一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動(dòng)態(tài)控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵冶金連鑄生產(chǎn)控制領(lǐng)域，具體涉及一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌 位置的動(dòng)態(tài)控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于溶質(zhì)元素在固液兩相中溶解度存在差異，鋼連鑄凝固枝晶生長過程伴隨著溶 質(zhì)元素從固相向液相中排除，并逐漸富集在枝晶臂之間形成溶質(zhì)微觀偏析。同時(shí)，凝固末端 鑄坯凝固收縮和輥間鑄坯鼓肚極易造成富含偏析元素的鋼液聚集到鑄坯中心位置處形成 嚴(yán)重的中心偏析，且在后期加熱、乳制過程中難以有效消除，對產(chǎn)品的機(jī)械性能和熱加工性 能產(chǎn)生有害影響。
[0003] 電磁攪拌作為一種改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的有效手段，正廣泛地應(yīng)用于鋼連鑄生產(chǎn)過 程。通常根據(jù)電磁攪拌器安裝位置，電磁攪拌可分為結(jié)晶器電磁攪拌（MEMS)、二冷區(qū)電磁攪 拌（SEMS)，凝固末端電磁攪拌（FEMS)。凝固末端電磁攪拌技術(shù)為通過安裝在連鑄坯凝固末 端的電磁攪拌器產(chǎn)生電磁力，打斷連鑄坯凝固末端固液兩相區(qū)內(nèi)相互交錯(cuò)的枝晶，促使富 集的濃縮鋼液流動(dòng)，消除因選分結(jié)晶造成的鋼液中各成分濃度不均勻現(xiàn)象，消除鑄坯中心 偏析、中心疏松和V型偏析，從而達(dá)到改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的目的。為此，連鑄坯凝固末端電 磁攪拌效果與凝固末端電磁攪拌器位置和連鑄工藝參數(shù)密切相關(guān)。
[0004] 傳統(tǒng)的凝固末端電磁攪拌技術(shù)均在假定連鑄典型鋼種和澆鑄條件的情況下，確定 最佳的電磁攪拌器安裝位置。從而使得凝固末端電磁攪拌器安裝位置相對固定，不能隨連 鑄工藝參數(shù)（鋼種、拉速、澆鑄溫度、結(jié)晶器冷卻、二冷配水等）的改變而變化，僅通過調(diào)整 電磁攪拌參數(shù)（電壓、電流、頻率等）來滿足不同連鑄工藝參數(shù)變化。為此，要充分發(fā)揮連 鑄凝固末端電磁攪拌功效需連鑄工藝參數(shù)相對穩(wěn)定。然而，連鑄生產(chǎn)過程通常難以完全保 持穩(wěn)定，連鑄工藝參數(shù)變化將直接影響電磁攪拌效果。特別是連鑄鋼種和拉速的變化，將顯 著影響凝固末端電磁攪拌器內(nèi)鑄坯液芯溫度和厚度，從而影響凝固末端電磁攪拌功效。為 此，傳統(tǒng)采用固定位置安裝凝固末端電磁攪拌器的方式，不能完全適應(yīng)連鑄生產(chǎn)要求，凝固 末端電磁攪拌功效不明顯，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足高品質(zhì)連鑄坯生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的 動(dòng)態(tài)控制方法及裝置。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0007] 一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動(dòng)態(tài)控制方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :建立連鑄動(dòng)態(tài)跟蹤模型；
[0009] 沿拉坯方向?qū)⑦B鑄結(jié)晶器彎月面到最后一個(gè)拉矯輥位置之間的鑄流劃分為多個(gè) 連續(xù)的跟蹤單元；在澆鑄過程中，從結(jié)晶器彎月面處等時(shí)間間隔不斷"出生"新的跟蹤單元， 并對所述的不斷"出生"的跟蹤單元進(jìn)行動(dòng)態(tài)存儲，將所有存儲的跟蹤單元依次串聯(lián)起來形 成雙向鏈表；每個(gè)新"出生"的跟蹤單元從雙向鏈表表頭插入，并使雙向鏈表頭指針指向該 新"出生"的跟蹤單元；當(dāng)雙向鏈表尾部的跟蹤單元離開最后一個(gè)拉矯輥時(shí)，則將該跟蹤單 元從雙向鏈表中刪除，并將尾部指針指向與該跟蹤單元相鄰的前一個(gè)跟蹤單元；
[0010] 步驟2 :針對每個(gè)跟蹤單元，實(shí)時(shí)采集連鑄工藝參數(shù)，進(jìn)行連鑄凝固傳熱計(jì)算，得 到各個(gè)跟蹤單元的連鑄凝固信息；
[0011] 所述連鑄工藝參數(shù)包括：澆鑄鋼種、澆鑄溫度、拉速、鑄坯斷面尺寸、結(jié)晶器液面高 度、結(jié)晶器冷卻水量、進(jìn)出口水溫差、二冷各區(qū)的實(shí)際噴水量和水溫度；
[0012] 所述連鑄凝固信息，包括：鑄坯表面溫度、鑄坯中心溫度、凝固坯殼厚度和鑄坯中 心固相率；
[0013] 步驟3 :利用連鑄動(dòng)態(tài)跟蹤模型，將各個(gè)跟蹤單元的連鑄凝固信息結(jié)合起來，獲得 當(dāng)前時(shí)刻鑄坯各位置處對應(yīng)的固相率；
[0014] 步驟4 :通過工業(yè)試驗(yàn)和模擬計(jì)算獲取澆鑄鋼種的鑄坯最佳固相率fs°pt，并結(jié)合步 驟3所確定的鑄坯各位置的固相率fs，確定鑄坯最佳固相率4_所對應(yīng)的電磁攪拌位置，即 當(dāng)前的最佳電磁攪拌位置P°pt;
[0015] 步驟5 :獲取當(dāng)前凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪拌位置P，并將其與最佳電磁 攪拌位置P°pt進(jìn)行比較，得到位置偏差S=P-P°pt;
[0016] 步驟6 :判斷位置偏差S是否為零，是，則當(dāng)前凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪 拌位置為最佳電磁攪拌位置；否，則當(dāng)前凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪拌位置不是最 佳電磁攪拌位置，執(zhí)行步驟7;
[0017] 步驟7 :根據(jù)位置偏差值，實(shí)時(shí)調(diào)整凝固末端電磁攪拌器位置直至凝固末端電磁 攪拌器位于最佳攪拌位置處。
[0018] 一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動(dòng)態(tài)控制裝置，包括凝固末端電磁攪拌器， 還包括：弧形導(dǎo)軌、用于沿弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和 控制器；
[0019] 所述凝固末端電磁攪拌器固定安裝在所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上；所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)位于弧形導(dǎo) 軌上；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端連接所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端連接控制器；
[0020] 所述控制器，用于確定凝固末端電磁攪拌器所在的電磁攪拌位置與最佳電磁攪拌 位置的位置偏差，并根據(jù)該位置偏差通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)控制凝固末端電磁攪拌 器始終處于最佳電磁攪拌位置。
[0021] 所述弧形導(dǎo)軌安裝在鋼連鑄工位，弧形導(dǎo)軌與連鑄機(jī)弧線平行，即弧形導(dǎo)軌與弧 形連鑄機(jī)同心。
[0022] 有益效果：本發(fā)明提出的一種鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動(dòng)態(tài)控制方法及裝 置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：能夠根據(jù)連鑄工藝參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整末端電磁攪拌位置，從而充分發(fā)揮末端 電磁攪拌功效，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的某鋼廠方坯連鑄機(jī)示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式的鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動(dòng)態(tài)控制裝置結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式的固定機(jī)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式的鋼連鑄凝固末端電磁攪拌位置的動(dòng)態(tài)控制方法流 程圖；
[0027] 圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式的連鑄動(dòng)態(tài)跟蹤模型示意圖；
[0028] 圖6為本發(fā)明一種實(shí)施方式的以跟蹤單元的1/4作為實(shí)時(shí)計(jì)算區(qū)域的計(jì)算網(wǎng)格示 意圖；
[0029] 圖7為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不同拉速條件下方坯固、液相線變化規(guī)律曲線圖； [0030] 圖8(a)為本發(fā)明一種實(shí)施方式的電磁攪拌位置固定的70#鋼鑄坯低倍照片；(b) 為本發(fā)明一種實(shí)施方式的利用本發(fā)明的方法和裝置對電磁攪拌位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制的70# 鋼鑄坯低倍照片。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
[0032] 如圖1所示的國內(nèi)某鋼廠方坯連鑄機(jī)，連鑄機(jī)流數(shù)為十流，包括結(jié)晶器區(qū)、四個(gè)二 次冷卻區(qū)（如圖1所示的I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)和IV區(qū)）和一個(gè)空冷區(qū)，其中結(jié)晶器總高度 為0. 9m，有效高度為0. 8m。二次冷卻一區(qū)至二次冷卻四區(qū)各區(qū)長度分別為0. 308m、2.