酒钢小方坯连铸机的动态二冷配水优化

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1、http://www.gtjia.com酒钢小方坯连铸机的动态二冷配水优化梁维盛1，肖建平2，罗斌2(1．镭目公司北京研究所，北京100080；2．阳春新钢铁有限责任公司，广东阳春529600)摘要：介绍了酒钢方坯连铸机动态二冷配水系统的改造经验。酒钢普碳钢方坯一号机经过改造以后，拉速由原来的2．4m／min提升到3m／min，但是铸坯的表面以及内部缺陷表现比较严重。对表面以及内部质量缺陷的原因进行了总结分析，重新修改了动态二冷控制模型，并对二冷配水参数进行了优化和调整，使铸坯质量明显提高。关键词：二次冷却；比水量；动态配水0前言连铸二冷技术对连铸生产过程顺行、产品质量和生产效率均

2、有重要影响。钢液凝固的基本模型原理不仅用于连铸工艺参数、凝固过程、冶金长度等参数的确定和分析，也是优化二冷水量、分配比等控制模型，实现铸坯均匀冷却和提高产品质量的重要工具[1]。传统的二冷控制方法是在试验和经验等基础上，将二冷各段的水量回归成关于拉速的函数，并制定成若干条水表，存放在一级系统的PLC内。当拉速发生变化时，根据当前时刻的速度，查询水表；采用线性插值的方法，为二冷各回路分配水量值。这种方法的优点是函数关系简单，易于实现控制。但对铸坯凝固传热过程并没有给予足够的考虑，工艺参数的确定(如A、B、C等系数)依赖于经验，扩展性和移植性较差；另外，若拉速发生较大的波动，往往会导致

3、回路水量发生突变，导致铸坯的表面温度波动幅度很大，严重地影响铸坯质量，甚至于出现裂纹[1]。二冷动态控制的方法可以克服传统的基于拉速调节水量方法的不足，尤其可以解决铸坯表面温度波动较大现象。二冷水动态控制的方法有两大类：一类是基于实测铸坯表面温度的动态控制，一类是基于模型的动态控制。由于水蒸气及氧化铁皮等因素的影响，铸坯在冷却过程中的表面温度难以准确检测，因此，根据实测铸坯表面温度来控制二冷水量不太可靠；该方法很难应用和推广。另一类基于模型的动态控制方法则避开直接测量铸坯的表面温度，而改用数学模型来计算，再根据计算出的铸坯表面温度和二冷各回路设定的目标温度来调节冷却水量，该种方法又

4、被称为“表面目标温度法”。显然，这种控制方法的成功与否取决于模型计算结果能否真实地反映铸坯的实际表面温度及其变化规律，以及二冷各回路目标温度的确定[1]。1酒钢铸坯质量现状酒钢方坯一号机由镭目公司进行升级改造，改造以后的拉速由原来的2．4m／min增加到3m／min，最大拉速达到3．2m／min，增加了动态二冷配水控制系统。改造以后，在调试的两个月内，多次出现了漏钢、切漏(火切机切割时，铸坯中心未完全凝固，造成漏钢)现象，同时铸坯的角裂、边裂严重，在这种情况下，镭目公司组织人员对动态二冷配水模型进行了修正，对连铸机配水设备和模型进行跟踪研究和优化，最终使产品质量达标。2酒钢方坯一号

5、机质量缺陷原因分析2．1铸坯质量缺陷酒钢方坯一号机铸坯的质量缺陷主要表现为角裂、对角线裂纹、边裂、脱方和弯曲等，尤其是角裂。角裂分两种，一种为无脱方伴生的角部裂纹，一种为有脱方伴生的角部裂纹，这两种裂纹均发生在外弧的角部，也有很少一部分在内外弧均出现角部裂纹。角部裂纹严重时沿铸坯运动方向产生连续的角部凹陷并伴有脱方产生，在断面处有清晰可见的对角线裂纹，严重影响铸坯质量。同时，酒钢方坯一号机铸坯的生产故障有漏钢、切漏(指火焰切割机在切割铸坯时，铸坯中心未完全凝固，钢水流出，造成漏钢)等现象。2．2原因分析2．2．1裂纹产生理论分析http://www.gtjia.com对于裂纹敏感性

6、钢种，钢液在结晶器内凝固形成一定厚度的坯壳时，发生δ-γ相变，引起坯壳收缩，牵引坯壳向内弯曲脱离结晶器铜壁，形成气隙。此时气隙的形成是不稳定的，由于坯壳的厚度不能支撑钢水的静压力，所以会发生坯壳又向铜管扩张，如此反复，因此气隙就存在一个动态的平衡。随着钢坯的下行，坯壳加厚，气隙就会稳定形成，由于传热减慢，气隙形成区的坯壳表面会出现回热，导致坯壳温度升高，强度降低，在钢水静压力的作用下，坯壳将发生变形，形成皱纹或凹陷。同时凝固速度降低，坯壳减薄，坯壳温度梯度变小，柱状晶发达，会造成局部组织粗化，产生明显的裂纹敏感性[2]。随着坯壳的冷却，当铸坯下行离开结晶器时，金属将发生δ-γ-α相

7、变。特别是在二冷区铸坯与导向装置和喷淋水交替接触，坯壳温度反复变化，使金相组织发生变化。而在铸坯坯壳固—液两相区的凝固前沿，晶体强度和塑性都很小。当作用于凝固坯壳的外应力使其变形过大时，很容易产生裂纹[3]。另外铸坯在铸机中从上向下运行时，坯壳不断进行的线收缩、坯壳温度分布不均匀性以及坯壳的鼓肚和夹辊等导向装置的不对中等，使坯壳容易受到机械和热负荷的间隙性的突变，都易使坯壳产生裂纹[3]。同时在结晶器的角部区域，由于是二维传热，坯壳凝固最快，最早收缩，气隙首先形成，传