一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明適用于煉鋼連鑄領域，提供一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法及裝置，所述方法包括計算結晶器上口位置錐度；計算結晶器長度方向的總錐度；根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。通過本發明方案制得的結晶器，其內鑄坯的坯殼與結晶器壁面在任何位置都保持良好接觸，實現了鑄坯與結晶器間高的傳熱效率，從而改善了鑄坯質量，提升了拉坯速度，為實現高效連鑄提供了重要保證。
【專利說明】一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于煉鋼連鑄領域，尤其涉及一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法及裝置。
【背景技術】
[0002]結晶器是連鑄機的心臟，而制定結晶器錐度是結晶器設計過程的核心，其制定的合理性直接決定著連鑄機可實現的拉速范圍和所澆鑄的鑄坯質量。結晶器錐度若設置得過小，則會使得坯殼和結晶器壁面間容易產生氣隙，從而影響鑄坯與結晶器之間的傳熱，導致結晶器內坯殼的不均勻生長，這種坯殼生長過程的不均勻性反過來會加劇坯殼和結晶器壁面間的氣隙產生，進而產生諸如表面縱裂等鑄坯質量問題；結晶器錐度若設置得過大，則會加劇對結晶器銅板的磨損，同時增大拉坯阻力，進而產生諸如表面橫裂等鑄坯質量問題；而所有這些由于錐度設置不合理帶來的影響均會對拉坯速度產生限制作用。為此，合理地制定連鑄過程中結晶器的錐度具有非常顯著的現實意義。
【發明內容】
[0003]鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法及裝置，旨在解決現有技術方案中由于錐度設置不當，使得結晶器內鑄坯的坯殼與結晶器壁面接觸不良好，影響鑄坯質量的技術問題。
[0004]一方面，所述結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法包括下述步驟:
[0005]計算結晶器上口位置錐度；
[0006]計算結晶器長度方向的總錐度；
[0007]根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。
[0008]另一方面，所述結晶器上基準拋物線連續錐度獲取裝置包括:
[0009]上口錐度計算單元，用于計算結晶器上口位置錐度；
[0010]總錐度計算單元，用于計算結晶器長度方向的總錐度；
[0011]錐度分布計算單元，用根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。
[0012]本發明的有益效果是:本發明基于熱鑄坯在結晶器內的拉坯過程的理論基礎，以結晶器長度方向上的總錐度為出發點，得到上基準拋物線連續錐度的連鑄結晶器，結晶器內鑄坯的坯殼與結晶器壁面在任何位置都保持良好接觸，實現了鑄坯與結晶器間高的傳熱效率，從而改善了鑄坯質量，提升了拉坯速度，為實現高效連鑄提供了重要保證。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明實施例提供的結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法的流程圖；
[0014]圖2是本發明實施例提供的結晶器縱剖結構圖；
[0015]圖3是實例一中距結晶器上口位置和結晶器內腔尺寸邊長Sx的曲線關系圖；
[0016]圖4是實例二中距結晶器上口位置和結晶器內腔尺寸邊長Sx的曲線關系圖；
[0017]圖5是本發明實施提供的結晶器上基準拋物線連續錐度獲取裝置的結構方框圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0019]為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0020]圖1示出了本發明實施例提供的結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法流程，為了便于說明僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0021]本實施例提供的結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法包括下述步驟:
[0022]步驟S101、計算結晶器上口位置錐度；
[0023]步驟S102、計算結晶器長度方向的總錐度。
[0024]參照圖2所示的結晶器縱剖結構，并按照圖示建立XYZ坐標系，坐標原點的選擇應使得求得的T1和T的值符合當前所澆鑄鋼種在結晶器內的凝固收縮特性。根據鑄坯凝固符合平方根定律，且結晶器尺寸變化與鑄坯收縮相當，并根據結晶器錐度的定義可得到結晶器上口位置錐度和總錐度的表達式分別如公式(I)和公式(2)所示:
[0025]?' 二~/=χ|0,(I)
[0026]r =^lxlO5(2)
aL
[0027]其中k為鋼種系數，通常取O?20mm1/2，a為結晶器上口邊長，X1為結晶器上口坐標，X2為結晶器下口坐標，L為結晶器總長度。
[0028]步驟S103、根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。
[0029]由公式⑴可得:
[0030]k 二xlO 5(3)
[0031 ] 此外，存在幾何關系:
[0032]L = X2-X1(4)
[0033]結合公式⑵、公式(3)和公式⑷可得:
[0034]==+(5)
[0035]由此可得:
[0036]2Τ? = Τ(^^+Ε)
[0037]進一步可知:
[0038]^=?—I(6)
X! K^T1-T)
[0039]聯立公式(4)和公式(6)，可得:
T1L{2Τ-Τ? L
[0040]=-, X,=-----(7)
I 4^(7；-Γ): 47；(7；-ηΚ }
[0041]代入公式(3)，可得:
, TT:lyfI ,
[0042]k-^m^rw(8)
[0043]根據結晶器錐度的定義，結合公式(7)和公式(8)，可得到結晶器內任意位置處的錐度Tx為:
[0044]
r 2k(^x]+x+Ax-^T~x) 2k(^T^Tx-^~x\ u^ Iki
I —-X 10 — — - X 10 — — i^J-\- x\ X I (?
a{Xy + χΛ- Ax- X)a yΔ又Ja xβ
tj4l i
"2 擬 T'-r!(9)
_ T'Tyfl1、抓T'-T) I~T1L —+x ]j47；(7；-7J + X
[0045]最后根據結晶器長度方向的連續錐度分布，制得相應的結晶器。在使用此結晶器進行煉鋼連鑄時，結晶器內鑄坯的坯殼與結晶器壁面在任何位置都保持良好接觸，實現了鑄坯與結晶器間高的傳熱效率，從而改善了鑄坯質量，提升了拉坯速度，為實現高效連鑄提供了重要保證。
[0046]進一步作為優選的，本實施方法還包括下述步驟:
[0047]步驟S104、根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的結晶器內腔邊長。
[0048]在步驟S103中，根據得到的上口位置錐度和總錐度計算在長度方向上結晶器的錐度分布，可以通過錐度分布確定結晶器的結構。當然也可以通過結晶器的內腔邊長分布來確定結晶器的結構。在本優選步驟中，通過上口位置錐度和總錐度計算結晶器內腔邊長分布。
[0049]根據公式(7)和⑶可以計算得到距離結晶器上口距離為X處的內腔邊長Sx如下:
[0050]
S = a - 2k (yjx' + λ - J
-J1 { I T2l , χ I T2L U (10)
[0051]下面給出兩個具體計算實例。
[0052]實例一:
[0053]澆鑄高碳鋼，鑄坯規格為200mmX 200mm的方坯，結晶器長度為900mm，結晶器上口尺寸為203.27mm，結晶器上口位置為37.5mm。
[0054]由上述分析可知，L = 900mm, a = 203.27mm, X1 = 37.5mm, x2 = 937.5mm ;相應地取 k = 0.0385mm1/2。
[0055]1.1計算結晶器上口位置錐度T1:
[0056]Ti = x l O =3.09 %/m
[0057]1.2計算結晶器長度方向上的總錐度T:
2k(Jx, -J^1)
[0058]T= ~V " 7 xlO5 =1,03 %/m
aL.
[0059]1.3計算距上口任意位置處χ的結晶器內腔邊長Sx:
[0060]Sx = 203.7411-0.07693^37.5+a- mm.
[0061]1.4計算距上口任意位置處χ的任意位置處的錐度Tx:
τ 18.9223 0//
[0062]Tx = ,%/m
ν37.5 + χ.
[0063]距結晶器上口位置χ和結晶器內腔尺寸邊長Sx的曲線關系如圖3所示。
[0064]實例二:
[0065]燒鑄合金鋼，鑄還規格為600mmX 600mm的方還，結晶器長度為900mm,結晶器上口尺寸為610.73mm，結晶器上口位置為37.5mm。
[0066]由上述分析可知，L = 900mm, a = 610.73mm, X1 = 37.5mm, x2 = 937.5mm ;相應地取 k = 0.1346mm1/2。
[0067]2.1計算結晶器上口位置錐度T1:
k
[0068]T1 = ^-J= xlO5 =3.6 %/m ；
[0069]2.2計算結晶器長度方向上的總錐度T:
[0070]τ 二Μ xi0^, 2 %/m ;
aL
[0071]2.3計算距上口任意位置處χ的結晶器內腔邊長Sx:
[0072]5； = 612.3790- 0.2693^37.5 + Y mm ；
[0073]2.4計算距上口任意位置處χ的錐度Tx:
「 ? τ 22.0454 0/,
[0074]7 m。
[0075]距結晶器上口位置χ和結晶器內腔尺寸邊長Sx的曲線關系如圖4所示。
[0076]另外，如圖3所示，本發明實施例還提供了一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取裝置，包括:
[0077]上口錐度計算單元31，用于計算結晶器上口位置錐度；
[0078]總錐度計算單元32，用于計算結晶器長度方向的總錐度；
[0079]錐度分布計算單元33，用根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。
[0080]優選的，所述裝置還包括:
[0081]內腔邊長計算單元34，用于根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的結晶器內腔邊長。
k
[0082]其中，所述結晶器上口位置錐度i =其中k為鋼種系數，a為結晶器上口邊長，X1為結晶器上口坐標。
[0083]所述結晶器長度方向的總錐度Τ=2?Χ? ~^)Χ10-,其中X2為結晶器下口坐
aL
標，L為結晶器總長度。
t__ij4Z__?__
[0084]所述距離上口任意位置處的錐度X— 2擬7；-T) I—~TrL ’其中
-7-Γ + ^
^47； (7；-7)
χ為在長度方向離上口的距離長度；所述距離上口任意位置處的結晶器內腔邊長
。_ J1 7^7VZ ( ITl~ ITrL~? ,1A—5、
S—d I—II—；-—~l.χ— 1-；-— χ 1 。
' [γτ{τ,-τ)^ J
[0085]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取方法，其特征在于，所述方法包括: 計算結晶器上口位置錐度； 計算結晶器長度方向的總錐度； 根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述方法還包括: 根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的結晶器內腔邊長。
k
3.如權利要求2所述方法，其特征在于，所述結晶器上口位置錐度?= ;χ105，其中k為鋼種系數，a為結晶器上口邊長，X1為結晶器上口坐標。
4.如權利要求3所述方法，其特征在于，所述結晶器長度方向的總錐度Γ=24/^-ν.ν)χ1ο5,其中X2為結晶器下口坐標，L為結晶器總長度。
aL
5.如權利要求4所述方法，其特征在于，所述距離上口任意位置處的結晶器內腔邊長 ,I~ ( I ^I ο \ 、S= a 1.丁'丁、1 ~TL s+x- ~T L、xlO 5，其中X為在長度方向離上口 I7^4沿—Γ) 和似-r)J J刀仕長皮力丨」尚的距離長度。
6.如權利要求4所述方法，其特征在于，所述距離上口任意位置處的錐度t__pVl___I""2ν/Γ(^-Τ) I T2L + χ ’其中X為在長度方向離上口的距離長度。
χ
7.一種結晶器上基準拋物線連續錐度獲取裝置，其特征在于，所述裝置包括: 上口錐度計算單元，用于計算結晶器上口位置錐度； 總錐度計算單元，用于計算結晶器長度方向的總錐度； 錐度分布計算單元，用于根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的錐度。
8.如權利要求7所述裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 內腔邊長計算單元，用于根據所述上口位置錐度和總錐度，計算在長度方向距離上口任意位置處的結晶器內腔邊長。
【文檔編號】B22D11/057GK104128575SQ201410400711
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】陳洪智, 徐永斌 申請人:中冶南方工程技術有限公司