1、,(大断面)方圆坯铸机二冷工艺、设备及控制模型,韩占光 （博士生）张家泉 （教授）,现代连铸技术的新进展,北京科技大学钢冶系Cellphone: 13911171237,青岛,提纲,引言连铸坯质量控制策略二冷设计与控制理念一套在线控制系统两种选型三类设计四组工艺参数制定实际案例,引言,良好的铸坯（半成品）质量是获得高质量产品的前提,引言,选取最优工艺参数、采用先进的控制策略、保持良好的设备状态、制定合理的生产制度,连铸方圆坯质量控制策略缺陷根源,二冷区是连铸生产中的一个重要环节，连铸坯内部裂纹、表面裂纹、中心疏松和中心偏析等缺陷的形成都与二冷区有着紧密的联系,连铸方圆坯质量控制策略应力应变,辊
2、列间距（辊列设计）辊列对弧夹辊对中夹辊辊缝（开口度）辊子不转矫直力、热坯压力,二冷区设计喷嘴选型喷嘴布置喷嘴堵塞、磨损或变形二冷基础水表设备的智能化或响应速度,二冷设计与控制理念,设备是前提为生产提供最基本的系统本体结构工艺是基础指导设备的设计和控制系统参数的选取控制系统是保障提高设备的智能化程度，减少人工干预三者相辅相成，相互制约，一方的设计都要考虑到带给其他方面的优势和弊端。,二冷设计与控制理念一套二级控制系统,科学的二级控制系统：（1）有效地减少热应力对铸坯内部质量（尤其是内部裂纹的产生和扩展）的影响；（2）改善铸坯中心疏松、中心偏析等内部缺陷；（3）在线矫正工艺参数确保尽可能的铸坯符合
3、热装和直接轧制的要求，并及时迅速地判断铸坯是否适合热装和直接轧制。,二冷设计与控制理念一套控制系统,二级控制系统的结构,二冷设计与控制理念一套控制系统,连铸大断面铸坯应用动态二冷控制模型的必要性,二冷设计与控制理念一套控制系统,拉速波动率：,V1-当前拉速,m/minV0-上一时刻拉速,m/minVmax-可调节的最大拉速,m/minVmin-可调节的最小拉速,m/min,二冷设计与控制理念一套控制系统,大断面连铸机更需要应用动态二冷控制模型,二冷设计与控制理念两种选型,喷嘴选型（流量调节范围和综合喷雾性能）压力流量特性水流密度分布喷射角和喷射面积水滴直径和冲击强度等（水）流量调节阀选型（可调
4、比和流量特性）流通能力公称直径阀芯引程等,二冷区各种换热方式中，通过喷嘴喷雾水的换热是主要的，亦是可控的。执行机构：保证冷却换热效果和冷却的均匀性,二冷设计与控制理念三类设计,辊列设计：连铸工艺设计的重要组成部分，是连铸机本体设备设计的前提和基础。直接影响铸机的投资费用和生产能力。不合理的辊列设计：铸坯的矫直、铸坯鼓肚、导辊位错及拉坯等众多因素造成的应力，很可能超过高温坯壳的允许应力产生裂纹。此外铸坯的鼓肚加剧也会中心偏析程度。钢种、铸坯断面、拉坯速度、铸坯表面温度等都对辊列的布置有着很大的影响。（论文：大方坯辊列及其计算机辅助设计研究 ）,二冷设计与控制理念三类设计,二冷区设计二冷区总长度二
5、冷区分段个数二冷各段长度,冷却强度的影响,冷却段长度的影响,拉速的影响,二冷设计与控制理念三类设计,拉矫机设计拉坯、矫直、轻压下功能快速精确辊缝液压调节技术辊缝远程调节区域底座免对弧设计牌坊式机架辊缝开口度（缸体行程）辊缝校核方案拉矫机出厂前调试要求和方案,二冷设计与控制理念四组工艺参数,基础水表覆盖钢种范围配水模式目标表面温度的确定比水量的确定分配系数的确定最小水量的确定,二冷设计与控制理念四组工艺参数,热坯压力保证铸坯不下滑减少铸坯的压痕圆坯的不圆度（椭圆度）矫直力,二冷设计与控制理念四组工艺参数,矫直曲线坐标矫直方式（固芯、液芯）矫直方法（单点、多点、连续）拉矫辊坐标,二冷设计与控制理念
6、四组工艺参数,末端电磁搅拌安装位置电流频率,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,铸机于2008年6月15日一次热试成功（断面180 mm 220mm，钢种45#,拉速1.31.5m/min ）,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,圆坯第一次热试,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,方坯混断面浇注,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,二级控制系统在线应用公共区截图,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,二级控制系统在线应用某流监控界面截图,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,二级控制系统在线应用某流配水总图截图,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,二级控制系统在线应用某
7、流辊缝总图截图,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,热酸低倍坯样,莱钢合金钢六机六流方圆坯连铸机中冶连铸,控制模型自热试始全程参与在线控制。自热试始跟踪了一千多炉合金钢（主要钢种45#、45B、S45C、40Cr以及20CrMnTiH）的铸坯质量及轧材质量状况，其中包含断面180220、断面 260300以及两者混断面浇注的情况.根据大量的酸浸坯样可以看出，铸坯表面及内部质量良好，无表面裂纹、中间裂纹及中心裂纹等缺陷，铸坯内部致密度较好，轧材经顶锻检验也全部合格。截至目前，据用户反馈的信息，生产的铸坯中，基本无表面裂纹、中间裂纹及中心裂纹等缺陷的出现。,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸
8、机中冶京城,铸机于2008年12月31日一次热试成功（断面500mm，钢种45#,拉速0.150.35m/min ）,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,二级控制系统在线应用,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,动态二冷配水控制系统截图公共区,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,动态二冷配水控制系统截图某流铸机总图,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,动态二冷配水控制系统截图某流监控画面,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,动态二冷配水控制系统截图某流质量预报监控,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,质量跟踪与判定历史数据
9、档案文件,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,热酸低倍样（钢种45#，断面：直径500mm，拉速:0.380.44m/min）,营口中试基地四机四流大断面圆方坯连铸机中冶京城,控制系统自第三次热试始参与全程在线控制。自热试始，截至目前。统计断面直径500mm、断面直径400mm生产的全部铸坯质量。根据酸浸低倍坯样可以看出，铸坯内部质量良好，无中间裂纹及中心裂纹等缺陷，铸坯内部致密度较好，中心疏松区大部分均为0.5级。,结束语,科学的动态二冷控制模型在控制热应力应变对铸坯质量的影响上贡献显著，动态轻压下能够减轻铸坯中心疏松、中心偏析等内部缺陷，质量跟踪与判定能够在线矫正工艺参数确保尽可能的铸坯符合热装和直接轧制的要求，并及时迅速地判断铸坯是否适合热装和直接轧制。设备设计之初应综合考虑机械应力应变对铸坯质量的影响。另外，应该提高和规范管理理念，加强设备维护，形成一套科学的质量管理和保障体系。铸机改造升级或者新建铸机，一定要从工艺、设备和控制模型上综合着手，熟悉各个环节或因素对质量的影响，不可顾此失彼。另，要根据生产能力、设备水平、管理水平、产品特点及对铸坯质量的要求等级等来决策新项目和新技术的投入。,汇报结束,谢 谢,
