弧形段和水平段均可正常实施轻压下功能,整个压下过程平稳顺利,辊缝控制精度良好,L 2模型跟踪准确、算法先进,L 1程序控制合理、执行可靠,在矫直段实施轻压下时铸坯无内部裂纹生成,铸坯内部质量得以明显改善,充分实现了轻压下技术的冶金工艺效果。
关键词:板坯连铸机;动态轻压下;实时跟踪动态控制模型中图分类号:TG249.7 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2010)03-0348-04Application of Dynamic Soft -reduction Technologyin the No.4Slab Continuous Caster of Bayi SteelFENG Ke 1,KONG Y-i wen 1,QING Shao -ping 1,LONG Hao 1,REN Jia 1DI Ming -jun 2,XU Dong 2,W ANG Yu -dong 2,LU Jun 2,GUO Qing -hua 2,WU Jun2(1.CISDI ENGINEERING C O.,LTD.,C hongqing 400013,China;2.The No.2Steelmaking Plant,Bayi Steel,Baosteel Group,Urumuqi 830022,C hina)Abstract:Th e reconstru cting &upgrading work had been don e smooth ly for the origin al sof-tredu ction system of th e N o.4slab contin uou s caster in Bayi steel.As a resu lt,all th e segments (in clu ding both arc segments and horizontal segments )now possess the dynamic sof-t reductionfu nction,which have been pu t into th e indu strial application su ccessfu lly.Throu gh th e production practice,it can be seen that,after the reconstructing project,th e dynamic sof-t redu ction fu nctioncould be applied normally both in the arc segments an d in the level segments for the No .4slab caster,and th e whole sof-t redu ction process are condu cted steady and smooth ly,and the precisionof roll gap control is good.The L2model always m akes an exact trace for th e casting process and h as the advanced algorithm,while th e L1program ,with reasonable control fun ction an d th e reliable execu tion ,can be obtain ed.When the sof-t redu ction action was execu ted in th e un bendin g segm en t (Seg.7),th ere is no in ternal crack takin g place in all as -cast slabs,and the in ternal qu ality of slab su ch as center segregation is improved obviou sly,wh ich show good metallurgical effect by dyn amic sof-t redu ction tech nology.Key words:Slab continu ous caster;Dyn amic sof-t redu ction ;CCPS ONLIN E宝钢集团八一钢铁公司第二炼钢厂四号板坯连铸机,是由中冶赛迪工程技术股份有限公司独立承建的一台现代化板坯连铸机,于2008年8月正式投产。
板坯连铸轻压下技术的研究与应用
电磁搅拌、 低过热度浇铸 、 轻压下等技术。实 践表明， 轻压下技 术对改善铸坯 的中心偏 析有 显 著 的作用 ， 钢 １铸 机 目前 就 是采 用 根 据 涟 ＃
凝 固末端进行 实时轻压下 的动态 轻压下技术 。
图 ２ 铸 坯 的 低 倍 照 片 （ ３ ５ Ｈ） Ｑ ４ Ｂ—
２ 研究方法
９ ． ｌ ７ １ ７ ４． ８ ２ ． ９ ５ Ｏ ０ ．７ ２ ４ ２ ８７
图 ３ 凝 固末 端 两 相 示 意 图
从 表 ２中可 以看 出 ， 钉试 验 得 到 的凝 射
为摸 清在采 用 动 态 轻压 下 技 术 条 件 下 ， 铸坯 中心 偏析 产 生 的原 因 ， 对 轻 压下 各 参 须
图 １ 辊 式 轻 压 下 示 先通 过 射 钉 试 验 核 故
查 二级轻 压下模 型 的凝 固末 端 与实测 凝 固末
轻压下 技术 的 机理 如 图 １所 示 ： 连铸 在
量方面均有优势， 但中心偏析和疏松是 连铸
坯 的 主要缺 陷 之 一 ， 它严 重 影 响 了钢 材 的性 能 。 目前 ， 常用 的改善铸坯 中心偏析 的方 法有
２０级 ， ２为典型铸坯低倍 照片。为充分 ． 图 发挥 轻压 下功 能 ， 效地 控 制 中心偏 析 和 中 有
心疏 松 ， 对 １连铸 机 开展 了一 系列 的轻 压 针 ＃ 下工 艺优 化研究 工作 。 ，
促 进钢 液 中的 溶质 元 素 进行 重 新 分 配 ， 而 从 使 铸坯 的凝 固组 织 更 加 均匀 致 密 ， 到 改 善 起
中心偏 析 和减少 中心疏 松 的作 用 。
涟 钢 １ 连 铸 机 采用 动 态 轻 压 下 技 术 生 ＃ 产时 ， 压下 效果 不佳 ， 坯 中心存 在较 为严 轻 铸 重 的偏 析 ， 部分 中心 疏松 和 中心偏 析 均 达 到
常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用.
常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用近年来，利用动态轻压下改善常规板坯、厚板坯以及大方坯连铸的生产效率、控制铸坯常见的中心偏析、中心疏松和中心线裂纹等缺陷在生产实践中不断得到肯定。
由于其在连铸过程既控制铸坯温度又控制铸坯的压下变形，从而在提升铸坯内部质量、提高连铸生产效率和缩短后续轧制生产流程等方面具有的巨大发展潜力和独特优越性，正在被视为发展中的新一代连铸技术而受到广泛关注。
连铸轻压下指在铸坯凝固末端一个合适的两相区内利用当地的夹辊或其它专门设备，对铸坯在线实施一个合适的压下量，用以抵消铸坯凝固末端的体积收缩，避免中心缩孔（疏松）形成；抑制凝固收缩而引起的浓化钢水流动与积聚，减轻中心宏观偏析程度的铸坯凝固过程压力加工技术。
其中，将只能在铸机辊列某一固定位置实施的轻压下称之为静态轻压下；能够在线跟踪铸坯的热状态，并根据其当时的实际凝固位置实施轻压下称之为动态轻压下。
由于动态轻压下技术在提升铸坯内质、提高连铸效率等方面独特的优越性，已得到国内外日益广泛的重视。
连铸轻压下技术发展历程1 轻压下技术思想的提出上世纪八十年代，为了研究板坯的中心偏析和避免使用电磁搅拌所带来的中心白亮带问题，新日铁公司曾尝试在凝固末端的扇形段人为加大辊缝收缩量（约0.6-0.8mm/m），发现其对控制板坯鼓肚和中心偏析有比较明显的效果。
这就是所谓的板坯静态轻压下，静态轻压下必须与拉速很好配合才能具有比较稳定的工艺效果，应用过程中有很大的局限性。
此后，新日铁和NKK 还分别研究了一些变异的轻压下途径，如NKK 提出人为鼓肚轻压下的概念，并将此应用在该公司福山6 号板坯连铸机上。
新日铁也提出过圆盘凸型辊轻压下法，其做法是把夹辊的中间部分做成凸台。
不难发现，由于上述轻压下工艺一直没能摆脱静态轻压下固有的局限性，实际生产中，难以很好地发挥作用，所以这些技术一直难以推广应用。
但它为凝固过程通过辊缝控制来改善铸坯内部质量提供了发展思路。
钢板坯铸机扇形段在连铸动态轻压下受力分析
钢板坯铸机扇形段在连铸动态轻压下受力分析钢铁是国家发展的工业基础，经济的快速发展离不开各类钢铁制品的有力支撑。
新时期工业的发展、基础设施的建设需要大量的型钢、型材。
不锈钢板材是一种在生产、生活领域中应用十分广泛的材料，在不锈钢板材的轧压生产过程中容易产生中心偏析、疏松等的问题。
连铸动态轻压技术是一种在不锈钢板材生产过程中，通过动态跟踪监测不锈钢铸坯凝固的进程，并通过向不锈钢铸坯动态施加一定的机械外力，用以使得不锈钢铸坯末端两相区的凝固体的收缩能够得到一定程度的弥补，提高不锈钢铸坯的铸造质量。
文章在分析连铸动态轻压技术特点的基础上对连铸动态轻压技术应用过程中扇形段的受力进行模拟分析。
标签：连铸动态轻压技术；扇形段；受力；模拟分析Abstract：Iron and steel is the industrial foundation of national development，and the rapid development of economy can not be separated from the strong support of all kinds of iron and steel products. In the new period，the development of industry and the construction of infrastructure need a large number of sections. Stainless steel plate is a kind of widely used material in the field of production and life that is easy to produce central segregation and porosity in the process of rolling and pressing stainless steel sheet. Continuous casting dynamic light reduction technology is a kind of dynamic monitoring of the solidification process of stainless steel billet during the process of production of stainless steel sheet and the application of certain mechanical external force to stainless steel billet dynamically to make the stainless steel billet. The shrinkage of the solidified body in the two-phase zone at the end can be compensated to a certain extent to improve the casting quality of stainless steel billet. On the basis of analyzing the characteristics of continuous casting dynamic light reduction technology，this paper simulates and analyzes the force acting on sectors in the process of application of continuous casting dynamic light reduction technology.Keywords：continuous casting dynamic light reduction technology；sector section；force；simulation analysis连铸动态轻压技术是一种应用于不锈钢板坯轧制加工的重要技术。
动态轻压下的控制精度在板坯连铸中的实现
ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ｌ ａ ｎ ｋ ， ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍｐ ｈ ａ ｓ ｉ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｙ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｈｅ ｔ ｒ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｆ ａ ｎ － ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｒ ｏ ｌ ｌ
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｗａ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ａｔ ｒ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ，ｉ ｎ ｃ ｅａ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ － ｓ ｉ ｔ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ｉ ｎ ｅ
学
报
Ａｐｒ ． ２０１ ３ Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ ． ２
中厚板铸机动态轻压下控制系统优化
77科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 业 技 术包钢薄板厂宽厚板生产线于2007年10月投产,为了提高板坯质量在扇形段采用了动态轻压下技术,动态轻压下技术是根据不同的钢种、钢水温度、连铸机拉速、二冷水的冷却模型以及板坯内部液芯的位置来控制扇形段的压下量。
[1]生产过程中发现宽厚板铸机的动态轻压控制是根据铸机拉速来控制,当铸机拉速发生改变时,轻压下的位置便根据模型设定发生改变,由于没有考虑铸坯的液芯的位置的动态变化,因此,在拉速发生变化时轻压下的压下位置并不合适,这对铸坯的质量有影响。
通过修改轻压下控制程序,引入液芯位置的动态判断,实现板坯铸机动态轻压下的优化。
通过合理的液芯轻压下不仅能解决连铸与连轧之间的厚度匹配问题,而且能细化铸坯内部组织,进一步减轻铸坯中心偏析,这对于板坯连铸生产的产品尤为重要。
动态轻压下功能用一组铸流扇形段辊缝是动态计算的来控制板坯的先后顺序。
此计算是基于从过程控制系统下载的压下路径和最终位置,以及由板坯凝固模型计算的液芯长度。
一个闭路PID功能用于比较实际位置与要求的位置,并为控制辊子位置的伺服阀生成一个基准数。
辊子的所有打开和关闭程序是由板坯的“跟踪”功能在浇铸的过程中检查和控制的。
扇形段辊缝通过H M I 控制系统设定。
轻压下区域内压下量(减少辊缝设定值)应设定为0.8～1.0mm/导向段(米)(实际的数值由软件计算)。
设计时考虑扇形段的软压下速度为1.5mm/m。
辊子几何形状内的软压下区域位置根据拉速和钢种由铸坯的凝固程度确定的。
根据DDDL经验和采用软压下的钢厂的经验,对于所有钢种,软压下区域最佳的起始位置与凝固系数Fs＝0.3/0.4和Fs=0.7/0.8有关。
必须考虑不同的钢种要求、中间包过热度、二次冷却和辊间距等因素,以便根据上述要求对软压下参数进行调节来获取最优化的质量。
为了满足3种不同厚度的要求,在扇形4－17段采用轻压下。
板坯连铸机动态轻压下技术的应用
第２ பைடு நூலகம்卷 ２ ０ ． （ ０ ７ １ 总第 １ ７ ） ２期
冶金 设备 管理 与维修
板 坯 连铸 机 动 态轻 压 下技 术 的应 用
许 建 祥 郝 丽 娟
０ ０ １ （ 首钢 京唐 钢铁联 合 有 限责 任 公 司 唐 山建筑安 装公 司 唐 山 １ ０ ４ ）
．
／／乙 ７
澉 相线凝 ｌ 点 古 【相 线 凝 固点 ｌ
的 作 用 下 向 内 挤 压 钢水 ， 芯 部 钢 水 向上 运 动 ， 种 运 动 对 使 这
应 用 轻 压 下 技 术 ， 先 要 找 到 铸 坯 凝 固末 端 的位 置 。 首 根 据 铸 坯 凝 固 厚 度 公 式 ， 已知 铸 坯 的 断 面 、 速 、 固 系 数 在 拉 凝 后 ， 结 晶 器 的液 面 开始 算 起 ， 出铸 坯 的 最 终凝 固 点 。 从 得
１ 动 态 轻 压 下 技 术 对 铸 坯 内部 质 量 的改 善
图 ２ 校 状 晶体 在 动 态轻 压 下 的 成 长
浦相线 ； 周 占’ 毫 ｝ 同 相 线 静 Ｉ 占 １
２ 轻 压 下 技 术 实 现 原 理
动态 轻 压 下 改 善 铸 坯 内 部 质 量 的 过 程 是 铸 坯 在 压 下 辊
域 （ 图 １ 示 ）． 时 调 整 扇 形 段 的 开 口度 ， 铸 坯 进 行 轻 如 所 随 对
压 下 ， 坯 壳 中 的液 芯 产 生 相 对 运 动 ， 匀 钢 水 成 分 ， 熔 使 均 重 枝 晶 ， 而 细 化 晶粒 ， 少 铸 坯 的 中 心心 偏 析 、 孔 和 裂 纹 从 减 缩
在 实 际 生 产 中 ． 于铸 坯 的钢 种 、 热 度 、 速 不 同 ， 由 过 拉 因 此 铸 坯 的凝 固 系 统 是 随 时 变 化 的 ， 就造 成 铸 坯 最 终 凝 固 这 点 也随 时都 在 变 化 。 此 让铸 坯 在 一 个 给 定 的 、 小 于 铸 坯 因 略 收 缩 梯 度 内 凝 固 ． 证 铸 坯 导 向 段 的 开 口度 是 控 制 轻 压 下 保
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板坯连铸动态轻压下系统参数的优化及应用谢长川1,张炯明1,王新华1,陈志凌2,孙军2,焦玉亮3,王成3(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;2.中冶连铸技术工程股份有限公司,湖北武汉430073;3.泰山钢铁公司不锈钢厂,山东莱芜271100)摘要:泰山钢铁公司不锈钢板坯铸机的动态轻压下系统,其扇形段设备、控制系统和计算模型全部为自主设计、制造,首次实现了动态轻压下系统的完全国产化。
实践表明该铸机设备性能稳定、控制模型计算准确,铸坯质量良好。
对轻压下过程中,扇形段的受力变形进行了有效的补偿。
通过大量的生产试验,对动态轻压下技术的关键控制参数进行了优化,得出了最佳的轻压下参数。
关键词:板坯连铸机;动态轻压下;中心偏析中图分类号:TF777.1文献标识码:A文章编号:100221043(2010)0120053205Study on parameters for slab CCM dynamic soft reduction system XIE Chang2chuan1,ZH ANG Jiong2ming1,WANG Xin2hua1,CH EN Zhi2ling2,SU N Jun2,JIAO Yu2liang3,WANG Chen3(1.Metallurgical and Ecological Engineering school,U niversity of Science and Technology Beijing,Beijing100083,China;T EC Engineering Co.,Ltd,Wuhan430073,China;3.Shandong T aishan Steel Grop Co.,Ltd,Laiwu271100,China)Abstract:The Dynamic soft reduction system of stainless steel slab continuous casting machine in T aishan Steel including the segments,control system and calculation module are all domestic designed and manufactured and thus the aim of whole dynamic soft r e2 duction system made in China is realized for the first time.Practice shows that the cast2 ing machine is featured of high stability,calculation of the module is accurate and the quality of the slab is excellent.In the process of soft r eduction the defor mation of the segments is effectively compensated.T he critical control parameters for the dynamic soft reduction technology are optimized through a series of production experiments and the optimal parameters for soft reduction determined.Key w or ds:slab continuous casting machine;dynamic soft r eduction;central segrega2 tion凝固过程中,在固液界面富集的溶质原子将由于双扩散对流发生宏观迁移并向最后凝固的地方聚集,形成宏观偏析。
在板坯连铸凝固过程中,凝固后期液相穴的相变体积收缩、尤其是由于坯壳鼓肚造成的内部负压差将加剧这种流动和溶质富积、从而加重中心偏析程度。
连铸动态轻压下技术就是通过在线跟踪铸坯凝固进程,适时地在铸坯凝固末端给予一定的机械压下,以弥补末端两相区的凝固体收缩,从而减轻乃至消除中心偏析、疏松[122]。
该技术问世以来一直受到广泛关注,长期以来我国对该技术始终依靠引进。
泰山钢厂220mm@1600mm不锈钢板坯铸机,是第1台实施了动态轻压下技术的国产板坯铸机。
该铸机的机械设备、控制、液压系统以及动态配水、轻压下模型全部是自主开发、设计、制造。
自2008年初投产以来,已顺利浇铸出了铁素体、马氏体不锈钢。
本研究为了进一步提高铸坯质量,减小中心偏析程度,通过生产试验对相关参数#53#2010年2月第26卷第1期炼钢SteelmakingFeb.2010Vol.26No.1作者简介:谢长川(1976-),男,北京科技大学冶金与生态工程学院,工程师,博士生,从事连铸新技术的研究。
进行了优化。
1 动态轻压下技术系统构成该铸机的动态轻压下系统由动态配水模型、动态轻压下模型、具有远程辊缝控制功能的扇形段系统三部分构成,如图1所示。
动态配水采用坯龄模型来控制二冷水量,在坯龄模型中拉速不再直接决定水量的大小,而是通过拉速计算出某个铸坯切片所在位置,依据它的位置和生成时间供给所需的水量。
根据传热模型计算出的铸坯表面温度动态修正各区水量,使铸坯表面温度控制在目标温度范围内。
同时给出铸坯中心固相率、坯壳厚度、凝固终点等参数。
动态轻压下模型根据计算出的固相率和相关冶金数据库的设定值,向扇形段控制系统发出动作指令。
扇形段控制系统动态调整相关扇形段的辊缝值,对铸坯实施轻压下。
图1 动态轻压下技术系统构成图通过模型计算得到的表面温度和中心固相率,分别是二冷配水和轻压下控制的基础。
再通过测量铸坯表面温度和凝固终点温度对温度场计算模型进行修正、校核,确保计算结果与实际情况相吻合,从而得到理想的控制效果。
轻压下的3个关键参数是压下位置、压下速率和总压下量。
2 轻压下参数的优化试验动态轻压下最终体现为控制扇形段辊缝值。
模型计算准确是前提,执行机构必须能够动作到位,才能确保动态轻压下的顺利实施。
这就要求扇形段本体有足够的强度,在压下时受到铸坯很大的反力而变形,必须对之进行补偿,国外进行了相关研究[324],国内还未见相关报道。
通过受力分析和ANSYS 模拟计算以及离线加载方法得出合理的补偿量。
本铸机共设计了11个扇形段,全部采用带位移传感器的夹紧油缸,进行辊缝远程控制,控制精度可以达到?0.1mm 。
拉坯过程中,根据生产状况对扇形段实施0.2~1.0mm 的动态补偿。
为了检测辊缝控制状态和补偿量的准确设定。
进行了以下优化对比试验。
2.1 动态配水、传热模型校核对距结晶器液面9.74、13.58、20.33m 处,采用红外连续测温仪进行了铸坯表面温度测量,结果如图2所示。
图中横坐标是测量的时间,左边的纵坐标表示铸坯表面温度,右边的纵坐标表示拉坯速度。
由图可以看到当拉速发生变化时,表面温度也随之发生变化。
拉速变化时,要调整水量来稳定表面温度,但水量调整有滞后性,因此温度会发生波动。
9.74m 处为靠近结晶器的区域,它的控制区范围小,水量调节速度快,温度波动可以控制在20e 以内。
13.58、20.33m 处靠近铸机出口区,它们的铸坯温度受前面区域的影响较大,温度波动可以控制在35e 以内。
测试结果表明,当铸机的拉速发生变化时,通过二冷水的动态控制,可以将铸坯的表面温度控制在很小的范围内波动。
这有利于铸坯温度的稳定下降,降低热应力,提高铸坯质量,说明模型计算准确性较高。
采用射钉法对铸坯凝固终点进行校核,修正凝固传热计算模型。
试验钢种为Q 235,在拉速分别为0.8m/min,1.0m/min,1.2m/min 的条件下,在离结晶器液面13.7m 和15.7m 处进行射钉试验。
根据试验结果,修正传热模型的参数,使凝固终点的计算结果与实测一致。
2.2 参数优化试验修正了传热模型后,设计了14组试验来优化轻压下的关键参数。
轻压下的压下速率等于压下#54# 炼 钢第26卷量除以扇形段长度。
所以我们主要考察压下位置和压下速率变化对铸坯质量的影响。
试验钢种仍为Q 235,铸坯规格200mm @1550mm,设计的轻压下工艺参数如表1所示。
图2 不同拉速时9.74、13.58、20.33m 处的温度测量值表1 轻压下试验参数编号拉速/(m #min -1)压下速率/(mm #m -1)压下位置f s 10.900.80.2~0.521.000.80.3~0.730.900.80.6~1.040.901.00.2~0.550.901.00.3~0.760.951.00.6~1.070.901.20.2~0.580.931.20.3~0.790.931.20.6~1.0100.901.40.2~0.5110.901.40.3~0.7120.951.40.6~1.0130.7000140.93对以上每次试验的铸坯厚度进行了测量,再用没有实施轻压下的14号试验的铸坯厚度减去每次试验的铸坯厚度,然后与其总压下量的设定值作比较,结果如图3所示。
由图3可见,实测值几乎全部都小于设定值,说明在拉坯过程中,由于扇形段的变形,实际控制的辊缝没有达到设定值。
这证明了辊缝补偿的重要性,否则偏差会更大无法得到要求的辊缝。
当固相率比较小(f s =0.2~0.5)时,在不同压下量的设定值时,实际值与设定值都比较接近。
因为此时,实施压下的扇形段比较靠前,此时钢水的静压力较小,而且由于坯壳较薄,铸坯变形抗力较小,扇形段的变形量小,所以设定值与实际值比较接近。
由图可见,多组试验的实测值与设定值最大偏差不到0.5mm,说明整个铸机的辊缝处于理想的控制状态,对设备变形量的补偿是有效的。
图3 铸坯低倍样厚度变化实测值与轻压下设定值的对比3 优化效果的检验3.1 铸坯低倍检验通过酸洗、硫印的检测方式,对铸坯的低倍样进行了评级,结果见表2。
85%的铸坯低倍检验中心偏析控制在C 级,说明铸机的二次冷却和辊缝控制情况良好。
6号、9号和12号试样的压下位置固相率f s 处于0.6~1.0时,铸坯中心疏松、偏析比不采用轻压下时更严重,而且伴随有裂纹的出现。
因为此时铸坯内钢液已经完全不具备流动性,此时施加压下,使浓聚的钢液集中,加重中心的偏析,并造成凝固前沿产生裂纹。
因此如果某个扇形段内的铸坯正好到达了凝固终点,应该避免实施压下。
#55#第1期谢长川,等:板坯连铸动态轻压下系统参数的优化及应用表2 低倍检测评级结果级试样号中间裂纹三角区裂纹角裂纹中心偏析中心疏松气泡10.51.00.5C 0.50.50.520.50.50.5C 1.00.50.530.50.50.5C 1.00.50.540.50.50.5C 1.00.50.550.50.50.5C 1.00.50.561.51.00.5C 1.50.50.570.50.50.5C 1.00.50.580.50.50.5C 1.00.50.591.01.01.0A 1.00.50.5100.50.50.5C 1.00.51.0110.50.50.5C 0.50.50.5120.50.50.5A 1.00.51.0130.50.50.5C 1.00.50.5140.51.00.5C 1.50.50.53.2 C 、S 偏析分析为真实反映C 、S 偏析情况,沿铸坯厚度方向采用刨样的方法取样。