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动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用

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轻压下技术在连铸中的应用及研究

轻压下技术在连铸中的应用及研究

T H EMAL TRAC KIN G[6 ] ,它们也能模拟连铸过 好[8 ,9 ] 。
程中的非稳态情况 ,实时地给出液相穴末端位置 和液相穴的形状 ,但只是离线模型 。
2 轻压下技术的应用效果
扇形段技术最先进的是奥钢联的 SMA R T
轻压下技术在板坯连铸中应用非常普遍 ,在
扇形段和西马克公司的 Cyberlink 扇形段 。其中 方坯连铸中特别是大方坯连铸中的应用也得到了
由于动态轻压下比静态轻压下能更好地改善 铸坯内部质量 ,因此现阶段关于轻压下技术的研 究多集中于动态轻压下 。动态轻压下技术主要由 热跟踪模型 、自动调节系统和能够实现远程控制 的扇形段 3 个部分组成 。其中热跟踪模型和自动 调节系统是控制系统 ,它们能在浇铸过程中 ,根据 浇铸工艺条件 (钢种 、浇铸速度 、冷却水量等) 实时 计算出液芯及两相区位置和目标辊缝 。远程控制 扇形段则是执行系统 ,它根据指令动态调整液压 缸压力设置 ,改变辊缝和压下量 ,从而保证非稳态 浇铸的轻压下效果 。
1 轻压下技术的发展过程
轻压下技术是在收缩辊缝技术的基础上发展 而来 ,它是通过在连铸坯液芯末端附近施加适当 压力 ,产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩 量[3] 。一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内 部空隙 ,防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中 心横向流动 ;另一方面 ,轻压下所产生的挤压作用 还可以促进液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方 向反向流动 ,使溶质元素在钢液中重新分配 ,从而 使铸坯的凝固组织更加均匀致密 ,起到改善中心 偏析和减少中心疏松的作用 ,如图 1 所示 。
轻压下 技 术 出 现 之 初 并 没 有 静 态 和 动 态 之 分 。直到 20 世纪 90 年代中后期 ,随着远程控制 技术的进步 ,才提出了动态轻压下的概念[4] 。静 态轻压下是浇铸前预先设定好辊缝 ,按照设定的

轻压下技术在高碳钢方坯连铸中的应用

轻压下技术在高碳钢方坯连铸中的应用
钢 方 坯 时 ，受 高碳 坯 凝 固收 缩 又 使 得 富 集 溶 质 元 素 的 钢 液 不 断 向铸 坯 中心 附近 补 充 并 凝 固 ，从 而 形 成
了溶 质 含 量 中 心 高 、周 围低 的 分 布 状 态 ，即 中心
“ 晶桥 ” 构 的 阻 隔 ，下 部 的 钢 液 在凝 固收 缩 过 程 结 将 得 不 到上 部 钢 液 的 补 充 。 在 这 种 情 况 下 ，常 常
Ｌｉｏ Ｙｏｎ ｏ ｎｇ ａ ｇｓ
（ ｕ ａ ｒｎ ＆ Ｓｅ ｌ ｒ ） Ｗ ｈ ｎ Ｉｏ ｔｅ ｐ． Ｃｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｅ ｔ ｒ ｌ ｅ ｓ ｇ ｅ ａ ｉｎ ｏ ａ ｂ ｎ ａ ｄ ｏ ｈ ｒｅｅ ｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｓａ ａ ｅ ｎ ｓｒ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｉ ｅ ｒ ｇ ｔ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｅ ｌｍ ｎ ｓ ｉ ｈ ｌ ｂ ｈ ｓ ｂ ｅ ｎ ｏ ｃ ｄ ａ ｔｃ ｌ ｌ ｖ ａ ｅ ｎ ｈ ｉ ｋ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｔ ｒｐ ｒ ｓｔ ｒ ａ ｌ ｅ ｕ ｅ ｉ ｃ ｈ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉａ ｌ ａ ｌ ｉ ｔ ｄ ａ ｄ ｓ ｒ ｎ ａ ｅ ｃ ｖ ｔ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｏ ｏ ｉｙ ｇ ｅ ｔ ｒ ｄ ｃ ｄ ｓｎ ｅ ｔ ｅ ｉ ｌ — ｙ ｅ ｙ ｙ ｍ ｍ ｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｔ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ ｅ ｈ ｇ ａ ｂ ｎ ｓｅ ｌｂｏ ｍ ｏ ｔｎ ｏ ｓ ｃ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｉ ｆｔ ｅ ｓ ｆ ｅ ｕ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｈ ｉ ｈ ｃ ｒ ｏ ｏ ｏ ｔ ｅ ｌ ｏ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔ ｎ ｉ ｔ ｅ ｏ ｋ ｃ ｕ ｉ ｇ Ｃｈ ｎ ｅ ｌ ｆ ｉ ｎ ａ ｄ Ｐ ｈ ｎ ｒ ｆＰ Ｓ ｎ５Ｓ ｅｌ Ｗ ｒ ｓ ｉ ｌ ｄ ｎ ｉ ａ Ｓｔ ｅ ｗａ ｎ ｏ ａ ｇ ｗｏ ｋ ｏ Ｏ ＣＯ ｎ Ｋｏ ｅ ． — ｎ ｏ Ｔａ ｉ ｒ ａ Ｒｅ ｓ ｉｓｓ ｏ ｔ ａ ｌｈ ｕ ｈ ｔ ｅ ｅ ｉ ｔｌ ｓ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌｌ ｉ ｔｏ ｎ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｅ ｈ ｏ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔａ ｔ ｏ ｇ ｈ ｒ ｓ ｓ ｉ ｏ ｅ ｈ ｉａ ｉ ｔ ｉ ｎ ｉ ｐ ｌ ｔ ｆｔ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ — ｌ ｍ ａ ｃ ｏ ｇ ｎ ｏ ｔ ｅ ｂ ｌ ｔｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｃ ｓ ｉ ｇ ｙ ｔｉ ｐ ｏ ｉ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ ａ ｉ ｅ ａ ｐ ｏ ｃ ｏ ｔ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｎ ｙ ｉ ｔ ｈ ｉ ｅ ｏ ｔ ｕ ａ ｔｎ ｅ ｒ ｖ ｄ ｓ ａ ｌｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ａ ｈ ｔ ｈ ｌ ｕ ｔ ｖ ｍ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｏ ｈ ｏ ｔｎ ｏ ｓ ｃ ｓ ｉ ｇ ｂ ｌ ｔ ． ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔｎ ｉ ｅ ｓ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｇ ａ ｂ ｎ ｓ ｅ ｌ ｂ ｌ ｔ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔ ｇ ｓ ｆ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｃ ｎ ｅ ｉ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｉ ｈ ｃ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｅ ｏ ｔｎ ｏ ｓ ｃ ｓ ｉ ｏ ｔ ｅ ｕ ｔ ｅ ｔ ｒ ｌ ｌ ｎ ｏ ｎ

动态轻压下技术的应用

动态轻压下技术的应用
分类 名称 20世纪70年 代末 静态轻压下 20世纪80年 代末 20世纪90年 代初 20世纪90年 代末 小辊径分节辊扇 形段(图） 人为鼓肚轻压下 技 术 （ ISBR ） （图） 圆盘辊轻压下 （DRSR）（图） 液压夹紧式扇形 段（图） 日 本 NKK 首 先 应 用 ， 而后在全世界推广 日本NKK 产生时间 技术名称 应用
◆液压夹紧式扇形段
动态轻压下技术要求快速远程调整铸辊的辊缝值， 以实现随着凝固末端位臵的变化进行轻压下。 目前铸坯的辊道采用段式结构，一段内包括7对左 右的辊子；采用液压驱动系统，既保证速度，又保证 精度。 扇形段以奥钢联公司的SMART扇形段和西马克公司
的Cyberlink扇形段为代表，两者的结构虽不完全相同，
内外被广泛应用。
轻压下机理
通过在连铸坯液芯末端附近施加压力，产生一定 的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。 ◆可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间 富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向流动； ◆轻压下所产生的挤压作用促进液芯中心富集溶质元素 钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新 分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密。
表 轻压下压下方式分类
类别
名称
方式
图例 应用 范围 板坯 方坯 圆坯 特点
机械应力轻 压下 Mechanical Soft Reduction
辊式 轻压 下
消除中心缺陷效果良 好，投资经济，有效
连续 锻压 式压 下 凝固 末端 强冷 技术
大方坯
消除中心缺陷效果好； 设备庞大，投资和维 护成本高
热应力轻压 下 Thermal Soft Redction
◆ q1区的收缩则将导致富集
杂质元素钢液的集中，从 而促进中心偏析的形成。 fs=0 凝固末端两相区示意图 fs=1

动态轻压下技术在连铸中的应用

动态轻压下技术在连铸中的应用

Abstrac t: The princ iple and som e m odes of so ft reduction techn ique o f fina l stage of solid ification we re briefed. T he m ain techno log ical param eters of the technique w ere ana lyzed and d iscussed , such as po sition o f so ft reduction, so ft reduction ra tio , to tal so ft reduction am ount, so ft reduction rate, casting speed and so on. The application results o f th is techno logy w ere compared. It is concluded that th is techno logy is effec tive to abate centra l segrega tion, im prove qua lity o f produc t and pro duce high va lue added product. K ey word s: dynam ic soft reduction; cen tral seg regation; interna l soundness
202. 00
a 50%
b 95%
10
辊缝值 结晶器上口 结晶器下口 垂直段入口 垂直段出口 矫直一段入口 水平一段入口 水平末段出口 压下量 /mm 出口实际辊缝值 压下位置固相率
连铸
表 3 250mm 厚辊缝及压下参数值 Table 3 Param eters of 250mm th ick roll gap and redu ction

安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下控制系统

安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下控制系统

安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下
控制系统
成果简介
方坯连铸机动态轻压下控制系统能够实现对在线铸坯进行适当压下，以解决高拉速条件下的铸坯中心偏析、中心缩孔问题，提高铸坯的内部质量。

系统主要由铸坯凝固传热模型、二冷动态配水控制模型、轻压下动态控制模型三部分组成，其中铸坯凝固传热模型能够根据实时工艺条件计算在线铸坯当前的温度分布；二冷动态配水控制模型能够根据中包钢水温度、拉速的变化对二冷水量实时动态调节，优化铸坯冷却条件，提高铸坯质量；轻压下动态控制模型能够根据铸坯凝固特点选择最优的压下制度对铸坯进行压下操作，优化铸坯内部质量。

成熟程度和所需建设条件
成熟程度：本控制系统已在苏钢应用，使用效果较好。

所需建设条件：本控制系统需要在连铸机上配置动态压下装置。

社会经济效益分析
采用方坯动态轻压下技术后，显著的提高了铸坯内部质量，尤其是对轴承钢、弹簧钢等高附加值钢种，有力的保证了最终产品的质量，提高了企业的经济效益。

应用轻压下技术提高连铸坯质量的研究

应用轻压下技术提高连铸坯质量的研究

采用优化的连铸轻压下工艺生产的试验轴承钢连铸坯中心碳 偏析指数平均达到1.09级，中心疏松平均0.94级，一般疏松 平均0.87级，缩孔平均0.47级。与攻关前的指标相比：中心 碳偏析平均降低0.11，中心疏松平均降低1.86级，缩孔平均 降低1.53级。各项指标达到项目考核技术指标。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 技术报告
青海省重大科技攻关项目 验收及成果鉴定报告
应用轻压下技术 提高连铸坯质量的研究
项目编号：2004-G-110 管理部门：青海省科学技术厅 承担单位：西宁特殊钢股份有限公司 协作单位：青海博世冶金研究所
1.1 项目简介 高碳的轴承钢、弹簧钢、碳素工具钢是西宁特钢的主导产品， 其年产量约占西钢年总产量的20％，在国内占有较大的市场份额。 长期以来，西钢一直采用模注工艺生产这些钢。模注工艺生产的钢 成材率低，生产成本高，表面质量差；采用连铸工艺生产的特殊钢 表面质量好，成材率显著提高，极大地节约生产成本，因此，连铸 成为当今特殊钢生产的主流。 西宁特钢于1997年引进美国康卡斯特的合金钢大方坯连铸机， 经过调试、试生产于1999年开始生产轴承钢、弹簧钢、碳素工具钢 等高碳的特殊钢。虽然连铸钢的表面质量较模注钢有了很大的改善 ，但因高碳钢固液两相区较其它钢种宽，在连铸坯的凝固过程中由 于选分结晶和凝固收缩导致富集溶质的钢液向中心的宏观流动而引 起中心偏析，同时由于枝晶“搭桥”，下部钢液在凝固收缩过程中 得不到上部钢液的补充，形成残余缩孔和中心疏松等缺陷，并伴随 产生中心的正或负偏析。
二冷技术 特殊钢连铸的冷却制度目前普遍采用的仍是以弱冷为主， 弱冷不仅仅是降低比水量，更重要的是根据钢种特性合理 分配各段比水量。
凝固末端液芯压下技术
为解决高碳钢连铸坯凝固过程中，由于导辊之间铸坯产生鼓 肚引起的坯壳内容积变化和补偿凝固收缩，导致因残留钢液 的宏观流动引起的中心偏析，对液相穴附近进行压下处理， 具体方法一般有以下四种：

板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性实现

板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性实现

板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性实现阐述了梅钢2#板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性架构过程，提出了一种软件故障自主恢复与硬件热备冗余相结合的高可用性系统架构方案，并结合实际生产过程分析了备机切换过程中检查点数据的可用性，最后给出了系统故障测试结果。

实际说明，系统投产以后运行稳定，到达了预期目标。

连铸过程对连铸坯实施轻压下操作是消除中心偏析、提高连铸坯内部质量的有效手段。

在着力开发此技术的工艺控制核心模型的同时，控制系统的稳定性和安全性问题也显得尤为重要。

针对连铸生产过程的实时性和连续性，在****集团梅山钢铁股份公司2#连铸机动态轻压下过程控制系统开发过程中，通过高可用性架构，将系统故障时间控制在lh∕a 内。

在系统硬件架构方面采用两台服务器和磁盘阵列柜建立双机热备系统；软件架构方面利用系统管理模块，对系统开展监控和管理，增加了软件本身的自主恢复能力。

1系统的高可用性架构动态轻压下过程控制系统采用双节点群集模式架构：当系统工作时，工作节点对外提供服务，备用节点监控工作节点运行情况，不参与对外服务。

当工作节点出现异常时，备用节点主动接收工作机的工作，继续对外提供服务，从而保证系统的不间断运行。

原来的工作节点开展故障处理后，根据预先设定的配置命令以人工或自动的方式切回系统，经过与当前工作节点数据同步后，以备用节点身份继续运行，与工作节点开展心跳信息交互。

系统的硬件架构见图1,由两台配置一样的IBMXSerieS 346服务器构成群集服务节点。

节点间通过千兆以太网心跳线直连，传递心跳信息互相检测。

两台服务器在本地磁盘上各自运行操作系统(Windows Sever 20**),用户文件和数据保存在独立于节点之外的IBMDS400磁盘阵列柜中。

此外, 服务器磁盘子系统和DS400内磁盘阵列均按RAID 5方式架构，保证了数据存储的安全性。

二冷水量设定值采用平均拉速控制，平均拉速计算方法为：将二冷区内各跟踪单元的“坯龄”相加，除以该区中间位置距结晶器液面的距离。

八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用

八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用

收稿日期:2009-11-06; 修订日期:2009-11-14作者简介:冯 科(1974- ),重庆人,高级工程师,工学博士.主要从事连铸冶金过程凝固传输现象的数值仿真研究.Email:fen2677@八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用冯 科1,孔意文1,青绍平1,龙 灏1,任 佳1狄明军2,徐 栋2,王豫东2,鲁 军2,郭庆华2,吴 军2(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆400013;2.宝钢集团八钢公司第二炼钢厂,新疆乌鲁木齐830022)摘要:通过对八钢四号板坯连铸机现有轻压下系统的技术改造和升级,使其具备了(包括弧形段和水平段)动态的全程轻压下功能,并成功实现了工业化应用。

生产实践表明,改造后四号机在弧形段和水平段均可正常实施轻压下功能,整个压下过程平稳顺利,辊缝控制精度良好,L 2模型跟踪准确、算法先进,L 1程序控制合理、执行可靠,在矫直段实施轻压下时铸坯无内部裂纹生成,铸坯内部质量得以明显改善,充分实现了轻压下技术的冶金工艺效果。

关键词:板坯连铸机;动态轻压下;实时跟踪动态控制模型中图分类号:TG249.7 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2010)03-0348-04Application of Dynamic Soft -reduction Technologyin the No.4Slab Continuous Caster of Bayi SteelFENG Ke 1,KONG Y-i wen 1,QING Shao -ping 1,LONG Hao 1,REN Jia 1DI Ming -jun 2,XU Dong 2,W ANG Yu -dong 2,LU Jun 2,GUO Qing -hua 2,WU Jun2(1.CISDI ENGINEERING C O.,LTD.,C hongqing 400013,China;2.The No.2Steelmaking Plant,Bayi Steel,Baosteel Group,Urumuqi 830022,C hina)Abstract:Th e reconstru cting &upgrading work had been don e smooth ly for the origin al sof-tredu ction system of th e N o.4slab contin uou s caster in Bayi steel.As a resu lt,all th e segments (in clu ding both arc segments and horizontal segments )now possess the dynamic sof-t reductionfu nction,which have been pu t into th e indu strial application su ccessfu lly.Throu gh th e production practice,it can be seen that,after the reconstructing project,th e dynamic sof-t redu ction fu nctioncould be applied normally both in the arc segments an d in the level segments for the No .4slab caster,and th e whole sof-t redu ction process are condu cted steady and smooth ly,and the precisionof roll gap control is good.The L2model always m akes an exact trace for th e casting process and h as the advanced algorithm,while th e L1program ,with reasonable control fun ction an d th e reliable execu tion ,can be obtain ed.When the sof-t redu ction action was execu ted in th e un bendin g segm en t (Seg.7),th ere is no in ternal crack takin g place in all as -cast slabs,and the in ternal qu ality of slab su ch as center segregation is improved obviou sly,wh ich show good metallurgical effect by dyn amic sof-t redu ction tech nology.Key words:Slab continu ous caster;Dyn amic sof-t redu ction ;CCPS ONLIN E宝钢集团八一钢铁公司第二炼钢厂四号板坯连铸机,是由中冶赛迪工程技术股份有限公司独立承建的一台现代化板坯连铸机,于2008年8月正式投产。

常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用.

常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用.

常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用近年来，利用动态轻压下改善常规板坯、厚板坯以及大方坯连铸的生产效率、控制铸坯常见的中心偏析、中心疏松和中心线裂纹等缺陷在生产实践中不断得到肯定。

由于其在连铸过程既控制铸坯温度又控制铸坯的压下变形，从而在提升铸坯内部质量、提高连铸生产效率和缩短后续轧制生产流程等方面具有的巨大发展潜力和独特优越性，正在被视为发展中的新一代连铸技术而受到广泛关注。

连铸轻压下指在铸坯凝固末端一个合适的两相区内利用当地的夹辊或其它专门设备，对铸坯在线实施一个合适的压下量，用以抵消铸坯凝固末端的体积收缩，避免中心缩孔（疏松）形成；抑制凝固收缩而引起的浓化钢水流动与积聚，减轻中心宏观偏析程度的铸坯凝固过程压力加工技术。

其中，将只能在铸机辊列某一固定位置实施的轻压下称之为静态轻压下；能够在线跟踪铸坯的热状态，并根据其当时的实际凝固位置实施轻压下称之为动态轻压下。

由于动态轻压下技术在提升铸坯内质、提高连铸效率等方面独特的优越性，已得到国内外日益广泛的重视。

连铸轻压下技术发展历程1 轻压下技术思想的提出上世纪八十年代，为了研究板坯的中心偏析和避免使用电磁搅拌所带来的中心白亮带问题，新日铁公司曾尝试在凝固末端的扇形段人为加大辊缝收缩量（约0.6-0.8mm/m），发现其对控制板坯鼓肚和中心偏析有比较明显的效果。

这就是所谓的板坯静态轻压下，静态轻压下必须与拉速很好配合才能具有比较稳定的工艺效果，应用过程中有很大的局限性。

此后，新日铁和NKK 还分别研究了一些变异的轻压下途径，如NKK 提出人为鼓肚轻压下的概念，并将此应用在该公司福山6 号板坯连铸机上。

新日铁也提出过圆盘凸型辊轻压下法，其做法是把夹辊的中间部分做成凸台。

不难发现，由于上述轻压下工艺一直没能摆脱静态轻压下固有的局限性，实际生产中，难以很好地发挥作用，所以这些技术一直难以推广应用。

但它为凝固过程通过辊缝控制来改善铸坯内部质量提供了发展思路。

动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用

动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用

动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用
吕士金;胥珂;赵建宏
【期刊名称】《河南冶金》
【年(卷),期】2011(019)005
【摘要】动态轻压下技术可降低铸坯中心偏析,改善铸坯中心疏松状况.本文主要介绍了动态轻压下技术的冶金原理,并根据应用效果,分析工艺参数对铸坯内部质量的影响.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】吕士金;胥珂;赵建宏
【作者单位】中冶京诚工程技术有限公司北京,100176;昆明钢铁股份有限公司;昆明钢铁股份有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.动态轻压下技术在莱钢厚板连铸机上的应用 [J], 吴会亮;陈永生;卢波;王建景;
2.动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用 [J], 彭涛;孙磊;
3.PLC控制下轻压下系统在小方坯连铸机上的应用 [J], 解涤尘;杨明生
4.动态轻压下技术在本钢矩形坯连铸机上的应用 [J], 王玉平
5.轻压下控制系统在小方坯连铸机上的应用 [J], 陈良华
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轻压下技术在大方坯轴承钢的研究与应用

轻压下技术在大方坯轴承钢的研究与应用
相同的压下量下，压下效率与液芯厚度呈线性 正比：压下量越大，压下效率随液芯厚度增加越快，
距离２１ ５ ｍ；拉矫机间距：１ ２ ｍ。
５ 生产初期轴承钢中心偏析０ ９２ ～ １ ０８ 合格率低，弥散度大原因分析
当压下量＞２ ３ ｍｍ 时，压下量的增加不再影响液芯 ５． １ 生产初期采用的轻压下模型
厚度与压下效率的关系，此时压下效率（η）与液芯 生产采用的轻压下模型见表１。
缩因没有钢液的补充将形成疏松或者缩孔。根据相 工艺装备为：３ 机３ 流弧形连铸机；断面：４００ ｍｍ ×
关资料工艺实践：原则上压下区间在固相率为０ ３ ５００ ｍｍ；设计弧形半径：１６ ５ ｍ；每流拉矫机１０ 台，
～０ ７５ 为最佳区间。
参与轻压下辊：２ 号～ １０ 号；２ 号辊位置：距弯月面
３ 压下效率
辊号 １ 压下量／ ｍｍ ０ 固相率 ０
表１ 生产初期采用的轻压下模型（拉速０ ４５ ｍ／ ） ｍｉｎ
２
３
２
５． ２
０． ６５２ ０． ８
４
５
６
７
８
９
１０
９． ２
１３． ７
１８． ５
２３． ５
２３． ５
２３． ５
２３． ５
０． ９２４
０． ９９１ １
１
１
１
１
５． ２ 二级模拟的固相率与压下量模型
１ 轻压下作用机理
对于大方坯而言，通过在连铸坯液芯末端附近
施加压力，产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收
缩量，其主要作用为：１）可以消除或减少铸坯收缩
形成的内部空隙，防止晶间富集杂质元素的钢液向
铸坯中心横向流动；２）轻压下所产生的挤压作用还
可以促进液芯中心富集杂质元素的钢液沿拉坯方向 反向流动，使杂质元素在钢液中重新分配，从而使 铸坯的凝固组织更加均匀致密，起到改善中心偏析 和减少中心疏松的作用。

浅谈动态软压下在连铸中的应用

浅谈动态软压下在连铸中的应用

浅谈动态软压下技术在板坯连铸的应用柳万鹏（北京首钢自动化信息技术公司，100041）摘要：本文着重介绍首秦2400mm连铸机的动态软压下控制系统，并对动态软压下的工艺原理、辊缝算法、及HMI监控画面作了简要阐述。

关键词：动态软压下，辊缝， HMITalk about application of the Hydraulic segment Adjustment Technology in continuous casting of slabLiuwanpeng(Beijing ShouGang Automation Technology CO.Ltd.)Abstract：The article stressed to talk about the Hydraulic segment Adjustment control system of 2400mm casting machine of shouqin Iron & Steel Co.At the same time ,the process flow and roll grapalgorithm and HMI are produced.Key words：Hydraulic segment Adjustment, roll grap一．叙述在连铸过程中, 铸坯内部经常产生的中心偏析、中心疏松等缺陷对钢材性能具有极大的不良影响。

因此，控制这些缺陷是保证板坯质量的关键。

2005年9月，首秦公司从美国西马克联合公司引进的2400mm大板坯连铸机。

这台连铸机的自动化核心技术为TCS系统，其中包括大板坯连铸液压扇形段调整系统，它的核心就是动态软压下（Hydraulic Segment Adjustment）简称HSA。

它能有效地控制减轻铸坯中心偏析缺陷的产生。

二．动态软压下的工艺原理2．1 动态软压下动态软压下是指以减轻板坯中心偏析和消除中心疏松及裂纹为目的，基于在线铸坯的冷却效果、铸坯凝固过程中的动态热跟踪，在凝固终点前的恰当区域，通过PLC远程控制来调整扇形段的辊缝，对铸坯实施恰当的压下量以补偿铸坯内部凝固体积收缩、控制中心浓化钢水汇聚流动、消除中心疏松及内部裂纹和减少中心宏观偏析。

大方坯连铸动态轻压下位置的确定

大方坯连铸动态轻压下位置的确定
分析了凝固传热过程中各项工艺参数的变化对铸坯凝固进程的影响。模拟结果表 明，提高浇注温度和增大拉坯速度都将延缓铸坯的凝固进程。表现为：过热度和拉速 增加，出结晶器坯壳厚度减小、铸坯表面温度增加、凝固坯壳厚度增长减慢、铸坯液 相穴拉长、凝固终点位置下移。
在热传导计算的基础上，对连铸大方坯进行了热应力计算。为进一步将凝固传热 模型和轻压下模型耦合在一起，分析连铸坯在轻压下过程中的应力-应变关系提供理 论基础。
Abstract
The soft reduction technique at the solidifying terminal is one of the effective methods to decrease the center segregation and center porosity, and it has been widely used in many plants abroad and achieved obvious metallurgical effect. The VAI’s soft reduction technique were introduced in the new bloom caster at Panzhihua Iron&Steel Company, Panzhihua commissioned successfully in September 2003, Pan-steel is the first plant to use soft reduction in bloom caster(280 mm×380mm) to produce the heavy rail steel in china. The parameters and the mathematical model of soft reduction are a ‘black box’ because of technique secrecy. The aim of this study is to definite the position of continuous casting bloom on the soft reduction so as to provide theory basis to detect the soft reduction.

板坯连铸机动态轻压下技术的应用

板坯连铸机动态轻压下技术的应用
维普资讯
第２ பைடு நூலகம்卷 ２ ０ ． （ ０ ７ １ 总第 １ ７ ） ２期
冶金 设备 管理 与维修
板 坯 连铸 机 动 态轻 压 下技 术 的应 用
许 建 祥 郝 丽 娟
０ ０ １ （ 首钢 京唐 钢铁联 合 有 限责 任 公 司 唐 山建筑安 装公 司 唐 山 １ ０ ４ ）
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的 作 用 下 向 内 挤 压 钢水 ， 芯 部 钢 水 向上 运 动 ， 种 运 动 对 使 这
应 用 轻 压 下 技 术 ， 先 要 找 到 铸 坯 凝 固末 端 的位 置 。 首 根 据 铸 坯 凝 固 厚 度 公 式 ， 已知 铸 坯 的 断 面 、 速 、 固 系 数 在 拉 凝 后 ， 结 晶 器 的液 面 开始 算 起 ， 出铸 坯 的 最 终凝 固 点 。 从 得
１ 动 态 轻 压 下 技 术 对 铸 坯 内部 质 量 的改 善
图 ２ 校 状 晶体 在 动 态轻 压 下 的 成 长
浦相线 ； 周 占’ 毫 ｝ 同 相 线 静 Ｉ 占 １
２ 轻 压 下 技 术 实 现 原 理
动态 轻 压 下 改 善 铸 坯 内 部 质 量 的 过 程 是 铸 坯 在 压 下 辊
域 （ 图 １ 示 ）． 时 调 整 扇 形 段 的 开 口度 ， 铸 坯 进 行 轻 如 所 随 对
压 下 ， 坯 壳 中 的液 芯 产 生 相 对 运 动 ， 匀 钢 水 成 分 ， 熔 使 均 重 枝 晶 ， 而 细 化 晶粒 ， 少 铸 坯 的 中 心心 偏 析 、 孔 和 裂 纹 从 减 缩
在 实 际 生 产 中 ． 于铸 坯 的钢 种 、 热 度 、 速 不 同 ， 由 过 拉 因 此 铸 坯 的凝 固 系 统 是 随 时 变 化 的 ， 就造 成 铸 坯 最 终 凝 固 这 点 也随 时都 在 变 化 。 此 让铸 坯 在 一 个 给 定 的 、 小 于 铸 坯 因 略 收 缩 梯 度 内 凝 固 ． 证 铸 坯 导 向 段 的 开 口度 是 控 制 轻 压 下 保
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测辊力矩匹配， 进而实现拉矫过程中力矩的合理分 （ 上接第 43 页） 理论输出力 60 kN， 行程 50 用中压氮代替压缩空气， 软水代替工业水， 通 优化， mm。此系统以一种比较简单的方式解决了原开口 过对雾化水介质的优化解决了气体介质压力不稳和 机振打液压系统的不足、 简化了系统的组成、 保证了 工作的效率和振打效果、 降低了成本。 3． 3 添加切换阀台 针对 2 号 1750 m 是否单独建立液压站的问 题， 经广大工程技术人员的研究进行了如下改造 ， 采 在液压炮和开 用开口机与液压炮共用一个液压站， 口机操作室内添加了一个切换阀台 。在开口机工作 时， 将三通球阀
let． The paper mainly introduces the metallurgy principle of dynamic soft reduction and analyses the influence of reduction parameters on internal quality according to the application results． KEY WORDS dynamic soft reduction metallurgy principle technical parameters
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距离结晶器弯月 面的距离 / m 13． 090 14． 703 16． 321 17． 940
因此， 合适的总压下量可以减少中心偏析和疏 松， 同时又不至于出现内裂及引起辊子的破损 。 铸 坯由液相变为固相时的收缩率为 3% ～ 4% （ 根据钢 种有所不同 ） ， 因此由压下量造成的体积收缩也与 此相当。一般， 板坯和方坯总的压下量为 4 mm ～ 14 mm。 昆钢五流大方坯连铸机有三种铸坯断面尺寸： 230 mm × 230 mm、 230 mm × 350 mm 和 320 mm × 5． 2 mm 410 mm， 与之对应的总压下量为： 5． 2 mm， 和 7． 3 mm。 并对参与轻压下的拉矫机， 采用多道 次、 均等的压下量进行压下， 以减小累积应变， 防止 内裂纹的产生。 3． 2 压下速率 压下速率是指单位时间的压下量 。在动态轻压 铸坯的变形是非连续的， 所谓的压 下实施的过程中， 下速率的控制只能通过对总压下量的分解来实现 ， 即在每一对辊子上采用一个不会产生裂纹的压下 量， 铸坯经过多对辊分步压下后， 总的压下量就可以 达到应用要求。 首先最佳压下速率应该不会超过最大压下速 率。所谓最大压下速率与钢种所能承受的最大变形 最大压下速率引起的变形不能超过钢的 速率有关， 某一临界值， 否则会产生裂纹； 其次与冷却条件、 断 面及铸机设备本身条件有关。 其次压下速率是关系到轻压下设备使用的一个 重要参数。压下速率太大， 容易导致辊子损坏。 原 因是辊子和铸坯之间的反作用力随着压下速率的增 大成正比例增加。 对于已经设计好的铸机， 其压下 速率由支承辊的材质、 配置和尺寸限定。 当其它条件一定时， 压下速率有最佳值。一般， 板坯的压下速率为 0． 55 ～ 1． 1 m / min； 方坯为 1 ～ 2 mm / min。结合昆钢五流大方坯轻压下实际使用情
度和冷却强度等因素对凝固末端位置变化的影响 ， 轻压下区长度一般为 4 m ～ 5 m 即能满足改善铸坯 中心偏析、 中心疏松和减轻内部裂纹的要求 。因此， 昆钢五流大方坯连铸机的轻压下位置可以在更大的 范围内灵活调节， 为铸机工艺 （ 拉速、 过热度、 冷却 强度等） 变化创造了良好的条件。 3 动态轻压下工艺参数的确定 3． 1 总压下量 轻压下过程中铸坯变形的特点为宽面凹陷， 窄面 鼓肚。随着压下量的增加以及中心固相率的降低， 铸 坯宽面的凹陷、 窄面的鼓肚随之增加。在固相率一定 当压下量增加一定程度后， 铸坯宽面的凹 的情况下， 陷以及窄面鼓肚仅在一个较小的范围内波动。 一般说来， 总压下量的选择应该满足三个要求 ： 一是压下量必须完全补偿压下处钢液在降温和凝固 过程中的体积收缩量， 以防止富集溶质剩余液相的 流动； 二是防止产生内部裂纹； 三是轻压下产生的反 作用力不会对辊子的疲劳寿命带来不利的影响 。 总压下量过小时， 对于中心偏析和疏松改善不 ［2 ］ 明显， 如图 1 所示 。
糊状区枝晶间富集溶质元素的剩余液相流到铸坯中 ［1 ］ 心区域所致 。 根据中心偏析产生的机理分析， 轻压下技术改 善铸坯内部质量的基本原理是： 通过在铸坯凝固末 端附近施加压力产生一定的压下量来补偿铸坯的凝 消除密闭区域或者鼓肚， 让枝晶间富集溶 固收缩量， 质的液相仍保留在其原来的位置， 而不流到最终凝 固的中心位置， 这就可以大大减轻甚至消除中心偏 析和疏松。 2 轻压下位置的选取 合适的压下位置对减少中心偏析和疏松具有明 显的效果。若压下的位置太靠前， 则反而会增加这 些质量缺陷； 若太靠后， 则不起作用。凝固末端轻压 下位置， 主要受拉速影响， 而钢水过热度和二冷比水 量等是次要因素。 昆钢五流大方坯连铸机采用门式拉矫机， 每流 有 7 架轻压下拉矫机， 其通过安装在拉矫辊液压缸 上的位置传感器和一个专门的液压系统， 根据一个 用来计算液芯长度和凝固比例的在线数学凝固模 型， 优化拉矫辊的压下动作， 动态的设置特定的辊缝 来完成， 已获得要求的厚度最小量。 每台拉矫机距 离结晶器弯月面的距离见表 1 。 由表 1 可以看出， 昆钢五流大方坯连铸机轻压 9． 7 m 下功能可在 的总长度范围内进行。而国外大 方坯连铸机， 考虑到浇注不同钢种、 断面、 拉速、 过热
图2
总压下量和内裂的关系
［2 ］ 拉速与偏析的关系如图 3 所示 。 由图 3 可以看出， 其它条件一定时， 适合轻压下
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2011 年第 5 期
配， 并保证拉速平稳实现设定拉速。 三种铸坯断面 230 mm × 350 mm 和 320 尺寸： 230 mm × 230 mm、 mm × 410 mm， 实施轻压下时与之对应的总压下速 0． 7 m / min 和 0． 5 m / min。 率为： 1． 0 m / min， 4 结语 根据实际使用效果， 轻压下技术可以很好的改 善铸坯的中心偏析、 中心疏松等内部质量问题， 同时
（ 1． MCC Capital Engineering and Research Incorporation Limited； ABSTRACT
Dynamic soft reduction technology can decrease centerline segregation and improve central looseness in bil-
［3 ］ 3
水脏的难题， 避免了雾化水系统管路结垢和阀芯范 。 卡的现象 4 改进效果 1 ） 通过对 1 号 1750 m3 高炉炉前全液压开口机 的改进和应用， 使得设备工作稳定性得以大幅度提
高， 事故率稳步降低， 基本实现对高炉生产的零影 响， 具有较高的经济效益， 有效的提升了对新设备的 认知水平和管理水平。 2 ） 行程节流阀在开口机旋转液压控制回路上 的应用， 彻底的解决了开口机在旋转过程中的缓冲 问题， 使开口机自身机械结构的备件使用周期延长 了 1 倍， 大大降低了备件费用的成本。 3 ） 对凿岩机液压冲击系统的改进， 提高了凿岩 机的冲击频率， 使开铁口时间由原来的平均 20 min 降低到了 10 min， 同时也为凿岩机在今后研发上提 供了新的方向。 4 ） 雾化水系统介质的优化， 大大降低了炉前钻 杆和钻头的消耗， 分别由原来的 1． 4 根 / 炉次和 2． 1 个 / 炉次降低到了 0． 45 根 / 炉次和 1． 1 个 / 炉次。 并 将 1 号 1750 m 高炉炉前全液压开口机的改进措施 3 号 1750 m3 高炉上进行了推广和应 相继在 2 号、 用， 均取得了良好的效果。 5 参考文献
理， 并根据应用效果， 分析工艺参数对铸坯内部质量的影响 。
APPLICATION OF DYNAMIC SOFT REDUCTION TECHNOLOGY IN BLOOM CASTER
Lv Shijin1 Xu Ke2 Zhao Jianhong2 2． Kunming Iron and Steel Company Limited）
图3 使用轻压下拉速对碳偏析的影响
的拉速范围比较窄， 换句话说， 拉速达到基本恒定 时， 使用轻压下技术才可以取得良好的效果 。 昆钢五流大方坯连铸机为获得平稳拉速采取的 # 措施为： 拉矫机实施轻压下时， 设定检测辊即 1 上 得到 1 上辊的力 辊的拉速为 拉 矫 机 的 设 定 拉 速， ， 矩 使其它辊的力矩通过调整各辊转速使力矩与检
图1
总压下量和偏析的关系
总压下量过大时， 铸坯受到挤压过度， 引起尚未 凝固且富集溶质的钢液流到相邻的鼓肚区 ， 形成偏 析， 还会导致内裂的产生， 同时引起轻压下区辊子的 ［2 ］ 破损， 如图 2 所示 。
230 mm 况， 三种铸坯断面尺寸： 230 mm × 230 mm、 × 350 mm 和 320 mm × 410 mm， 与之对应的总压下 1． 1 mm / min 和 2． 0 mm / min。 速率为： 1． 5 mm / min， 3． 3 合适的拉速 根据相关资料： 拉速每增加 0． 1 m / min， 凝固末 端位置向后推移 2． 5 m， 压下区间长度增加 1． 3 m； 过热度每增加 10 ℃ ， 凝固末端位置向后推移 0． 5 m， 压下区间长度增加 0． 1 m； 比水量每增加 0． 01 L / kg， 凝固末端位置向前推移 0． 13 m， 压下区间长度 减小 0． 05 m。因此， 拉速对凝固终点以及压下位置 ， 的影响 远大于钢水过热度和二冷比水量的影响 。
收稿日期： 2011 —4 —13
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联系人： 吕士金， 工程师， 北京（ 100176 ） 中冶京诚工程技术有限公司炼钢工程技术所；
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