[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

技術領域

本發明屬于金屬鑄造領域，尤其涉及一種用于連鑄生產過程中鑄坯內部質量缺陷的在線預報/控制方法。

背景技術

在連鑄過程中，鑄坯會受到各種外力的作用而發生變形，當板坯經過彎曲段時，會受到彎曲應力的作用；當板坯經過矯值段時，會受到矯值應力的作用；在鋼水靜壓力的作用下，鑄坯會出現鼓肚變形。在這些外力的作用下，連鑄板坯會產生一定的應變，若累積應變超過了臨界應變，就會出現內部裂紋(簡稱內裂)。

內裂是常見的鑄坯質量缺陷，一旦形成，對后序加工及產品的綜合性能影響很大。嚴重的鑄坯內裂，可能會導致在熱軋過程中帶鋼分層甚至斷帶。

通常情況下，鑄坯內部缺陷一旦形成便始終存在，難以在后序加工過程中消除。

因此，鑄坯內部質量的控制只能在連鑄生產過程中進行，通過改善工藝和操作水平，不斷降低鑄坯內部缺陷的發生率。

然而，連鑄缺陷的成因非常復雜，涉及因素非常多，有時這些因素交織在一起，更使得缺陷原因難以準確界定。

當內裂缺陷形成時，一般通過鑄坯的優化切割來降低缺陷對后續加工及產品性能的影響。舉例來說，如果在鑄坯的頭末端的局部區域存在內部缺陷，則可以通過優化切割把缺陷區域切除，從而保證了剩余板坯的整體質量。

然而，鑄坯出現內裂時，缺陷部位被已經凝固的坯殼所包圍，在線無法檢測。

常規的操作方法是，在鑄坯完全切割后，在鑄坯的頭部或尾部取樣，然后通過低倍試驗檢查鑄坯是否有內裂。由于低倍試驗周期一般在2天左右，這會嚴重影響連鑄-熱軋之間的物流銜接，而且，實際中也不可能對所有鑄坯都取樣檢驗。

基于上述原因，人們開始探索如何對鑄坯缺陷進行預報。

缺陷預報有兩個作用：已知鑄坯缺陷發生時，預報結果給現場操作工程師或工藝人員提供了信息，在可能的情況下，及時調整生產過程控制參數，盡量縮短鑄坯缺陷的持續時間；根據鑄坯缺陷的預報信息，對缺陷鑄坯的切割過程進行控制優化，提高產品合格率。

關于鑄坯缺陷的預報方法，公告日為2006年8月16日，公告號為CN1269595C的中國專利中，公開了“一種由于結晶器冷卻異常所導致的鑄坯表面縱裂的預報方法”，其在結晶器鋼水液面位置的下方埋入橫向數列、縱向至少三排熱電偶，通過數據采集系統將這些溫度讀入，并進行數據分析。其數據分析的步驟至少包含：在拉速穩定的條件下，某排中的某個熱電偶溫度突然出現下降，速率達3℃/s以上；該熱電偶正下方同列的兩只熱電偶溫度先后也出現速率達3℃/s以上的下降趨勢，且相鄰兩只熱電偶溫度開始下降的時間差與即時拉速的乘積正好等于這兩只熱電偶的間距；這一列三只熱電偶溫度隨時間的變化規律一致，且下排熱電偶溫度持續下降的時間不小于上排熱電偶溫度持續下降的時間。可見，該技術方案是通過在結晶器某個位置安裝一定數量的熱電偶，實時監測結晶器內的溫度波動。當溫度波動超過一定范圍，且滿足一定條件時，即可判斷發生鑄坯縱裂缺陷。

上述方法僅適用于因結晶器溫度異常波動所導致的鑄坯表面缺陷。

據相關研究表明，引發內裂缺陷的主要原因為：在未完全凝固的鑄坯內部的固液交界面上，由于受到外力的作用而發生的形變超過了臨界應變值所致，其中應變包括彎曲應變、矯直應變、鼓肚應變等。然而，盡管應變與鑄坯內裂缺陷的關系密切，但應變本身也難以檢測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鑄坯內裂缺陷的在線預報方法，其通過實時、在線模擬計算鑄坯的冷卻凝固過程，獲得鑄坯內部的受力應變信息，再根據應變的變化趨勢對鑄坯的內裂缺陷進行預報。并把生產過程中的鑄坯質量信息及時傳遞到切割L1計算機，其用于優化控制缺陷鑄坯的切割過程，可提高產品質量控制精度及產品合格率。

本發明的技術方案是：提供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L2級計算機中或相同控制等級上，設置一模型計算機；

B、所述的L2級計算機通過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；