板坯连铸机铸坯动态锥度厚度控制技术

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1、《7台金自动4L}2007年增刊(s1)板坯连铸机铸坯动态锥度厚度控制技术宋立波，刘冀川(唐山钢铁股份有限公司计划财务处，河北唐山063016)[摘要】连铸坯在生产过程中容易产生中心偏析，为了解决这种质量缺陷，在连铸生产中广泛采用软压下技术。本文介绍了一种动态软雎下技术——VAI(奥钢联)铸坯动态锥度和厚度调节技术，通过这种技术可实现铸坯锥度和厚度的动态在线凋节，并能减少中心偏析的产生。[关键词】连铸；中心偏析；软压下；锥度；厚度0前言随着经济的发展以及科学技术的不断提高，市场对钢铁产品的质量要求也越来越

2、高。在连铸生产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析和中心疏松等缺陷，影响了钢材的内部质量。因此，人们开发出了一系列控制连铸坯中心偏析与中心疏松的技术，如：低温浇铸，电磁搅拌、凝固末端强冷、软压下等。其中软压下技术在改善连铸坯内部质量方面的显著效果正被越来越多的生产实践所证实。VAI(奥钢联)的动态软压下技术——铸坯锥度厚度动态调节技术(ASTC)能迅速地改善扇形段内辊缝设定，自动实现不同的连铸厚度并减少中心偏析对铸坯质量的影响。l钢液凝固过程中的体积收缩原理钢液在铸机中凝固、冷却过程必然会产生体积收缩，这种收

3、缩可以认为是带凝固坯壳的钢液的收缩，其主要包括3部分：液态收缩、凝固收缩及坯壳固态收缩。其中坯壳固态收缩量和液态收缩量都较小，可以忽略，对收缩起主导作用的是凝固收缩，所谓凝固收缩即从液相线温度起至固相线凝固终了时的体积收缩，由于过程中发生了相变，凝固收缩量较大，凝固收缩量的大小主要取决于钢种的化学成分，其中碳的影响最大，其次是锰和其它合金元素。此外在铸坯的凝固过程中，钢液的选分结晶特性不可避免地导致了晶间液相区溶质元素的富集。与此同时，铸坯凝固收缩又使得富集溶质元素的钢液不断向铸坯中心附近补充并凝固。从而

4、形成了溶质含量中心高、周围低的分布状态，即中心偏析。2使用软压下技术减少中心偏析连铸机软压下控制就是通过调节铸机扇形段的牟}6缝，在连铸坯液芯末端施加均匀外力，形成一定的压缩量来补偿铸坯的凝固收缩量。这一方面可消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质的钢液向铸坯中心横向流动；另一方面，辊缝收缩所产生的挤压作用还可以促使液芯中富集溶质的钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配。从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，达到改善中心偏析和减少中心疏松的目的。常规的应用软压下的方法是在从弯月面起的一

5、定距离范围内使铸坯调整为一个固定的锥度，这个锥度是根据钢种的凝固收缩特性预先设定好的，这样就可以对铸坯的凝固收缩进行一定的补偿。但这样的软压下要求铸机拉速控制在一定的范围内并且不能根据钢种进行自动调节。为了解决上述软压下技术的不足出现了动态软压下技术，这种技术可根据在线计算的铸坯凝固位置动态地调节理想的辊缝形状。实现动态软压下技术的一个前提是扇形段的改进，改进后的扇形段的辊缝能够实时进行液压调节，这种扇形段上液压缸要符合以下的要求：(1)耐用而且安全可靠的液压系统；(2)利用标准阀实现±0．1ittm定位

6、准确性；(3)归并到汽缸内的简单、无磨损的位置传感器。[收稿13期]21m6416-22；[修改稿收到日期]20064)9-05[作者简舟]宋立波(1968一)，男，河北唐山人，工程师，主要从事炼钢自动化方面的工作。·46·《冶金自动4E}2007年增刊(S1)铸坯动态锥度厚度控制系统(Asrc)就是一种动态软压下系统，该系统的核心是热跟踪模型，系统在模型的指导下动态进行辊缝的设定和锥度调节并确定软压下位置。3控制系统组成及原理整个控制系统由扇形段控制器(Segmentcon．troller)、主控制器(

7、Mastercontroller)和过程控制计算机(Processcm'nputer)组成，其中过程控制计算机在这里的功能是运行工艺模型。该系统的执行机构为液压驱动，在每个扇形段上安装有4个液压缸，通过对扇形段上液压缸进行位置控制来调节铸坯锥度和厚度。这里之所以对液压缸采用位置控制而不是推力控制是因为推力控制和很多因素有关，如铸坯的压力、宽度、厚度、温度、滚动推力、垂直推力、钢种等，为每个钢种或每组钢种找到一个合适的推力将耗费很多时问。另外，用数学方法来描述推力也很困难，如果描述将产生一个极其复杂的公式，

8、这不仅使编程变得复杂，也使编程结果很难测试；如果使用推力控制，将需要很多专家参与并且需要特殊设计的软件的帮助。还有一个重要的方面是推力控制并不能确保最终厚度达到设定值。而位置控制没有这些方面的限制而且易于推广，因而在动态锥度、厚度控制中采用了位置控制。动态控制系统结构如图1所示。图1控制结构图3．1扇形段控制器每个扇形段由一个专用的扇形段控制器进行控制，扇形段控制器完成对扇形段的位置控制以达到辊缝设定值，扇形段控制器在所有浇铸