在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及連鑄工藝控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器 的控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 連鑄坯內(nèi)部中心偏析、中心縮孔和疏松是連鑄坯主要的內(nèi)部缺陷。凝固末端電磁 攪拌技術(shù)可以提高液態(tài)金屬的補縮能力從而有效的解決中心縮孔問題，提高連鑄坯質(zhì)量。 連鑄坯凝固末端位置受澆鑄鋼種、過熱度、拉坯速度、二次冷卻速度、鑄坯斷面尺寸、二冷水 溫度、周圍環(huán)境溫度等參數(shù)影響，實時發(fā)生變化。因此，如何實時、準(zhǔn)確的確定不同的鑄坯在 不同的澆鑄工藝條件下的凝固末端位置，并動態(tài)跟蹤鑄坯凝固末端位置施加電磁攪拌就成 為實施凝固末端電磁攪拌技術(shù)的核心問題。凝固末端電磁攪拌器的安裝位置（即凝固末端 位置）的確定目前主要有以下三個方法：1)模型計算法；2)射釘實測法；3)白亮帶法。后 兩種方法均基于試驗完成，成本高、周期長、可操作性差。另外，一臺凝固末端電磁攪拌器通 常適用于多個斷面和鋼種，在不同連鑄工藝條件下，凝固末端的位置也不盡相同。通常電磁 攪拌器是安裝在一個固定的位置，這就使得凝固末端電磁攪拌的效果大打折扣，因此凝固 末端電磁攪拌技術(shù)的推廣和應(yīng)用范圍受到很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系 統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電磁攪拌中存在的電磁攪拌器位置不可調(diào)所造成難以達(dá)到理 想攪拌目的的問題。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制 系統(tǒng)，包括物料凝固計算模塊和電磁攪拌器定位模塊，其中：
[0005] 所述物料凝固計算模塊配置為根據(jù)接收到的參數(shù)確定對鑄坯凝固末端位置產(chǎn)生 影響的因子，根據(jù)該因子計算得到目標(biāo)數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述電磁攪拌器定位模塊，所述參數(shù) 包括連鑄機的設(shè)備參數(shù)和連鑄工序的工況參數(shù)；
[0006] 所述電磁攪拌器定位模塊包括與電磁攪拌器電連接的控制單元，所述電磁攪拌器 定位模塊配置為接收并根據(jù)所述目標(biāo)數(shù)據(jù)確定或調(diào)整電磁攪拌器的位置。
[0007] 作為優(yōu)選，還包括分別與所述物料凝固計算模塊的輸入端電連接的連鑄機結(jié)構(gòu)參 數(shù)輸入模塊和動態(tài)參數(shù)輸入模塊，其中：
[0008] 所述連鑄機結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入模塊配置為向所述物料凝固計算模塊提供所述設(shè)備參 數(shù)；
[0009] 所述動態(tài)參數(shù)輸入模塊配置為實時地向所述物料凝固計算模塊提供所述工況參 數(shù)。
[0010] 作為優(yōu)選，所述物料凝固計算模塊具體配置為根據(jù)所述因子計算得到液相穴深度 數(shù)據(jù)和凝固末端位置數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述電磁攪拌器定位模塊；所述電磁攪拌器定位模塊具 體配置為根據(jù)所述液相穴深度數(shù)據(jù)和凝固末端位置數(shù)據(jù)，以及液芯厚度、固相率、物料含碳 量和電磁攪拌強度來確定或調(diào)整電磁攪拌器的位置。
[0011] 作為優(yōu)選，還包括與所述物料凝固計算模塊電連接的專家數(shù)據(jù)庫，所述專家數(shù)據(jù) 庫存儲有歷史工作參數(shù)以及歷史目標(biāo)數(shù)據(jù)，并響應(yīng)所述物料凝固計算模塊的調(diào)用請求而向 其提供所需的目標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0012] 作為優(yōu)選，還包括通信連接于所述物料凝固計算模塊和電磁攪拌器定位模塊并且 包括顯示單元的上位機，所述上位機配置為根據(jù)所述物料凝固計算模塊和電磁攪拌器定位 模塊的信號實時顯示液相穴深度、凝固末端位置和電磁攪拌器位置。
[0013] 本發(fā)明還提供一種基于如上所述的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系統(tǒng)的 控制方法，包括以下步驟：
[0014] Sl :將所述連鑄機的設(shè)備參數(shù)和連鑄工序的工況參數(shù)先后輸入所述物料凝固計算 模塊；
[0015] S2:連鑄機開始連鑄工序后，所述物料凝固計算模塊根據(jù)所述參數(shù)確定對鑄坯凝 固末端位置產(chǎn)生影響的因子；
[0016] S3 :所述物料凝固計算模塊根據(jù)該因子計算得出目標(biāo)數(shù)據(jù)并送至所述電磁攪拌器 定位模塊；
[0017] S4:所述電磁攪拌器定位模塊接收所述目標(biāo)數(shù)據(jù)并通過所述控制單元來確定或調(diào) 整電磁攪拌器的位置。
[0018] 作為優(yōu)選，步驟Sl具體為：由連鑄機結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入模塊向所述物料凝固計算模塊 提供所述設(shè)備參數(shù)，所述設(shè)備參數(shù)包括結(jié)晶器長度、棍列布置、噴嘴布置、噴嘴型號、噴嘴冷 態(tài)特性、噴嘴熱態(tài)特性、物料成分以及鑄坯斷面尺寸；由動態(tài)參數(shù)輸入模塊向所述物料凝固 計算模塊提供所述工況參數(shù)，所述工況參數(shù)包括拉述速度。
[0019] 作為優(yōu)選，其中：
[0020] 步驟S3中的所述目標(biāo)數(shù)據(jù)包括液相穴深度數(shù)據(jù)和凝固末端位置數(shù)據(jù)；
[0021] 步驟S4具體為：所述電磁攪拌器定位模塊接收所述液相穴深度數(shù)據(jù)和凝固末端 位置數(shù)據(jù)，并結(jié)合液芯厚度、固相率、物料含碳量和電磁攪拌強度通過所述控制單元來確定 或調(diào)整電磁攪拌器的位置。
[0022] 作偽優(yōu)選，其中：
[0023] 在步驟S2中，所述物料凝固計算模塊通過將所述參數(shù)代入能量控制守恒方程和 溶質(zhì)守恒方程進(jìn)行計算以確定對鑄坯凝固末端位置產(chǎn)生影響的因子。
[0024] 作為優(yōu)選，在步驟S3中，所述物料凝固計算模塊以連鑄機結(jié)構(gòu)為對象，以二冷區(qū) 鑄坯表面實際水流密度分布和輥子接觸傳熱為邊界條件，并根據(jù)二冷區(qū)的不同的邊界換熱 方式，計算鑄坯糊狀區(qū)形貌和凝固末端位置以得出所述液相穴深度數(shù)據(jù)和凝固末端位置數(shù) 據(jù)；所述邊界換熱方式包括鑄坯與輥子間的接觸傳熱、鑄坯表面與周圍環(huán)境間的自然對流 換熱、鑄坯表面與冷卻水霧間的強制對流換熱，以及鑄坯表面向周圍環(huán)境的輻射散熱。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系統(tǒng)及方法的有 益效果在于：通過物料凝固計算模塊和電磁攪拌器定位模塊，能夠根據(jù)參數(shù)，實時準(zhǔn)確計算 凝固末端位置，并且調(diào)整電磁攪拌器位置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電磁攪拌中存在的電磁攪拌 器位置不可調(diào)所造成難以達(dá)到理想攪拌目的的問題，并且有效減少中心偏析、中心縮孔和 疏松等缺陷，從而獲得良好的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的實施例的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的實施例的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制方法的流程示意 圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的實施例的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制方法中邊界條件 計算的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的實施例的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器 的控制系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0030] 圖1為本發(fā)明的實施例的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的實施例的在連鑄工序中調(diào)整電磁攪拌器的控制系統(tǒng)，包括物 料凝固計算模塊和電磁攪拌器定位模塊，其中，物料凝固計算模塊配置為根據(jù)接收到的參 數(shù)確定對鑄坯凝固末端位置產(chǎn)生影響的因子，根據(jù)該因子計算得到目標(biāo)數(shù)據(jù)并發(fā)送至電磁 攪拌器定位模塊，參數(shù)包括連鑄機的設(shè)備參數(shù)和連鑄工序的工況參數(shù)；電磁攪拌器定位模 塊包括與電磁攪拌器電連接的控制單元，電磁攪拌器定位模塊配置為接收并根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù) 確定或調(diào)整電磁攪拌器的位置。通過物料凝固計算模塊和電磁攪拌器定位模塊，能夠根據(jù) 參數(shù)，實時準(zhǔn)確計算凝固末端位置，并且調(diào)整電磁攪拌器位置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電磁攪拌 中存在的電磁攪拌器位置不可調(diào)所造成難以達(dá)到理想攪拌目的的問題，并且有效減少中心 偏析、中心縮孔和疏松等缺陷，從而獲得良好的鑄述內(nèi)部質(zhì)量。