专利名称：连铸轻压下辊缝控制方法
技术领域：
本发明涉及连铸轻压下的辊缝控制技术，更具体地说是涉及一种连铸轻压下辊缝 控制方法。
背景技术：
冶金工艺中，在连铸坯液芯末端区经常采用轻压下技术。轻压下技术是指通过在 连铸坯液芯末端区施加均勻外力，形成一定的压缩量来补偿铸坯的凝固收缩量。这样一方 面可消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质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使液芯中富集溶质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勻致密达到改善中 心偏析和减少中心疏松的目的。参见
图1，目前典型的方坯连铸机的轻压下装置是由多台的拉矫机5构成的拉矫 机组。每台拉矫机5包括一个下辊1、一个上辊2，下辊1是固定支承辊，上辊2是活动驱动 辊，上辊2的旋转由电机驱动，上辊2的升降由与上辊2辊架相连的液压缸3来控制。每台 液压缸3上都带有位移传感器4，用于检测液压缸3中活塞杆31的位移。由于活塞杆31与 上辊2为机械连接，因此通过位移传感器4能检测到上辊2的位置移动变化，即上辊2与下 辊1的辊缝变化。拉矫机组的拉矫机5数量由轻压下区间来决定，拉矫机5的数量越多，实 施轻压下的区间范围就越大。方坯连铸机一般配置为6-9台。从连铸生产工艺上来说，当钢 包6中的液相钢水经中间包7缓冲、中转流入结晶器8后，就开始钢水从液相到固相的凝固 铸造过程。钢水首先在结晶器8内接受一次冷却形成坯壳，然后经过二冷水区9各段的冷 却，进一步加快凝固，增加其固相分布比例。当包含液芯的铸坯11到达轻压下区域10时， 拉矫机5便先后从压力控制模式切换到辊缝控制模式，并根据不同的辊缝设定值和实际辊 缝的反馈值来调节液压缸3的压下力，使上辊2能进一步克服铸坯11坯壳的变形抗力，达 到一定的压下位移量，通过多个拉矫机5的上辊2的分步下压，来达到总的压下量目标，从 而实现凝固末端铸坯11轻压下的工艺效果。轻压下控制技术有两个关键控制量，一个是压下位置，即沿着钢流浇铸方向，寻找 合适的实施点。对于方坯连铸机而言，轻压下一般在固相率为0.3-0. 8的范围内实施效果 最为显著，因此需要直接或间接地检测和计算铸坯11沿浇铸方向的固相率分布情况，以决 定整个拉矫机组中有哪些拉矫机5的上辊2需要实施轻压下；二是压下位移量，即含液芯 的铸坯11受到上辊2挤压后的厚度变化量大小。在非轻压下运行模式中(即压力控制模 式)，上辊2压在铸坯11上的力比较小，一般不会造成铸坯11厚度方向的形变。而在轻压 下的模式中，为了达到工艺所要求的铸坯11体积压缩量，需要上辊2在铸坯11坯壳上施加 更大的压力，使上辊2能在原来基础上进一步压下一定的位移量，从而使铸坯11在厚度方 向上产生受控的挤压变形。由于拉矫机5的下辊1固定，上辊2压下位移量的大小决定了 辊缝的大小，因此压下位移量控制也称为辊缝控制。参见图2，目前，辊缝控制的方法是利用位移传感器4将获得的上辊2位移反馈信号W(即辊缝实际值)输送至比较器12，与预先设定的辊缝设定值S进行比较，然后将比较 值输送至PID位置调节器13实施闭环控制，PID位置调节器13输出信号至伺服阀14以调 节伺服阀14的开口度大小，进而控制液压缸3的压下力大小，从而调节与液压缸3的活塞 杆31连接的上辊2达到辊缝控制的目的。当辊缝实际值大于辊缝设定值S时，此时因上辊 2还未压下到位，PID位置调节器13的输出值增大，使伺服阀14的开口度加大以增加液压 缸3的压下力，压下力增大后，使上辊2能进一步克服铸坯11的坯壳变形抗力而继续下降 直至位移反馈信号W与辊缝设定值S相同，此时因上辊2已压到位，使液压缸3的压下力同 铸坯11的坯壳变形抗力之间维持相对平衡，辊缝得以保持。当辊缝实际值小于辊缝设定值 S时，此时因上辊2压下过量，PID位置调节器13输出值减小，使伺服阀14的开口度变小以 减少液压缸3的压下力，压下力减小后，因为铸坯11的坯壳变形抗力作用使上辊2向上抬 升，直至位移反馈信号W与辊缝设定值S相同。但是，上辊2施加到铸坯11上的压力会对拉矫机5产生反作用力，使拉矫机5的 上辊2、液压缸3、以及相关的连接件、支承件等均会产生一定量的弹性变形或间隙挤出效 应，从而使液压缸3上的位移传感器4产生的位移反馈信号W出现了一定的失真，也就是 位移反馈信号W与辊缝实际值不一致。经过试验检测得知，失真值同上辊2施加到铸坯11 上的压力有关，压力越大失真值也越大。例如在拉矫机5上辊2的压下力达到80吨时，所 产生的位移误差可达2mm左右。又如，当设定的整个轻压下区域的总压下量为14mm时，实 际测量铸坯11的厚度所得出的总压下量却仅为7. 5mm，轻压下的压下量误差控制精度只有 46. 4%，远远没有达到工艺的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的上辊施加到铸坯上的压力会对拉矫机产生反作用力，从而 使液压缸上的位移传感器产生的位移反馈信号出现失真的问题，本发明的目的是提供一种 连铸轻压下辊缝控制方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种连铸轻压下辊缝控制方法，该控制方法的具体步骤为a.通过位移、压力传感器分别获得拉矫机上辊的位移反馈信号以及实际压下力， 并输送至补偿器；b.对位移反馈信号进行压力值的补偿，产生修正值，并将修正值输送至比较器；c.将修正值与辊缝设定值进行比较，产生比较值；d.通过比较器将比较值输送至位置调节器，调节伺服阀的开口度，控制液压缸压 下力，从而调节与液压缸连接的上辊，最终使辊缝实际值与辊缝设定值一致；e.通过多台拉矫机重复上述的步骤A至步骤D，达到总的压下量。所述的步骤b的具体步骤为bl.在模拟环境中，检测不同压力下拉矫机的辊缝检测误差值；b2.通过辊缝检测误差值获得补偿系数，并对实际压下力进行压力值的补偿，获得 补偿值；b3.将补偿值与位移反馈信号进行叠加，产生修正值，并将修正值输送至比较器。所述的步骤bl的具体步骤为
bll.将引锭杆穿入拉矫机内，使引锭杆杆身部分停留在拉矫机上辊下方；bl2.将拉矫机上辊以标定压下力压于引锭杆上，并通过位移传感器测得拉矫机上 辊的位移反馈信号，作为拉矫机的基准辊缝检测值；bl3.对引锭杆实施等量递增的压下力，并测得相应辊缝检测值；bl4.通过计算公式APj = Pj-Ptl，计算出辊缝检测误差值APj,式中，j = 1，2，3......,Pj为相应辊缝检测值，P0为基准辊缝检测值。所述的步骤1^2的具体步骤为b21.通过辊缝检测误差值生成辊缝检测误差值-压力变化曲线；b22.对辊缝检测误差值-压力变化曲线进行拟合线性化，并计算出线性补偿系 数；b23.根据补偿系数对实际压下力进行补偿，并获得补偿值。所述的补偿值的计算公式为
权利要求
1.一种连铸轻压下辊缝控制方法，其特征在于， 该控制方法的具体步骤为a.通过位移、压力传感器分别获得拉矫机上辊的位移反馈信号以及实际压下力，并输 送至补偿器；b.对位移反馈信号进行压力值的补偿，产生修正值，并将修正值输送至比较器；c.将修正值与辊缝设定值进行比较，产生比较值；d.通过比较器将比较值输送至位置调节器，调节伺服阀的开口度，控制液压缸压下力， 从而调节与液压缸连接的上辊，最终使辊缝实际值与辊缝设定值一致；e.通过多台拉矫机重复上述的步骤A至步骤D，达到总的压下量。
2.如权利要求1所述的辊缝控制方法，其特征在于， 所述的步骤b的具体步骤为bl.在模拟环境中，检测不同压力下拉矫机的辊缝检测误差值；b2.通过辊缝检测误差值获得补偿系数，并对实际压下力进行压力值的补偿，获得补偿值；b3.将补偿值与位移反馈信号进行叠加，产生修正值，并将修正值输送至比较器。
3.如权利要求2所述的辊缝控制方法，其特征在于， 所述的步骤bl的具体步骤为bll.将引锭杆穿入拉矫机内，使引锭杆杆身部分停留在拉矫机上辊下方； bl2.将拉矫机上辊以标定压下力压于引锭杆上，并通过位移传感器测得拉矫机上辊的 位移反馈信号，作为拉矫机的基准辊缝检测值；bl3.对引锭杆实施等量递增的压下力，并测得相应辊缝检测值； bl4.通过计算公式ΔΡ」=P厂Ptl，计算出辊缝检测误差值ΔP」.， 式中，j = 1,2,3......,Pj为相应辊缝检测值，P0为基准辊缝检测值。
4.如权利要求2所述的辊缝控制方法，其特征在于， 所述的步骤的具体步骤为b21.通过辊缝检测误差值生成辊缝检测误差值-压力变化曲线；b22.对辊缝检测误差值-压力变化曲线进行拟合线性化，并计算出线性补偿系数；b23.根据补偿系数对实际压下力进行补偿，并获得补偿值。
5.如权利要求4所述的辊缝控制方法，其特征在于， 所述的补偿值的计算公式为B = KX (F-F0)，式中B为补偿值，K为线性补偿系数，F为实际压下力，F0为标定压下力。
6.如权利要求5所述的辊缝控制方法，其特征在于，所述的实际压下力F的取值采用实际压下力平均值i^av，所述的实际压下力平均值!^v的计算公式为 1 60Fav= — EF/，式中6 ,=1Fi为每次采用的实际压下力值。
全文摘要
本发明公开了一种连铸轻压下辊缝控制方法，通过位移、压力传感器分别获得拉矫机上辊的位移反馈信号以及实际压下力，并输送至补偿器；对位移反馈信号进行压力值的补偿，产生修正值，并将修正值输送至比较器；将修正值与辊缝设定值进行比较，产生比较值；比较值由比较器输送至位置调节器，调节伺服阀的开口度，控制液压缸压下力，从而调节与液压缸连接的上辊，最终使辊缝实际值与辊缝设定值一致；通过多个拉矫机上辊的分步下压，来达到总的压下量。由于采用了对位移反馈信号进行压力值补偿的措施，消除了因施加在铸坯上较高的压下力对位移传感器所产生的位移反馈信号出现失真的影响，从而为实现理想的轻压下冶金工艺效果创造良好的条件。
文档编号B22D11/16GK102126006SQ201010022828
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者金国平 申请人:宝山钢铁股份有限公司