本發(fā)明專利屬于鋼鐵冶金連鑄
技術(shù)領(lǐng)域：
，主要用于闡述一種連鑄坯切割過長定尺補償方法。
背景技術(shù)：
：隨著鋼鐵行業(yè)精益制造和精準控制的不斷發(fā)展，軋材成材率、軋制精度已經(jīng)逐漸成為衡量鋼材軋制過程精準度的關(guān)鍵指標。然而，連鑄坯的切割精度是提高軋制過程軋材成型精度的重要制約因素。連鑄坯切割精度低導致的坯料長度漂移將導致最終軋制產(chǎn)品尺寸及形狀精度的降低。這一現(xiàn)象極大地限制著鋼材軋制成型產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率?，F(xiàn)如今對于國內(nèi)絕大多數(shù)鋼廠來講，其連鑄機均使用以定尺對鑄坯切割長度進行確定，認為按照定尺長度切割的鑄坯重量保持一致，并將其用于后續(xù)加熱和軋制過程。然而，鋼從液態(tài)凝固冷卻到室溫的過程中密度會隨著溫度的降低而不斷變化。對于特定鋼種的特定斷面尺寸連鑄坯生產(chǎn)過程，由于鋼液過熱度的不斷耗散及連鑄過程拉速、二次冷卻區(qū)各段水量的波動，導致切割點處連鑄坯密度的上下浮動。對于連鑄過程定尺切割系統(tǒng)，在切割鑄坯長度保持不變的條件下，不同切割批次的鑄坯重量將有一定差異。因此，相同定尺下的連鑄坯重量也會相應存在差異，最終導致了鋼材軋制過程廢品率的升高和軋制效率的下降。為了解決此問題，國內(nèi)部分鋼廠使用定尺切割系統(tǒng)結(jié)合定尺稱重系統(tǒng)對連鑄坯進行切割。首先，利用定尺稱重系統(tǒng)對每根鑄坯的重量進行測定，進而獲得預設重量與實測重量的偏差值。然后，將上述偏移值換算為定尺長度的修正值。從而在連鑄坯切割過程中通過不斷調(diào)整定尺長度來最終實現(xiàn)連鑄坯定重切割。然而，上述連鑄坯定重切割方法中鑄坯的預設重量通常利用鑄坯的體積與密度的乘積來表示。此種表示方法存在以下兩方面誤差：(1)上述方法中，密度通常被認為是常數(shù)且不隨鋼種的變化而改變，實際上鋼在連鑄過程中經(jīng)歷著一系列相變過程，各相的密度隨著溫度均有所變化。(2)連鑄過程中時刻存在著拉速、水量的變動及鋼液過熱度的耗散，此現(xiàn)象將導致不同澆次的連鑄坯在切割位置處溫度分布存在差異，進一步引起鑄坯密度的變化。上述兩方面因素均會對連鑄坯定尺切割精度造成一定程度的影響。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明核心技術(shù)為提出一種新的連鑄坯切割過程定尺補償方法。首先從鋼種角度出發(fā)，深入分析其連鑄過程密度隨溫度的變化關(guān)系。基于以上結(jié)果，結(jié)合連鑄坯凝固傳熱數(shù)學模型及連鑄過程實時工況及相關(guān)工藝參數(shù)對連鑄坯切割處橫截面溫度場進行確定。在此基礎(chǔ)上，運用色差分析法結(jié)合加權(quán)平均法得到連鑄機切割位置處鑄坯等效密度。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合連鑄坯斷面尺寸進行相關(guān)技術(shù)，求得連鑄坯切割過長定尺補償值。通過以上技術(shù)內(nèi)容最終實現(xiàn)連鑄坯精準定重切割。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明相關(guān)技術(shù)方案主要由三方面構(gòu)成：(1)根據(jù)目標鋼種成分及連鑄冷卻條件計算得到連鑄冷卻過程中的連鑄坯的相組成，采用混合定律(式1，式2)對目標鋼種各相的相關(guān)熱物理性能(密度、比熱、導熱系數(shù)、熱焓等)進行計算，最終獲得目標鋼種熱物性參數(shù)隨溫度和相組成的變化規(guī)律；Rt＝xαPα+xβPβ+PIIIFS(2)(2)根據(jù)目標鋼種連鑄過程工藝參數(shù)(拉速、過熱度、冷卻強度等)結(jié)合凝固傳熱數(shù)值模型進行典型鋼種連鑄坯凝固傳熱計算，闡明特定工況下連鑄坯橫截面在任意時刻的溫度分布規(guī)律。結(jié)合現(xiàn)場測溫及射釘試驗驗證凝固傳熱模型的準確性，通過不斷矯正凝固傳熱模型實現(xiàn)連鑄坯溫度場預測的準確性。(3)對連鑄坯切割處的鑄坯橫截面溫度場分布規(guī)律進行分析，將橫截面上的溫度分布轉(zhuǎn)化為密度分布，在此基礎(chǔ)上，運用色差分析法得出切割點處連鑄坯等效密度ρ*。結(jié)合連鑄坯橫截面積S和定尺長度L求得連鑄坯定尺切割重量M。將其與預設鑄坯切割重量M0進行對比并換算，求得定尺長度實時補償值L’，由此得到修正的定尺長度L*＝L+L’。該修正的定尺長度能適應鋼種成分、溫度以及連鑄工藝參數(shù)的實時波動，更精確地提供連鑄坯定尺切割方案，最終有利于鋼材軋制精度的提升。附圖說明圖1為一種連鑄坯切割過程定尺補償方法實施路線；圖2為目標鋼種密度對溫度的變化曲線；圖3為連鑄機切割位置處連鑄坯橫截面溫度場分布云圖(1/4橫截面)；圖4為連鑄坯截面密度分區(qū)示意圖(1/4橫截面)。具體實施方式下面以具體實施案例，針對某鋼廠連鑄生產(chǎn)YQ450NQR1釩微合金化鋼為例對本專利作進一步說明。YQ450NQR1鋼的化學成分如表1所示。YQ450NQR1鋼連鑄工況及相關(guān)冷卻工藝參數(shù)分別見表2和表3。表1YQ450NQR1鋼化學成分(單位，％)CSiMnPSCuCrNiVN0.1230.421.330.0120.00730.2880.2810.1590.120.0125表2YQ450NQR1鋼澆鑄工況表3二冷各區(qū)長度及水量分布(L/min)本專利具體實施方式如下：采用混合模型(式(1))對YQ450NQR1鋼熱物性參數(shù)(密度、比熱、導熱系數(shù)、熱焓等)進行計算，得到隨溫度變化的熱物性參數(shù)變化規(guī)律(圖1)。針對YQ450NQR1鋼密度隨溫度的變化規(guī)律曲線進行分段擬合，得到密度-溫度定量關(guān)系見式(3)。ρ＝-0.324×T+7826.7，R2＝0.9931(216℃≤T≤796℃)＝-0.516×T+8006.8，R2＝1(796℃＜T≤1476℃)＝-0.019×T3+85.167×T2-127560×T+6×107，R2＝0.9958(1476℃＜T≤1515℃)＝-0.8725×T+8264.3，R2＝1(1515℃＜T≤1689℃)(3)根據(jù)YQ450NQR1鋼連鑄過程工藝參數(shù)(表2)和連鑄機參數(shù)(表3)建立凝固傳熱數(shù)值模型，針對實際連鑄工況進行凝固傳熱計算，得到Y(jié)Q450NQR1鋼連鑄坯橫截面在連鑄機不同位置處的溫度分布規(guī)律。在YQ450NQR1鋼連鑄坯凝固傳熱計算的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場測溫及射釘試驗驗證凝固傳熱模型的準確性，通過不斷矯正凝固傳熱模型實現(xiàn)連鑄坯溫度場預測的準確性，相關(guān)驗證數(shù)據(jù)見表4。表4模型計算值與實測溫度值的比較在對YQ450NQR1鋼連鑄坯凝固傳熱模型進行校正的基礎(chǔ)上，針對連鑄坯切割處的鑄坯橫截面溫度場分布規(guī)律進行分析，此處以不同拉速條件下的凝固傳熱過程為例進行說明，見圖3。運用式(3)將YQ450NQR1鋼連鑄坯橫截面上的溫度值換算密度值，在此基礎(chǔ)上運用色差分析法得出不同密度區(qū)域(圖4)所占比例?；谝陨涎芯績?nèi)容，定義連鑄坯橫截面平均密度ρeρi·:區(qū)域i的密`xi:區(qū)域i所占的面積比結(jié)合式(4)計算出YQ450NQR1鋼連鑄坯切割點處橫截面平均密度，從而求得不同拉速下定尺長度連鑄坯的重量。定尺長度取7m，斷面尺寸360×450mm，計算結(jié)果見表5所示。表5不同拉速條件下的YQ450NQR1鋼連鑄坯切割重量由以上計算結(jié)果可知，對于YQ450NQR1鋼連鑄坯，拉速每增加0.1m/min，連鑄坯定尺切割段稱重增加約50kg。以拉速為0.5m/min時的切割鑄坯重量作為切割重量M0＝8565.2kg。當拉速波動的情況下(假設拉速增大至0.6m/min)，定尺切割重量M＝8519.5kg。結(jié)合連鑄坯橫截面積S(0.36m×0.45m)，定尺長度L(7m)及等效密度ρ*(7512.8kg/m3)求得定尺長度實時補償值計算式見式(5)。L’＝(M0-M)/(S×ρ*)(5)通過計算求得L’≈0.0375m，由此得到修正的定尺長度L*＝L+L’＝7.0375m。本發(fā)明的有益效果是：采用本發(fā)明后能夠針對連鑄坯切割精度進行有效控制，滿足不同鋼種成分、斷面規(guī)格要求的定尺長度。使得連鑄坯切割重量保持在合理的范圍內(nèi)。與現(xiàn)有同類技術(shù)相比，本發(fā)明全面考慮了鋼種熱物性參數(shù)對切割重量的影響，采用凝固傳熱模型實時確定連鑄機切割位置處的連鑄坯溫度分布，計算結(jié)果能夠結(jié)合現(xiàn)場實測結(jié)果進行驗證以確保模型精度，為鋼種密度和重量的準確計算提供了有效依據(jù)，能夠更精確地實時補償連鑄坯切割過程定尺長度。當前第1頁1 2 3