连铸用电磁搅拌控制方法及系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及连铸领域，更加具体地，设及一种连铸用电磁揽拌控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在连铸过程中，如图1所示，钢水从钢包1和中间包2通过结晶器3 -次冷却结 晶后形成外壳凝固中屯、为钢液的铸巧100并从结晶器3下口拉出，在结晶器3内形成钢水 液面30 (弯月面）。铸巧100从结晶器下口拉出后，在二冷区进行二次冷却，经过拉矫漉列 (注意，图中只示出了一部分拉矫漉）的矫直后，通过切前漉道到达火切机4进行铸巧切割， 其中，二冷区是指结晶器W下到切割漉道4前的区域。在上述过程中，铸流在外界冷却作用 下，从外向内不断凝固，产生的凝固收缩量由中屯、可W流动的自由钢液补充进来，但是在凝 固末期，由于钢液在类似多空介质的两相区中流动阻力的增加，凝固收缩量无法得到及时 补偿，形成的压降将导致铸巧中屯、附近枝晶间的富集偏析元素钢液向中屯、流动、汇集并最 终凝固，从而形成中屯、宏观偏析，同时得不到补偿的凝固收缩量将最终形成中屯、疏松。
[0003] 钢巧在连铸凝固过程中产生的中屯、偏析和中屯、疏松，对产品性能危害很大，恶化 了钢的冲击初性，特别是低溫冲击初性W及产品的抗疲劳性能和焊接性能；严重的中屯、偏 析和中屯、疏松还可引起中屯、裂纹和缩孔，已成为提高铸巧质量的制约因素之一。
[0004] 为了改善铸巧的内部质量，减少中屯、偏析和中屯、疏松，提出了"末端电磁揽拌"技 术，即，通过在铸机二冷结束位置，施加行波磁场来促进钢液旋流，折断铸巧凝固末端凝固 状前沿的柱状晶，并将其破碎成小颗粒，W便形成等轴晶，细化组织，从而提高铸巧内部质 量，如图1所示，在连铸机二冷区结束位置安装电磁揽拌装置200 (例如，揽拌器）。但是， 电磁揽拌装置200安装位置有一定要求，铸巧的液忍厚度占铸巧厚度的30~55%的位置 为最佳揽拌位置。然而，目前末端揽拌器安装在一个固定的位置，当钢种、拉速或水量等因 素变化时，该揽拌器并不能满足上述最佳揽拌位置要求，导致末端电磁揽拌对铸巧内部质 量的改善不佳，铸巧产生严重的铸巧疏松、缩孔和偏析，例如，钢种、拉速或水量等因素变化 时，其安装揽拌器位置处的液忍厚度会产生较大变化，极有可能不在铸巧厚度的30~55% 范围内，达不到减少中屯、偏析和中屯、疏松的效果。 阳0化]申请号为201110434639. 7,发明名称为"一种提高铸巧末端电磁揽拌强度的方法" 的发明专利公开了一种在连铸巧末端安装电磁揽拌装置，通过调节二冷各段配水水量，使 该处铸巧表面溫度Ti〉=Tg,使得末端电磁揽拌强度最大的方法。
[0006] 但是，该专利公开的方法电磁揽拌装置的位置依然是固定的，就改善铸巧内部质 量而言，该方法具有W下几个缺点：
[0007] 第一，电磁强度大并不一定能改善铸巧内部质量，因为过大的揽拌强度反而易导 致铸巧白亮带组织，影响社材性能；
[0008] 第二，钢种不同，若液相线相差过大，或者拉速变化大时，在需要保证铸巧质量的 前提下，仅仅通过调整二冷水量，不能满足安装电磁揽拌处的铸巧表面溫度要求；
[0009] 第=，在连铸生产过程中，有的钢种其二冷水量是不能随意调整，该专利公开的方 法不能实施。
【发明内容】
[0010] 本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种 适应各钢种和各种工艺条件的改善铸巧内部质量的连铸用电磁揽拌控制方法及系统。
[0011] 根据本发明的一个方面，提供一种连铸用电磁揽拌控制方法，包括构建溫度场计 算模型；通过构建的溫度场计算模型追踪铸巧巧壳凝固率；根据铸巧巧壳凝固率确定揽拌 位置，其中，所述揽拌位置为铸巧巧壳凝固率为45 %至70 %的位置；将电磁揽拌装置移动 到上述揽拌位置，对该位置的铸巧施加电磁场。
[0012] 根据本发明的另一个方面，提供一种连铸用电磁揽拌控制系统，包括电磁揽拌装 置，对铸巧施加电磁场，其中，该连铸用电磁揽拌控制系统还包括：输入单元，用于输入连铸 生产的工艺参数；模型构建单元，构建溫度场计算模型；跟踪单元，根据输入单元输入的工 艺参数和模型构造单元构造的溫度场计算模型追踪铸巧巧壳凝固率；确定单元，将跟踪单 元得到的铸巧巧壳凝固率为45%至70%的位置确定为揽拌位置；移动装置，将电磁揽拌装 置移动到确定单元确定的揽拌位置。
[0013] 本发明所述连铸用电磁揽拌控制方法及装置将铸巧实时溫度场计算模型、末端电 磁揽拌装置及其移动装置结合起来，不管是钢种发生变化，还是拉速发生变化，W及二冷水 量发生变化，均能实现铸巧巧壳凝固率的实时准确追踪，保证在最佳揽拌位置对铸巧施加 电磁场，有效减少中屯、疏松和中屯、偏析，提高了铸巧内部质量。
【附图说明】
[0014] 通过参考W下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将 更加明白及易于理解。在附图中：
[0015]图1是现有技术采用电磁揽拌技术生产铸巧的示意图；
[0016] 图2是本发明连铸用电磁揽拌控制方法的流程图；
[0017]图3是本发明连铸用电磁揽拌控制方法中构建溫度场计算模型的方法的流程图；
[0018] 图4是本发明连铸用电磁揽拌控制方法中构建铸巧凝固传热模型的坐标系的示 意图；
[0019] 图5是本发明通过构建的溫度场计算模型追踪铸巧巧壳凝固率方法的流程图；
[0020] 图6是本发明连铸用电磁揽拌控制系统的构成框图；
[0021] 图7是本发明连铸用电磁揽拌控制系统中移动装置的示意图；
[0022] 图8a和8b是根据本发明连铸用电磁揽拌控制方法及装置一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐 述了许多具体细节。然而，很明显，也可W在没有运些具体细节的情况下实现运些实施例。 在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备W方框图的形式示出。
[0024] 下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。
[00对图2是本发明连铸用电磁揽拌控制方法的流程图，如图2所示，所述连铸用电磁揽 拌控制方法包括：
[00%] 在步骤S210中，构建溫度场计算模型，其具体过程将在图3的描述中进行详细说 明；
[0027] 构建了溫度场计算模型W后，在步骤S220中，通过构建的溫度场计算模型追踪铸 巧巧壳凝固率，具体地，将在图5的描述中进行详细说明；
[0028] 得到实时的铸巧巧壳凝固率W后，在步骤S230中，根据铸巧巧壳凝固率确定揽拌 位置，其中，所述揽拌位置为铸巧巧壳凝固率为45 %至70 %的位置；
[0029] 确定了揽拌位置W后，在步骤S240中，将电磁揽拌装置移动到上述揽拌位置，对 该位置的铸巧施加电磁场。
[0030] 上述连铸用电磁揽拌控制方法采用溫度场追踪铸巧巧壳凝固率确定揽拌位置和 将揽拌装置移动到该揽拌位置相结合的电磁揽拌控制方法，保证在最佳揽拌位置对铸巧施 加电磁场，减少了铸巧的疏松、缩孔、偏析等铸巧内部质量缺陷，改善铸巧内部质量，达到提 高成材率和产品质量，减少废巧的目的。
[0031]图3是本发明连铸用电磁揽拌控制方法中构建溫度场计算模型的方法的流程图， 如图3所示，所述构建溫度场计算模型包括：
[0032] 首先，在步骤S310中，建立铸巧凝固传热模型，图4示出了铸巧凝固传热模型的坐 标系，Z方向为拉巧方向，由于拉巧方向上的溫度梯度变化不大，忽略拉巧方向中的热扩散 效应，采用铸巧二维非稳态传热拉格朗日（Lagrangian)微分方程描述铸巧凝固传热模型：
[0033]
[0034] 其中，P是钢液固相和液相密度，t是时间，T溫度，H是热洽，单位KJ. kg1;;CP 是比热，单位J. kgI.°C1，A是导热系数，单位w.ml.°C1。
[0035] 然后，在步骤S320中，设定上述铸巧凝固传热模型求解过程中的假设条件，其中， 所述假设条件包括：1)通过放大导热系数方法来体现钢液在结晶器内的强烈流动对传热 的影响；2)钢液固相和液相密度视为常数P;3)热物性参数，导热系数A、比热Cp均视 为溫度的函数；4)将合金的凝固溫度视为常数，凝固开始的溫度为液相线溫度Tl,凝固结束 的溫度为固相线溫度L，Tl和Tg由合金成分确定。
[0036] 设定了铸巧凝固传热模型求解过程中的假设条件后，在步骤S330中，设定铸巧凝 固传热模型的初始条件和边界条件，其中，
[0037] 初始条件为：结晶器弯月面钢水溫度与诱铸溫度相同，取中包溫度；
[0038] 结晶器段边界条件为：
[0039] -AV7'.n=f W40] 其中，n是铸巧表面的外法线方向；q是热流密度，单位W/m2;
[0041]二冷段边界条件为：-ivr?n'= //(r-r,)
[00创其中，T"为环境溫度，h为铸巧表面与周围环境的传热系数，单位KW.m2.°CU=a+b/，其中，a和b是常数，W是水流密度，单位为I.m2.SI,指数C取值0. 4至0. 7。
[0043] 图5是本发明通过构建的溫度场计算模型追踪铸巧巧壳凝固率方法的流程图，如 图5所示，所述通过构建的溫度场计算模型追踪铸巧巧壳凝固率方法包括：
[0044] 首先，在步骤S510中，根据连铸生产的工艺参数和溫度场计算模型，实时计算铸 巧的溫度分布，其中，工艺参数为连铸生产钢种、中包溫度、拉巧速度、断面尺寸、过热度、结 晶器水量、结晶器水溫差、二冷各区水量、铸巧总厚度等；
[0045] 得到铸巧的溫度分布情况后，在步骤S520中，根据铸巧厚度方向的溫度分布情 况，利用钢种的液相溫度和固相溫度确定铸巧凝固壳厚度，具体地，首选根据钢种中各 兀素的含重确定钢种的液相线溫度Tl和固相线溫度TS，其中，钢种的液相线溫度Ti= 1599°C-107*( % 0-26. 6*( %Si)-6