连铸坯凝固末端强冷控制方法与流程

16.rc＝a3q2+b3q+c317.其中，vc表示凝固强冷区域铸坯表面冷速，℃//；tc表示矫直区铸坯表面温度，℃；rc表示铸坯表面回温速率，℃//；q表示凝固末端强冷水量，/3/h；a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3为常量系数。
18.可选的，第1因素下凝固末端强冷水量范围q1、第2因素下凝固末端强冷水量范围q2、第3因素下凝固末端强冷水量范围q3，通过定量关系模型和凝固末端强冷区域铸坯表面冷速、铸坯表面回温速率、矫直区铸坯表面温度的控制要求反算获得。
19.可选的，凝固末端强冷水量取q4范围内的最大值，从而充分发挥凝固末端强冷对铸坯内部质量的改善效果。
20.可选的，凝固末端强冷开始位置，铸坯中心冷速为0.2-0.6℃//，该位置后，铸坯中心温度开始迅速降低，凝固末端强冷可以充分发挥作用。
21.可选的，凝固末端强冷结束位置，铸坯中心固相率为0.85-0.90，该位置后，铸坯内部钢液低于钢的粘滞性温度，钢液不能在枝晶间流动，继续进行凝固末端强冷对铸坯内部质量改善效果有限，反而会降低矫直区铸坯表面温度，增加表面裂纹产生几率。
22.可选的，控制凝固末端强冷区域铸坯表面冷速大于铸坯中心冷速的2倍，从而保证凝固末端强冷对铸坯内部质量的改善效果。
23.可选的，控制凝固末端强冷后铸坯表面回温速率小于100℃//，从而避免连铸坯回温型内部裂纹的产生。
24.可选的，控制矫直区铸坯表面温度大于钢的第三脆性温度区上限，从而避免连铸坯表面裂纹的产生。
25.可选的，钢的第三脆性温度区通过高温热模拟实验测量。
26.本发明的有益效果在于：
27.根据上述方法进行的凝固末端强冷，充分考虑了凝固末端强冷作用机理和裂纹产生原因，与现有技术相比，明确了凝固末端强冷最佳作用区域，并通过对铸坯表面冷速、矫直区铸坯表面温度、铸坯表面回温速率的控制，明确了凝固末端强冷最佳水量范围，从而实现在保证凝固末端强冷对铸坯内部质量改善效果的基础上，有效解决了因强冷引起的铸坯裂纹问题。
28.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
29.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
30.图1所示为本发明实施例的连铸坯凝固末端强冷控制方法流程图；
31.图2所示为实施例中铸坯中心冷速变化；
32.图3所示为实施例中铸坯中心固相率变化。
具体实施方式
33.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
35.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.请参阅图1～图3，下面以具体实施案例，针对某钢厂方坯连铸机，对本技术提出的一种连铸坯凝固末端强冷控制方法作进一步说明。
37.连铸机弧半径为10/，生产铸坯的断面尺寸为160//
×
160//，钢种为lx82b钢，浇铸温度为1493℃，拉速为1.6///in，结晶器冷却水量为122/3/h，二冷比水量为0.80l/kg。建立凝固传热模型，对铸坯中心冷速和铸坯中心固相率、表面冷速、表面温度和铸坯表面回温速率进行分析。
38.图2所示为连铸过程铸坯中心冷速变化。由图可知，铸坯中心区域在距离弯月面8.0/左右的位置，由于凝固潜热的释放，冷速开始增加。以铸坯中心冷速为0.5℃//的位置作为凝固末端强冷开始位置，该位置距离弯月面8.83/。图3所示为连铸过程铸坯中心固相率变化。以铸坯中心固相率为0.9的位置作为凝固末端强冷结束位置，该位置距离弯月面10.44/。综合考虑上述因素，凝固末端强冷位置定在距离弯月面8.83-10.44/。
39.在明确凝固末端强冷的基础上，建立凝固末端强冷水量和铸坯表面冷速、矫直区铸坯表面温度、铸坯表面回温速率的定量关系模型，具体结果如下：
[0040]vc
＝-0.067q2+1.255q+0.562r2＝0.9991
[0041]
tc＝-1.483q
2-14.647q+839.6r2＝0.9979
[0042]
rc＝0.566q2+22.569q+42.08r2＝0.9938
[0043]
其中，vc表示凝固强冷区域铸坯表面冷速，℃//；tc表示矫直区铸坯表面温度，℃；rc表示铸坯表面回温速率，℃//；q表示凝固末端强冷水量，/3/h。
[0044]
对凝固末端强冷区域铸坯中心平均冷速进行分析，结果为1.03℃//。为保证凝固末端强冷对铸坯内部质量的改善效果，控制凝固末端强冷区域铸坯表面冷速大于铸坯中心冷速的2倍，即要求凝固末端强冷区域铸坯表面冷速大于2.06℃//。根据凝固末端强冷水量和铸坯表面冷速的定量关系模型，反算凝固末端强冷水量，确定第1因素下凝固末端强冷水
量范围q1为(1.25，+∞)/3/h。
[0045]
为避免连铸坯内部裂纹的产生，控制凝固末端强冷后铸坯表面回温速率小于100℃//。根据凝固末端强冷水量和铸坯表面回温速率的定量关系模型，反算凝固末端强冷水量，确定第2因素下凝固末端强冷水量范围q2为[0，2.41)/3/h。
[0046]
通过热模拟实验对lx82b钢的第三脆性温度区进行测量，其范围为＜750℃。为避免连铸坯表面裂纹的产生，控制矫直区铸坯表面温度大于钢的第三脆性温度区上限，即控制矫直区铸坯表面温度大于750℃。根据凝固末端强冷水量和铸坯矫直区铸坯表面温度的定量关系模型，反算凝固末端强冷水量，确定第3因素下凝固末端强冷水量范围q3为[0，4.27)/3/h。
[0047]
根据第1因素下凝固末端强冷水量范围q1、第2因素下凝固末端强冷水量范围q2、第3因素下凝固末端强冷水量范围q3，确定凝固末端强冷水量合理的范围q4，且q4＝q1∩q2∩q3，其控制范围为(1.25，2.41)/3/h。为充分发挥凝固末端强冷对铸坯内部质量的改善效果，凝固末端强冷水量取q4范围内的最大值，即2.41/3/h。
[0048]
采用对本技术提出的一种连铸坯凝固末端强冷控制方法，最终确定凝固末端强冷位置为距离弯月面8.83-10.44/的范围，凝固末端强冷水量2.40/3/h。根据该参数进行工业试验，铸坯中心平均碳偏析指数由1.15降低至1.04，且在铸坯上未发现裂纹产生。综上所述，采用本技术提出的方法，可以在保证凝固末端强冷对铸坯内部质量改善效果的基础上，解决因强冷引起的铸坯裂纹问题。
[0049]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：根据初始连铸工艺参数建立凝固传热模型，采用该模型计算铸坯中心冷速、中心固相率、表面冷速、表面温度和铸坯表面回温速率；s2：根据铸坯中心冷速确定凝固末端强冷开始位置，根据铸坯中心固相率确定凝固末端强冷结束位置；s3：建立凝固末端强冷区域铸坯表面冷速和凝固末端强冷水量之间的定量关系模型，根据该模型确定第1因素下凝固末端强冷水量范围q1；s4：建立矫直区铸坯表面温度和凝固末端强冷水量之间的定量关系模型，根据该模型确定第2因素下凝固末端强冷水量范围q2；s5：建立铸坯表面回温速率和凝固末端强冷水量之间的定量关系模型，根据该模型确定第3因素下凝固末端强冷水量范围q3；s6：确定凝固末端强冷水量理的范围q4，q4＝q1∩q2∩q3。2.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，凝固末端强冷区域铸坯表面冷速、矫直区铸坯表面温度、铸坯表面回温速率和凝固末端强冷水量之间的定量关系模型通过回归拟合确定，具体表述为：v
c
＝a1q2+b1q+c1t
c
＝a2q2+b2q+c2r
c
＝a3q2+b3q+c3其中，v
c
表示凝固强冷区域铸坯表面冷速，℃//；t
c
表示矫直区铸坯表面温度，℃；r
c
表示铸坯表面回温速率，℃//；q表示凝固末端强冷水量，/3/h；a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3为常量系数。3.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，第1因素下凝固末端强冷水量范围q1、第2因素下凝固末端强冷水量范围q2、第3因素下凝固末端强冷水量范围q3，通过定量关系模型和凝固末端强冷区域铸坯表面冷速、铸坯表面回温速率、矫直区铸坯表面温度的控制要求反算获得。4.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，凝固末端强冷水量取q4范围内的最大值。5.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，凝固末端强冷开始位置，铸坯中心冷速为0.2-0.6℃//。6.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，凝固末端强冷结束位置，铸坯中心固相率为0.85-0.90。7.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，控制凝固末端强冷区域铸坯表面冷速大于铸坯中心冷速的2倍。8.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，控制凝固末端强冷后铸坯表面回温速率小于100℃//。9.根据权利要求1所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，控制矫直区铸坯表面温度大于钢的第三脆性温度区上限。10.根据权利要求9所述的连铸坯凝固末端强冷控制方法，其特征在于，钢的第三脆性温度区通过高温热模拟实验测量。

技术总结
本发明涉及一种连铸坯凝固末端强冷控制方法，属于连铸坯质量控制技术领域。该方法基于凝固末端强冷作用机理，根据铸坯中心冷速和铸坯中心固相率确定凝固末端强冷最佳区域，并通过建立铸坯表面冷速、矫直区铸坯表面温度、铸坯表面回温速率和凝固末端强冷水量之间的定量关系模型及控制要求，明确凝固末端强冷最佳水量范围。采用该方法进行凝固末端强冷控制，能够发挥凝固末端强冷对铸坯内部质量的改善作用，并解决因强冷导致的铸坯裂纹问题。该方法适用于板坯、方坯和圆坯连铸机，用以改善铸坯内部质量。铸坯内部质量。铸坯内部质量。


技术研发人员：韩延申 黄花 吕锦 游香米 刘芳 韩志伟
受保护的技术使用者：中冶赛迪技术研究中心有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/7