一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型的制作方法

1.本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型。


背景技术：

2.中心偏析及疏松是连铸坯的主要缺陷之一，中心偏析及疏松缺陷会引起钢材的一系列质量问题，如钢材的延展性能、焊接性能、抗氢致裂纹能力等。特别对于400mm以上特厚板连铸，由于连铸机拉速低，铸坯凝固末端坯壳厚，铸坯变形抗力大等原因，采用常规轻压下时，由于不同位置的扇形段无法精确的控制压下量和压下速率，导致其对铸坯中心偏析及疏松缺陷的改善并不明显。
3.因此，开发一种针对特厚板连铸七辊大压下扇形段的精确控制模型，让扇形段可以按照预设的压下量和压下速率精确的控制辊缝的开口度，进而有效的改善铸坯中心偏析及疏松的缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中扇形段无法精确的控制辊缝的开口度，导致对铸坯中心偏析及疏松缺陷的改善并不明显的问题，本发明提供一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型。
5.为实现本发明目的提供的一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，包括：控制系统、上框架、下框架、外弧自由辊、内弧自由辊、夹紧油缸、连接组件和传感器；上框架和下框架通过连接组件连接，并形成入口侧和出口侧；连接组件包括第一销轴、第一连杆、第一连杆座、第二销轴、第三销轴和第二连杆；入口侧的上框架的底部设有第一连杆，入口侧的下框架的顶部设有第一连杆座，第一连杆座与第一连杆通过第一销轴铰接；出口侧的上框架的底部设有第二连杆座，出口侧的下框架通过第三销轴与第二连杆铰接，第二连杆与第二连杆座通过第二销轴铰接，上框架可以绕第一销轴、第二销轴和第三销轴进行偏移；内弧自由辊为六组，安装在上框架的下端面，外弧自由辊为六组，安装下框架的上端面；夹紧油缸为多个，对称的安装在上框架上的入口侧和出口侧上，夹紧油缸上安装有传感器，传感器用于监测夹紧油缸的活塞伸缩量，传感器与夹紧油缸均为电联接；控制系统可以根据夹紧油缸的活塞原有的伸缩量、第二连杆的长度、入口侧的夹紧油缸与出口侧的夹紧油缸之间的间距，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的夹紧油缸的活塞伸出或缩回的行程。
6.在其中一些具体实施例中，控制系统可以根据夹紧油缸的活塞原有的伸缩量、第二连杆的长度、入口侧的夹紧油缸与出口侧的夹紧油缸之间的间距，计算出入口侧和出口
侧的夹紧油缸的压下量和压下速率具体为：首先建立方程，如下：步骤一 ：；步骤二 ：令，则；步骤三 ：；步骤四 ：；其中，为入口侧的夹紧油缸与出口侧的夹紧油缸之间的间距；为第二连杆的长度；为入口侧的夹紧油缸的活塞伸缩量与出口侧的夹紧油缸的活塞伸缩量之间的差值；为第一销轴的中心点和第二销轴的中心点之间的连接线与下框架的体宽方向的水平线之间的夹角；为内弧自由辊的侧面中心点连接的直线d和外弧自由辊的侧面中心点连接的直线b，直线d与直线b之间的夹角；为入口侧的夹紧油缸的轴线与下框架的体宽方向的水平线之间的夹角；为第二连杆的摆转的角度。
7.在其中一些具体实施例中，确定和的值后，并根据步骤四绘制出θ与δ、α与δ和β与δ的关系，最后得到：入口侧的内弧自由辊的底面与出口侧的内弧自由辊的底面之间的差值p；入口侧的内弧自由辊的侧面中心点与入口侧外弧自由辊的侧面中心点之间的错位差值k；入口侧的内弧自由辊的辊心与出口侧的内弧自由辊的辊心之间的距离s；入口侧的内弧自由辊的底面与入口侧的外弧自由辊的顶面之间的垂直距离gin；出口侧的内弧自由辊的底面与出口侧的外弧自由辊的顶面之间的垂直距离 gout。
8.在其中一些具体实施例中，δ的取值范围满足：0mm≤δ≤210mm。
9.在其中一些具体实施例中，当确定了gout和gin后，可得p与β的关系，具体为：。
10.在其中一些具体实施例中，控制系统根据入口侧和出口侧的夹紧油缸的原有伸缩
量、p、k、s、gin和gout，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的夹紧油缸的活塞伸出或缩回的行程。
11.在其中一些具体实施例中，控制系统控制夹紧油缸在铸坯固相率fs=0.75～0.95区域实施6~10mm的压下量。
12.本发明的有益效果：本发明的控制系统可以根据夹紧油缸的活塞原有的伸缩量、第二连杆的长度、入口侧的夹紧油缸与出口侧的夹紧油缸之间的间距，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的夹紧油缸的活塞伸出或缩回的行程，进而精确控制扇形段入口和出口的开口度，使得铸坯中心偏析及疏松缺陷显著降低，提高铸坯的内部质量和轧制板材的探伤合格率，并有效降低轧制压缩比。
附图说明
13.图1是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段的结构示意图；图2是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型的辊缝调整原理示意图；图3是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型中的θ与δ的关系示意图；图4是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型中的α与δ的关系示意图；图5是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型中的β与δ的关系示意图；图6是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型中的 β与p的关系示意图；图7是本发明中一种特厚板连铸七辊大压下扇形段的上框架发生倾转的内弧自由辊与内弧自由辊的变化示意图。
14.附图中，110、上框架；120、下框架；130、外弧自由辊；140、内弧自由辊；150、夹紧油缸；161、第一销轴；162、第一连杆；163、第一连杆座；164、第二销轴；165、第三销轴；166、第二连杆；167、第二连杆座；170、传感器；180、压下油缸；190、活动梁。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
16.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
17.本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”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或简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。
18.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
19.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。
20.参照图1，一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，包括：控制系统、上框架110、下框架120、外弧自由辊130、内弧自由辊140、夹紧油缸150、连接组件和传感器170；上框架110和下框架120通过连接组件连接，并形成入口侧和出口侧；连接组件包括第一销轴161、第一连杆162、第一连杆座163、第二销轴164、第三销轴165和第二连杆166；入口侧的上框架110的底部设有第一连杆162，入口侧的下框架120的顶部设有第一连杆座163，第一连杆座163与第一连杆162通过第一销轴161铰接，出口侧的上框架110的底部设有第二连杆座167，出口侧的下框架120通过第三销轴165与第二连杆166铰接，第二连杆166与第二连杆座167通过第二销轴164铰接，上框架110可以绕第一销轴161、第二销轴164和第三销轴165进行偏移。
21.内弧自由辊140为六组，安装在所述上框架110的下端面，外弧自由辊130为六组，安装所述下框架120的上端面，内弧自由辊140与外弧自由辊130相互对应。
22.夹紧油缸150为四个，两两对称的安装在上框架110上的入口侧和出口侧上，夹紧油缸150上安装有传感器170，传感器170用于监测夹紧油缸150的活塞伸缩量，传感器170与夹紧油缸150均为电联接。
23.入口侧的夹紧油缸150和出口侧的夹紧油缸150之间还设有一个压下油缸180，压下油缸180安装在上框架110上，压下油缸180的输出端与活动梁190连接，活动梁190与上框架110活动连接，活动梁190与上驱动辊连接，上驱动辊的两侧分别设有三组内弧自由辊140，下驱动辊安装于下框架120上，上驱动辊与下驱动辊用于夹紧铸坯。
24.控制系统可以根据传感器170监测的夹紧油缸150的活塞原有的伸缩量、第二连杆166的长度、入口侧的夹紧油缸150与出口侧的夹紧油缸150之间的间距，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸150的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的夹紧油缸150的活塞伸出或缩回的行程，进而精确控制扇形段入口和出口的开口度，同时，夹紧油缸150在铸坯固相率fs=0.75～0.95区域实施6~10mm的压下量，使得铸坯中心偏析及疏松缺陷显著降低，提高铸坯的内部质量和轧制板材的探伤合格率，并有效降低轧制压缩比。
25.在本发明一些具体实施例中，控制系统可以根据传感器170监测的夹紧油缸150的活塞原有的伸缩量、第二连杆166的长度、入口侧的夹紧油缸150与出口侧的夹紧油缸150之间的间距，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸150的压下量和压下速率具体为：首先建立方程，如下：步骤一 ：；步骤二 ：令，则
26.步骤三 ：；步骤四 ：；其中，参照图2所示：为入口侧的夹紧油缸150与出口侧的夹紧油缸150之间的间距，单位为mm；为第二连杆的长度，单位为mm；为入口侧的夹紧油缸150的活塞伸缩量与出口侧的夹紧油缸150的活塞伸缩量之间的差值，单位为mm；为第一销轴161的中心点和第二销轴164的中心点之间的连接线与下框架120的体宽方向的水平线之间的夹角，rad；为内弧自由辊140的侧面中心点连接的直线d和外弧自由辊130的侧面中心点连接的直线b，直线d与所述直线b之间的夹角，rad；为入口侧的夹紧油缸150的轴线与下框架120的体宽方向的水平线之间的夹角，rad；为第二连杆的摆转的角度，rad。
27.在本发明一些具体实施例中，确定和的值后，并根据步骤四绘制出θ与δ的关系、α与δ的关系和β与δ的关系，δ的取值范围满足：0mm≤δ≤210mm。其中δ为210mm是一种极端情况，在正常使用的情况下，单个重压下扇形段的最大设计压下量为10mm，所以的取值不足10mm。
28.在本发明又一些具体实施例中，以某钢厂420x2300宽厚板板坯连铸机的重压下扇形段为例：l=655mm，a=1600mm，参照图3、图4和图5绘制出步骤四中的：θ与δ的关系、α与δ的关系、β与δ的关系，最后可得到如图6所示的：（1）入口侧的内弧自由辊140的底面与出口侧的内弧自由辊140的底面之间的差值p（入口侧的内弧自由辊140为入口侧的第一组内弧自由辊140，出口侧的内弧自由辊140为出口侧的第一组内弧自由辊140），单位为mm；（2）入口侧的内弧自由辊140的侧面中心点与入口侧外弧自由辊130的侧面中心点之间的错位差值k，单位为mm；（3）入口侧的内弧自由辊140的辊心与出口侧的内弧自由辊140的辊心之间的距离s，单位为mm；（4）入口侧的内弧自由辊140的底面与入口侧的外弧自由辊130的顶面之间的垂直距离gin，单位为mm；
（5）出口侧的内弧自由辊140的底面与出口侧的外弧自由辊130的顶面之间的垂直距离 gout，单位为mm。
29.在本发明一些具体实施例中，当确定了gout和gin后，可得p与β的关系，具体为：。
30.进一步的，控制系统根据传感器监测的入口侧和出口侧的夹紧油缸150的活塞的原有伸缩量、p、k、s、gin和gout，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸150的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的夹紧油缸150的活塞伸出或缩回的行程。
31.在本发明一些具体实施例中，当扇形段上框架110发生倾转后入口侧内弧自由辊140的改变（假定入口侧夹紧油缸150锁定）参照图7所示，可得到：（1）
32.（2）；其中：x为第一销轴161的中心点到入口侧内弧自由辊140辊心的横向距离，单位为mm；y为第一销轴161的中心点到入口侧内弧自由辊140辊心的铅锤距离，单位为mm；δy为当上框架110发生倾转后的改变后，改变前的入口侧内弧自由辊140辊心和改变后入口侧内弧自由辊140辊心之间的铅锤距离，单位为mm；φ为平行辊缝时，入口侧内弧自由辊140辊心与第一销轴161的中心点的连线与入口侧内弧自由辊140辊心与第一销轴161的中心点铅锤线之间的夹角，rad。
33.进一步的，将折换到夹紧油缸150的行程的负向补偿量δdis上（在数值上为负，代表夹紧油缸150收缩用于抵消由于上框架110倾转引起的入口侧的内弧自由辊140向下移动），如式：。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，包括：控制系统、上框架、下框架、外弧自由辊、内弧自由辊、夹紧油缸、连接组件和传感器；所述上框架和所述下框架通过所述连接组件连接，并形成入口侧和出口侧；所述连接组件包括第一销轴、第一连杆、第一连杆座、第二销轴、第三销轴、第二连杆和第二连杆座；入口侧的所述上框架的底部设有所述第一连杆，入口侧的所述下框架的顶部设有所述第一连杆座，所述第一连杆座与所述第一连杆通过第一销轴铰接；出口侧的所述上框架的底部设有所述第二连杆座，出口侧的所述下框架通过所述第三销轴与所述第二连杆铰接，所述第二连杆与所述第二连杆座通过第二销轴铰接，所述上框架可以绕所述第一销轴、所述第二销轴和所述第三销轴进行偏移；所述内弧自由辊为六组，安装在所述上框架的下端面，所述外弧自由辊为六组，安装所述下框架的上端面；所述夹紧油缸为多个，对称的安装在所述上框架上的入口侧和出口侧上，所述夹紧油缸上安装有所述传感器，所述传感器用于监测所述夹紧油缸的活塞伸缩量，所述传感器与所述夹紧油缸均为电联接；所述控制系统可以根据所述夹紧油缸的活塞原有的伸缩量、所述第二连杆的长度、入口侧的所述夹紧油缸与出口侧的所述夹紧油缸之间的间距，计算出入口侧和出口侧的所述夹紧油缸的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的所述夹紧油缸的活塞伸出或缩回的行程。2.根据权利要求1所述的特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，所述控制系统可以根据所述夹紧油缸的活塞原有的伸缩量、所述第二连杆的长度、入口侧的所述夹紧油缸与出口侧的所述夹紧油缸之间的间距，计算出入口侧和出口侧的所述夹紧油缸的压下量和压下速率具体为：首先建立方程，如下：步骤一 ：；步骤二 ：令，则；步骤三 ： ；步骤四 ：；其中，为入口侧的所述夹紧油缸与出口侧的所述夹紧油缸之间的间距；为所述第二连杆的长度；为入口侧的所述夹紧油缸的活塞伸缩量与出口侧的所述夹紧油缸的活塞伸缩量之间
的差值；为所述第一销轴的中心点和所述第二销轴的中心点之间的连接线与所述下框架的体宽方向的水平线之间的夹角；为所述内弧自由辊的侧面中心点连接的直线d和所述外弧自由辊的侧面中心点连接的直线b，所述直线d与所述直线b之间的夹角；为入口侧的所述夹紧油缸的轴线与所述下框架的体宽方向的水平线之间的夹角；为第二连杆的摆转的角度。3.根据权利要求2所述的特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，确定和的值后，并根据所述步骤四绘制出θ与δ、α与δ和β与δ的关系，最后得到：入口侧的所述内弧自由辊的底面与出口侧的所述内弧自由辊的底面之间的差值p；入口侧的所述内弧自由辊的侧面中心点与入口侧所述外弧自由辊的侧面中心点之间的错位差值k；入口侧的所述内弧自由辊的辊心与出口侧的所述内弧自由辊的辊心之间的距离s；入口侧的所述内弧自由辊的底面与入口侧的所述外弧自由辊的顶面之间的垂直距离gin；出口侧的所述内弧自由辊的底面与出口侧的所述外弧自由辊的顶面之间的垂直距离 gout。4.根据权利要求3所述的特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，δ的取值范围满足：0mm≤δ≤210mm。5.根据权利要求3所述的特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，当确定了gout和gin后，可得p与β的关系，具体为：。6.根据权利要求5所述的特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，所述控制系统根据入口侧和出口侧的所述夹紧油缸的原有伸缩量、p、k、s、gin和gout，计算出入口侧和出口侧的所述夹紧油缸的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的所述夹紧油缸的活塞伸出或缩回的行程。7.根据权利要求1所述的特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，其特征在于，所述控制系统控制所述夹紧油缸在铸坯固相率fs=0.75～0.95区域实施6~10mm的压下量。

技术总结
本发明涉及一种特厚板连铸七辊大压下扇形段控制模型，包括：控制系统、上框架、下框架、外弧自由辊、内弧自由辊、夹紧油缸、连接组件和传感器，其中，控制系统可以根据夹紧油缸的活塞原有的伸缩量、第二连杆的长度、入口侧的夹紧油缸与出口侧的夹紧油缸之间的间距，计算出入口侧和出口侧的夹紧油缸的压下量和压下速率，然后控制入口侧和出口侧的夹紧油缸的活塞伸出或缩回的行程，进而精确控制扇形段入口和出口的开口度，使得铸坯中心偏析及疏松缺陷显著降低，提高铸坯的内部质量和轧制板材的探伤合格率，并有效降低轧制压缩比。并有效降低轧制压缩比。并有效降低轧制压缩比。


技术研发人员：李武红 何博 王文学 曾晶 刘洪 马玉堂
受保护的技术使用者：中国重型机械研究院股份公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/7/18