CN115138816A - 多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法，属于碳钢的冶炼技术领域。该方法将一批多炉次的多个连铸中间包作为整体控制对象，通过连铸中间包过热度目标区间的下限及设定加热过热度值作为条件来启动和关闭连铸中间包的等离子加热，从总体上把所有连铸中间包的过热度值范围进行了缩小，突破现有一味关注处于生产流程的每个连铸中间包过热度值控制的思维惯性，从整体上减小了多个连铸中间包浇注中的钢液温度的波动，进而提高连铸生产的稳定性。

Description

多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法

技术领域

本发明涉及一种针对有限炉次的所有炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法方法，属于碳钢的冶炼技术领域。

背景技术

钢液经钢包进入连铸中间包内的过程中，由于存在自然散热，钢液温度自然降低。在连铸生产中，要求进入连铸中间包钢液温度应达到目标温度，该目标温度＝钢种液相线温度+过热度。而对于不同炉次进入连铸中间包钢液来说，由于各种不确定因素造成的温度降低，不同炉次的钢液从钢包至中间包的过热度值也不同，即过热度值一般都是波动的。为了达到连铸中间包的目标温度，过热度的波动范围需要限定。大多数情况下，钢液从钢包进入连铸中间包内时过热度范围要求对于中高碳及合金钢钢种是在15～25℃目标区间内，对于低及超低碳钢种是在20-30℃目标区间内。

但是，对于有限N炉次连铸中间包来说，不是所有炉次连铸中间包的过热度值都落在上述目标区间，如图1所示，分别是分别反映在生产具有二种过热度均值的有限炉次连铸中间包过热度值的两条曲线，这两条曲线都是呈正态分布曲线，即对于有限炉次连铸中间包来说，全部连铸中间包的过热度值曲线呈正态分布曲线。图1中显示当前技术水平下过热度分布控制的标准差σ约为5℃，按统计规律得出过热度值落在上述目标区间内的炉次中间包占比有47.7％，还有52.3％炉次连铸中间包的过热度值不在上述目标区间内。图1中，所有炉次连铸中间包的过热度值范围达0-35℃，这样的过热度值范围较大，也即意味着对于有限N炉次连铸中间包的钢液彼此温差较大，这对于连铸生产是不利的。如后续的连铸结晶器拉坯速度就与钢液温差直接相关，钢液温差大就意味着拉坯速度的差别大，拉坯越不稳定。反之，钢液温差小就意味着拉坯速度的差别小，拉坯越稳定。

为了缩小有限炉次的所有炉次连铸中间包过热度值的范围，目前所知的方法是尽量缩小上述随机正态分布标准差σ，从而使过热度值落在上述目标区间内的炉次连铸中间包占比超过47.7％。其常用手段是，加强生产管理，尽量缩小钢液进入连铸中间包之前各工序(如转炉出钢、炉外精炼、精炼出站)之间的时间以及温度控制等手段。但这些手段均因实施成本高，组织困难，牵涉工艺过程多，参数控制复杂等而难以达到缩小有限炉次的所有炉次连铸中间包过热度值范围的目的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：减小有限N炉次(多炉次)的所有炉次连铸中间包过热度值的范围，以实现缩小该多炉次的所有炉次连铸中间包中钢液的彼此温差范围。

为了解决上述技术问题，本发明提出技术方案是：一种多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法，针对有限炉次的所有炉次连铸中间包及其过热度值构成的范围，所述连铸中间包具有等离子加热装置和过热度连续测量装置，实施如下步骤：

1)设定所述有限炉次的所有连铸中间包的过热度值的目标区间，所述目标区间具有上限值、下限值和中间平均值；

2)如果测量到当前炉次钢包转移时的连铸中间包过热度值大于等于所述下限值时，不启动所述等离子加热装置；

3)如果测量到当前炉次钢包转移时的连铸中间包过热度值小于所述下限值时，启动所述等离子加热装置对此时的连铸中间包内钢液进行加热，并保证测量加热后连铸中间包的过热度值达到设定加热过热度值时停止所述等离子加热装置，所述设定加热过热度值是所述目标区间内的任一值；

4)所述有限炉次的所有连铸中间包均按以上步骤实施；

统计实施以上步骤的所述有限炉次的所有炉次连铸中间包的过热度值形成的曲线是呈正偏态分布曲线。

上述技术方案进一步是：设所述所有连铸中间包在未按照权利要求1所述整体控制方法实施的过热度均值是第一均值且过热度值统计呈正态分布曲线的标准差是第一标准差；设所述所有炉次连铸中间包过热度值的均值是第二均值，设所述正偏态分布曲线具有的标准差是第二标准差；所述第二均值大于所述第一均值，所述第二标准差小于所述第一标准差。

上述技术方案进一步是：所述第2)步骤中，在测量到当前炉次连铸中间包的过热度值小于所述下限值与一个所述第一标准差的差值时，启动所述等离子加热装置对当前炉次连铸中间包的钢液进行加热。

上述技术方案进一步是：所述设定过热度值是所述下限值与一个所述第一标准差之和。

上述技术方案进一步是：所述正偏态分布曲线的密度函数由下式(1)表达：

式(1)中，函数T(a)由下式(2)表达：

在式(1)和(2)中，x为温度变量；a和b为Gamma函数特征参数，由具体温度分布数据决定；e为自然常数，2.718；dx是对x微分。

上述技术方案进一步完善是：所述目标区间是15-25℃或20-30℃，所述有限次大于等于300次。

本发明的有益效果是：发明人跳出现有针对有限炉次所有炉次连铸中间包的正态分布来缩小标准差σ的习惯思维，另辟蹊径，专门针对过热度值低于目标区间下限值的那些炉次钢包转移后的连铸中间包，将一批多炉次的多个连铸中间包作为整体控制对象，通过将连铸中间包过热度目标区间的下限值及设定加热过热度值作为条件来启动和关闭连铸中间包的等离子加热，来强制加热这些炉次的连铸中间包以提高其过热度值，从一批多炉次的总体上把所有炉次连铸中间包的过热度值范围进行了缩小，也即所有炉次连铸中间包的过热度值不再遵循正态分布规律，而变成非正态分布的正偏态分布(如图3、5所示)。本发明突破了现有一味关注前道生产工序加热或仅针对单个连铸中间包甚至单个炉次钢包转移时的连铸中间包进行加热以控制过热度的习惯，使得多炉次的所有连铸中间包内钢液彼此的温差范围缩小，即从整体上减小了多炉次连铸中间包浇注中的钢液温度的波动，这样就提高了所有炉次连铸中间包内钢液的整体温度稳定性，从而得以提高连铸中间包浇注及其后续拉坯速度的稳定性。

本发明的多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法需要特别说明的是：一、多炉次是指针对有限炉次(一批次转移钢包)的所有连铸中间包(通常涉及几十个连铸中间包)，而不是仅针对某一个炉次时的连铸中间包或某一个连铸中间包；二、过热度值范围是指针对有限炉次的所有连铸中间包的全部过热度值进行统计后的范围区间，而非某个炉次或某个连铸中间包的单个或少数过热度值；三、整体控制是针对有限炉次的所有连铸中间包，通过选择对其中符合设定条件时的连铸中间包进行加热，从而使所有连铸中间包的全部过热度值构成的范围被控制得以缩小，即本发明的控制方法是对多炉次多个连铸中间包的一系列过热度值构成的范围进行整体控制的方法；四、据本发明的发明人所知，目前对于连铸中间包的过热度控制一般都是局限于对处于生产流程中的单个炉次连铸中间包的过热度值进行加热控制，或者调整生产流程的前道工序来实现对处于生产流程中的单个炉次连铸中间包的过热度值进行控制，尚未见到把一批多炉次多个连铸中间包的一系列过热度值形成的范围作为对象进行整体控制的方法。

附图说明

下面结合附图对本发明的多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法作进一步说明。

图1是反映现有生产具有二种不同过热度均值有限炉次连铸中间包过热度值统计的二条正态分布曲线图。

图2是实施例一中300次连铸中间包按照现有生产工艺流程的过热度值呈正态分布曲线图。

图3是采用实施例一控制方法的另外300炉次连铸中间包的过热度值呈正偏态分布曲线图。

图4是将图2与图3中曲线合并构成的曲线图。

图5是实施例一控制方法的部分步骤中参数变化以后的300炉次连铸中间包的过热度值呈正偏态分布曲线图。

具体实施方式

实施例一

本实施例是针对某钢种连铸生产，连铸中间包具有等离子加热装置和过热度连续测量装置，为了比较，本实施例取各取两批300炉次(合计600炉次)连铸中间包进行统计，设一个连铸中间包平均转移10炉次钢包，则合计30个连铸中间包。第一批300炉次连铸中间包先按照现有工艺流程(转炉冶炼→出钢→吹氩精炼→连铸中间包→钢液成型)进行浇注，完成后的这批300个炉次的连铸中间包过热度值分布曲线如图2所示。从图2可以看出，过热度值分布曲线呈正态分布的曲线，其中这批300炉次的连铸中间包过热度值的均值设为第一均值＝15.415℃，这批300炉次连铸中间包过热度值的正态分布曲线的标准差设为第一标准差＝5.016℃≈5℃，这批300炉次连铸中间包过热度值温度范围是0-35℃。

对第二批300个炉次的连铸中间包，除了与上述现有工艺流程以外，在连铸中间包浇注工序采用本实施例的多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法的实施步骤如下：

1)本实施例设定连铸中间包过热度值的目标区间是10～25℃，该目标区间具有的上限值是25℃、下限值是15℃、中间平均值是20℃；

2)如果测量到当前炉次钢包转移时的连铸中间包的过热度值大于或等于下限值15℃时，不启动等离子加热装置，继续进行浇注。对于本实施例来说，例如某一个炉次钢包转移时的连铸中间包在浇注后测量中间包过热度ΔT_TD＞10℃，即不启动等离子加热装置。所有300炉次的连铸中间包中符合本步骤情况的均按照本步骤执行，在此不再赘述。

3)如果测量到当前炉次钢包转移时的连铸中间包的过热度值小于下限值15℃时，启动等离子加热装置。对于本实施例来说，例如另外一个炉次钢包转移时的连铸中间包开始浇注后温度下降，在浇注到第3分钟时测量连铸中间包过热度ΔTTD＝7℃，此时开始启动等离子加热装置对当前连铸中间包的钢液进行加热。本实施例中，启动加热时的连铸中间包过热度除了小于目标区间下限值15℃以外，还小于10℃(即下限值15℃与一个第一标准差的差值)。在启动加热后要保证测量的连铸中间包过热度值达到设定加热过热度值，对于本炉次连铸中间包设定加热过热度值设定的是16℃(根据实际生产情况选择目标区间15～25℃内的某一值)。

在浇注至第18分钟时，测量到连铸中间包的过热度值达到设定加热过热度值16℃时，停止等离子加热装置加热。本炉次钢包转移时的连铸中间包从开始加热到结束持续加热时间15分钟(18分钟-3分钟)，升温9℃(16℃-7℃)，加热功率设置为2000kw。300炉次的所有连铸中间包中符合本步骤情况的均按照本步骤执行，在此不再赘述。

4)本实施例300炉次的所有连铸中间包均按照上述步骤1)-3)实施。

300炉次的全部连铸中间包按照上述步骤1)-3)实施完成后，统计300炉次连铸中间包的过热度值的均值设为第二均值，由300炉次连铸中间包的过热度值构成的曲线如图3所示，可以确定是呈正偏态分布(Gamma函数分布)曲线，该Gamma分布的密度函数由下式(1)表达：

式(1)中，函数T(a)由下式(2)表达：

在式(1)和(2)中，x为温度变量；a和b为Gamma函数特征参数，由具体温度分布数据决定；e为自然常数，2.718；dx对x微分。

该正偏态分布曲线的标准差设为第二标准差，经计算第二均值＝16.71℃，第二标准差＝3.82℃。

与没有实施以上本实施例的步骤1)-3)的300炉次的连铸中间包(即采用现有工艺流程)相比可知，第二均值16.71℃＞第一均值15.415℃，第二标准差3.82℃＜第一标准差5.016℃(5℃)。而且从图3可知，实施以上本实施例的步骤1)-3)后的300炉次连铸中间包过热度值温度范围是10-30℃，比采用现有工艺流程的300炉次的连铸中间包过热度值温度范围0-35℃(如图2所示)缩小了15℃。

另外，将本实施例图3中的曲线拿出来与图2的正态分布曲线放在一起后构成图4，图4中实线是正态分布曲线，虚线则是正偏态分布曲线。从图4可看出，开始加热炉次的连铸中间包过热度值从10℃以下部分(图中斜线阴影部分)被移到与未加热炉次的连铸中间包过热度值在10℃以上部分叠加了，从而形成呈正偏态分布曲线(虚线)。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，也是取300炉次的连铸中间包，并按照实施例一的整体控制方法实施，所不同的是：

(1)设定连铸中间包过热度值的目标区间是15～25℃。

(2)按照第2)步骤实施时，启动等离子加热的下限值是15℃。例如某个炉次钢包转移时的连铸中间包在浇注后测量中间包过热度ΔT_TD＞15℃，则不启动等离子加热装置。

(3)按照第3)步骤实施的连铸中间包的设定加热过热度值不同。例如另外一个炉次钢包转移时的连铸中间包在浇注后测量中间包过热度ΔT_TD＝11℃时，按照第3)步骤则开始启动等离子加热装置对该连铸中间包的钢液进行加热；对加热设定需要达到的设定加热过热度值是20℃(等于目标区间下限15℃加上第一标准差5℃之和)，就是说当启动加热后测量该炉次连铸中间包的过热度值达到20℃时，即停止等离子加热装置加热。

本实施例300个炉次的连铸中间包全部实施完成后，由300炉次连铸中间包的过热度值构成的曲线如图5所示，可以看出图5的正偏态分布(Gamma函数分布)曲线比实施例一图3的更陡，统计计算300炉次连铸中间包的过热度值的第二均值是18.91℃，相比16.71℃进一步增大，经计算第二标准差是2.22℃，相比3.82℃进一步减小，同时300炉次连铸中间包过热度值温度范围变成15-30℃，范围进一步缩小。

本发明不局限于上述实施例的具体技术方案。凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种多炉次连铸中间包过热度范围的整体控制方法，针对有限炉次钢包转移的所有连铸中间包及其过热度值构成的范围，所述连铸中间包具有等离子加热装置和过热度连续测量装置，实施如下步骤：

1)设定所述有限炉次的所有连铸中间包的过热度值的目标区间，所述目标区间具有上限值、下限值和中间平均值；

2)如果测量到当前炉次钢包转移时的连铸中间包过热度值大于等于所述下限值时，不启动所述等离子加热装置；

3)如果测量到当前炉次钢包转移时的连铸中间包过热度值小于所述下限值时，启动所述等离子加热装置对此时的连铸中间包内钢液进行加热，并保证测量加热后连铸中间包的过热度值达到设定加热过热度值时停止所述等离子加热装置，所述设定加热过热度值是所述目标区间内的任一值；

4)所述有限炉次的所有连铸中间包均按以上步骤实施；

统计实施以上步骤的所述有限炉次的所有炉次连铸中间包的过热度值形成的曲线是呈正偏态分布曲线。

2.根据权利要求1所述整体控制方法，其特征在于：

设所述所有连铸中间包在未按照权利要求1所述整体控制方法实施的过热度均值是第一均值且过热度值统计呈正态分布曲线的标准差是第一标准差；

设所述所有炉次连铸中间包过热度值的均值是第二均值，设所述正偏态分布曲线具有的标准差是第二标准差；

所述第二均值大于所述第一均值，所述第二标准差小于所述第一标准差。

3.根据权利要求2所述整体控制方法，其特征在于：所述第2)步骤中，在测量到当前炉次连铸中间包的过热度值小于所述下限值与一个所述第一标准差的差值时，启动所述等离子加热装置对当前炉次连铸中间包的钢液进行加热。

4.根据权利要求1所述整体控制方法，其特征在于：所述设定过热度值是所述下限值与一个所述第一标准差之和。

5.根据权利要求1所述整体控制方法，其特征在于：所述正偏态分布曲线的密度函数由下式(1)表达：

式(1)中，函数T(a)由下式(2)表达：

在式(1)和(2)中，x为温度变量；a和b为Gamma函数特征参数，由具体温度分布数据决定；e为自然常数，2.718；dx是对x微分。

6.根据权利要求1所述整体控制方法，其特征在于：所述目标区间是15-25℃或20-30℃，所述有限次大于等于300次。

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