專利名稱：連鑄輕壓下輥縫控制方法
技術領域：
本發明涉及連鑄輕壓下的輥縫控制技術，更具體地說是涉及一種連鑄輕壓下輥縫 控制方法。
背景技術：
冶金工藝中，在連鑄坯液芯末端區經常采用輕壓下技術。輕壓下技術是指通過在 連鑄坯液芯末端區施加均勻外力，形成一定的壓縮量來補償鑄坯的凝固收縮量。這樣一方 面可消除或減少鑄坯收縮形成的內部空隙，防止晶間富集溶質的鋼液向鑄坯中心橫向流 動；另一方面，輕壓下所產生的擠壓作用還可以促使液芯中富集溶質的鋼液沿拉坯方向反 向流動，使溶質元素在鋼液中重新分配，從而使鑄坯的凝固組織更加均勻致密達到改善中 心偏析和減少中心疏松的目的。參見
圖1，目前典型的方坯連鑄機的輕壓下裝置是由多臺的拉矯機5構成的拉矯 機組。每臺拉矯機5包括一個下輥1、一個上輥2，下輥1是固定支承輥，上輥2是活動驅動 輥，上輥2的旋轉由電機驅動，上輥2的升降由與上輥2輥架相連的液壓缸3來控制。每臺 液壓缸3上都帶有位移傳感器4，用于檢測液壓缸3中活塞桿31的位移。由于活塞桿31與 上輥2為機械連接，因此通過位移傳感器4能檢測到上輥2的位置移動變化，即上輥2與下 輥1的輥縫變化。拉矯機組的拉矯機5數量由輕壓下區間來決定，拉矯機5的數量越多，實 施輕壓下的區間范圍就越大。方坯連鑄機一般配置為6-9臺。從連鑄生產工藝上來說，當鋼 包6中的液相鋼水經中間包7緩沖、中轉流入結晶器8后，就開始鋼水從液相到固相的凝固 鑄造過程。鋼水首先在結晶器8內接受一次冷卻形成坯殼，然后經過二冷水區9各段的冷 卻，進一步加快凝固，增加其固相分布比例。當包含液芯的鑄坯11到達輕壓下區域10時， 拉矯機5便先后從壓力控制模式切換到輥縫控制模式，并根據不同的輥縫設定值和實際輥 縫的反饋值來調節液壓缸3的壓下力，使上輥2能進一步克服鑄坯11坯殼的變形抗力，達 到一定的壓下位移量，通過多個拉矯機5的上輥2的分步下壓，來達到總的壓下量目標，從 而實現凝固末端鑄坯11輕壓下的工藝效果。輕壓下控制技術有兩個關鍵控制量，一個是壓下位置，即沿著鋼流澆鑄方向，尋找 合適的實施點。對于方坯連鑄機而言，輕壓下一般在固相率為0.3-0. 8的范圍內實施效果 最為顯著，因此需要直接或間接地檢測和計算鑄坯11沿澆鑄方向的固相率分布情況，以決 定整個拉矯機組中有哪些拉矯機5的上輥2需要實施輕壓下；二是壓下位移量，即含液芯 的鑄坯11受到上輥2擠壓后的厚度變化量大小。在非輕壓下運行模式中(即壓力控制模 式)，上輥2壓在鑄坯11上的力比較小，一般不會造成鑄坯11厚度方向的形變。而在輕壓 下的模式中，為了達到工藝所要求的鑄坯11體積壓縮量，需要上輥2在鑄坯11坯殼上施加 更大的壓力，使上輥2能在原來基礎上進一步壓下一定的位移量，從而使鑄坯11在厚度方 向上產生受控的擠壓變形。由于拉矯機5的下輥1固定，上輥2壓下位移量的大小決定了 輥縫的大小，因此壓下位移量控制也稱為輥縫控制。參見圖2，目前，輥縫控制的方法是利用位移傳感器4將獲得的上輥2位移反饋信號W(即輥縫實際值)輸送至比較器12，與預先設定的輥縫設定值S進行比較，然后將比較 值輸送至PID位置調節器13實施閉環控制，PID位置調節器13輸出信號至伺服閥14以調 節伺服閥14的開口度大小，進而控制液壓缸3的壓下力大小，從而調節與液壓缸3的活塞 桿31連接的上輥2達到輥縫控制的目的。當輥縫實際值大于輥縫設定值S時，此時因上輥 2還未壓下到位，PID位置調節器13的輸出值增大，使伺服閥14的開口度加大以增加液壓 缸3的壓下力，壓下力增大后，使上輥2能進一步克服鑄坯11的坯殼變形抗力而繼續下降 直至位移反饋信號W與輥縫設定值S相同，此時因上輥2已壓到位，使液壓缸3的壓下力同 鑄坯11的坯殼變形抗力之間維持相對平衡，輥縫得以保持。當輥縫實際值小于輥縫設定值 S時，此時因上輥2壓下過量，PID位置調節器13輸出值減小，使伺服閥14的開口度變小以 減少液壓缸3的壓下力，壓下力減小后，因為鑄坯11的坯殼變形抗力作用使上輥2向上抬 升，直至位移反饋信號W與輥縫設定值S相同。但是，上輥2施加到鑄坯11上的壓力會對拉矯機5產生反作用力，使拉矯機5的 上輥2、液壓缸3、以及相關的連接件、支承件等均會產生一定量的彈性變形或間隙擠出效 應，從而使液壓缸3上的位移傳感器4產生的位移反饋信號W出現了一定的失真，也就是 位移反饋信號W與輥縫實際值不一致。經過試驗檢測得知，失真值同上輥2施加到鑄坯11 上的壓力有關，壓力越大失真值也越大。例如在拉矯機5上輥2的壓下力達到80噸時，所 產生的位移誤差可達2mm左右。又如，當設定的整個輕壓下區域的總壓下量為14mm時，實 際測量鑄坯11的厚度所得出的總壓下量卻僅為7. 5mm，輕壓下的壓下量誤差控制精度只有 46. 4%，遠遠沒有達到工藝的要求。
發明內容
針對現有技術中存在的上輥施加到鑄坯上的壓力會對拉矯機產生反作用力，從而 使液壓缸上的位移傳感器產生的位移反饋信號出現失真的問題，本發明的目的是提供一種 連鑄輕壓下輥縫控制方法。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種連鑄輕壓下輥縫控制方法，該控制方法的具體步驟為a.通過位移、壓力傳感器分別獲得拉矯機上輥的位移反饋信號以及實際壓下力， 并輸送至補償器；b.對位移反饋信號進行壓力值的補償，產生修正值，并將修正值輸送至比較器；c.將修正值與輥縫設定值進行比較，產生比較值；d.通過比較器將比較值輸送至位置調節器，調節伺服閥的開口度，控制液壓缸壓 下力，從而調節與液壓缸連接的上輥，最終使輥縫實際值與輥縫設定值一致；e.通過多臺拉矯機重復上述的步驟A至步驟D，達到總的壓下量。所述的步驟b的具體步驟為bl.在模擬環境中，檢測不同壓力下拉矯機的輥縫檢測誤差值；b2.通過輥縫檢測誤差值獲得補償系數，并對實際壓下力進行壓力值的補償，獲得 補償值；b3.將補償值與位移反饋信號進行疊加，產生修正值，并將修正值輸送至比較器。所述的步驟bl的具體步驟為
bll.將引錠桿穿入拉矯機內，使引錠桿桿身部分停留在拉矯機上輥下方；bl2.將拉矯機上輥以標定壓下力壓于引錠桿上，并通過位移傳感器測得拉矯機上 輥的位移反饋信號，作為拉矯機的基準輥縫檢測值；bl3.對引錠桿實施等量遞增的壓下力，并測得相應輥縫檢測值；bl4.通過計算公式APj = Pj-Ptl，計算出輥縫檢測誤差值APj,式中，j = 1，2，3......,Pj為相應輥縫檢測值，P0為基準輥縫檢測值。所述的步驟1^2的具體步驟為b21.通過輥縫檢測誤差值生成輥縫檢測誤差值-壓力變化曲線；b22.對輥縫檢測誤差值-壓力變化曲線進行擬合線性化，并計算出線性補償系 數；b23.根據補償系數對實際壓下力進行補償，并獲得補償值。所述的補償值的計算公式為
權利要求
1.一種連鑄輕壓下輥縫控制方法，其特征在于， 該控制方法的具體步驟為a.通過位移、壓力傳感器分別獲得拉矯機上輥的位移反饋信號以及實際壓下力，并輸 送至補償器；b.對位移反饋信號進行壓力值的補償，產生修正值，并將修正值輸送至比較器；c.將修正值與輥縫設定值進行比較，產生比較值；d.通過比較器將比較值輸送至位置調節器，調節伺服閥的開口度，控制液壓缸壓下力， 從而調節與液壓缸連接的上輥，最終使輥縫實際值與輥縫設定值一致；e.通過多臺拉矯機重復上述的步驟A至步驟D，達到總的壓下量。
2.如權利要求1所述的輥縫控制方法，其特征在于， 所述的步驟b的具體步驟為bl.在模擬環境中，檢測不同壓力下拉矯機的輥縫檢測誤差值；b2.通過輥縫檢測誤差值獲得補償系數，并對實際壓下力進行壓力值的補償，獲得補償值；b3.將補償值與位移反饋信號進行疊加，產生修正值，并將修正值輸送至比較器。
3.如權利要求2所述的輥縫控制方法，其特征在于， 所述的步驟bl的具體步驟為bll.將引錠桿穿入拉矯機內，使引錠桿桿身部分停留在拉矯機上輥下方； bl2.將拉矯機上輥以標定壓下力壓于引錠桿上，并通過位移傳感器測得拉矯機上輥的 位移反饋信號，作為拉矯機的基準輥縫檢測值；bl3.對引錠桿實施等量遞增的壓下力，并測得相應輥縫檢測值； bl4.通過計算公式ΔΡ」=P廠Ptl，計算出輥縫檢測誤差值ΔP」.， 式中，j = 1,2,3......,Pj為相應輥縫檢測值，P0為基準輥縫檢測值。
4.如權利要求2所述的輥縫控制方法，其特征在于， 所述的步驟的具體步驟為b21.通過輥縫檢測誤差值生成輥縫檢測誤差值-壓力變化曲線；b22.對輥縫檢測誤差值-壓力變化曲線進行擬合線性化，并計算出線性補償系數；b23.根據補償系數對實際壓下力進行補償，并獲得補償值。
5.如權利要求4所述的輥縫控制方法，其特征在于， 所述的補償值的計算公式為B = KX (F-F0)，式中B為補償值，K為線性補償系數，F為實際壓下力，F0為標定壓下力。
6.如權利要求5所述的輥縫控制方法，其特征在于，所述的實際壓下力F的取值采用實際壓下力平均值i^av，所述的實際壓下力平均值!^v的計算公式為 1 60Fav= — EF/，式中6 ,=1Fi為每次采用的實際壓下力值。
全文摘要
本發明公開了一種連鑄輕壓下輥縫控制方法，通過位移、壓力傳感器分別獲得拉矯機上輥的位移反饋信號以及實際壓下力，并輸送至補償器；對位移反饋信號進行壓力值的補償，產生修正值，并將修正值輸送至比較器；將修正值與輥縫設定值進行比較，產生比較值；比較值由比較器輸送至位置調節器，調節伺服閥的開口度，控制液壓缸壓下力，從而調節與液壓缸連接的上輥，最終使輥縫實際值與輥縫設定值一致；通過多個拉矯機上輥的分步下壓，來達到總的壓下量。由于采用了對位移反饋信號進行壓力值補償的措施，消除了因施加在鑄坯上較高的壓下力對位移傳感器所產生的位移反饋信號出現失真的影響，從而為實現理想的輕壓下冶金工藝效果創造良好的條件。
文檔編號B22D11/16GK102126006SQ201010022828
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月14日 優先權日2010年1月14日
發明者金國平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司