《板坯连铸机动态轻压下技术的研究开发及应用》项目荣获2007年度冶金科学技术贰等奖

连铸过程中连铸坯动态轻压下技术是解决连铸坯中心偏析和疏松的理想手段，在高端产品（如高级管线钢、汽车板钢、海洋钻探平台用钢等）生产中必不可少，已成为现代连铸水平的一个显著标志，被公认为正在大力发展中的第三代连铸技术。近年来我国新引进的动态轻压下技术先后在各钢厂投入生产，但其核心工艺、控制技术均为保密，不能进行二次开发。鉴于此，2004年上海宝钢集团梅山钢铁股份有限公司联合东北大学与北京科技大学，根据国家技术创新项目《梅山板坯连铸机动态轻压下技术的研究开发与应用》，针对板坯动态轻压下机理与应用展开研究，自主开发了板坯动态轻压下核心工艺、控制模型，架构了动态轻压下过程控制系统，并于2006年7月正式投产应用。     

板坯连铸动态轻压下控制模型的开发与应用

 为保证轻压下参数的有效、稳定实施,研究开发了板坯动态轻压下控制模型,给出了模型计算流程,详述了压下起始段和结束段的辊缝设定值计算方法,并分析了铸坯自然热收缩制度和轻压下作用方式切换条件。模型投产应用后,低碳钢、包晶钢、低合金钢的中心偏析均控制在C级0.5以内,中心疏松基本消除。     

国产动态轻压下设备的应用

包头钢铁集团公司在2006年底投产的5号连铸机上成功安装国产动态轻压下设备,并对重轨钢进行了轻压下试验研究.1年多的试验结果表明:该轻压下设备在合理的工艺条件下可以显著提高重轨钢的质量,改善了重轨钢铸坯的碳元素平均偏差指数,钢轨的内伤率减少,并使普通钢轨的成分偏差达到了高速轨的要求.     

动态轻压下过程仿真系统

介绍了一种板坯连铸动态轻压下过程仿真系统,详细阐述了其原理、结构及功能.该仿真系统由几个功能相对独立的单元组成,能够模拟动态轻压下的动作过程.该系统的各类参数可灵活配置,且仿真过程中的各类参数完全可视化,既可作为在线轻压下模型的开发及调试平台,又可作为优化轻压下工艺参数的辅助工具.     

板坯连铸动态轻压下系统参数的优化及应用

泰山钢铁公司不锈钢板坯铸机的动态轻压下系统,其扇形段设备、控制系统和计算模型全部为自主设计、制造,首次实现了动态轻压下系统的完全国产化。实践表明该铸机设备性能稳定、控制模型计算准确,铸坯质量良好。对轻压下过程中,扇形段的受力变形进行了有效的补偿。通过大量的生产试验,对动态轻压下技术的关键控制参数进行了优化,得出了最佳的轻压下参数。     

连铸动态轻压下关键技术与自主开发应用进展

连铸机动态轻压下技术是解决铸坯中心偏析和中心疏松的有效手段。在总结国内外研究工作的基础上阐述了动态轻压下的关键技术,介绍了该技术的国内自主开发进展及应用效果。随着轻压下技术的广泛应用和推广,动态轻压下技术的自主研究、设计和应用已成为发展中国高端钢铁产品的必然趋势。     

板坯连铸动态轻压下模型的开发与应用

基于梅钢2号连铸机的装备条件和轻压下技术应用现状,研究了连铸板坯动态轻压下技术的关键工艺和工艺理论模型,开发了在线计算及控制模型和过程控制系统架构。开发应用的新系统较原系统相比：具有高可用性架构提高了系统的稳定性;扩展了新钢种的生产能力;为工艺工程师提供了办公室环境下的单机离线仿真条件;并具有在线修改轻压下和二冷配水控制参数功能。     

5#连铸机平辊轻压下技术在U71Mn钢上的应用

包钢5#大方坯连铸机采用了动态轻压下工艺技术,自大方坯连铸机投产以来,以重轨钢、硬线等典型钢种为代表开展了大方坯轻压下技术的试验研究,通过不断优化调整轻压下工艺制度,取得了改善铸坯中心偏析、疏松和缩孔的显著效果.结果表明此技术可为包钢生产高速铁路用钢轨提供合格铸坯.     

应用动态轻压下改善板坯内部质量的实践

介绍了动态轻压下装置与相应的产品质量情况，分析了该工艺的优缺点。根据对动态轻压下连铸坯的低倍硫印试验结果，分析了钢液成分、轻压下量、拉速等因素对铸坯偏析等内部质量的影响。     

方坯连铸过程中轻压下技术的数字模拟

为了研究轻压下原理并提供设备设计和制造的主要参数，应用三维刚性／塑性有限元法分析轻压下过程中方坯的应力和应变状态、液芯的变形和轧辊的传动载荷。该研究应用四分之一对称面，方坯的液芯假设成一个洞，轧辊对方坯的作用假设为方坯和刚性辊之间的不匀匀压力。热模拟提供了方坯横断面上的温度分布。从计算发现轻压下时方坯内的冯米塞斯（VonMisas）应力其外部高于内部，     

梅钢精冲钢连铸板坯中心偏析控制技术与应用

连铸板坯的中心偏析是造成精冲钢带状组织的重要原因。动态轻压下技术是改善连铸板坯中心偏析的有效手段。本文通过射钉试验,准确测定了230 mm连铸板坯凝固末端的位置,为制定合理的轻压下工艺参数提供了重要参考。在轻压下工艺改进前(9、10段,总压下量7.5 mm),典型精冲钢的板坯中心偏析级别在曼标M2.4以上;通过改进轻压下位置和压下量参数后(8、9段,总压下量10 mm),连铸板坯的中心偏析得到明显改善,板坯低倍偏析曼标控制在M2.0以内,精冲钢用户的带状组织也得到有效控制。     

板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性实现

阐述了梅钢2#板坯连铸机动态轻压下过程控制系统的高可用性架构过程,提出了一种软件故障自主恢复与硬件热备冗余相结合的高可用性系统架构方案,并结合实际生产过程分析了备机切换过程中检查点数据的可用性,最后给出了系统故障测试结果。实际表明,系统投产以后运行稳定,达到了预期目标。     

连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用

在现有工艺条件下,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,开发三维二冷配水模型,解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响,从而控制铸坯表面质量,特别是铸坯的角部裂纹,同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化,使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式,结合所开发三维二冷配水模型,优化现有压下工艺,提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制,集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库,使之数据更加完备,模型计算更加准确,同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能,能够进行凝固终点W形预测与控制,可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用,有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题。      

连铸二级扇形段智能控制系统

介绍了鞍钢鲅鱼圈分公司连铸扇形段系统的总体结构。介绍了连铸二级系统动态辊缝控制、轻压下及软夹紧模型的应用。介绍了应用过程控制系统来实现连铸机辊缝的合理设定,从而实现提高板坯质量的目的。     

板坯连铸机动态轻压下过程控制系统通信接口研究与开发

分析了梅山2#连铸机动态轻压下控制网络构成,基于WinPcap调用和交换机端口镜像功能实现了原过程控制系统TCP/IP报文获取。在分析原系统报文的基础上,通过单体扇型段通信报文测试与分析,得出二级系统与一级系统通信协议,开发了新过程控制系统通信接口,最终实现了新系统与原控制体系通信的无缝对接。     

薄板坯连铸过程中轻压下对其组织与性能的影响

简述了薄板坯连铸过程中的轻压下工艺,分析了薄板坯连铸过程中的轻压下对铸坯组织与性能的影响。对薄板坯连铸连轧技术的应用具有借鉴意义。     

动态轻压下技术的研发及运用

开发了一套完整的动态轻压下系统,包括扇形段、控制系统和计算模型。通过对扇形段进行受力分析,并采用ANSYS软件模拟了扇形段和铸坯的变形状况,得出了合理的辊缝补偿量,对轻压下的关键控制参数进行了优化。试验得出固相率处于0.2~0.5,单位压下量为1.2 mm/m,为试验铸机最佳的轻压下参数。生产实践表明该系统性能稳定,大大提高了铸坯内部质量,一年多的生产统计数据表明,铸坯内部质量C级以上的达到93%。     

薄板坯液芯压下技术特性的研究

介绍了薄板坯连铸过程中的液芯压下工艺,对比了液芯压下与软压下的区别。根据薄板坯连铸液芯压下工艺的技术特性,对采用液芯压下铸机的结构进行了分析,得出了薄板坯连铸的合理液芯压下工艺条件,对液芯压下技术的应用具有借鉴意义。