[發明專利]一種鑄坯內裂缺陷的在線預報方法

有效

• 申請號: 201210046904.9
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102527971A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張群亮;郭朝暉;徐國棟
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;B22D2/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 章鳴玉;蔡海淳

1.一種鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，包括由L3級計算機、L2級計算機和L1級計算機構成的網絡以及相互之間的數據傳輸，其中，L3級計算機負責下達生產計劃指令，L2級計算機負責根據生產計劃確定生產過程中的各種控制參數，并將控制參數下達到L3級計算機執行，L3級計算機執行L2級計算機下發的或操作工輸入的控制指令，直接或間接控制鑄機的相關設備，所述的L3級計算機至少包括公共L1計算機、鑄造L1計算機和切割L1計算機，其特征是所述的在線預報方法至少包括下列步驟：

A、在現有的過程控制計算機中或相同控制等級上，設置一模型計算機；

B、所述的過程控制計算機通過L1級計算機，把鑄造過程中的各種工藝和控制參數收集完整，然后按照一定的間隔周期發送到模型計算機；

C、所述的模型計算機實時、在線地接收鑄坯生產過程中的工藝和控制參數，確定鑄坯散熱計算的邊界條件；

D、所述的模型計算機基于鑄坯傳熱過程的數學模型描述，動態計算鑄坯與外界的散熱過程，得到鑄坯內外部的溫度場；

E、所述的模型計算機動態計算鑄坯的冷卻凝固過程，得到鑄坯各個切片位置的凝固厚度信息；

F、所述的模型計算機動態分析鑄坯在移動過程中受力變化，計算鑄坯由于受到外力作用而產生的鼓肚應變、矯直應變及錯位應變，得到鑄坯的總應變分布；

G、所述的模型計算機根據應變的變化趨勢，通過判斷應變是否超過臨界應變值，進而預測是否有內裂發生，對鑄坯的內裂缺陷進行實時預測；

H、若判斷鑄坯出現內裂，則模型計算機計算出具體的缺陷信息，并將信息與板坯具體位置信息相聯系，通過過程控制計算機下達到切割計算機，對鑄坯的切割過程進行優化控制；

I、切割計算機調整鑄坯的切割位置，對于中心裂紋出現在預定板坯頭部或者尾部位置附近的板坯，通過優化切割后直接把缺陷坯切除；對于出現了預定板坯中部的缺陷，按照預定位置進行切割，但對切割后的板坯附上缺陷標記，按照要求進行降級或者改做它用；

J、上述步驟，在對鑄坯的鑄造過程中實時、在線地進行。

2.按照權利要求1所述的鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其特征是所述的模型計算機為PC機、工控機、單片機或位于L2級計算機中的虛擬計算機。

3.按照權利要求1所述的鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其特征是所述的鑄造過程中各種工藝和控制參數，為鑄坯傳熱過程相關的過程參數，其至少包括鋼種、中間包鋼水溫度、厚度、拉速、寬度和冷卻水流量；所述的模型計算機根據這些數據，確定鑄坯熱傳導計算的邊界條件，確定單位時間內鑄坯向外界傳遞的總熱量；隨著鑄坯物理位置的移動，模型計算機定周期更新鑄坯傳熱計算的初始值和邊界條件。

4.按照權利要求1所述的鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其特征是所述的模型計算機在每個時刻，根據冷卻水量、氣量首先計算出鑄坯表面的散熱系數，再以此為基礎推算出單位時間內鑄坯表面向外界散出的熱量，進而根據鋼種物性參數得到鑄坯內外部的溫度場。

5.按照權利要求4所述的鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其特征是在冷卻過程中，所述鑄坯向外界散出的熱量采用如下表達式進行計算：

φ＝h(U_s-U_w)(w/m²)

式中，φ是單位面積上向外散熱的強度，U_s是鑄坯的表面溫度，U_w是冷卻水溫度，h是鑄坯表面的散熱系數。

6.按照權利要求5所述的鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其特征是所述鑄坯表面的散熱系數用如下表達式計算：

h＝kw^rwa^ra

其中，w是水流密度，rw是水量系數；a是氣量密度，ra是氣量系數，k是常數。

7.按照權利要求4所述的鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其特征是所述水流密度的計算方法是，以冷卻區為單位，計算某個冷卻區在鑄坯上表面上的噴水總量，除以冷卻區的面積，得到的是水流密度；其所述氣量密度的計算方法與水流密度的計算方法相同。