[發明專利]基于拉坯力補償結晶器鋼水液位的方法

有效

• 申請號: 201310252238.9
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN104226953A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 陳開義;朱家駒;江中塊;李廷強
• 申請（專利權）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

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技術領域：

本發明涉及一種基于拉坯力補償結晶器鋼水液位的方法，屬于結晶器鋼水液位波動控制技術領域。

背景技術：

在鋼鐵企業連鑄機生產中，結晶器液位控制系統在鋼水澆鑄過程中具有重要的作用，不僅能夠改善勞動強度，更重要的是能夠使結晶器鋼水液面穩定在一定范圍內，改善了鑄坯表面質量。

但是，在一些連鑄機上澆鑄包晶鋼系列時，在支撐輥之間的坯殼鼓肚引起結晶器液位的波動情況時有發生，最大幅度超過20mm，同時拉坯力和拉坯速度也表現為較大幅度的波動，連鑄機被迫降低拉坯速度進行澆鑄，液位波動嚴重時，結晶器液位控制系統也無法使用，手動維持液面穩定也非常困難，在連鑄機生產過程中，在澆鑄包晶鋼系列時不穩定鼓肚造成結晶器鋼水面波動太大，卷入渣子在鑄坯表面形成皮下夾渣，影響鑄坯質量，易造成拉漏事故。液位波動嚴重時，結晶器液位控制系統也無法使用，嚴重影響了生產的正常進行。

不穩定鼓肚的成因：結晶器內鋼水液面的穩定性決定于中間包澆入到結晶器內的鋼水量和從結晶器內拉出的鑄坯量的平衡。不穩定鼓肚在連續鑄造中是一種受工藝和設備共同影響的復雜現象，尤其是在輥間距相同或接近的連鑄機上澆鑄包晶鋼和鐵素體不銹鋼時。在連鑄機上靠近結晶器的支撐輥之間特別是彎曲段和扇形段區域，鑄坯內沒有完全凝固的鋼水對表面剛形成的坯殼存在著靜壓力，這個靜壓力的作用是導致鑄坯形成鼓肚，由于坯殼薄且軟這些鼓肚是不穩定的。這樣，在拉坯力作用下鼓肚鑄坯沿澆鑄方向移動過程中，不穩定的坯殼在這些區域內會受到支撐輥擠壓產生振動，使得鑄坯內液態鋼水產生時升時降，即打破了進出結晶器鋼水量的平衡，鼓肚的效應傳遞到結晶器最終表現為結晶器鋼水液位的上下波動。

發明內容：

本發明的目的是針對上述存在的問題提供一種基于拉坯力補償結晶器鋼水液位的方法，通過對鋼水液位波動的機理進行試驗、研究，分析大量和結晶器鋼水相關的數據如鋼水液位、拉坯力及速度等之間的聯系，以自動控制為基礎采用先進的控制算法，尋找到了一種有效的解決方法，很好地解決了上述實際生產中的問題，保障連鑄生產工藝的順利進行。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

基于拉坯力補償結晶器鋼水液位的方法，該方法包括如下步驟：

（1）取樣計算，繪制出拉坯力的偏差波形和結晶器液位偏差波形；

（2）對拉坯力的偏差波形和結晶器液位偏差波形進行比較，兩路同頻信號經過零比較后，得到兩路同周期的方波，該兩路同周期的方波經異或后得到的脈沖寬度可獲結晶器液位滯后于拉坯力的時間，找到與當前結晶器液位同相的拉坯力，將拉坯力平移后與當前結晶器液位相同；?

（3）進行調整、修正使得平移后的拉坯力超前于當前結晶器液位，從而使得補償的塞棒開度提前作用直至液位波動到達預期效果。

有益效果：

本發明人經過多次現場研究發現：鑄坯內不穩定液態鋼水的不斷進出影響結晶器的鋼水液位，并導致一個在時域上是周期性的波動。鼓肚的效應以結晶器液位波動的形式被表征出來，在拉坯速度不變的情況下，波動的頻率在頻譜上為一個或多個離散分布。每個鼓肚的頻率?f?是彎曲段或弧形段區域支撐輥輥間距proller和拉坯速度v_c?的函數：f=?v_c/proller；鼓肚的頻率?f?也可用波長來表征：λ=proller。通過數據分析和實際趨勢能夠清晰地看出，結晶器液位和拉坯力有著緊密的對應關系，在頻域上不穩定的鼓肚導致拉坯力也產生一個或多個離散地信號峰值，并與結晶器液位峰值對應。如圖1所示，同時，在時域上拉坯力和結晶器液位的頻率是一致的，但拉坯力先于結晶器液位對鼓肚的反應，即拉坯力的相位超前于結晶器液位。如圖2所示?；谏鲜鼋Y晶器液位和拉坯力的關系，在結晶器液位波動時，以拉坯力為判斷依據提前對塞棒開度進行補償，從而可以抑制結晶器液位波動。進一步，為了使補償更加有效，拉坯力超前于結晶器液位的相位差可根據補償投用后的效果評估進行再調整、修正，最終鼓肚補償使得結晶器液位波動減小或趨于消失，維持鋼水液面的穩定。

附圖說明：

圖1?拉坯力和結晶器液位對應關系頻譜圖。

圖2拉坯力和結晶器液位對應關系時域圖。

具體實施方式：