[發明專利]板坯連鑄二冷噴水寬度控制的方法

無效

• 申請號: 201110333405.3
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102380597A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 毛敬華;王水根;馮科
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪工程技術股份有限公司
• 主分類號: B22D11/22
• 分類號: B22D11/22
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 王海權

技術領域

本發明涉及應用于冶金過程鋼鐵材料和其它金屬材料的連續澆鑄成型領域，具體涉及一種二冷噴水寬度控制的方法。適用于各類型的金屬材料在帶有彎曲和矯直的連續鑄造板坯的過程。

背景技術

在連續鑄造板坯的生產過程中，需向板坯表面噴水或壓縮空氣與水混合噴射對板坯進行二次冷卻，即所謂的“二冷”。由于板坯的邊角部處于二維傳熱，冷卻較快，加之冷卻水與板坯間換熱的復雜性，板坯橫向上溫度的均勻性很難保證，一般板坯邊角部溫度低于寬面溫度，形成邊角部過冷現象。這種過冷現象很容易使角部溫度進入板坯的脆性溫度范圍(對于鋼來說通常為700-900℃)，此時矯直板坯，很容易使板坯角部產生橫裂紋。同時因多種寬度規格的板坯需在同一套連續鑄造板坯的設備上生產，所以急需要解決合適的噴水寬度控制問題，以使板坯邊角部溫度避開脆性溫度范圍。

目前解決的主要方法是采用使邊部噴嘴回路可以單獨“開”或“關”的調節系統，但至今始終沒有一種理論方法來指導在何種情況下邊部噴嘴回路應該處于“開”或“關”的狀態，以及“開”狀態的噴嘴回路應該有多大的冷卻水流量，而只能靠人為經驗確定。因此，尋求一套具有理論依據的二冷噴水寬度控制方法，對于最大限度地發揮二冷噴水寬度調節系統的作用，滿足多寬度板坯連鑄生產的需要具有十分重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種板坯連鑄二冷噴水寬度控制的方法。能夠使二冷噴水寬度控制更加準確，防止板坯角部過冷，避免板坯產生角部裂紋。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

該板坯連鑄二冷噴水寬度控制的方法，包括下列步驟：

步驟1：在板坯矯直區以前設有若干個二冷區段，每個二冷區段均設置可以獨立控制其“開”或“關”的中部噴嘴回路和邊部噴嘴回路；

步驟2：通過計算機建立板坯二維凝固傳熱的仿真模型，依據板坯表面冷卻水量、板坯角部二維傳熱對板坯溫度的影響，準確模擬實際生產情況計算出板坯橫向、縱向上各部位溫度分布；

步驟3：利用此二維凝固傳熱仿真模型，根據初步選定的噴嘴型號和布置，計算板坯各部位的溫度分布，以板坯表面溫度均勻為目標，調整板坯寬面中部噴嘴的選型和布置；

步驟4：以板坯表面溫度均勻為目標，確定邊部噴嘴的合理選型和布置；

步驟5：利用此二維凝固傳熱仿真模型，計算各確定寬度規格的板坯的溫度分布；

步驟6：對置于“開”狀態的邊部噴嘴回路，利用此板坯二維凝固傳熱仿真模型，計算該回路的冷卻水流量，依據計算的冷卻水流量實施冷卻，使板坯的表面溫度均勻，防止板坯邊角部的過冷。

進一步，在步驟6中，通過下述策略實現板坯的表面溫度均勻：

先假定各冷卻區段的邊部噴嘴回路置于“開”狀態，計算板坯各部位溫度，若計算獲得的矯直區板坯邊角部溫度處于板坯的脆性溫度范圍，則板坯矯直區二冷區段的邊部噴嘴回路應置于“關”狀態，如果溫度高于板坯脆性溫度范圍，則可置于“開”狀態，當矯直區二冷區段的邊部噴嘴回路置于“關”狀態時計算獲得的板坯邊角部溫度仍然處于板坯的脆性溫度范圍內時，則繼續關閉前一相鄰二冷區段的邊部噴嘴回路，再進行計算，若計算獲得的板坯邊角部溫度還是處于板坯的脆性溫度范圍內時，再關閉前一相鄰的二冷區段的邊部噴嘴回路，直到計算結果顯示矯直區板坯邊角部溫度已經避開了板坯的脆性溫度范圍為止；

進一步，在步驟3中，對各二冷區段寬面中部噴嘴的選型和布置進行優化的原則是盡可能使獲得的板坯表面溫度均勻，具體可按如下式所示的離散化溫度點的方差最小為基準，優選出最合適的噴嘴布置方式：

??。?

式中：為離散化各個節點的溫度；

??????為離散化的溫度節點數量；

為所有溫度節點的平均溫度；

為所有溫度節點的方差。

本發明的有益效果是：

本發明利用二維凝固傳熱仿真模型的計算結果，以矯直區板坯邊角部溫度避開脆性溫度范圍為目標，可準確確定各邊部噴嘴回路的開、關狀態，可不再憑經驗確定，使二冷噴水寬度控制更加準確，防止板坯角部過冷，避免板坯產生角部裂紋。

本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。

附圖說明