西安神力小組謝治鵬第二次作業(yè)

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1、2010年第3期重工與起重技術(shù)No.32010總第27期HEAVYINDUSTRIAL﹠HOISTINGMACHINTRYSerialSerialNo.27板坯連鑄表面目標(biāo)溫度值二冷動(dòng)態(tài)控制大連重工·起重集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院王葉婷清華大學(xué)機(jī)械系孫猛-5-2010年第3期重工與起重技術(shù)No.32010總第27期HEAVYINDUSTRIAL﹠HOISTINGMACHINTRYSerialSerialNo.27摘要:詳細(xì)闡述了180mm,200mm×1100mm雙流板坯鑄機(jī)表而目標(biāo)溫度值二冷動(dòng)態(tài)控制的原理、

2、遵循的原則及表而目標(biāo)溫度值的確定，探討了二冷動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的開發(fā)，為今后新建與改造連鑄機(jī)提供了完整的控制技術(shù)。關(guān)鍵詞:雙流板坯連鑄;二冷動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng);表而目標(biāo)溫度值;二冷冶金原則;鋼種高溫力學(xué)性能。1.概述近年，我公司與清華大學(xué)合作，為德龍鋼鐵有限公司2"雙流板坯鑄機(jī)提供了一冷動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)VisualCast，即表面目標(biāo)溫度值動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)。VisualCast控制系統(tǒng)首先根據(jù)鑄機(jī)特性、生產(chǎn)鋼種的高溫力學(xué)特性和一冷冶金原則制定一冷區(qū)各段的鑄坯表面目標(biāo)溫度值;連鑄生產(chǎn)中根據(jù)鋼種、鑄坯斷面尺寸、中間包鋼水溫度、拉

3、坯速度、結(jié)品器傳熱、一冷水量等參數(shù)的變化，應(yīng)用鑄坯傳熱凝固數(shù)學(xué)模型，每隔一個(gè)時(shí)間段，在線計(jì)算一次一冷各段的鑄坯表面溫度;用計(jì)算得到的鑄坯實(shí)際表面溫度與預(yù)先設(shè)定的鑄坯表面目標(biāo)溫度值進(jìn)對比，根據(jù)與設(shè)定的目標(biāo)值的差值結(jié)果，動(dòng)態(tài)地改變一冷各回路的冷卻水量，使鑄坯的實(shí)際表面溫度與目標(biāo)表面溫度相吻合，從而維持鑄坯表面溫度的合理性與均勻性，提高鑄坯質(zhì)量。該過程稱為在線動(dòng)態(tài)配水，屬于一級配水技術(shù)，是現(xiàn)代連鑄核心技術(shù)。文章針對該技術(shù)所做的研究和實(shí)進(jìn)行總結(jié)介紹。2.典型鋼種表面目標(biāo)溫度值的確定鑄坯表面目標(biāo)溫度是指特定的鑄機(jī)、

4、特定的鋼種，在一定拉速下的鑄坯表面最佳的溫度分布。目標(biāo)溫度與鑄機(jī)結(jié)構(gòu)、一冷區(qū)冶金原則及鋼種的高溫力學(xué)性能密切相關(guān)。合理的表面目標(biāo)溫度，應(yīng)滿足所澆鑄鋼種在目標(biāo)澆鑄溫度和常用工作拉速時(shí)的表面溫度變化規(guī)律。能夠減少鑄坯表面裂紋，改善鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析，提高鑄坯質(zhì)量，對實(shí)際生產(chǎn)中二冷制度的制定和二冷動(dòng)態(tài)控制具有重要的意義。a.鑄機(jī)特性180mm,200mmx1100mm板坯連鑄機(jī)在滿足用戶要求的生產(chǎn)鋼種、產(chǎn)品規(guī)格及年產(chǎn)量等基本工藝參數(shù)前提下進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定鑄機(jī)機(jī)型和鑄機(jī)基本弧半徑、輥列等參數(shù)，劃分一次冷卻區(qū)

5、。板坯連鑄機(jī)輥列如圖1所示。該板坯連鑄機(jī)_次冷卻區(qū)共分為8個(gè)區(qū)14條回路，具體劃分詳見表1。基于鑄機(jī)結(jié)構(gòu)和一冷冶金原則制定合理的表面目標(biāo)溫度，只需確定沿拉坯方向若干個(gè)控制點(diǎn)的目標(biāo)溫度。每個(gè)回路設(shè)置一個(gè)目標(biāo)溫度點(diǎn)，目標(biāo)溫度點(diǎn)選擇在各個(gè)一次冷卻區(qū)的終點(diǎn)位置處，共8個(gè)點(diǎn)。每條回路均設(shè)有電磁流量計(jì)和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥分別檢測和控制水流量。電磁流量計(jì)檢測各回路冷卻水的實(shí)際流量，并將流量信號(hào)變送至上位機(jī)PLC;通過PID算法動(dòng)態(tài)得出達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)各個(gè)回路所需的實(shí)際水量。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)上位機(jī)PLC的指令調(diào)節(jié)各回路氣動(dòng)閥的開啟度

6、，進(jìn)而調(diào)節(jié)各回路的冷卻水流量。2.2.二冷冶金原則連鑄一冷區(qū)一冷配水制度的制定必須滿足以下基本原則:（1）鑄坯完全凝固點(diǎn)距離定尺切割點(diǎn)至少2米。（2）矯直區(qū)矯直點(diǎn)處鑄坯表面溫度應(yīng)控制在-5-2010年第3期重工與起重技術(shù)No.32010總第27期HEAVYINDUSTRIAL﹠HOISTINGMACHINTRYSerialSerialNo.27900℃以上;避開低延性區(qū)溫度，以免矯直時(shí)鑄坯表面產(chǎn)生橫向裂紋。（1）鑄坯運(yùn)行方向表面I度回升控制在100℃/m表面溫度的過度回升會(huì)在凝固前沿產(chǎn)生過大的張應(yīng)力，應(yīng)力

7、超過凝固前沿的斷裂強(qiáng)度將產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。鑄坯接近凝固完畢時(shí)，過大的溫度回升會(huì)產(chǎn)生中心偏析和中心裂紋。（2）鑄坯運(yùn)行方向表面冷卻速度控制在150℃/m以下。表面快速冷卻會(huì)使鑄坯表面處于張應(yīng)力狀態(tài)，從而可能擴(kuò)大己形成的裂紋，并在表面溫度處于低延性區(qū)域時(shí)產(chǎn)生新的裂紋。（3）結(jié)品器出日處鑄坯凝固殼厚度保證在8~15mm左右，以避免發(fā)生漏鋼事故。（4）一冷區(qū)鑄坯表面溫度波動(dòng)范圍在850~1150℃范圍內(nèi)，波動(dòng)范圍越小越好，最好保持穩(wěn)定。1.3鋼種的高溫力學(xué)性能鋼種的高溫力學(xué)性能是制定鑄坯在二冷各區(qū)的表面目標(biāo)溫度的基本

8、依據(jù)，由于各鋼鐵企業(yè)對相同鋼種化學(xué)成分的控制范圍有所不同，鋼種的高溫力學(xué)性能一般通過高溫力學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法得到。不同鋼種按照高溫力學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求做出試樣，對試樣與鑄坯關(guān)系、試樣在鑄坯上的取樣位置以及試樣的尺寸數(shù)量等均有嚴(yán)格的要求。同時(shí)要求取試樣的鑄坯的工藝條件包括鋼種成分、拉速及澆注溫度等都要做詳細(xì)記錄。將德龍鋼鐵公司經(jīng)常生產(chǎn)的鋼種將德龍鋼鐵公司經(jīng)常生產(chǎn)的鋼種08Al、12MnCuCr、20MnSi、X60、Q195、Q215、Q2