连铸二冷水配水控制

各段 的喷 水量 。
中间包
图 １ 各 钢种 缺 陷分布 统计 图
３ 动 态 二 冷 配 水 系统 的建 立
３ １ 动态 二冷 配水 系统 的理 论依 据 ．
结晶器
弯月面 （ 切片产生 ）
铸坯 的凝 固坯 壳 从 结 晶 器 弯 月 面 以 一 定 拉 速
向拉矫 机移 动 ， 钢水热 量从 铸 坯 中 ， ｔ向铸坯 表 面 传 ２
图 ３ 铸 坯 的时 间、冷配水技 术 的实 际应 用效果
为 验证 动态 二 冷 配水 系统 的稳 定 性 以及 应 用
效 果 ， 行 动 态 二冷 配 水 试 验 ， 动 态 二 冷 配水 与 进 对 原 配水 的铸 坯低 倍结 果及 水量 变化 趋势进 行 比较 。 ４ １ 铸坯 纵剖 低倍 质量 对 比 ． 动 态二 冷配 水 ２号 连铸 机 １４流 和原 配水 ２ ３ 、 、 流的纵 剖低 倍 结 果 如 下 图 ４～７所 示 。可 以看 出 ， 铸 坯 中心缩 孔 出现 的几率 有 较 大程 度 的降低 ， Ｖ型 偏 析有 所 改善 。
踪 模 型 、 态 优 化 配 水 模 型 、 艺 参 数 数 据 库 和 动 工 ０ Ｃ通讯 模块 四部 分组 成 ， Ｐ 动态 热 跟 踪模 型是 整 个
控 制 系统 的基础 ， 接受 生 产过 程 数据 并 计算 出动 态
优 化配 水所 需 的铸 坯 温度 场 热 信 息 。动 态 热 跟 踪 模 型 以“ 坯龄 ” 坯 壳 所 经 历 的 冷 却 时 间 ， 图 ２所 （ 如 示） 为参数进 行 冷却控 制 （ 即非 稳 态控 制 ） 因此 在 。
即将 对应拉 速 的水 量预存 到 Ｐ Ｃ内 ， 冷各段 水量 Ｌ 二
量密 切相 关 。一方 面 ， 当其 它 工 艺 条件 不 变 时 ， 二 次冷 却强度 增加 ， 速增 大 ， 连 铸机 生产 率提 高 ； 拉 则 另一 方面 ， 次冷却 的强度 以及分 配决 定着 铸坯 的 二

连铸二冷配水工艺技术北京科技大学冶金工程研究院 刘建华liujianhua@主要内容1 二冷控制的重要性 2 铸坯凝固传热模型 3 二冷配水原理及方法简介 4 连铸二冷动态配水系统1. 二冷控制的重要性 出结晶器的连铸坯凝固坯壳厚度仅有8～15mm， 铸坯的中心仍为液态钢水 为使铸坯快速凝固及实行顺利拉坯，结晶器之后 设置二次冷却装置，在该区域铸坯的凝固坯壳厚 度继续增加； 铸坯在二次冷却区中可能经受弯曲、矫直的变化， 同时液态钢水的大部分（或全部）发生凝固。

1. 二冷控制的重要性生产普钢为主向生产优钢、品种钢、特钢转变， 对连铸机的二冷控制要求也越来越高必须根据钢种、浇注断面、浇注温度、拉坯 速度和铸机几何尺寸等参数来制定连铸机二冷区合 适的冷却制度。

提高配水计算的适时性、可靠性，优化二冷控制1. 二冷控制的重要性1.1 二次冷却对铸坯质量的影响各段之间的冷却不均匀，导致铸坯表面温度呈现 周期性的回升导致凝固壳发生反复相变，是铸坯皮下裂纹 形成的原因。

1.1 二次冷却对铸坯质量的影响回温引起坯壳膨胀 当施加到凝固前沿的张应力超过钢的高温允许强度和临界应变时，铸坯表面和中心之间就会出现中间裂纹。

粗大纵裂纹较细小的纵裂纹1.1 二次冷却对铸坯质量的影响二冷不当，矫直时刚好位于脆性区，在矫直力作用下，容易在振痕波 谷出现表面横裂纹。

局部的强冷会使表面产生张应力而产生表面裂纹。

1.1 二次冷却对铸坯质量的影响二次冷却太弱，易产生鼓肚 二冷区内铸坯四个面的非对称性冷却，会加重铸坯菱变 二冷冷却强度对铸坯中心偏析也有影响1.1 二次冷却对铸坯质量的影响 二冷较易调整，但对铸坯质量影响显著  二冷对表面质量和内部质量影响不一致  二冷技术的发展较为迅速扒皮率,%70 60.06050 40 30 2010 0 150.0抽样板坯34块16.7 4.8234试验方案1. 二冷控制的重要性1.2 二冷的主要工艺参数 冷却强度 根据所浇注的钢种决定 冷却方式和装备 水喷雾冷却、气－水喷雾冷却、干式冷却、半干式冷 却等 冷却水的分配 二冷区整个长度上的分配要与铸坯的凝固相适应；在 宽度方向上的分布要求温度尽可能均匀。

连铸过程的冷却制度1.结晶器冷却（一次冷却）2.二冷区冷却（二次冷却）铸坯冷却的控制钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量。

1、一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。

其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。

2、一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。

通常结晶器周边供水2L/min.mm。

进出水温差不超过8℃，出水温度控制在45-50℃为宜，水压控制在0.4-0.6Mpa.结晶器水质一般达到以下技术条件以免结晶器水槽内铜板表面结垢，影响结晶器传热。

固体不大于10㎎/L。

总悬浮物不大于400㎎/L。

硫酸盐不大于150㎎/L。

氯化物不大于100㎎/L。

总硬度（以CaCO3计）不大于10㎎/L。

PH值为7.5---9.5.小方坯用工业清水，板坯常用软水。

结晶器的作用◆在尽可能的拉速下，保证铸坯出结晶器是形成足够厚度的坯壳，使连铸过程安全的进行下去，同时决定了连铸机的生产能力；◆结晶器内的钢水将热量平稳的传导给铜板，使周边坯壳厚度能均匀的生长，保证铸坯表面质量。

结晶器内坯壳生长的行为特征(1)钢水进入结晶器，与铜板接触就会因为钢水的表面张力和密度在杠爷上部形成一个较小半径的弯月面。

在弯月面的根部由于冷却速度很快（可达100℃/s），初生坯壳迅速形成，钢水不断流入结晶器,新的初生坯壳就连续不断的生成，已生成的坯壳则不断增加厚度。

(2)已凝固的坯壳，因发生δ→γ的相变，使坯壳向内收缩而脱离结晶器铜板，直至与钢水静压力平衡。

(3)由于第（2）条的原因，在初生坯壳与铜板之间产生了气隙，这样坯壳因得不到足够冷却而开始回热，强度降低，钢水静压力又将坯壳贴向铜板。

(4)上述过程反复进行，直至坯壳出结晶器。

坯壳的不均匀性总是存在的，大部分表面缺陷就是起源于这个过程之中。

(5)角部的传热为二维，开始凝固最快，最早收缩，最早形成气隙。

一实际测定喷咀的ｈ值导出：ｈ＊酽关系式。
一参考文献中的ｈ＊ｗ值。 逼近计算法以满足冶金准则进行回归。
·液相穴对流运动 对流传热化成等效导热处理。 液相穴：Ａ Ｌ＝ｒｎａｓ 两项区：＾Ｓ／Ｌ＝Ａｑ＋Ａ，／２ ·目标表面温度确定
一冶金原则 一高温脆性曲线（图１１）
ＴＬ。１５，‘一●ｔ㈨ ｓ…＜ＯＪ｛ 一’”‘。‘ｔＯ”＊ｃ
·水滴浸渍（２５％） 在设备和工艺一定的条件下，辐射和夹辊导热 变化不大，喷淋水传热占主导地位。 要提高二冷区传热效率，就必须提高喷雾水滴 与高温铸坯之间热交换，可以表示为：
币＝ｈ（Ｔｓ—Ｔｗ） Ａ． 式中：面一热流
ｈ一传热系数 Ｔｓ一铸坯表面温度 Ｔｗ一冷却水温度 Ａ一喷雾冷却面积 实际上，二冷区是一个复杂的传热过程，传热受 多种因素（Ｔｓ、Ｔｗ、表面ＦｅＯ、水滴状态．．．）的影响， 总的传热效果可归结到传热系数ｈ上。ｈ值大，传 热效果就好；二冷区ｈ值分布合理。说明铸坯表面 温度分布均匀，而表面温度决定二冷喷水冷却温度。
铸坯表面：结晶器≠＝Ａ一口正 二冷区≠＝ｈ（Ｌ—Ｌ） 空冷区≠＝ｎ（赡一瑶）
５．４ 计算参数选择与处理 ·钢种热物性参数，如ＴＬ、Ｔｓ、ｐ、Ａ、Ｃ，参考文
献。 ·凝固潜热： 一查文献钢种潜热 一如查不到利用热焓一温度曲线（图１０） ·结晶器热流
≠＝Ａ一目正
≠＝ｃ。×Ｗ ｘ ＡＯ／Ｆ ·二冷区综合传热系数ｈ
”，她，二冷强度越大，连铸机生产率就越高。 １．２ 确保连铸坯的质量
二冷强度是受铸坯质量（尤其是裂纹）制约的。
铸坯裂纹形成决定于： ·钢高温力学行为。 ·铸坯表面状态。 ·高温铸坯第二相质量行为。 ·高温坯壳的变形。 上述因素的综合作用，刨造了裂纹形成和扩展
的条件，是与二冷制度密切相关的。 具体来说，与二冷相关的铸坯缺陷有（图１） ·表面纵裂纹 ·横裂纹 ·中间裂纹 ·中心裂纹 ·轿直裂纹 ·中心疏松 在设备与工艺一定的条件下，选择合适的二冷

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连铸二冷配水对纵裂纹漏钢产生的影响
由图 1 和图 2 可以看出，在结晶器内并无出 现裂纹，可见纵裂纹的出现是发生在出结晶 器后，从图1 和图 2 显示，在零段冷却（属 于二次冷却）就出现事故是在大断面并且拉 速较高的生产条件下在零段二冷水冷却覆盖 面积达不到要求造成了冷却空挡而产生了纵 裂纹，导致在零段坯壳强度最薄弱的地方撕 裂而出现纵裂纹漏钢!
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各种二冷配水的各种算法
蛙跳算法的 连铸二冷配
水
混沌蚁群 算法的连 铸二冷
遗传算法的 板坯连铸二
冷配水
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蛙跳算法
算法基本流程如下: 1) 设定初始参数，包括种群规模"簇数"最大跌代数等; 2) 种群初始化，确定适应度函数 6( H) ; 3) 对群体中个体的适应度值进行排序，确定全局最优解，迭代中检测是否满足收敛 条件，满足则停止，否则执行 下一步; 4) 设定种群 c 中有 ! 个簇，每个簇中有 / 个个体，划分 按次序进行，即 ! 个个体依次划分到相应种群，! _# 个体重 新开始，直到划分结束; 5）设定局部当前值为，局部最优解为
量.这种基于目标表面温度的
动态控制模型[3]是比较理想
的二冷水动态控制方法,但其
成功与否取决于数学模型的
准确性,也就是模型计算结果
能否真实反映实际表面温度
及其变化规律
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蛙跳算法的连铸二冷配水配水连铸
二冷配水
是一种基于种群的启发式协同搜索算
特点
法，算法模拟青蛙觅食过程，结合了
遗传算法和粒子群算法，具有运算速
度快，参数少，全局搜索能力强等特

中图分类号：TF345
文献标识码：B
文章编号；1672～d221( 2008) Ol ～0047一03
l 前言
连铸是将金属液体经过一组特殊的冷却和支撑 装置连续地浇铸成一定断面形状的铸坯的过程，它 是连接炼钢和轧钢的中间环节，其核心是二冷配水 系统。二冷水的配水质量决定了铸坯的质量。实际生 产过程中所产生的诸多产品质量事故大多都是因为 二冷水配 水问题引起的 。随着计算机 技术以及PLc 技术的发展．二冷配水已经完全实现了自动配水，而 且体现了控制准确、响应速度快等特点。方坯连铸机 二冷配水大多采用传统的公式输入法。八钢第一炼 钢厂方坯连铸机冷配水采用的是基于RsVl Ew32 内嵌VBA编程更加人性 化的抛物线方式， 其操作简 单、 形象 逼真 。
参数控制法是制定出适合于所需浇铸钢种的目
标表面温度曲线，由此找出要使铸坯表面实际温度
符合目标温度时，各冷却段水量的控制参数Ⅱ，厶，c，
建立 符合Q一Ⅱ y2+6y+c的 一元二 次方程 式的数 学
联系 人：刘 兴海 ．男． 33岁 ，中专 ．助理 工程师 。乌 鲁木齐 ( 830 022) 新 疆八一 钢铁股 份有 限责任 公司 维护中 心
下载到 PLc、c Pu的数 值分别以． ) ( 轴( 即 拉速 值) 方向0．2、O．4、0．6……4．2、4．d共计22个点相对 应的y 轴值。即二次冷却水流量．在实际浇铸过程中
拉速不可能刚好是上述22个数值中得某一个，大多 介于两点 之间某一个值 ，所以在PLc 内要完 成计算 下载的配水曲线中任意两点之间水量值的任务。
现了生产数据和信息的网络化。
3．2二冷 配水现 状
二冷水水量自动控制常见的数学模型有比例控
制法和参数控制法两种．比例法是方坯连铸机使用

148CHINA INSTRUMENTATION2010年 增刊由于铸坯凝固速度比拉坯速度慢很多，随着浇注的进行，铸坯内形成一个很长的液相穴。

铸坯带着液芯进入二冷区接受喷水冷却，目的是使铸坯完全凝固，表面温度分布均匀，内外温度梯度小，然后进入拉矫机。

铸坯在二冷区要全部凝固还需散出 210～294kJ/kg 的热量。

所以，从结晶器出口到拉矫机前的一定范围内设置一个喷水冷却区，叫二冷区，向铸坯表面喷射雾化水滴，铸坯表面温度突然降低，铸坯表面和中心之间形成了较大的温度梯度，这是铸坯向外传热的动力。

二冷水的控制特点是要求流量控制范围大，控制精度高，因此常采用高精度的电磁流量计对水流量进行检测。

凌钢1700ASP 连铸铸坯生产过程中，边角温度下降快，二冷区采取气—水雾化冷却系统控制，借以避免局部水楔和开浇、停浇时残流所造成的冷却不均匀。

2 系统概况凌钢1700ASP 连铸二冷水系统采取气—水雾化冷却控制，即在8个冷却区中，第1区（即结晶器喷水区）喷水冷却，防止拉漏和鼓肚，2~8区采取气—水雾化冷却。

气—水冷却系统分区如图1所示。

以上各冷却区均设置流量调节阀，一级计算机根据钢坯横截面、拉速、钢种等修正参数、设定冷却水、二冷空气流量的设定值，同时控制各区的流量调节阀的开度，实现对气水配比控制。

二次冷却水流量与拉速满足以下关系:Qi A v B v C xax i i i 2=++b ^h 式中：Qi 为某一控制回路的流量设定值;连铸二冷区技术原理The Theory of Second Cooling Zone1 引言众所周知，在连铸生产工艺流程中，从结晶器拉出来的铸坯凝固成一个薄的外壳，而中心仍为高温钢水。

（1）中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2010年 增刊149v 为拉坯速度;α为过冷补偿系数;β为喷水宽度调整补偿系数（仅第三段控制回路有此项）。

3 气水冷却配比控制在汽水冷却段，为了达到气水喷雾冷却的预期效果，必须保证冷却水与压缩空气的正确配比。

【 编 辑 ：刘 雷】
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２ ｏ １ ３ 年１ 月 ｆ 中国 设备工程
４ ７
零 撼
菽
改造与更新
路的 Ⅱ～ Ⅶ区。各 回路设有独 自的控制系统 ，主要对冷却水流 量 ，冷却气压力进行调节控制 ，水流量检测采用 电磁流量计 ， 冷却水及气压力检测采用压力变送器 ，测量信号经相应的变送 器转换后送至Ｐ Ｌ Ｃ ，由Ｐ Ｌ Ｃ 进行Ｐ Ｉ Ｄ 调节控制 ，当压力达到低限 时 ，由Ｈ ＭＩ 监控画面进行报警显示 。采用热电阻测量二次冷却 水进水 温度 ，并将温度值送￣ Ｉ Ｊ Ｐ Ｌ Ｃ ，在Ｈ ＭＩ 监控 画面上显示。 五、 Ｐ Ｉ Ｄ调节 调节器 的作 用是把测量 值和给定 值进行 比较 ，得 出偏 差后 ，根据 一定 的调节 规律产 生输 出信号 ，推 动执行 器 ， 对生产 过程进行 自动调节 。由于普 通的 调节器 存在不 能达 到调节 过程平稳准 确 ，不能｝ 肖除静差等缺 点 ，所 以在 板坯
二次冷却水控制系统的情 况。 关键词 ：水 冷系统 ；二次冷却水 ；动态控制 ；Ｐ Ｉ Ｄ 调节
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３
引 言
文 献标 识 码 ：Ｂ
一
、
因此 ，必须控 制铸坯表 面温度 ，使其尽 可能达 到横 向温度
一
２ ０ ０ ５ 年唐 钢投产 的 １ ７ ０ ０ 板 坯 连 铸 机 是 由 我 国 首 次 自行 研 究 、设 计 、安 装 、 调 试 的 完 整 的 带 钢 热 连 铸 三 电 系 统 ，
的定时正压 喷吹清 洁 ，基本 上无需人 工拆卸切 割鼓轮 进行
清洁吸附孔及气流通道 。
３ ． 在配 气 阀和切割鼓 轮 的轮芯上 增加 了两个 轴承 （ ３ 和 ６ ） ，增加 了切割鼓轮的支撑刚性 。

连铸的生产工艺流程：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。

结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。

拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。

连铸钢水的准备一、连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。

钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。

二、钢水在钢包中的温度控制：根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。

实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施：1）钢包吹氩调温2）加废钢调温3）在钢包中加热钢水技术4）钢水包的保温中间包钢水温度的控制一、浇铸温度的确定浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。

浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）：T=TL+△T 。

二、液相线温度：即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。

推荐一个计算公式：T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[% Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2.0[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]}三、钢水过热度的确定钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。

钢种类别过热度非合金结构钢10-20℃铝镇静深冲钢15-25℃高碳、低合金钢5-15℃四、出钢温度的确定钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程：△T总=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5△T1出钢过程的温降；△T2出完钢钢水在运输和静置期间的温降(1.0～1.5℃/min)；△T3钢包精炼过程的温降（6～10℃/min）；△T4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(5～1.2℃/min）；△T5钢水从钢包注入中间包的温降。

据所浇铸断面 ，钢种、拉速、过热度等连铸工艺计算冷却水
量 ，将计算的二 冷水 数据表存 入计算机 中 ，在 生产工艺 发生变 化 时计算机按存 入的数据找 出合适的二 冷控 制量 ，调 整 ＝冷 强 度 ，并在生产过程 中实时对参数进 行调 整 ，２ ０ 年 ｌ ０４ ０月投 入 使用 ，在 实际生 产运 行 的一 年 的时 间 ，操 作 灵活 、方 便 、 实 用效果 显著 ，解决 了其 它连 铸机 配水 表 存在 的问题 。 ２ 配水 系统组成 连铸 配水系统 主要 由公用和铸流 ＰＬＣ控制和两 台工控机 、 监视 器的二冷水主控 台组 成 。能完成二 次冷却水控 制 ，结晶器 水 流 量 、压 力 、温 度 、温 差 的监 视 ， 二次 冷 却 水 流 量 、压 力、温 度 、调 节 阀 阀位 的监 视 ， 及 这些 参 数 的 历史 记录 等 以 等 。 见图 １ （ ）
维普资讯
ＳＮＦ ｌ ０ＲＭＡＴ１ ０Ｎ
工 业 技 术
５ 架空线路绝缘子铁脚接地问题 ．
６ 电能表的防雷保护 ．
低压 架空线路 的绝缘子铁 脚宜接地 ，其接 地 电阻不 已超过 在 多雷区或 易击地段 ，直接 与架空线 相连的 电能表 ，宜 装 ３ ２ 土壤 电阻率在 ２ ０‘ ．Ｍ 以下的铁横担钢筋混 泥土 杆线 金 属氧 化物 避雷 器 防雷 。 ０‘ ０ ２ 路 ，由于 连续 多杆 自然 接 地 的作 用 ，可 不 另设接 地装 置。 屋 内有电力设备接 地装置的 建筑 物 ，可在入 口 将绝缘子 铁脚与 处 ７ 结束语 ． 该接地 装 置相 连 ，就 不 必 另设 接地 装 置 。人 员密集 的 公共场 雷 雨时 ，配 网运 行 管理 过程 中 ，经常 遇 到雷 害 ，造 成 线 所 ，如剧 院和 娱乐 场 、 教室等 的接 户线 ，以 及 由木杆 或 木 横 路 开关跳 闸 ，给用 户及我 们 配网管 理带来 不必要 的 经济损失 ， 担引下的接 户线 ，其绝缘 子铁脚应装设 专用的接地 装置 。而 钢 使供 电 町靠性指标 受到影 响 ，供 电优 质服 务工作 比较 被动 。但 筋混泥土 电杆 的 自然接地 电阻不超过 ３ ２ 除外 。 ０￡的 是 ，雷 电活动 有一 定 选择 性 ，个别 地方 经 常受 到雷 击 ，通 常 年平 均雷暴 日不超过 ３ ０的地 区，低 压线被建筑物等屏蔽的 称为雷电活动的易击点 ． 一般每个地区都有一些易击点 ， 只要认真 地区以及接户线距低压线路地 点不超过 ５ ｍ 的地方 ，接 户线绝 分 析 历 生记 录 ，对 照 雷 电活 动规 律 ，总是 可 以 拿捏 的 。 ０ 缘 子 铁脚 可 不 接地 。

4
连铸技术
铸坯的质量在很大程度上取决于二次冷却。为了 在不同的浇注条件下，获得理想的铸坯表面温 度分布，生产出无缺陷铸坯，必须采用控制二 次冷却。二冷控制的方法，主要是指对二冷喷 水系统的控制，目前二冷控制方法主要有：人 工控制方法、比例控制方法、参数控制方法、 实测表面温度反馈动态控制法、目标表面温度 控制方法等
3.1 静态控制 3.2动态参数控制 3.3目标温度反算法 3.4冶金准则函数优化法
34
连铸技术
35
连铸技术
36
连铸技术
求解方程的边界条件: a)铸坯表面:结晶器 ,二冷区 ,空冷区 b)固液界面 c)铸坯中心 方程求解初始条件 ： 1）t=0 时，结晶器中钢水温度等于浇铸温度 2) t=0 时铸坯初期表面温度为 Ts,
12
连铸技术
(4)限制液芯长度。对于单点矫直的弧形连铸机， 为避免带液芯矫直引起的内裂纹，要求液芯长 度小于设备的冶金长度（从弯液面到第一对水 平拉矫辊的弧形中心线长度）。对于其他类型 板坯连铸机，要求液芯长度小于到最后一对夹 辊的距离。
13
连铸技术
(5)限制铸坯鼓肚。铸坯在二冷区冷却过程中， 由于钢水静压力的作用，在两对夹辊之间高温 坯壳会发生鼓肚变形，鼓肚变形量的大小取决 于辊间距、坯壳厚度、坯壳温度、钢水静压力 及钢的性能等。在其它条件不变的情况下，铸 坯表面温度降低，鼓肚量减小。经验表明，把 铸坯表面温度限定在1100℃以内，铸坯鼓肚 一般不会超过1mm。因此，就不致因鼓肚而 产生内裂纹。
5
连铸技术
等比水量的比例控制法
传统的控制方法，根据经验模型的比水量，以水 表形式给出拉速喷水量的直线对应关系(，Q 为喷水量，v为拉速，k为系数)进行比例控制。 但这种方法具有明显不足之处，当拉速急剧变 化时会引起铸坯表面温度大幅度回升和滞后变 化，容易产生热裂纹。 实测表面温度反馈动态控制

方坯连铸机二冷水动态控制摘要：为了提高方坯连铸机二冷水的动态控制水平，需要对方坯连铸机二冷段配水进行研究和分析，探讨其对铸坯质量产生的影响。

与此同时，需要从钢种、铸坯断面以及拉速等不同因素出发对二冷段配水量的控制方法进行自动调节。

这样可以对二冷水进行有效的动态控制。

关键词：方坯连铸机；二冷水；动态控制前言某炼钢厂所使用的方坯连铸机为钢性引锭杆形式，二冷段以三段供水模式为主。

在供水过程中，供水结构是框架式弧管直接进行供水。

因为方坯断面相对较大，再加上不同钢种对二冷水的需求存在一定差异。

因此，需要加强二冷水控制工作，对原有的系统进行改进，可以提高二冷水动态控制水平。

1.二冷水确定过程在二冷区的二冷水具体分布要求是要确保铸坯的表面温度在出坯方向能够均匀下降。

在对水量进行分配时，必须以钢种、铸坯尺寸以及拉速等为基础进行确定。

对二冷水确定进行分析时，需要从以下方面出发：第一，确定水量。

因为不同的钢种产生的裂纹敏感性存在一定差异，而裂纹敏感性与其冷却强度是相对应的。

一般情况下，在确定二冷水量时，需要利用计算公式：。

在式中Q表示的是二冷水量单位为L/min；表示的是铸坯的断面，单位为m2；V表示的是拉速，单位为m/min；表示钢种密度，单位为kg/m3；表示冷却强度，单位为L/kg。

在实际计算过程中，需要根据某炼钢厂连铸机浇筑钢种的具体情况确定用水量[1]。

第二，水量分配。

因为铸坯在二冷段凝固速度以及时间的平方根存在反比关系，因此，在二冷区各段冷却水量需要根据时间的平方根倒数对其进行比例递减。

拉速相同时，拉坯时间与铸坯的长度为正比关系，二冷区各段水量分配可以利用以下公式进行计算：在公式中Q1到Qn指的是二冷段的冷却水量，L/min；H1到Hn表示的是不同而冷端中点到结晶器液面的距离，m。

1.方坯连铸机二冷水动态控制过程在对二冷水进行动态控制时，需要从拉速调节水量、钢水温度修正水量以及钢坯温度调节水量等方面出发，保证二冷水动态控制效果。

D esign and applica tion of dynam ic secondary cooling system of slab ca ster a t J iuquan Steel
CHEN Zhiling (CCTEC Engineering Co. , L td. , B eijing 100081)
1 连铸机的工艺特点
1. 1 基本条件 连铸机的设计年产量为 100万 t,与铸机配套的
冶炼条件见表 1。
表 1 铸机配套条件
120 t转炉 120 t精炼炉 (LF) 预留 RH - MFB
平均出钢量
3座 (第一期 1座 ) 3座 (第一期 1座 )
1座 120 t/炉
1. 2 产品大纲 产品大纲如表 2所示 。
酒钢 200万 t工程板坯连铸机投产以来 ,经过 5
个多月的生产实践 ,采用二冷动态配水生产 ,铸坯质
量合格率保持在较高水平 ,各项指标达到设计要求 。 典型铸坯的低倍检验结果如表 3所示 。
表 3 铸坯检验结果
编号
中心 中心 角部 中间 三角区
针孔状 蜂窝状
夹杂
偏析 疏松 裂纹 裂纹 裂纹
气泡 气泡
综合考虑 ,确定合理的二冷制度 。
二冷区喷水冷却铸坯凝固壳的导热为 :
<
λ =m
( TL
-
TS )
e
凝固前沿放出的潜热为 :
ρ de
Lf m dt
凝固前沿放出的潜热 =凝固壳的传导传热
ρ Lf
m
de
λ =m
dt
( TL e
TS )
积分得 : e =
ρ λ m
( TL
-

４６　中国铸造装备与技术　６∕２０１６连铸机二冷配水控制方式的应用与研究鲍红宾　（山东钢铁集团莱芜分公司，山东莱芜　２７１１０４）摘要：连铸机的二冷配水系统，一般有手动和自动两种控制方式，适宜的水量对于铸坯的品质、成材率非常重要。

关键词：连铸机；二冷配水系统；一级配水；二级配水　中图分类号：ＴＧ２４９．７；文献标识码：Ａ；文章编号：１００６－９６５８（２０１６）０６－００４６－０２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－９６５８．２０１６．０６．０１４收稿日期：２０１６－０４－０１稿件编号：１６０４－１３１９作者简介：鲍红宾（１９８２—），男，工程师，主要从事自动化控制工作．0 前言连铸机的冷却水系统有一冷水、二冷水、设备水冷却系统，分别对结晶器、铸坯、机械设备进行冷却。

其中，二冷水直接喷淋在铸坯上，对于铸坯的品质、成材率尤为重要。

目前，二冷配水系统一般有手动和自动两种控制方式，并且两种控制方式可以实现无扰动的切换。

一定生产条件下，不管是何种配水设定源（一级、二级）正在进行配水控制，操作人员都可以在控制画面（HMI ）上，将相应控制回路选择进入手动方式，手动输入流量或是阀开度控制现场阀门开度，实现手动配水。

自动二冷配水系统可分为一级、二级配水控制方式。

本文将对一级、二级配水方式进行简明的分析。

1 一级配水控制方式一级二冷配水采取调用水表的方式进行铸坯冷却，而水表已经根据工艺要求保存在PLC 中。

在水表中，不同的冷却区，不同的拉速对应不同的配水量。

例如，1#异形坯连铸机根据工艺要求总共设置了18种不同的水表。

某时刻的水表如图1所示。

根据工艺要求，可以人为的修改各个拉速下的水量。

图１　水表实例当拉速介于上图水表中任意两个相邻的拉速之间时，以1.05 m/min 拉速为例,假设1.0 m/min(s 1)和1.1 m/min(s 2)拉速对应的水表值分别为y 1、y 2,代入公式y =y 1+v (y 2-y 1)/(s 2-s 1)中求出1.05 m/min 拉速对应的配水值：F 流量= y 1+v (y 2-y 1)/(s 2-s 1)。

过ＳＣ６ ”— Ｃ ” Ｆ ６Ｘ Ｒ Ｖ ，接 收 本 地 ｓ 站 以外 通讯 伙 伴 公 用 系 统 通 过 ７ Ｓ ５” Ｓ Ｎ ” ＦＣ ６ Ｘ Ｅ Ｄ 发送 过来 的数 据 。通过 Ｓ Ｃ６” — Ｃ ” Ｆ ６Ｘ Ｒ Ｖ ，一 是可 以 检查 数据 是 已经 发 送 还是 正 在等 待 复制 ，数 据 被操 作 系 统输 入 到 内部 队列 ；二是 可 以 将 队列 中最 早 的数 据块 复 制 到所 选 择 的接
直 接涂 撒 在树 干 表 面及 缠绕 在 树 干上 的 草把 环或 纸 带上 ，可 以减
少或 防止 食叶 昆虫 对树 叶的伤 害 。 ２＿ ．３喷雾法 ４
利用 专 门 的喷 雾 器械 将 乳 剂 、溶 液 及各 类悬 浮 液毒 剂 均 匀地 喷 撒在 苗 木枝 叶 的表 面 或害 虫 的体 表 ，对病 虫害 进 行 防治 ，且该 法具 有造 价低 、适 用范 同广等 特 点 ， 目前 已被广 泛运 用 。 ２． ．４其他方 法 ４
公 用 系统 、单 流 系统 改 造 前Ｐ Ｃ 件组 态 其 本相 同 ，改 造需 Ｌ硬 要 给每 个 流增 加 一个 调节 阀 、一个 流量 计 ，新 增加 部 分Ｉ 分 配 如 ／ Ｏ （ １ 表 ）。为 了满 足控 制要 求 ，需 增 加模 拟 量输 入 点 （ Ｉ 个 、 Ａ ）８ 模 拟 量输 出 （ Ｏ） 个 。分 开 到各 流 控制 一 个 流只 有 增加 模 拟 量 Ａ ４ 输 入 点 （ Ｉ 个 、模 拟 量 输 出 （ Ａ ）２ ＡＯ）１ ，因 为单 流 系 统 没 有 个 备 用 点 ，只能 在公 用 系 统 中 增 加 两 个 模块 ，理 论 上 单 流 也 是 可 以增 加 两个 模 块 来 实现 控 制 。但 由于 现场 的 局 限性 （ Ｌ 机 架 不 ＰＣ 够 ），所 以只能 把模 块增 加到 公用 系统Ｐ Ｃ 面。 Ｌ后 公 用 系 统改 造 前组 态 在后 面 的 Ａ模 块 没有 使 用 ，所 以只要 在 Ｉ 后 面增 Ｊ Ａ 模 块 就够 了 。改造 完 成后 单流 系统 组态 不 变 ，公用 系 Ｊ Ｏ Ｈ 统 组态 多 了一个 Ａ 模 块 。 Ｏ

考虑冷却速度不均因素的冶金连铸二冷配水控制摘要：冶金工业是国民经济的支柱产业之一,连铸是其生产流程的重要环节。

本文阐述了考虑冷却速度不均因素的冶金连铸二冷配水控制。

关键词：冷却速度；连铸；二冷配水；控制优化连铸工艺是炼钢的主要工艺之一,其中二次冷却工艺又是连铸工艺的核心工艺。

研究表明,连铸二次冷却配水不当,不仅会导致铸坯产生质量缺陷,还会影响连铸机的产量。

一、连铸二冷冶金准则在浇钢过程中铸坯质量主要受坯壳凝固传热的影响。

为了得到合格的铸坯质量，除了要保证设备应经常处于良好的工作状态以及合格的钢水外，还应确保铸坯在冷却、凝固过程中满足如下冶金准则：1、对铸坯表面温度回升的限制。

铸坯表面温度回升会导致在铸坯凝固前沿产生热应力，当温度回升超过一定限度时，热应力会在铸坯凝固前沿区域沿柱状晶生长方向从里向外沿晶粒边界撕开凝固前沿，导致铸坯产生内部裂纹。

经验表明如果铸坯表面温度回升大于100℃,铸坯容易产生内部裂纹。

2、对铸坯鼓肚的限制。

铸坯鼓肚会使坯壳产生机械应力，导致铸坯多种缺陷的发生。

带液芯的铸坯表面高于某一温度时，由于坯壳很薄，在钢水静压力的作用下，使铸坯在二个支撑辊之间产生向外弯曲，产生鼓肚。

经验表明铸坯表面温度大于1100℃时，铸坯产生鼓肚的可能性增加。

3、对液相穴长度的限制。

单点矫直的连铸机，如果液相穴长度超过矫直点，可能会产生矫直裂纹。

4、对出结晶器坯壳厚度的限制。

铸坯在出结晶器后应有足够的坯壳厚度，以防止拉漏事故的产生。

小方坯的坯壳厚度一般应在10-12毫米之间。

5、对矫直点处铸坯表面温度的限制。

铸坯表面温度低于某一点，会产生二次脆化，导致在矫直时铸坯表面产生矫直裂纹。

经验表明铸坯的矫直温度应大于900℃。

6、对铸坯表面冷却速度的限制。

铸坯表面的快速冷却，也会使铸坯表面产生热应力，导致铸坯表面裂纹程度加重或在铸坯表面产生新的裂纹。

经验表明铸坯的冷却速度应低于100℃/米。

二、基于冷却速度偏差补偿的多模型理论的连铸二冷动态控制模型1、二冷控制模型的建立。