本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，具體涉及一種中薄板坯連鑄動態控制方法。

背景技術：

作為連鑄生產過程的一個重要工藝環節，二次冷卻對鑄坯質量有很大影響。正常連鑄生產過程中，連鑄機總是保持在一個恒定拉速，進行穩定的鑄坯生產，但在生產過程中難免會出現一些變拉速情況，如開澆時期連鑄自啟動時的0拉速逐步增加到正常拉速，停澆時期鑄機又從正常拉速逐步降到0拉速，澆鑄中途更換中間包及出現漏鋼報警時需先降低拉速對此情況進行處理而后恢復正常拉速。

二冷控制方法分為靜態控制和動態控制，其中動態控制能夠很好適應拉速變化的連鑄過程，通過合理調配二冷水可以保證鑄坯表面溫度始終被控制在允許的范圍內。鑄坯凝固過程中，二冷水從鑄坯表面帶走的絕大部分熱量是潛熱，而潛熱釋放的限制性環節是凝固坯殼的傳熱速率。這樣，從鑄坯表面放出的熱量基本上只是時間的函數，不管噴水條件如何，只要有足夠的二冷水量，鑄坯的表面溫度就能降到一個合理的范圍。鑄坯的凝固量取決于時間，那么鑄坯在二冷區中所含的熱量就取決于它在二冷區所經歷的時間。由拉速控制水量轉變為以時間來控制的這種思想更能反應鑄坯凝固傳熱的實際狀況，本發明就是以坯殼生成時間為控制參數的二冷動態控制方法。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提出一種中薄板坯連鑄動態控制方法。

本發明的技術方案是：

一種中薄板坯連鑄動態控制方法，包括以下步驟：

步驟1：在中薄板坯鑄坯二次冷卻過程中，將鑄坯沿拉速方向分割成1-M個切片，其中，第1個切片位于結晶器彎月面處，第M個切片位于二冷末端；

步驟2：對鑄坯進行動態跟蹤：實時掃描拉坯實際速度，用實際拉速跟蹤各切片所在位置，記錄鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置；

步驟3：根據鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置計算出各二冷段虛擬拉速；

步驟4：以虛擬拉速為控制參數在靜態二冷控制水表中查找各二冷段水量，根據查找的各二冷段水量對各二冷段鑄坯進行噴水冷卻，返回步驟1。

所述根據鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置計算出鑄坯二次冷卻過程各段的虛擬拉速的計算公式如下所示：

v_bi＝H_i/T_i；

其中，v_bi為鑄坯二次冷卻過程第i段的虛擬拉速，H_i為從結晶器彎月面到第i段中心點的距離，T_i為從結晶器彎月面到第i段中心點的平均經歷時間，t_j為從結晶器彎月面到第i段位置j處的經歷時間，n_i為第i段的鑄坯切片數，v_a為拉坯實際速度，Δl為掃描時間范圍內i段各鑄坯切片對應于當前拉速的位移量。

本發明的有益效果：

本發明提出一種中薄板坯連鑄動態控制方法，澆注末期鑄機從正常拉速逐步降低拉速直至停機，虛擬拉速控制可以使澆鑄末期鑄坯表面溫度穩定在正常澆注拉速時的表面溫度，不因拉速的降低而使鑄坯表面溫度出現較大回升，從而減少由于拉速減小而出現的溫度波動較大的高溫鑄坯，使鑄坯質量得到改善，鑄機末期成材率提高。

澆注初期鑄機需從零拉速逐步升高到正常澆注速度，通過澆鑄初期變拉速過程中運用虛擬拉速控制模型可以使鑄坯在二冷各段表面溫度上升平緩且滿足冶金準則(高于900℃)，從而使低溫鑄坯(低于900℃)長度減少，極大改善澆注初期鑄坯質量，提高鑄機成材率。

對于澆鑄中期鑄機不得不降低拉速時，為保證鑄坯質量：應使拉速盡可能減小降低幅度；應盡量減少鑄機在低拉速狀態的運行時間；鑄機在降到最低拉速后應盡可能快的使拉速恢復正常拉速；鑄機在恢復拉速的過程中，可以采用直斜線或者均勻階梯回升機制，二者效果基本相同。

可以對澆鑄初期、中期、末期變拉速過程采用虛擬拉速控制模型，以虛擬拉速控制水量可以避免變拉速過程中鑄坯表面溫度的劇烈波動，使其穩定在以正常拉速澆注時的鑄坯表面溫度，從而保證良好的鑄坯質量。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式中中薄板坯連鑄動態控制方法的流程圖；

圖2為本發明具體實施方式中鑄坯沿拉速方向分割成1-M個切片的示意圖；

圖3為本發明具體實施方式中虛擬拉速計算示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明具體實施方式加以詳細的說明。

本實施方式中，中薄板坯動態控制軟件選用Microsoft的VisualBasic6.0高級語言編程實現了對連鑄坯各切片的動態跟蹤，實時計算各切片的溫度、坯殼厚度、二冷噴淋段的冷卻水量以及完成對各結果的動態顯示。

一種中薄板坯連鑄動態控制方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1：在中薄板坯鑄坯二次冷卻過程中，將鑄坯沿拉速方向分割成1-M個切片，其中，第1個切片位于結晶器彎月面處，第M個切片位于二冷末端。

本實施方式中，將鑄坯沿拉速方向分割成1-M個切片，如圖2所示，各個切片都以v＝v(t)的拉速沿z軸方向運動，依次經過結晶器和二冷各冷卻區域，同時新的切片在結晶器彎月面附近以與拉速v有關的一定的頻率產生。切片長度用Δh來表示，令Δh＝10mm。當拉速穩定時，各個切片在連鑄機同一位置上具有相同的凝固行為，所以只需跟蹤計算任一鑄坯切片凝固情況，就可得到整個二冷區鑄坯的凝固狀況。當拉速不穩定時，由于拉速變化導致鑄坯切片在二冷同一位置的停留時間均不相同，因此每個鑄坯切片的凝固狀態也不同，要獲得變拉速情況下整個二冷段鑄坯的凝固狀況，需對運動中所有鑄坯切片進行單獨的跟蹤計算。

步驟2：對鑄坯進行動態跟蹤：實時掃描拉坯實際速度，用實際拉速跟蹤各切片所在位置，記錄鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置。

本實施方式中，將鑄坯動態跟蹤同凝固傳熱模型相結合，構成鑄坯動態跟蹤凝固傳熱數值預報模型。程序在模擬鑄坯運行過程中，不斷掃描拉坯速度，用實際拉速跟蹤各切片所在位置，記錄鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置。

步驟3：根據鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置計算出各二冷段虛擬拉速；

本實施方式中，用鑄坯生成時間相關的具有速度量綱一個過程參數，替代靜態水表中需要的鑄機當前實際拉速來調節二冷水量。虛擬拉速在拉坯過程穩定時等于實際拉速，實際拉速發生變化時，虛擬拉速逼近實際拉速有一定延遲，如圖3所示。

根據鑄坯二次冷卻過程中每個切片的生成時間及所處位置計算出鑄坯二次冷卻過程各段的虛擬拉速的計算公式如式(1)所示：

v_bi＝H_i/T_i (1)

其中，v_bi為鑄坯二次冷卻過程第i段的虛擬拉速，H_i為從結晶器彎月面到第i段中心點的距離，T_i為從結晶器彎月面到第i段中心點的平均經歷時間，t_j為從結晶器彎月面到第i段位置j處的經歷時間，n_i為第i段的鑄坯切片數，v_a為拉坯實際速度，Δl為掃描時間范圍內i段各鑄坯切片對應于當前拉速的位移量；

步驟4：以虛擬拉速為控制參數在靜態二冷控制水表中查找各二冷段水量，根據查找的各二冷段水量對各二冷段鑄坯進行噴水冷卻，返回步驟l。

本實施方式中，澆注末期鑄機從正常拉速逐步降低拉速直至停機，虛擬拉速控制可以使澆鑄末期鑄坯表面溫度穩定在正常澆注拉速時的表面溫度，不因拉速的降低而使鑄坯表面溫度出現較大回升，從而減少由于拉速減小而出現的溫度波動較大的高溫鑄坯，使鑄坯質量得到改善，鑄機末期成材率提高。

澆注初期鑄機需從零拉速逐步升高到正常澆注速度，通過澆鑄初期變拉速過程中運用虛擬拉速控制模型可以使鑄坯在二冷各段表面溫度上升平緩且滿足冶金準則(高于900℃)，從而使低溫鑄坯(低于900℃)長度減少，極大改善澆注初期鑄坯質量，提高鑄機成材率。

對于澆鑄中期鑄機不得不降低拉速時，為保證鑄坯質量：應使拉速盡可能減小降低幅度；應盡量減少鑄機在低拉速狀態的運行時間；鑄機在降到最低拉速后應盡可能快的使拉速恢復正常拉速；鑄機在恢復拉速的過程中，可以采用直斜線或者均勻階梯回升機制，二者效果基本相同。

本實施方式中，以虛擬拉速控制水量可以避免變拉速過程中鑄坯表面溫度的劇烈波動，使其穩定在以正常拉速澆注時的鑄坯表面溫度，從而保證良好的鑄坯質量。