[發(fā)明專利]一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動態(tài)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510060782.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104690242B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅森;朱苗勇;姜東濱;王衛(wèi)領(lǐng)
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115;B22D11/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 崔蘭蒔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金連鑄生產(chǎn)控制領(lǐng)域，具體涉及一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動態(tài)控制方法及裝置。

背景技術(shù)

由于溶質(zhì)元素在固液兩相中溶解度存在差異，鋼連鑄凝固枝晶生長過程伴隨著溶質(zhì)元素從固相向液相中排除，并逐漸富集在枝晶臂之間形成溶質(zhì)微觀偏析。同時，凝固末端鑄坯凝固收縮和輥間鑄坯鼓肚極易造成富含偏析元素的鋼液聚集到鑄坯中心位置處形成嚴重的中心偏析，且在后期加熱、軋制過程中難以有效消除，對產(chǎn)品的機械性能和熱加工性能產(chǎn)生有害影響。

電磁攪拌作為一種改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的有效手段，正廣泛地應用于鋼連鑄生產(chǎn)過程。通常根據(jù)電磁攪拌器安裝位置，電磁攪拌可分為結(jié)晶器電磁攪拌(MEMS)、二冷區(qū)電磁攪拌(SEMS)，凝固末端電磁攪拌(FEMS)。凝固末端電磁攪拌技術(shù)為通過安裝在連鑄坯凝固末端的電磁攪拌器產(chǎn)生電磁力，打斷連鑄坯凝固末端固液兩相區(qū)內(nèi)相互交錯的枝晶，促使富集的濃縮鋼液流動，消除因選分結(jié)晶造成的鋼液中各成分濃度不均勻現(xiàn)象，消除鑄坯中心偏析、中心疏松和V型偏析，從而達到改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的目的。為此，連鑄坯凝固末端電磁攪拌效果與凝固末端電磁攪拌器位置和連鑄工藝參數(shù)密切相關(guān)。

傳統(tǒng)的凝固末端電磁攪拌技術(shù)均在假定連鑄典型鋼種和澆鑄條件的情況下，確定最佳的電磁攪拌器安裝位置。從而使得凝固末端電磁攪拌器安裝位置相對固定，不能隨連鑄工藝參數(shù)(鋼種、拉速、澆鑄溫度、結(jié)晶器冷卻、二冷配水等)的改變而變化，僅通過調(diào)整電磁攪拌參數(shù)(電壓、電流、頻率等)來滿足不同連鑄工藝參數(shù)變化。為此，要充分發(fā)揮連鑄凝固末端電磁攪拌功效需連鑄工藝參數(shù)相對穩(wěn)定。然而，連鑄生產(chǎn)過程通常難以完全保持穩(wěn)定，連鑄工藝參數(shù)變化將直接影響電磁攪拌效果。特別是連鑄鋼種和拉速的變化，將顯著影響凝固末端電磁攪拌器內(nèi)鑄坯液芯溫度和厚度，從而影響凝固末端電磁攪拌功效。為此，傳統(tǒng)采用固定位置安裝凝固末端電磁攪拌器的方式，不能完全適應連鑄生產(chǎn)要求，凝固末端電磁攪拌功效不明顯，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足高品質(zhì)連鑄坯生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動態(tài)控制方法及裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動態(tài)控制方法，包括以下步驟：

步驟1：建立連鑄動態(tài)跟蹤模型；

沿拉坯方向?qū)⑦B鑄結(jié)晶器彎月面到最后一個拉矯輥位置之間的鑄流劃分為多個連續(xù)的跟蹤單元；在澆鑄過程中，從結(jié)晶器彎月面處等時間間隔不斷“出生”新的跟蹤單元，并對所述的不斷“出生”的跟蹤單元進行動態(tài)存儲，將所有存儲的跟蹤單元依次串聯(lián)起來形成雙向鏈表；每個新“出生”的跟蹤單元從雙向鏈表表頭插入，并使雙向鏈表頭指針指向該新“出生”的跟蹤單元；當雙向鏈表尾部的跟蹤單元離開最后一個拉矯輥時，則將該跟蹤單元從雙向鏈表中刪除，并將尾部指針指向與該跟蹤單元相鄰的前一個跟蹤單元；

步驟2：針對每個跟蹤單元，實時采集連鑄工藝參數(shù)，進行連鑄凝固傳熱計算，得到各個跟蹤單元的連鑄凝固信息；

所述連鑄工藝參數(shù)包括：澆鑄鋼種、澆鑄溫度、拉速、鑄坯斷面尺寸、結(jié)晶器液面高度、結(jié)晶器冷卻水量、進出口水溫差、二冷各區(qū)的實際噴水量和水溫度；

所述連鑄凝固信息，包括：鑄坯表面溫度、鑄坯中心溫度、凝固坯殼厚度和鑄坯中心固相率；

步驟3：利用連鑄動態(tài)跟蹤模型，將各個跟蹤單元的連鑄凝固信息結(jié)合起來，獲得當前時刻鑄坯各位置處對應的固相率；

步驟4：通過工業(yè)試驗和模擬計算獲取澆鑄鋼種的鑄坯最佳固相率f_s^opt，并結(jié)合步驟3所確定的鑄坯各位置的固相率f_s，確定鑄坯最佳固相率f_s^opt所對應的電磁攪拌位置，即當前的最佳電磁攪拌位置P^opt；

步驟5：獲取當前凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪拌位置P，并將其與最佳電磁攪拌位置P^opt進行比較，得到位置偏差δ＝P-P^opt；

步驟6：判斷位置偏差δ是否為零，是，則當前凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪拌位置為最佳電磁攪拌位置；否，則當前凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪拌位置不是最佳電磁攪拌位置，執(zhí)行步驟7；

步驟7：根據(jù)位置偏差值，實時調(diào)整凝固末端電磁攪拌器位置直至凝固末端電磁攪拌器位于最佳攪拌位置處。