一種包晶鋼連鑄板坯鼓肚在線檢測方法
【專利摘要】一種包晶鋼連鑄板坯鼓肚在線檢測方法，屬于鋼鐵冶金連鑄檢測【技術領域】。具體為：實時采集連鑄過程中結晶器內液位的波動信號，利用傅里葉方法對液位信號進行時域/頻域轉換，得到液位波動在頻域內的能量譜特征，通過分析頻率/能量譜圖確定能量峰值的特征值及其對應的頻率，計算出結晶器液位波動周期，之后，結合鑄機拉速、二冷區扇形段的輥列間距，確定鑄坯鼓肚所在的位置。本發明的優點是，檢測原理直觀，易于實現，同時具有良好的靈敏度和可靠性，對連鑄坯鼓的在線預測和鑄坯質量控制具有積極作用。
【專利說明】一種包晶鋼連鑄板坯鼓肚在線檢測方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種包晶鋼連鑄板坯鼓肚在線檢測方法，屬于鋼鐵冶金連鑄檢測技術 領域。

【背景技術】
[0002] 鼓肚是連鑄坯的主要缺陷之一。凝固過程中，帶有液芯的鑄坯在鋼水靜壓力的作 用下，表面凝殼向外鼓脹、凸出形成鑄述鼓肚。輕微的鑄述鼓肚會引起液相穴富集溶質的鋼 水產生流動，導致中心偏析和中心裂紋的傾向加劇；嚴重時，如果變形較大的鑄坯無法順利 通過扇形段，則將導致澆鑄中斷，給生產順行、鑄坯質量和各工序的組織銜接均帶來嚴重干 擾。然而，由于在二冷區扇形段狹小的空間內安裝傳感器存在很大困難，以及高溫、水霧和 腐蝕等因素的影響，目前生產中尚沒有針對鑄坯鼓肚檢測的可行方法。
[0003] 鑄機澆鑄的各類鋼種中，包晶鋼出現鼓肚的幾率最大。當碳含量在0. 08?0. 17% 內時，鋼液凝固過程中將發生包晶反應SFe+L- 并出現3.8%的體收縮，鑄坯脫離結晶 器而產生較厚的氣隙，致使傳熱和鑄坯坯殼生產減緩，坯殼變薄，隨著鑄坯的下移，鋼水靜 壓力使鑄坯重新貼向結晶器壁，坯殼生長速度得到恢復。當鑄坯下移出結晶器后，由于失去 了結晶器的束縛和支撐，薄而不均勻的坯殼在二冷區鋼水靜壓力的作用下，極易導致鑄坯 在兩個輥子中間產生鼓肚。
[0004] 在澆鑄包晶鋼時，結晶器液位經常出現大幅度（彡3mm)的周期波動，是包晶鋼連 鑄的另一常見問題。通過對大量液位數據和鑄坯質量的統計和分析，我們注意到，這種液位 波動常常與鑄坯鼓肚同時發生，具有顯著的規律性。生產中發現，正常均勻生長的坯殼其厚 度、強度能夠抵抗鋼液靜壓力的作用而不出現大的變形。然而，包晶鋼不均勻生長的薄弱 坯殼在扇形段兩對導輥之間的鼓肚變形要遠大于坯殼正常的變形，并引起坯殼內腔容積上 升，需要更多的液態鋼水進行填充，結晶器液面因而大幅下降；當鼓肚的鑄坯行進至下一對 導輥時，鑄坯的鼓肚變形在外力下被壓回，坯殼內腔容積下降，鋼液逆向上涌至結晶器內并 導致液位上升。如此反復，在鋼水靜壓力和導輥的綜合作用下，鼓肚每經過一對扇形段都 會經歷這一向外變形鼓肚--向內回復形狀的周期過程，該周期主要取決于拉速和導輥間 距，最終造成結晶器液位同步出現的大幅周期性波動。鑄坯鼓肚的位置離結晶器下口越近， 坯殼越薄，鼓肚和液位波動的現象愈加明顯；當鑄坯遠離結晶器時，隨著坯殼的不斷增厚， 這種影響則逐漸弱化甚至消失。統計結果表明，該周期與拉速呈反比，與輥間距呈正比。
[0005] 根據這一結果，同時考慮到從上到下鑄機在各扇形段內的輥距并不一致，本發明 提出，通過檢測包晶鋼連鑄過程中結晶器液位的周期波動，對鑄坯上早期形成的鼓肚進行 在線檢測，并對其位置進行定位。


【發明內容】

[0006] 本發明所要解決的技術問題是：提供一種針對包晶鋼連鑄坯鼓肚的在線檢測方 法，對鼓肚發生的位置進行及時、準確的檢測和定位，為連鑄坯質量的在線檢測和控制提供 便利手段。
[0007] 本發明采用的技術方案是：一種包晶鋼連鑄板坯鼓肚在線檢測方法，實時采集結 晶器液位波動信號，采用傅里葉變化方法將時域內的結晶器液位信號轉換至頻域，通過分 析頻率/能量譜確定能量峰值的特征值及相應頻率，結合鑄機拉速和輥列布置間距，對鑄 坯鼓肚進行檢測和定位，其檢測步驟如下：
[0008] 第一步、結晶器液位實時采集
[0009] 通過以太網直接讀取結晶器液面控制系統檢測到的液位信號，需保證液位信號采 集的頻率不低于25Hz，同步采集鑄機拉速澆鑄工藝參數；
[0010] 第二步、結晶器液位傅里葉變換
[0011] 利用傅里葉變換方法，對結晶器液位信號進行變換，將結晶器液位信號從時域轉 換至頻域，獲得不同頻率下的液位能量譜密度；
[0012] 第三步、液位波動頻域/能量譜特征值提取
[0013] 在結晶器液位信號的頻率/能量譜圖中，分別提取出能量的各個峰值以及每個峰 值所對應的頻率；
[0014] 第四步、鑄坯鼓肚的判斷和定位
[0015] 在某個能量峰值頻率對應的周期內，如果鑄坯以拉速V。移動時行進的距離D與扇 形段某對導輥的間距Li 一致，可判定鑄坯出現了鼓肚，并預報其出現的位置。距離D的計 算式為：
[0016] ￡? = φχ(Κ X^ = L,.
[0017] 其中，D為鑄坯在一個周期內行進的距離，mm ;f'是某個能量峰值所對應的頻率， Hz;V。是拉述速度，m/minA是鼓肚位置處的導棍間距，mm,i是導棍編號。
[0018] 所述方法適用于方坯、薄板坯的包晶鋼連鑄鼓肚檢測。
[0019] 本發明的有益效果是：該方法根據包晶鋼澆鑄過程中結晶器液位周期波動與鑄坯 鼓肚同步出現這一現象，通過提取傅里葉變換后液位波動頻率/能量譜特征值，對包晶鋼 連鑄坯的鼓肚進行預測和定位，具有原理清晰、易于實現和較高的可靠性，為鑄坯質量的改 善和提商提供可行途徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是包晶鋼連鑄板坯二冷區鼓肚形成的示意圖。
[0021] 圖2是包晶鋼結晶器液位周期性波動曲線。
[0022] 圖3是傅里葉變換后結晶器液位頻率/能量譜圖。
[0023] 圖中：1、液態鋼水，2、鋼水靜壓力，3、澆鑄方向，4、導輥間距。

【具體實施方式】
[0024] 下面通過具體的實施例，結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。
[0025] 本實施例中，基于國內某鋼廠板坯連鑄機，該鑄機設備主要參數如表1所示，某段 時間內主要生產碳含量在〇. 08?0. 17%的包晶鋼。
[0026] 表1連鑄機設備主要參數
[0027]

【權利要求】
1. 一種包晶鋼連鑄板坯鼓肚在線檢測方法，其特征在于，實時采集結晶器液位波動信 號，采用傅里葉變化方法將時域內的結晶器液位信號轉換至頻域，通過分析頻率/能量譜 確定能量峰值的特征值及相應頻率，結合鑄機拉速和輥列布置間距，對鑄坯鼓肚進行檢測 和定位，其檢測步驟如下： 第一步、結晶器液位實時采集 通過以太網直接讀取結晶器液面控制系統檢測到的液位信號，需保證液位信號采集的 頻率不低于25Hz，同步采集鑄機拉速澆鑄工藝參數； 第二步、結晶器液位傅里葉變換 利用傅里葉變換方法，對結晶器液位信號進行變換，將結晶器液位信號從時域轉換至 頻域，獲得不同頻率下的液位能量譜密度； 第三步、液位波動頻域/能量譜特征值提取 在結晶器液位信號的頻率/能量譜圖中，分別提取出能量的各個峰值以及每個峰值所 對應的頻率； 第四步、鑄坯鼓肚的判斷和定位 在某個能量峰值頻率對應的周期內，如果鑄坯以拉速V。移動時行進的距離D與扇形段 某對導輥的間距Q -致，可判定鑄坯出現了鼓肚，并預報其出現的位置。
2. 根據權利要求1所述的一種連鑄板坯二冷區鼓肚檢測方法，其特征在于：所述方法 適用于方坯、薄板坯的包晶鋼連鑄鼓肚檢測。
【文檔編號】B22D11/18GK104275448SQ201410579829
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】王旭東, 姚曼, 劉宇 申請人:大連理工大學