动态轻压下技术在连铸中的应用
轻压下技术在连铸中的应用及研究
T H EMAL TRAC KIN G[6 ] ,它们也能模拟连铸过 好[8 ,9 ] 。
程中的非稳态情况 ,实时地给出液相穴末端位置 和液相穴的形状 ,但只是离线模型 。
2 轻压下技术的应用效果
扇形段技术最先进的是奥钢联的 SMA R T
轻压下技术在板坯连铸中应用非常普遍 ,在
扇形段和西马克公司的 Cyberlink 扇形段 。其中 方坯连铸中特别是大方坯连铸中的应用也得到了
由于动态轻压下比静态轻压下能更好地改善 铸坯内部质量 ,因此现阶段关于轻压下技术的研 究多集中于动态轻压下 。动态轻压下技术主要由 热跟踪模型 、自动调节系统和能够实现远程控制 的扇形段 3 个部分组成 。其中热跟踪模型和自动 调节系统是控制系统 ,它们能在浇铸过程中 ,根据 浇铸工艺条件 (钢种 、浇铸速度 、冷却水量等) 实时 计算出液芯及两相区位置和目标辊缝 。远程控制 扇形段则是执行系统 ,它根据指令动态调整液压 缸压力设置 ,改变辊缝和压下量 ,从而保证非稳态 浇铸的轻压下效果 。
1 轻压下技术的发展过程
轻压下技术是在收缩辊缝技术的基础上发展 而来 ,它是通过在连铸坯液芯末端附近施加适当 压力 ,产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩 量[3] 。一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内 部空隙 ,防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中 心横向流动 ;另一方面 ,轻压下所产生的挤压作用 还可以促进液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方 向反向流动 ,使溶质元素在钢液中重新分配 ,从而 使铸坯的凝固组织更加均匀致密 ,起到改善中心 偏析和减少中心疏松的作用 ,如图 1 所示 。
轻压下 技 术 出 现 之 初 并 没 有 静 态 和 动 态 之 分 。直到 20 世纪 90 年代中后期 ,随着远程控制 技术的进步 ,才提出了动态轻压下的概念[4] 。静 态轻压下是浇铸前预先设定好辊缝 ,按照设定的
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]。
动态轻压下技术的应用
◆液压夹紧式扇形段
动态轻压下技术要求快速远程调整铸辊的辊缝值， 以实现随着凝固末端位臵的变化进行轻压下。 目前铸坯的辊道采用段式结构，一段内包括7对左 右的辊子；采用液压驱动系统，既保证速度，又保证 精度。 扇形段以奥钢联公司的SMART扇形段和西马克公司
的Cyberlink扇形段为代表，两者的结构虽不完全相同，
内外被广泛应用。
轻压下机理
通过在连铸坯液芯末端附近施加压力，产生一定 的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。 ◆可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间 富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向流动； ◆轻压下所产生的挤压作用促进液芯中心富集溶质元素 钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新 分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密。
表 轻压下压下方式分类
类别
名称
方式
图例 应用 范围 板坯 方坯 圆坯 特点
机械应力轻 压下 Mechanical Soft Reduction
辊式 轻压 下
消除中心缺陷效果良 好，投资经济，有效
连续 锻压 式压 下 凝固 末端 强冷 技术
大方坯
消除中心缺陷效果好； 设备庞大，投资和维 护成本高
热应力轻压 下 Thermal Soft Redction
◆ q1区的收缩则将导致富集
杂质元素钢液的集中，从 而促进中心偏析的形成。 fs=0 凝固末端两相区示意图 fs=1
连铸轻压下技术
轻压下技术的介绍及在连铸中的应用摘要：铸坯在连铸生产过程中很容易产生中心偏析和中心疏松缺陷，其质量对后续的轧材产生直接的影响。
在连铸方面开发了许多改善铸坯质量的新技术，其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。
轻压下工艺对铸坯组织结构、性能、表面质量和内部裂纹有非常大的影响，所以了解轻压下技术的工艺原理和在连铸中的应用非常重要。
关键词：轻压下；连铸；铸坯质量1.前言随着市场对钢铁产品质量要求的提高,冶炼及轧制技术也得到了不断发展。
在连铸生产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析和中心疏松等缺陷，对后续的进一步轧制加工极为不利，因此必须解决。
尤其是在现代高效连铸提出后，以其高拉速为核心的技术，也带来了中心偏析和疏松的进一步恶化加重。
常用控制连铸坯中心偏析、中心疏松产生的技术很多，有：凝固末端轻压下技术，凝固末端强冷技术，低温浇注技术，电磁搅拌技术，在连铸方面开发了许多改善铸坯质量的新技术，连续锻压技术等。
其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。
2.轻压下技术的原理针对铸坯凝固特性，任何一种轻压下技术的基本思想都是在铸坯凝固某区域施加合适的压下量以补偿坯壳的凝固收缩和阻止残余钢液的横向流动。
其原理如图1所示：即一方面压下可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯的横向流动；另一方面，压下可以使液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而改善中心偏析情况。
在连铸坯凝固过程中,对铸坯施加外力,补偿凝固收缩并破碎已经形成的“晶桥”,使得铸坯内的钢水可以自由地进行流动,就可以最大程度地减少中心偏析和疏松,这就是轻压下技术的工艺原理。
3.轻压下技术的发展及分类3.1轻压下技术的发展轻压下技术始于20世纪70年代末、80年代初,是在20世纪70年代辊缝收缩技术的基础上发展而来的。
目前,连铸坯的轻压下有两种含义:在铸坯凝固末端处进行的轻压下;离凝固末端较远处进行的轻压下,又称带液芯轻压下。
安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下控制系统
安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下
控制系统
成果简介
方坯连铸机动态轻压下控制系统能够实现对在线铸坯进行适当压下，以解决高拉速条件下的铸坯中心偏析、中心缩孔问题，提高铸坯的内部质量。
系统主要由铸坯凝固传热模型、二冷动态配水控制模型、轻压下动态控制模型三部分组成，其中铸坯凝固传热模型能够根据实时工艺条件计算在线铸坯当前的温度分布；二冷动态配水控制模型能够根据中包钢水温度、拉速的变化对二冷水量实时动态调节，优化铸坯冷却条件，提高铸坯质量；轻压下动态控制模型能够根据铸坯凝固特点选择最优的压下制度对铸坯进行压下操作，优化铸坯内部质量。
成熟程度和所需建设条件
成熟程度：本控制系统已在苏钢应用，使用效果较好。
所需建设条件：本控制系统需要在连铸机上配置动态压下装置。
社会经济效益分析
采用方坯动态轻压下技术后，显著的提高了铸坯内部质量，尤其是对轴承钢、弹簧钢等高附加值钢种，有力的保证了最终产品的质量，提高了企业的经济效益。
板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性实现
板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性实现阐述了梅钢2#板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性架构过程，提出了一种软件故障自主恢复与硬件热备冗余相结合的高可用性系统架构方案，并结合实际生产过程分析了备机切换过程中检查点数据的可用性，最后给出了系统故障测试结果。
实际说明，系统投产以后运行稳定，到达了预期目标。
连铸过程对连铸坯实施轻压下操作是消除中心偏析、提高连铸坯内部质量的有效手段。
在着力开发此技术的工艺控制核心模型的同时，控制系统的稳定性和安全性问题也显得尤为重要。
针对连铸生产过程的实时性和连续性，在****集团梅山钢铁股份公司2#连铸机动态轻压下过程控制系统开发过程中，通过高可用性架构，将系统故障时间控制在lh∕a 内。
在系统硬件架构方面采用两台服务器和磁盘阵列柜建立双机热备系统；软件架构方面利用系统管理模块，对系统开展监控和管理，增加了软件本身的自主恢复能力。
1系统的高可用性架构动态轻压下过程控制系统采用双节点群集模式架构：当系统工作时，工作节点对外提供服务，备用节点监控工作节点运行情况，不参与对外服务。
当工作节点出现异常时，备用节点主动接收工作机的工作，继续对外提供服务，从而保证系统的不间断运行。
原来的工作节点开展故障处理后，根据预先设定的配置命令以人工或自动的方式切回系统，经过与当前工作节点数据同步后，以备用节点身份继续运行，与工作节点开展心跳信息交互。
系统的硬件架构见图1,由两台配置一样的IBMXSerieS 346服务器构成群集服务节点。
节点间通过千兆以太网心跳线直连，传递心跳信息互相检测。
两台服务器在本地磁盘上各自运行操作系统(Windows Sever 20**),用户文件和数据保存在独立于节点之外的IBMDS400磁盘阵列柜中。
此外, 服务器磁盘子系统和DS400内磁盘阵列均按RAID 5方式架构，保证了数据存储的安全性。
二冷水量设定值采用平均拉速控制，平均拉速计算方法为：将二冷区内各跟踪单元的“坯龄”相加，除以该区中间位置距结晶器液面的距离。
连铸二冷段水量优化及动态轻压下控制
连铸二冷段水量优化及动态轻压下控制本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容张嘉沈厚发黄天佑(清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室，北京100084)摘要：本文建立了连铸坯凝固非稳态传热模型，提出了基于分区多控制点目标温度优化的增量型PID算法，结合轻压下原理，用C语言编制了二冷水量动态控制及动态轻压下控制程序Visual Cast—Dynamic。
研究了铸坯表面温度、二冷水量以及动态轻压下过程对拉速变化的响应。
研究表明，分区多点控制算法可以满足动态调节水量的要求；轻压下控制算法可完成动态压下过程的实施。
关键词：连铸；二冷动态控制；增量型PID控制算法；动态轻压下1．前言动态二冷及动态轻压下是提高铸坯质量的先进技术。
本文在实际的铸机结构、辊列布置的基础上，建立了适用于连铸二冷在线计算的数学模型，模拟板坯凝固过程及温度分布。
通过分区多控制点目标温度增量型PID控制算法实现了二冷段动态配水及分区多控制点的目标温度控制，并结合轻压下原理实现了动态簿压下控制。
2．铸坯凝固传热数学模型本文基于板坯厚度方向中心纵断面上热量守恒建立相应的传热模型。
铸坯凝固传热模型的假设为：(1)忽略板坯宽度方向的导热；(2)忽略因凝固冷却收缩引起的铸坯尺寸变化；(3)采用等效增强导热系数处理钢液对流传热。
铸坯非稳态凝固传热方程为：式中：v为拉坯速度，m／s；ρ为密度，kg／m3；G为等效比热，J／(kg••K)；功温度，K；丑、份别为铸坯厚度及拉坯长度方向上的坐标，m；λeff为等效导热系数，W／(m•K)；s为凝固潜热，W／m3。
本文采用等效比热法处理凝固潜热。
方程(1)在结晶器和二冷段内铸坯表面边界条件分别为热流边界条件和对流换热边界条件。
二冷段内铸坯表面换热类型主要包括：铸坯表面与冷却水雾和空气的对流换热、与辊子的接触换热、与周围空问的辐射换热。
3．二冷段水量控制模型当工艺对连铸二冷段各区多控制点的温度有要求时，应使用多目标优化控制理论设计控制算法。
绪论二冷动态轻压下技术原理连铸坯...
Ｉ绪论
１．３．２二冷动态轻压下技术原理
连铸坯在二冷的凝固过程中，由于凝固收缩和选分结晶原因，通常会出现中心偏析和中心疏松等缺陷。
铸坯中心偏析和疏松是由ｆ凝固壳冷却收缩或鼓肚，使糊状区枝晶间富集溶质元素的剩余液相流到铸坯的中心区域而形成。
连铸二冷动态轻压下技术就是在铸坯凝固末端附近施加适当的压力沿铸坯厚度方向压下微量位移，在液芯压下过程中，铸坯在压下辊的作用下向内挤压钢水，使芯部钢水向上运动，这种运动使正在凝固的钢水混合，还可以促进液芯中心富集的溶质元素钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，具有混匀溶质、消除成分偏析，促进中心区域凝固的优点。
同时，轻压下产生的压下量可以补偿铸坯的自然凝固收缩［４０ｌ，消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中心和凝固空隙横向流动，对改善中心疏松和中心偏析有着很大的作用。
实践证明，合理的液芯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，使铸坯的凝固组织更加均匀致密，进一步减轻或消除铸坯中心偏析，提高铸坯的内部质量。
液芯动态轻压下示意图见图１．３。
图１．３液芯压下设备示意图【４１１
Ｆｉｇ．１．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＬｉｑｕｉｄｃｏｒｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
连铸二冷动态轻压下【４２－４３１通常是建立在二冷动态模型的基础上。
首先建立连铸二冷动态凝固传热数学模型，利用数值分析方法跟踪计算铸坯在二冷区的温度场分布，结合所浇铸钢种的高温物理性能参数，实时了解连铸坯的温降规律、凝固壳生长规律、凝固末端位置变化。
再根据铸坯的凝固状态实行动态轻压下控制。
７。
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。
科技成果——连铸二冷配水及动态轻压下技术
科技成果——连铸二冷配水及动态轻压下技术
技术开发单位华北理工大学
所属领域新材料
成果简介
随着高效连铸的不断发展，高拉速加剧了连铸坯的中心疏松、缩孔以及裂纹等典型的内部质量问题。
本项目从二冷配水和辊缝优化出发，基于数学模型和现场实测数据，系统的研究了不同铸坯内部质量问题的成因和解决方案，并针对高拉速下连铸开浇、出尾坯及生产过程拉速波动引起的内部质量问题开发了连铸二冷配水技术，针对铸坯难以避免的中心疏松、偏析问题开发了动态轻压下技术，以期全面改善铸坯的内部质量。
关键技术
1、针对不同钢种、断面的二冷配水技术
利用数学模型与现场实测数据相结合，针对实际生产的铸坯低倍质量分析结果，进行更具针对性的铸坯质量优化。
2、基于目标温度的连铸二冷配水技术
将连铸过程分为多个切片，每个切片运行终点设置合理的目标温度，以保证拉速波动条件下铸坯温度场的稳定，进而得到内部质量稳定的铸坯。
3、基于凝固终点跟踪的动态轻压下技术
通过连铸二冷配水模型精确的确定铸坯合理位置所在的铸机位置，或通过配水及拉速调整将铸坯压下位置调整到可实施区域，并压
下合理的量，进而消除铸坯中心疏松、缩孔和偏析。
经济效果
铸坯质量方面：基本消除铸坯的中心疏松、缩孔、中间裂纹、中心裂纹、三角区裂纹等铸坯内部质量缺陷。
经济效益方面：通过生产质量稳定的铸坯，可有效提高实际生产的作业率，提高产品成材率。
实施条件
钢铁企业，具备一定生产能力。
项目成熟度
利润级：开始盈利且利润超过总投入的10%
合作方式合作开发。
应用轻压下技术提高连铸坯质量的研究
压下量，mm； L—辊距，mm；ε许用应变，≤0.15% 由公式（1）可以看出，对一定的辊列布置情况，附加 应变与压下量成正比，与凝固坯固坯壳的厚度成正比。 （2）.物理模拟 （3）.数值模拟
轻压下工艺的应用
• Danieli公司在试验中证实，在相同液芯率的 条件下，枝晶间的内部横向裂纹随着压下量 的增加成正比增加。曼内斯曼—德马克公司 的ISP工艺在二冷区扇形段液芯铸坯下拉速为 常数时，认为带液芯铸坯减薄是由逆向挤出 液芯实现的，坯壳宽面的纵向变形很小。 • 日本福山钢厂1986年4月在4号板坯连铸机上 安装了由分段辊组成的小间隙的轻压下扇形 段，最佳轻压下率0.9mm/min，试验的结果表 明不但可以减少大的宏观偏析，而且半宏观 偏析级别也明显地减少。
采用优化的连铸轻压下工艺生产的试验轴承钢连铸坯中心碳 偏析指数平均达到1.09级，中心疏松平均0.94级，一般疏松 平均0.87级，缩孔平均0.47级。与攻关前的指标相比：中心 碳偏析平均降低0.11，中心疏松平均降低1.86级，缩孔平均 降低1.53级。各项指标达到项目考核技术指标。
2 技术报告
青海省重大科技攻关项目 验收及成果鉴定报告
应用轻压下技术 提高连铸坯质量的研究
项目编号：2004-G-110 管理部门：青海省科学技术厅 承担单位：西宁特殊钢股份有限公司 协作单位：青海博世冶金研究所
1.1 项目简介 高碳的轴承钢、弹簧钢、碳素工具钢是西宁特钢的主导产品， 其年产量约占西钢年总产量的20％，在国内占有较大的市场份额。 长期以来，西钢一直采用模注工艺生产这些钢。模注工艺生产的钢 成材率低，生产成本高，表面质量差；采用连铸工艺生产的特殊钢 表面质量好，成材率显著提高，极大地节约生产成本，因此，连铸 成为当今特殊钢生产的主流。 西宁特钢于1997年引进美国康卡斯特的合金钢大方坯连铸机， 经过调试、试生产于1999年开始生产轴承钢、弹簧钢、碳素工具钢 等高碳的特殊钢。虽然连铸钢的表面质量较模注钢有了很大的改善 ，但因高碳钢固液两相区较其它钢种宽，在连铸坯的凝固过程中由 于选分结晶和凝固收缩导致富集溶质的钢液向中心的宏观流动而引 起中心偏析，同时由于枝晶“搭桥”，下部钢液在凝固收缩过程中 得不到上部钢液的补充，形成残余缩孔和中心疏松等缺陷，并伴随 产生中心的正或负偏析。
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。
动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用
动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用
吕士金;胥珂;赵建宏
【期刊名称】《河南冶金》
【年(卷),期】2011(019)005
【摘要】动态轻压下技术可降低铸坯中心偏析,改善铸坯中心疏松状况.本文主要介绍了动态轻压下技术的冶金原理,并根据应用效果,分析工艺参数对铸坯内部质量的影响.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】吕士金;胥珂;赵建宏
【作者单位】中冶京诚工程技术有限公司北京,100176;昆明钢铁股份有限公司;昆明钢铁股份有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.动态轻压下技术在莱钢厚板连铸机上的应用 [J], 吴会亮;陈永生;卢波;王建景;
2.动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用 [J], 彭涛;孙磊;
3.PLC控制下轻压下系统在小方坯连铸机上的应用 [J], 解涤尘;杨明生
4.动态轻压下技术在本钢矩形坯连铸机上的应用 [J], 王玉平
5.轻压下控制系统在小方坯连铸机上的应用 [J], 陈良华
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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
浅谈动态软压下在连铸中的应用
浅谈动态软压下技术在板坯连铸的应用柳万鹏（北京首钢自动化信息技术公司，100041）摘要：本文着重介绍首秦2400mm连铸机的动态软压下控制系统，并对动态软压下的工艺原理、辊缝算法、及HMI监控画面作了简要阐述。
关键词：动态软压下，辊缝， HMITalk about application of the Hydraulic segment Adjustment Technology in continuous casting of slabLiuwanpeng(Beijing ShouGang Automation Technology CO.Ltd.)Abstract：The article stressed to talk about the Hydraulic segment Adjustment control system of 2400mm casting machine of shouqin Iron & Steel Co.At the same time ,the process flow and roll grapalgorithm and HMI are produced.Key words：Hydraulic segment Adjustment, roll grap一．叙述在连铸过程中, 铸坯内部经常产生的中心偏析、中心疏松等缺陷对钢材性能具有极大的不良影响。
因此，控制这些缺陷是保证板坯质量的关键。
2005年9月，首秦公司从美国西马克联合公司引进的2400mm大板坯连铸机。
这台连铸机的自动化核心技术为TCS系统，其中包括大板坯连铸液压扇形段调整系统，它的核心就是动态软压下（Hydraulic Segment Adjustment）简称HSA。
它能有效地控制减轻铸坯中心偏析缺陷的产生。
二．动态软压下的工艺原理2．1 动态软压下动态软压下是指以减轻板坯中心偏析和消除中心疏松及裂纹为目的，基于在线铸坯的冷却效果、铸坯凝固过程中的动态热跟踪，在凝固终点前的恰当区域，通过PLC远程控制来调整扇形段的辊缝，对铸坯实施恰当的压下量以补偿铸坯内部凝固体积收缩、控制中心浓化钢水汇聚流动、消除中心疏松及内部裂纹和减少中心宏观偏析。
大方坯连铸动态轻压下位置的确定
在热传导计算的基础上，对连铸大方坯进行了热应力计算。为进一步将凝固传热 模型和轻压下模型耦合在一起，分析连铸坯在轻压下过程中的应力-应变关系提供理 论基础。
Abstract
The soft reduction technique at the solidifying terminal is one of the effective methods to decrease the center segregation and center porosity, and it has been widely used in many plants abroad and achieved obvious metallurgical effect. The VAI’s soft reduction technique were introduced in the new bloom caster at Panzhihua Iron&Steel Company, Panzhihua commissioned successfully in September 2003, Pan-steel is the first plant to use soft reduction in bloom caster(280 mm×380mm) to produce the heavy rail steel in china. The parameters and the mathematical model of soft reduction are a ‘black box’ because of technique secrecy. The aim of this study is to definite the position of continuous casting bloom on the soft reduction so as to provide theory basis to detect the soft reduction.
动态轻压下技术在莱钢厚板连铸机上的应用
１ 动态 轻压 下的产生背景
厚板成品有时存在明显中心偏析现象 ，个别钢 板存在中间分层 ，该分层对应铸坯的中心偏析和疏
松 ，中心 偏 析严 重 时铸 坯横 断 面低倍 有 缩孔 。 中心 偏析 与夹 杂 物 、气 体结 合 ，造成 钢板 中心缺 陷 ，是 板材 探伤 不 合 的 主 要 原 因 ，并 恶 化 钢 板 的 冲击 性 能 ，特别 是低 温 冲击韧 性 。 中心偏析 导 致轧制 板 材
合适的轻压下位置是由板坯 的凝 固末端位置 ，即液 芯位置决定 的 。然而 ，实际连铸 生产过程 具有
工况 复杂 且检测 难 度大 的特 点 ，因此 准确 的凝 固末
２ ７
吴会 亮 ，等 ：动 态轻 压 下技 术在 莱钢 厚板 连铸 机 上的应 用 端位 置 预测是 动 态轻 压下 实现 的必 要 条件 。压 下位 置是 根据 中心凝 固率 确定 的。 目前 ，对于 压下 区间 没有 一个 定值 ，一般 企业 都是 根据 试 验修 正后 取得 最佳 值 ，它 与 钢 的成 分 、铸 坯 断 面 及 生 产 设 备 有 关 。济 南钢铁 公 司 引进奥 钢联 的中厚 板铸 机压 下 区 间为 ｆ ｓ ＝ ０ ． ５～ ０ ． ９ ５ ｍｍ，铸坯 质量 良好 。考 虑到 连 铸机 本 身 的设 计 ，莱 钢 ４ 铸 机压 下 区 间设 定 为 ｆ ｓ ＝
是影响高端钢铁产品质量的重要因素 ，连铸动态轻
压下技术是解决这一问题 的有效手段 。
３ ）必须避免铸坯 内部裂纹的产生。
３ ． １ 轻 压下 区 间的确 定
轻压下的效果与合适的压下位置密切相关 ，而
作者简介 ：吴会亮 （ １ ９ ８ ４ 一） ，男 ， ２ ０ ０ ７ 年７ 月毕业 于安徽工业 大 学冶金工程专业。助理工程师 ，主要从事宽厚板新产品研 发工作。
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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
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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
根据金属特性, 针对不同钢种, 分断面定义不同 的轻压下量、压下位置、辊缝间距, 具体数据如表 2 ~ 表 4。
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
Table 2
扇形段位置 /m 0
0. 80 1. 04 4. 00 15. 49 20. 21 34. 50
1 动态轻压下系统简介
1. 1 动态轻压下设备 莱钢 4#宽厚 板连 铸机 采用 了 VA I动 态 轻压
下和二冷配水技术, 动态轻压下系统主要由三大 部分组成, 其中动态轻压下和配水技术属于控制 部分, 带有液压缸可实现在线和远程控制的铸流 导向段设备系统是执行部分, 铸机主要技术参数 如表 1。 1. 2 动态轻压下技术的控制原理
实施轻压下时, 按工艺要求, 拉速恒定时, 不同拉 速水平下单位时间压下量应基本保持不变。但是, 在 动态轻压下的调整过程中, 即扇形段移动过程中, 这 一点却很难做到。当扇形段处于调整时, 铸坯承受的 总压下量为非调整时的两倍。如调整过程中的压下 参数无法保持恒定, 板坯的质量就不稳定。因此, 可 有可无的压下调整是有害的, 开发的动态轻压下模型 应尽可能减少不必要的调整, 争取一步到位。
由于动态轻压下比静态轻压下能更好的改善铸 坯内部质量, 因此现阶段关于轻压下技术的研究多 集中于动态轻压下。动态轻压下技术主要由热跟踪 模型、自动调节系统和能够实现远程控制的扇形段 3 部 分组 成。其 中热 跟踪 模 型和 自 动调 节 系 统 能够
在浇注过 程中, 根据 浇注工 艺条件 ( 钢种、浇注 速 度、冷却水量 ) 实时计算液芯及两相区位 置和目标 辊缝。远程控制扇形段则是执行系统, 它根据指令 动态调整液压缸压力设置, 改变辊缝和压下量, 从而 保证非稳态浇注的轻压下效果 [ 1] 。
由连铸二冷动态控制系统进行二冷系统的在线 控制, 根据钢种、钢水温度、拉速等实际数据计算出 铸坯表面、中心温度以及固相区与液相区并存的液 芯位置, 提供给动态轻压下控制系统, 按此选择轻压 下扇形段位置, 实施轻压下设定并且采集反馈的液 ห้องสมุดไป่ตู้缸与辊列位置信号再对实际控制进行修正。
作者简介: 胡晓红 ( 1973 ) , 女, 本科, 工程师; E m ai:l lh jhxh lzy@ 163. com; 收稿日期: 2010 04 11
中碳钢 /mm 215. 00 213. 00 212. 00 211. 00 208. 50 207. 50 206. 50 4. 50
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高碳钢 /mm 215. 00 213. 00 212. 00 211. 00 208. 70 207. 70 206. 70 4. 70
1. 3 实施动态轻压下技术的关键问题 1. 3. 1 中心凝固率计算
压下位置是否合适决定了轻压下的工艺效果, 而压下位置是根据中心凝固率确定的。众所周知, 中心凝固率的具体数值很难在线检测, 必须依赖模 型计算。所以, 中心凝固率的计算精度, 最终决定工 艺效果。为了解决这个问题, 国内外许多研究者认 真研究了连铸凝固过程中大量的细节问题, 如凝固 收缩、偏析对凝固终点的影响等。虽然这些研究是 有用的, 但仍然无法保证中心凝固率计算准确, 其最 主要的原因是固相线温度不准。很多研究者给出了 固相线温度的计算公式。但这些公式之间的差别很 大,都是通过 统计得到的经验公式, 而不是理论计算得出的。选 取的样本不同, 回归出来的经验公式就不一样, 因此 难以获得共识。而且, 由于连铸是迅速冷却过程, 实 际的凝固温度会比固相线低几十度, 即存在过冷现 象。这两个问题在理论界至今都没有解决, 也就很 难要求在技术开发的过程中解决。
第 6期
胡晓红等: 动态轻压下技术 在连铸中的应用
9
项目
机型
设计工作拉速 /m m in- 1 轻压下范围 /m 中包容量 /t 轻压下区域
主要生产钢种 设计产量 /t
铸坯断面 /mm
表 1 铸机 主要技术参数
Tab le 1 M ain techn ica l param eters of casting m ach ine
中碳钢 /mm 267. 00 265. 00 264. 00 263. 00 259. 50 258. 50 257. 50 5. 00 252. 50 a 50% b 95%
高碳钢 /mm 267. 00 265. 00 264. 00 263. 00 260. 00 259. 00 258. 00 5. 50 252. 50 a 50% b 95%
表 2 200mm 厚辊缝及压下参数值
Param eters of 200mm th ick roll gap and redu ction
低碳钢 /mm 215. 00 213. 00 212. 00 211. 00 207. 30 206. 30 205. 30 3. 30
包晶钢 /mm 215. 00 213. 00 212. 00 211. 00 208. 50 207. 50 206. 50 4. 50
固相线温度是否 准确对凝固率计 算的影响很 大, 根据仿真研究固相线温度对凝固终点的影响约 30~ 60mm /! 。因此 100 ! 误差就会引起凝固终点 3~ 6m 差异, 如考虑过冷, 影响更大 [ 2] 。由于人们 采用的固相线温度计算公式都是经验公式, 计算误
差与钢种有关。因此, 即使某些钢种恰好准确, 也不 能说明整个模型就是准确的。另外, 模型所采用的 换热系数也是一个经验公式, 存在一定的误差。这 两个因素都使凝固计算的精度很难保证。 1. 3. 2 压下时机的选取
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
表 4 300mm 厚辊缝及压下参数值 Table 4 Param eters of 300mm th ick ro ll gap and redu tion
扇形段位置 /m 0
低碳钢 /mm 319. 00
包晶钢 /mm 319. 00
中碳钢 /mm 319. 00
轻压下技术是在收缩辊缝技术的基础上发展而 来, 它是通过在连铸坯液芯末端附近施加适当压力, 产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。一方 面可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙, 防止 晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向流动; 另 一方面, 轻压下所产生的挤压作用还可以促进液芯 中溶质元素富集的钢液沿拉坯方向反向流动, 使溶 质元素在钢液中重新分配, 从而使铸坯的凝固组织 更加均匀致密, 起到改善中心偏析和减少中心疏松 的作用。轻压下技术出现之初并没有静态和动态之 分, 直到 20世纪 90年代中后期, 随着远程控制技术 的进步, 才提出了动态轻压下的概念。静态轻压下 是在浇注前预先设定好辊缝, 按照设定的拉速和工 艺条件进行浇注, 而动态轻压下则是在浇注过程中 能够跟踪凝固终点, 并随着终点的变化动态调整辊 缝的一种方法。
说明 一机一流直弧型
0. 7~ 1. 9
10~ 34. 49
40 Seg#l - 14#具备动态轻压下功能
中、低碳合金钢 150
200、250、300* 1 600 ~ 2 500
备注
垂直段长 1. 64m 根据钢种确定
固相率 fs: 50 ~ 105% 满中间包
采用分节辊、全液压控制
船板、管线系列 万 t/年
应用动态轻压下模型的目的是让压下位置随凝 固状态的变化而变化, 要减少调整, 就要理解液芯变 化的规律和特征。由于冷却强度是由钢种决定的, 在同一个连续浇注过程中, 影响液芯位置的独立参 数主要包括拉速、钢种和钢水温度。在这 3个因素 中, 拉速变化的影响最为复杂。拉速变化与液芯变 化不同步, 拉速变化后, 液芯需 要经过 20 ~ 30m in 才能稳定 [ 3] 。 1. 4 动态轻压下参数的定义