[發明專利]連鑄用電磁攪拌控制方法及系統

有效

• 申請號: 201510555998.6
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN105127390B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 高仲;白居冰
• 申請（專利權）人: 中冶連鑄技術工程有限責任公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;B22D11/115
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 許向彤,陳英俊

技術領域

本發明涉及連鑄領域，更加具體地，涉及一種連鑄用電磁攪拌控制方法及系統。

背景技術

在連鑄過程中，如圖1所示，鋼水從鋼包1和中間包2通過結晶器3一次冷卻結晶后形成外殼凝固中心為鋼液的鑄坯100并從結晶器3下口拉出，在結晶器3內形成鋼水液面30(彎月面)。鑄坯100從結晶器下口拉出后，在二冷區進行二次冷卻，經過拉矯輥列(注意，圖中只示出了一部分拉矯輥)的矯直后，通過切前輥道到達火切機4進行鑄坯切割，其中，二冷區是指結晶器以下到切割輥道4前的區域。在上述過程中，鑄流在外界冷卻作用下，從外向內不斷凝固，產生的凝固收縮量由中心可以流動的自由鋼液補充進來，但是在凝固末期，由于鋼液在類似多空介質的兩相區中流動阻力的增加，凝固收縮量無法得到及時補償，形成的壓降將導致鑄坯中心附近枝晶間的富集偏析元素鋼液向中心流動、匯集并最終凝固，從而形成中心宏觀偏析，同時得不到補償的凝固收縮量將最終形成中心疏松。

鋼坯在連鑄凝固過程中產生的中心偏析和中心疏松，對產品性能危害很大，惡化了鋼的沖擊韌性，特別是低溫沖擊韌性以及產品的抗疲勞性能和焊接性能；嚴重的中心偏析和中心疏松還可引起中心裂紋和縮孔，已成為提高鑄坯質量的制約因素之一。

為了改善鑄坯的內部質量，減少中心偏析和中心疏松，提出了“末端電磁攪拌”技術，即，通過在鑄機二冷結束位置，施加行波磁場來促進鋼液旋流，折斷鑄坯凝固末端凝固狀前沿的柱狀晶，并將其破碎成小顆粒，以便形成等軸晶，細化組織，從而提高鑄坯內部質量，如圖1所示，在連鑄機二冷區結束位置安裝電磁攪拌裝置200(例如，攪拌器)。但是，電磁攪拌裝置200安裝位置有一定要求，鑄坯的液芯厚度占鑄坯厚度的30～55％的位置為最佳攪拌位置。然而，目前末端攪拌器安裝在一個固定的位置，當鋼種、拉速或水量等因素變化時，該攪拌器并不能滿足上述最佳攪拌位置要求，導致末端電磁攪拌對鑄坯內部質量的改善不佳，鑄坯產生嚴重的鑄坯疏松、縮孔和偏析，例如，鋼種、拉速或水量等因素變化時，其安裝攪拌器位置處的液芯厚度會產生較大變化，極有可能不在鑄坯厚度的30～55％范圍內，達不到減少中心偏析和中心疏松的效果。

申請號為201110434639.7，發明名稱為“一種提高鑄坯末端電磁攪拌強度的方法”的發明專利公開了一種在連鑄坯末端安裝電磁攪拌裝置，通過調節二冷各段配水水量，使該處鑄坯表面溫度T_i>＝T_居，使得末端電磁攪拌強度最大的方法。

但是，該專利公開的方法電磁攪拌裝置的位置依然是固定的，就改善鑄坯內部質量而言，該方法具有以下幾個缺點：

第一，電磁強度大并不一定能改善鑄坯內部質量，因為過大的攪拌強度反而易導致鑄坯白亮帶組織，影響軋材性能；

第二，鋼種不同，若液相線相差過大，或者拉速變化大時，在需要保證鑄坯質量的前提下，僅僅通過調整二冷水量，不能滿足安裝電磁攪拌處的鑄坯表面溫度要求；

第三，在連鑄生產過程中，有的鋼種其二冷水量是不能隨意調整，該專利公開的方法不能實施。

發明內容

本發明是為了解決現有技術中存在的上述技術問題而做出，其目的在于提供一種適應各鋼種和各種工藝條件的改善鑄坯內部質量的連鑄用電磁攪拌控制方法及系統。

根據本發明的一個方面，提供一種連鑄用電磁攪拌控制方法，包括構建溫度場計算模型；通過構建的溫度場計算模型追蹤鑄坯坯殼凝固率；根據鑄坯坯殼凝固率確定攪拌位置，其中，所述攪拌位置為鑄坯坯殼凝固率為45％至70％的位置；將電磁攪拌裝置移動到上述攪拌位置，對該位置的鑄坯施加電磁場。

根據本發明的另一個方面，提供一種連鑄用電磁攪拌控制系統，包括電磁攪拌裝置，對鑄坯施加電磁場，其中，該連鑄用電磁攪拌控制系統還包括：輸入單元，用于輸入連鑄生產的工藝參數；模型構建單元，構建溫度場計算模型；跟蹤單元，根據輸入單元輸入的工藝參數和模型構造單元構造的溫度場計算模型追蹤鑄坯坯殼凝固率；確定單元，將跟蹤單元得到的鑄坯坯殼凝固率為45％至70％的位置確定為攪拌位置；移動裝置，將電磁攪拌裝置移動到確定單元確定的攪拌位置。

本發明所述連鑄用電磁攪拌控制方法及裝置將鑄坯實時溫度場計算模型、末端電磁攪拌裝置及其移動裝置結合起來，不管是鋼種發生變化，還是拉速發生變化，以及二冷水量發生變化，均能實現鑄坯坯殼凝固率的實時準確追蹤，保證在最佳攪拌位置對鑄坯施加電磁場，有效減少中心疏松和中心偏析，提高了鑄坯內部質量。

附圖說明