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板坯连铸表面目标温度值二冷动态控制 大连重工·起重集团有限公司设计研究院 王叶婷 清华大学机械系 孙猛 摘要:详细阐述了180mm,200mm×1100mm双流板坯铸机表而目标温度值二冷动态控制的原理、遵循的原则及表而目标温度值的确定，探讨了二冷动态控制系统的开发，为今后新建与改造连铸机提供了完整的控制技术。 关键词:双流板坯连铸;二冷动态控制系统;表而目标温度值;二冷冶金原则;钢种高温力学性能。 概述 近年，我公司与清华大学合作，为德龙钢铁有限公司2双流板坯铸机提供了一冷动态控制系统VisualCast，即表面目标温度值动态控制系统。 VisualCast控制系统首先根据铸机特性、生产钢种的高温力学特性和一冷冶金原则制定一冷区 各段的铸坯表面目标温度值;连铸生产中根据钢种、铸坯断面尺寸、中间包钢水温度、拉坯速度、结品器传热、一冷水量等参数的变化，应用铸坯传热凝固数学模型，每隔一个时间段，在线计算一次一冷各段的铸坯表面温度;用计算得到的铸坯实际表面温度与预先设定的铸坯表面目标温度值进对比，根据与设定的目标值的差值结果，动态地改变一冷各回路的冷却水量，使铸坯的实际表面温度与目标表面温度相吻合，从而维持铸坯表面温度的合理性与均匀性，提高铸坯质量。该过程称为在线动态配水，属于一级配水技术，是现代连铸核心技术。文章针对该技术所做的研究和实进行总结介绍。 典型钢种表面目标温度值的确定 铸坯表面目标温度是指特定的铸机、特定的钢种，在一定拉速下的铸坯表面最佳的温度分布。目标温度与铸机结构、一冷区冶金原则及钢种的高温力学性能密切相关。合理的表面目标温度，应满足所浇铸钢种在目标浇铸温度和常用工作拉速时的表面温度变化规律。能够减少铸坯表面裂纹，改善铸坯内部裂纹和中心偏析，提高铸坯质量，对实际生产中二冷制度的制定和二冷动态控制具有重要的意义。 铸机特性 180mm , 200mm x 1100mm板坯连铸机在满足用 户要求的生产钢种、产品规格及年产量等基本工艺 参数前提下进行总体设计，确定铸机机型和铸机基 本弧半径、辊列等参数，划分一次冷却区。板坯连铸 机辊列如图1所示。 该板坯连铸机_次冷却区共分为8个区14条回路，具体划分详见表1。基于铸机结构和一冷冶金原则制定合理的表面目标温度，只需确定沿拉坯方向若干个控制点的目标温度。每个回路设置一个目标温度点，目标温度点选择在各个一次冷却区的终点位置处，共8个点。每条回路均设有电磁流量计和气动调节阀分别检测和控制水流量。电磁流量计检测各回路冷却水的实际流量，并将流量信号变送至 上位机PLC;通过PID算法动态得出达到目标温度时各个回路所需的实际水量。气动调节阀根据上位机PLC的指令调节各回路气动阀的开启度，进而调节各回路的冷却水流量。 二冷冶金原则 连铸一冷区一冷配水制度的制定必须满足以下 基本原则: 铸坯完全凝固点距离定尺切割点至少2米。 矫直区矫直点处铸坯表面温度应控制在 900℃以上;避开低延性区温度，以免矫直时铸坯表面产生横向裂纹。 铸坯运行方向表面I度回升控制在100℃/m表面温度的过度回升会在凝固前沿产生过大的张应力，应力超过凝固前沿的断裂强度将产生内部裂纹。铸坯接近凝固完毕时，过大的温度回升会产生中心偏析和中心裂纹。 铸坯运行方向表面冷却速度控制在150℃/m以下。表面快速冷却会使铸坯表面处于张应力状态，从而可能扩大己形成的裂纹，并在表面温度处于低延性区域时产生新的裂纹。 结品器出日处铸坯凝固壳厚度保证在8~15 mm左右，以避免发生漏钢事故。 一冷区铸坯表面温度波动范围在850~1150℃范围内，波动范围越小越好，最好保持稳定。 钢种的高温力学性能 钢种的高温力学性能是制定铸坯在二冷各区的表面目标温度的基本依据，由于各钢铁企业对相同钢种化学成分的控制范围有所不同，钢种的高温力学性能一般通过高温力学实验的方法得到。不同钢种按照高温力学实验的要求做出试样，对试样与铸坯关系、试样在铸坯上的取样位置以及试样的尺寸数量等均有严格的要求。同时要求取试样的铸坯的工艺条件包括钢种成分、拉速及浇注温度等都要做详细记录。 将德龙钢铁公司经常生产的钢种将德龙钢铁公司经常生产的钢种08Al、12MnCuCr、20MnSi、X60、Q195、Q215、Q235和45, 号钢，按照清华大学计算机辅助铸造实验室Gleeble拉仲实验试样要求做出连铸坯试样。结合实际连铸工艺特点，将连铸坯试样置于Gleeble实验机上在不同温度下进行拉仲实验，如图2,图3所示 通过Gleehle高温力学性能实验，测定钢种在不同温度下的断面收缩率和拉仲强度，得出不同钢种的高