薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法技術

本發明專利技術公開了薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法。本發明專利技術是通過直接檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的實時溫度信號傳輸到熱流密度計算模塊內，根據熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；將計算出的熱流密度輸入到裂紋判斷模塊，來判斷是否發生裂紋，如果發生裂紋就發出報警信號，實現對結晶輥表面狀態的在線監控。同時將檢測到的實時溫度傳輸到等軸晶計算模塊中，根據等軸晶計算模型計算等軸晶；當凝固組織中等軸晶區比例在在目標范圍內時，即：｜ＥＲ↓［ｉ］－ＥＲ↓［ｉ－１］｜≤ε，則維持生產工藝參數不變；若等軸晶區比例超過允許范圍，即：｜ＥＲ↓［ｉ］－ＥＲ↓［ｉ－１］｜＞ε，則需要對生產工藝參數即拉速、厚度和液位高度進行調整，實現對鑄帶凝固組織的在線控制。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及薄帶連鑄技術，尤其涉及薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法。
技術介紹
對連鑄坯或鑄帶質量進行可靠的在線監控和預報，減少鑄坯缺陷，滿足使用性能，這對提高鑄坯或鑄帶質量都是極為重要的。不論是常規連鑄還是薄帶連鑄工藝，連鑄坯或鑄帶內部的凝固組織，縮松以及表面裂紋等缺陷甚至漏鋼等事故都直接與水冷結晶器銅板或水冷結晶輥和鋼水之間的傳熱和冷卻相關。可用熱流密度來表示結晶輥或結晶器銅板的傳熱能力。因此通過監測熱流密度可以實現對鑄坯質量的在線監測和預報的目的。 通常結晶器熱流密度在線檢測總是基于溫度的檢測。因此在常規的連鑄過程中，在結晶器銅壁內埋入不同數量的熱電偶來監測結晶器銅板的溫度是目前最成熟的而且已經被廣泛使用的技術。如專利US5020585，US4949777公開了一種用于板坯漏鋼預報的方法，其要點是在結晶器銅壁不同點埋入熱電偶和溫度傳感器，通過檢測各點溫度變化來進行漏鋼預報。對于這些基于溫度檢測的系統，若要進一步考察熱流密度的情況，則只能由溫度檢測值進行近似計算或用模型進行計算。另一種方法是直接檢測熱流密度。專利US455364采用了一種直接進行熱流檢測的片狀傳感器，并根據熱流的變化來進行漏鋼預報。專利CN200420082415.X公布了一種用來直接檢測圓坯的熱流密度的方法和裝置。 薄帶連鑄是鋼水經過高速旋轉的結晶輥，并在軋制力的作用下凝固成2-5mm鑄帶。目前薄帶連鑄生產的基本工藝過程是薄帶連鑄機(雙輥、單輥、輪帶式)-密閉室-活套-夾送輥-熱軋(單機架或兩機架或無)-控冷-卷取。鋼水從鋼包經過長水口、中間包和浸入式水口進入旋轉的水冷結晶輥與側封板形成的熔池內，經過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶，通過擺動導板、夾送輥將鑄帶送至鑄帶輸送輥道，經過熱軋機，噴淋冷卻，飛剪直至卷取機。在薄帶連鑄工藝中，在結晶輥內安裝熱電偶直接測量結晶輥銅套的溫度和熱流密度都是很困難的。這是因為傳統連鑄拉速一般比較低，拉速一般是1.2～5m/min，結晶器銅板只有上下的振動。而薄帶連鑄的結晶輥是高速旋轉的設備，轉速一般要達到100m/min。這就要求安裝在結晶輥內部的熱電偶引出線也要能夠高速旋轉，這給密封和信號線的連接，抗干擾處理帶來很大的困難。目前還未見在結晶輥內部安裝熱電偶直接測量結晶輥銅套的溫度和熱流密度的報道。因此在薄帶連鑄中，結晶輥表面溫度和熱流密度主要是根據模型計算獲得。 另外，除了利用結晶器銅板的表面溫度信號進行鑄坯的裂紋和質量預測外，專利DE69622966T公布了一種利用模型對連鑄坯的夾雜物進行監控和預報的方法；JP05087801公布了一種通過模型對最終產品的奧氏體晶粒度，鐵素體含量以及各種顯微組織進行預測。對連鑄坯或鑄帶的表面和內部質量進行在線預報和控制是提高產品質量的主要手段。 在傳統的熱軋帶鋼的生產中，最終產品的質量和性能除了與連鑄坯的鑄態凝固組織和質量密切相關外，經過后續的熱軋可以很大程度地提高材料的組織和性能。與傳統的熱軋帶鋼的生產工藝不同的是雙輥薄帶連鑄直接澆注的鑄帶就是2-5mm的帶鋼，鑄態組織或經過一個道次的在線熱軋就可以直接使用，相當于傳統的熱軋帶鋼。因此鑄帶的鑄態凝固組織和質量決定了產品的最終性能。目前已進行的研究工作表明不管是硅鋼，不銹鋼還是碳鋼，其快速凝固組織基本是相似的，其主要的特征是細柱狀晶從兩邊向內生長，直至鋼帶的中心，在一些情況下，在鋼帶的中心有一層等軸晶。柱狀晶中晶體的成長是擇優位向沿著垂直于模壁的散熱方向朝液體中伸展的，而其它位向的枝晶的長大都受到阻礙，使樹枝晶得不到充分地發展，因而樹枝晶的分枝少，結晶后的顯微縮孔少，枝晶之間夾雜少，組織致密。但由于柱狀晶較粗大，因而較脆，并且位向一致，引起熱加工困難。同時在從兩個相鄰模壁上長出來的柱狀晶的接觸面上即鑄錠中間面上容易集中氣體和夾雜物之類的雜質，在后來的軋制過程中容易沿著這些界面產生裂紋，甚至鑄錠在快速時也容易沿這些界面產生開裂。人們把這些面稱之為弱面。等軸晶與柱狀晶相比，因各枝晶彼此嵌合，結合得比較牢固，不產生弱面，在熱加工過程中不容易開裂，同時鑄帶性能也不呈方向性。由于鑄帶的凝固組織直接影響著鑄帶的質量和性能，因此在線對鑄帶的凝固組織進行預測和控制就顯得尤為重要。對不同的材料，要根據材料的使用性能來確定材料的凝固組織。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，該方法通過直接檢測結晶輥的表面溫度，根據數學模型，實現對結晶輥表面狀態的在線監控和對鑄帶凝固組織的在線控制。 本專利技術是這樣實現的一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是當薄帶連鑄工藝穩定后，結晶輥表面溫度會達到一個相對穩定的狀態，實時在線檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的溫度信號通過信號的高速采集系統存儲到計算機中； 利用檢測到的實時的溫度信號，在熱流密度模塊內根據熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；熱流密度的計算模型為 HFi＝ATi+B(1) 式中， HFi-實時的熱流密度， Ti-檢測到的實時的輥表面溫度的平均值， A，B-經驗系數，不同的鋼種和工藝，A和B取值不同；一般A的范圍為0.05-0.08，B的范圍為0-4； 當模型計算的熱流密度大于裂紋門檻值HF0時，即 HFi＞HF0時，發出裂紋報警； 利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，可以在凝固組織模塊內根據凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區比例，實時在線監測鑄帶的凝固狀況；等軸晶區比例的模型為 ERi％＝CTi+D(2) 式中， ERi％-鑄帶凝固組織中等軸晶區的比例， Ti-結晶輥表面溫度實時檢測值的平均值， C，D-系數，不同鋼種，不同生產工藝，C，D取值不同；C-0.25～-0.6，D70～140； 當凝固組織中等軸晶區比例在目標范圍內時，即 |ERi-ERi-1|≤ε， 則維持生產工藝參數不變； 式中， ERi-當前時刻的等軸晶區比例； ERi-1-前一時刻的等軸晶區的比例 ε-等軸晶區控制范圍； 若等軸晶區比例超過控制范圍，即 |ERi-ERi-1|＞ε 則需要對生產工藝參數的拉速、液位和帶厚進行調整，該調整可以是單一的，也可以是混合的，從而實現對鑄帶凝固組織的在線控制。 本專利技術是通過直接檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的實時溫度信號傳輸到熱流密度計算模塊內，根據熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；將計算出的熱流密度輸入到裂紋判斷模塊，來判斷是否發生裂紋，如果發生裂紋就發出報警信號，實現對結晶輥表面狀態的在線監控。 同時將檢測到的實時溫度傳輸到等軸晶計算模塊中，根據等軸晶計算模型計算等軸晶；當凝固組織中等軸晶區比例在在目標范圍內時，即|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產工藝參數不變； 若等軸晶區比例超過允許范圍，即|ERi-ERi-1|＞ε，則需要對生產工藝參數即拉速、厚度和液位高度進行調整，實現對鑄帶凝固組織的在線控制。 附圖說明 下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步說明。 圖1為本專利技術薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制裝置示意圖； 圖2為本專利技術薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法流程圖。 圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是：當薄帶連鑄工藝穩定后，結晶輥表面溫度會達到一個相對穩定的狀態，實時在線檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的溫度信號通過信號的高速采集系統存儲到計算機中；利用檢測到的實時的溫度信號， 在熱流密度模塊內根據熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；熱流密度的計算模型為：ＨＦ↓［ｉ］＝ＡＴ↓［ｉ］＋Ｂ（１）式中，ＨＦ↓［ｉ］－實時的熱流密度，Ｔ↓［ｉ］－檢測到的實時的輥表面溫度的平均值，　 　Ａ，Ｂ－經驗系數，不同的鋼種工藝，Ａ，Ｂ取值不同；一般Ａ的范圍為０．０５－０．０８；Ｂ為０－４；當模型計算的熱流密度大于裂紋門檻值ＨＦ↓［０］時，即：ＨＦ↓［ｉ］＞ＨＦ↓［０］時，發出裂紋報警；利用檢測到的實時的結 晶輥表面溫度信號，可以在凝固組織模塊內根據凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區比例，實時在線監測鑄帶的凝固狀況；等軸晶區比例的模型為：ＥＲ↓［ｉ］％＝ＣＴ↓［ｉ］＋Ｄ（２）式中，ＥＲ↓［ｉ］％－鑄帶凝固組織中等軸 晶區的比例，Ｔ↓［ｉ］－結晶輥表面溫度實時檢測值的平均值，Ｃ，Ｄ－系數，不同鋼種，不同生產工藝，Ｃ，Ｄ取值不同；Ｃ：－０．２５～－０．６，Ｄ：７０～１４０；當凝固組織中等軸晶區比例在目標范圍內時，即：｜ＥＲ↓ ［ｉ］－ＥＲ↓［ｉ－１］｜≤ε，則維持生產工藝參數不變；式中，ＥＲ↓［ｉ］－當前時刻的等軸晶區比例；ＥＲ↓［ｉ－１］－前一時刻的等軸晶區的比例ε－等軸晶區控制范圍；若等軸晶區比例超過控制范圍， 即：｜ＥＲ↓［ｉ］－ＥＲ↓［ｉ－１］｜＞ε則需要對生產工藝參數的拉速、液位和帶厚進行調整，該調整可以是單一的，也可以是混合的，從而實現對鑄帶凝固組織的在線控制。...

【技術特征摘要】
1.一種薄帶連鑄裂紋和凝固組織在線預報及控制方法，其特征是當薄帶連鑄工藝穩定后，結晶輥表面溫度會達到一個相對穩定的狀態，實時在線檢測結晶輥的表面溫度，將檢測到的溫度信號通過信號的高速采集系統存儲到計算機中；利用檢測到的實時的溫度信號，在熱流密度模塊內根據熱流密度模型直接計算出實時的熱流密度；熱流密度的計算模型為HFi＝ATi+B (1)式中，HFi-實時的熱流密度，Ti-檢測到的實時的輥表面溫度的平均值，A，B-經驗系數，不同的鋼種工藝，A，B取值不同；一般A的范圍為0.05-0.08；B為0-4；當模型計算的熱流密度大于裂紋門檻值HF0時，即HFi＞HF0時，發出裂紋報警；利用檢測到的實時的結晶輥表面溫度信號，可以在凝固組織模塊內根據凝固組織模型直接計算出實時的等軸晶區比例，實時在線監測鑄帶的凝固狀況；等軸晶區比例的模型為ERi％＝CTi+D(2)式中，ERi％-鑄帶凝固組織中等軸晶區的比例，Ti-結晶輥表面溫度實時檢測值的平均值，C，D-系數，不同鋼種，不同生產工藝，C，D取值不同；C-0.25～-0.6，D70～140；當凝固組織中等軸晶區比例在目標范圍內時，即|ERi-ERi-1|≤ε，則維持生產工藝參數不變；式中，ERi-當前時刻的等軸晶區比例；ERi-1-前一時刻的等軸晶區的比例ε-等軸晶區控制范圍；若等軸晶區比例超過控制范圍，即|ERi-ER...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于艷，方園，葉長宏，崔健，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]