用於改善連鑄坯內部質量的方法和系統的製作方法

2023-05-18 17:15:36

專利名稱：用於改善連鑄坯內部質量的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及連鑄工藝技術領域，具體涉及一種用於改善連鑄坯內部質量方法和系統。
背景技術：
在連鑄生產中採用電磁攪拌技術能夠擴大鑄坯的等軸晶區，減輕鑄坯的中心疏鬆、中心偏析和中心縮孔，促進夾雜物的上浮，因而電磁攪拌技術得到了廣泛的應用並使鑄坯質量得到很大改善。《中國冶金》雜誌2010年8月(第20卷第8期第43 47頁，電磁攪拌在大方坯合金鋼連鑄機上的研究與應用，呂銘等著)報導了萊鋼通過對結晶器電磁攪拌的各工藝參數進行了重新優化、設定，調整後的工藝參數大大提高了鑄坯內部質量，中心縮孔、疏鬆、中 間裂紋等常見缺陷的等級都控制在O. 5級以內，中心偏析指數由原來的I. 18降到I. 03，鑄坯中心等軸晶率比原來提高38 %。曾小平等人發明的專利《圓坯結晶器電磁攪拌參數的制定方法》(公開號CN101244452)在電磁攪拌磁場分布模擬結果的基礎上對電磁攪拌過程結晶器內鋼液的流場、溫度場及夾雜物運動軌跡進行耦合計算，針對鋼液的流動、凝固傳熱及夾雜物軌跡等現象做考察判斷電磁攪拌參數的合理性，並再將計算結果與現場取樣試驗進行反饋對比分析，以確定電磁攪拌參數。可見，雖然電磁攪拌技術已廣泛應用於連鑄生產過程中並在提高鑄坯質量方面起到了重要作用，但在關於電磁攪拌技術的相關專利及文獻基本是針對其設備結構、工藝參數等方面的研究，而關於其使用過程中的衰減對鑄坯質量的影響卻很少提及，各鋼廠及設備生產廠家也未能提出減小電磁攪拌於其使用過程中的衰減對連鑄坯內部質量的影響的方案。

發明內容
為了至少解決上述問題之一提出本發明。根據本發明的一個方面，提供了一種用於改善連鑄坯內部質量的方法，該方法包括測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩；檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；根據不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及在磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩達到預定磁場強度和/或預定電攪力矩時，更換電磁攪拌器。進一步地，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量包括在連鑄工藝參數和鑄機流道質量穩定的情況下，統計以下至少一者在一段時間長度中，採樣磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；在同一爐次同一流次，通過改變電流強度來改變磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及在同一爐次且所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量。進一步地，電磁攪拌器可包括以下至少之一結晶器電磁攪拌器、二冷區電磁攪拌器、凝固末端電磁攪拌器。進一步地，所述檢測可為低倍檢驗，其中低倍檢驗的內容可包括以下至少之一連鑄坯中心等軸晶率、邊部細晶區、成分均勻性、中心疏鬆、縮孔。進一步地，所述鑄機的鑄機斷面可為280mmX 380mm，生產過程中穩定控制拉速可在 O. 74m/min O. 76m/min。 進一步地，所述預定磁場強度不低於300Gs，所述預定電攪力矩不低於I. 7Kgf/
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cm ο根據本發明的另一個方面，提供了一種用於改善連鑄坯內部質量的系統，該系統包括測量裝置，被配置成測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩；檢測裝置，被配置成檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及確定裝置，被配置成根據不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及更換裝置，被配置成在磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩達到預定磁場強度和/或預定電攪力矩時，更換電磁攪拌器。進一步地，檢測裝置包括統計裝置，被配置成在連鑄工藝參數和鑄機流道質量穩定的情況下，統計以下至少一者在一段時間長度中，採樣磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；在同一爐次同一流次，通過改變電流強度來改變磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及在同一爐次且所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量。進一步地，電磁攪拌器包括以下至少之一結晶器電磁攪拌器、二冷區電磁攪拌器、凝固末端電磁攪拌器。進一步地，檢測為低倍檢驗，其中低倍檢驗的內容包括以下至少之一連鑄坯中心等軸晶率、邊部細晶區、成分均勻性、中心疏鬆、縮孔。進一步地，鑄機的鑄機斷面為280mmX 380mm，生產過程中穩定控制拉速在O. 74m/min O. 76m/min。進一步地，預定磁場強度不低於300Gs，所述預定電攪力矩不低於I. 7Kgf/cm2。通過本發明公開的技術方案，能有效地判斷電磁攪拌器的磁場強度和/或電攪力矩的衰減對連鑄坯質量的影響，制定電磁攪拌器更換標準，避免因電磁攪拌器磁場強度和/或電攪力矩的衰減而造成對連鑄坯質量的影響，進而改善連鑄坯內部質量。本發明的優點在於，能夠在電磁攪拌器磁場強度和/或電攪力矩出現衰減的條件下有效判斷其衰減程度對連鑄坯質量造成的影響，從而制定電磁攪拌器更換技術標準，為穩定和改善連鑄坯質量，提供技術支撐。


圖I是根據本發明的一種用於改善連鑄坯內部質量的方法流程圖；圖2是根據本發明的一種用於改善連鑄坯內部質量的系統框圖；以及圖3是根據本發明的另一種用於改善連鑄坯內部質量的系統框圖。
具體實施例方式冶金中常用的電磁攪拌類型包括結晶器電磁攪拌、二冷區電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌等。出於解釋說明目的本發明僅以結晶器電磁攪拌器為例進行說明。本領域技術人員可以不通過創造性勞動，將本發明申請中公開的技術方案應用到其他類型的電磁攪拌器中。以下結合附圖對本發明進行詳細說明。圖I是根據本發明的一種評價電磁攪拌器冶金效果的方法流程圖。如圖I所示，本發明公開的一種評價電磁攪拌器冶金效果的方法包括以下步驟S102，測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩；S104，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及S106，根據不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及S108，在磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩達到預定磁場強度和/或預定電攪力矩時，更換電磁攪拌 器。本發明公開的上述技術方案，通過將測量出的磁場強度和/或電攪力矩與其對應的連鑄坯內部質量相對應，可形成數據表，從而可簡單直觀地對冶金效果進行評價。在電磁攪拌器磁場強度和/或電攪力矩出現衰減的條件下有效判斷其衰減程度對連鑄坯質量造成的影響，並通過其制定電磁攪拌器更換技術標準，為穩定和改善連鑄坯質量，提供技術支撐。進一步地，上述技術方案中，檢測不同磁場強度對應的連鑄坯內部質量包括在連鑄工藝參數穩定以及鑄機的鑄機流道質量良好條件下，統計以下至少一者在一段時間長度中，採樣所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；在同一爐次同一流次，通過改變電流強度來改變所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及在同一爐次且所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量。其中，所述一段時間長度可以是一年或幾年，亦可以是一個月或幾個月；檢測可以是隨機檢測或定期檢測，且在正常生產條件下進行。優選地，對同一爐次同一流次的連鑄坯內部質量的檢測採用實驗的方式，例如，由人工控制來改變輸入電磁攪拌器的電流，進而改變電磁攪拌器的磁場強度和/或電攪力矩，並對一流次於電磁攪拌器具有不同磁場強度和/或電攪力矩時所鑄成的連鑄坯的不同段進行內部質量檢測。優選地，對同一爐次且所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量的檢驗也可採用實驗的方式，例如，由人工控制來改變每一流次輸入電磁攪拌器的電流，以改變電磁攪拌器的磁場強度和/或電攪力矩，並對不同流次鑄成的連鑄坯進行內部質量檢測。通過對不同工況條件下電磁攪拌器磁場強度與其對應的連鑄坯內部質量的統計，能夠全面了解不同工況條件對連鑄坯內部質量的影響，從而為評價提供依據。需要說明的是，通過上述三種統計方法任一種得出的數據都能成為對連鑄坯內部質量進行評價的依據，可綜合也可獨立形成評價體系。本發明上述公開的技術方案的主要原理是通過統計檢測形成連鑄坯質量與磁場強度和/或電攪力矩的對應關係。由於電磁攪拌器的電攪力矩與其磁場強度基本呈正比關係。故本發明技術方案中對磁場強度的測量可與對電攪力矩的測量相互替換，或同時對磁場強度和電攪力矩進行測量。多種測量方式配合使用，增強了方法的適用性，提高了測量的
可靠度。進一步地，方案中對連鑄坯內部質量的檢測可為低倍檢驗。低倍檢驗的內容可包括以下至少之一連鑄坯中心等軸晶率、邊部細晶區、成分均勻性、中心疏鬆、縮孔。通過低倍檢驗，能夠快速得出檢測結果，提高檢測效率。作為舉例，本發明公開的技術方案可應用於下述工況鑄機的鑄機斷面為280mmX 380mm,生產過程中穩定控制拉速在O. 74m/min O. 76m/min。需要說明的是，電磁攪拌器更換技術標準可根據鋼種的要求制定，但電磁攪拌器的磁場強度應不低於300Gs，其對應的電攪力矩為1.7Kgf/cm2。本發明公開的技術方案可應用於結晶器電磁攪拌器、二冷區電磁攪拌器、凝固末端電磁攪拌器等。
圖2是根據本發明的一種評價電磁攪拌器冶金效果的系統框圖。如圖2所示，本發明公開的一種評價電磁攪拌器冶金效果的系統可包括測量裝置202，被配置成測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩，例如，可採用高斯儀對磁場強度進行測量，以及採用扭矩儀對電攪力矩進行測量；檢測裝置204，被配置成檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；確定裝置208，被配置成根據不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及更換裝置210，被配置成在所述磁場強度和/或該電磁攪拌器的所述電攪力矩達到所述預定磁場強度和/或所述預定電攪力矩時，更換所述電磁攪拌器。通過本發明公開的用於改善連鑄坯內部質量的系統，通過將測量出的磁場強度和/或電攪力矩與其對應的連鑄坯內部質量相對應，可形成數據表，從而可簡單直觀地對冶金效果進行評價。在電磁攪拌器磁場強度和/或電攪力矩出現衰減的條件下有效判斷其衰減程度對連鑄坯質量造成的影響，並通過其制定電磁攪拌器更換技術標準，為穩定和改善連鑄坯質量，提供技術支撐。圖3是根據本發明的另一種評價電磁攪拌器冶金效果的系統框圖。如圖3所示，參考圖2中所示的系統，其中檢測裝置204可包括統計裝置206，被配置成在連鑄工藝參數穩定以及鑄機的鑄機流道質量良好條件下，統計以下至少一者在一段時間長度中，採樣所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；在同一爐次同一流次，通過改變電流強度來改變所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及在同一爐次，所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量。通過對不同工況條件下電磁攪拌器磁場強度與其對應的連鑄坯內部質量的統計，能夠全面了解不同工況條件對連鑄坯內部質量的影響。從而為評價提供依據，進而有利於更換技術標準的制定。為穩定連鑄坯質量，提供技術支撐。由於電磁攪拌器的電攪力矩與其磁場強度基本呈正比關係。故本發明技術方案中對磁場強度的測量可與對電攪力矩的測量相互替換，或同時對磁場強度和電攪力矩進行測量。多種測量方式配合使用，增強了系統的適用性，提高了測量的可靠度。進一步地，方案中對連鑄坯內部質量的檢測可為低倍檢驗。低倍檢驗的內容可包括以下至少之一連鑄坯中心等軸晶率、邊部細晶區、成分均勻性、中心疏鬆、縮孔。通過低倍檢驗，能夠快速得出檢測結果，提高檢測效率。作為舉例，本發明公開的技術方案可應用於下述工況鑄機的鑄機斷面為280mmX 380mm,生產過程中穩定控制拉速在O. 74m/min O. 76m/min。需要說明的是，電磁攪拌器更換技術標準可根據鋼種的要求制定，但電磁攪拌器的磁場強度應不低於300Gs,對應的電攪力矩應不低於I. 7Kgf/cm2。本發明公開的技術方案可應用於結晶器電磁攪拌器、二冷區電磁攪拌器、凝固末端電磁攪拌器等。本發明提供的用於改善連鑄坯內部質量的方法和系統，能有效地判斷評價電磁攪拌器磁場強度和/或電攪力矩的衰減對連鑄坯質量的影響，並據此制定電磁攪拌器更換標準，避免因電磁攪拌器磁場強度的衰減而造成對連鑄坯質量的影響，進而改善連鑄坯內部質量。下面結合實施例對本發明進一步說明。 實施例I :該實施例是運用本發明的方法來制定重軌鋼結晶器電磁攪拌器更換技術標準。U75V牌號重軌鋼化學組分見表I。連鑄生產橫斷面尺寸為280mmX380mm的U75V大方坯，鑄機拉速為O. 75m/min，保持拉速、中包溫度、電攪頻率等連鑄工藝參數穩定以及鑄機流道質量良好，在同一爐次同一流次將結晶器電磁攪拌的電流間斷性地設定為300A和500A，得到對應的磁場強度分別為274Gs和356GS。澆注完畢後，對不同磁場強度所對應的連鑄坯取樣進行了低倍檢驗，並作了對比分析。發現當電攪磁場強度由356Gs降到274Gs時，鑄坯中心等軸晶率有明顯降低的趨勢，成分偏析指數略微升高。結合實際的電磁攪拌器狀況、用戶對產品質量的要求以及磁場強度在300Gs 350Gs範圍變化對連鑄坯質量無明顯影響的現狀，制定了澆注U75V鋼種電磁攪拌器更換技術標準為在線檢測電磁攪拌器磁場強度不得低於300Gs，對應的電攪力矩不得低於I. 7Kgf/cm2，從而保證連鑄坯的內部質量。表I U75V重軌鋼化學組分/%
權利要求
1.一種用於改善連鑄坯內部質量的方法，其特徵在於，該方法包括 測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩； 檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量； 根據所述不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及 在所述磁場強度和/或該電磁攪拌器的所述電攪力矩達到所述預定磁場強度和/或所述預定電攪力矩時，更換所述電磁攪拌器。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄還內部質量包括 在連鑄工藝參數和鑄機流道質量穩定的情況下，統計以下至少一者 在一段時間長度中，採樣所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量； 在同一爐次同一流次，通過改變電流強度來改變所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及 在同一爐次且所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，所述電磁攪拌器包括以下至少之一結晶器電磁攪拌器、二冷區電磁攪拌器、凝固末端電磁攪拌器。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，所述檢測為低倍檢驗，其中所述低倍檢驗的內容包括以下至少之一連鑄坯中心等軸晶率、邊部細晶區、成分均勻性、中心疏鬆、縮孔。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述鑄機的鑄機斷面為280mmX380mm，生產過程中穩定控制拉速在O. 74m/min O. 76m/min。
6.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，所述預定磁場強度不低於300Gs，所述預定電攪力矩不低於I. 7Kgf/cm2。
7.一種用於改善連鑄坯內部質量的系統，其特徵在於，該系統包括 測量裝置，被配置成測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩； 檢測裝置，被配置成檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及確定裝置，被配置成根據所述不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及 更換裝置，被配置成在所述磁場強度和/或該電磁攪拌器的所述電攪力矩達到所述預定磁場強度和/或所述預定電攪力矩時，更換所述電磁攪拌器。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述檢測裝置包括 統計裝置，被配置成在連鑄工藝參數和鑄機流道質量穩定的情況下，統計以下至少一者 在一段時間長度中，採樣所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量； 在同一爐次同一流次，通過改變電流強度來改變所述磁場強度和/或電攪力矩，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；以及 在同一爐次且所述磁場強度和/或電攪力矩不同的流次，檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量。
9.根據權利要求7或8所述的系統，其特徵在於，所述電磁攪拌器包括以下至少之一結晶器電磁攪拌器、二冷區電磁攪拌器、凝固末端電磁攪拌器。
10.根據權利要求7或8所述的系統，其特徵在於，所述檢測為低倍檢驗，其中所述低倍檢驗的內容包括以下至少之一連鑄坯中心等軸晶率、邊部細晶區、成分均勻性、中心疏鬆、縮孔。
11.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述鑄機的鑄機斷面為280mmX380mm，生產過程中穩定控制拉速在O. 74m/min O. 76m/min。
12.根據權利要求7或8所述的系統，其特徵在於，所述預定磁場強度不低於300Gs，所述預定電攪力矩不低於I. 7Kgf/cm2。
全文摘要
本發明提供了一種用於改善連鑄坯內部質量的方法和系統。該方法包括測量電磁攪拌器中心軸上任一位置處的磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩；檢測不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量；根據不同磁場強度和/或電攪力矩對應的連鑄坯內部質量，確定一預定磁場強度和/或預定電攪力矩；以及在磁場強度和/或該電磁攪拌器的電攪力矩達到預定磁場強度和/或預定電攪力矩時，更換電磁攪拌器。通過上述方法，在電磁攪拌器磁場強度出現衰減的條件下有效判斷其衰減程度對連鑄坯質量造成的影響，從而制定電磁攪拌器更換技術標準，為穩定和改善連鑄坯質量，提供技術支撐。
文檔編號B22D11/16GK102896287SQ201110213669
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者李志強, 吳國榮, 曾建華, 潘紅, 陳永, 楊文中, 陳雄 申請人:攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司