本實(shí)用新型屬于冶金過程控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的裝置。

背景技術(shù)：

在連鑄生產(chǎn)過程中，高溫液態(tài)鋼水經(jīng)過結(jié)晶器一次冷卻區(qū)、垂直區(qū)、彎曲區(qū)、弧形區(qū)、矯直區(qū)、水平區(qū)等連續(xù)冷卻形成帶有一定厚度液芯的鑄坯，最終完全凝固。連鑄坯的凝固過程條件是決定鑄坯質(zhì)量的主要因數(shù)，如何提高鑄坯的質(zhì)量多年來一直是冶金領(lǐng)域堅(jiān)持不懈技術(shù)攻關(guān)的重要課題。近年來隨著海洋平臺(tái)、重型機(jī)械、核電軍工等工程項(xiàng)目對(duì)板坯的質(zhì)量要求越來越高，提高鑄坯產(chǎn)品質(zhì)量的任務(wù)也更加緊迫。但是，連鑄坯的表面橫裂紋、表面縱裂紋、中心裂紋、中心偏析、中心疏松等質(zhì)量缺陷一直沒有得到很好的解決。

鑄坯的表面缺陷主要取決于鋼液在結(jié)晶器中的凝固過程，與結(jié)晶器的初生坯殼形成、鋼水彎月面上下擾動(dòng)等因數(shù)有關(guān)。研究試驗(yàn)表明：等間距輥列是造成鋼水彎月面上下擾動(dòng)的主要原因；連鑄坯的表面橫裂紋、表面縱裂紋在結(jié)晶器中產(chǎn)生，在二冷區(qū)由于彎曲矯直應(yīng)力過大、不合理的冷卻制度等原因加以擴(kuò)展。

鑄坯的中心裂紋、中心偏析、中心疏松等內(nèi)部缺陷是鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵。帶液芯的鑄坯以一定速度在連鑄機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，邊傳熱邊凝固，形成一個(gè)很長的液相穴，直到完全凝固。當(dāng)作用于坯殼的外力超過了臨界值時(shí)，就會(huì)在固液界面產(chǎn)生裂紋，形成偏析線裂紋等內(nèi)部缺陷。另外，由于在凝固過程中鋼液發(fā)生了凝固收縮，如果凝固收縮得不到完全補(bǔ)充，在鑄坯中心部位可形成偏析、疏松、縮孔和裂紋等內(nèi)部缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的問題在于提供一種改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的裝置，通過包括人工強(qiáng)制形成凝固末端、電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置在內(nèi)的多項(xiàng)措施，能夠改善鑄坯的質(zhì)量。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的裝置，包括沿鑄流方向設(shè)置的多個(gè)鑄軋機(jī)架18、電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置和主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置；

其中，鑄軋機(jī)架18用于人工強(qiáng)制形成凝固末端，設(shè)置于鑄流的水平區(qū)；

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置設(shè)置于鑄流的弧形區(qū)；

主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置基于實(shí)時(shí)測(cè)量鑄坯表面溫度進(jìn)行無級(jí)噴水冷卻，其鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置設(shè)置位置包括鑄坯彎曲段出口位置、鑄坯圓弧段出口位置、鑄坯矯直前位置、鑄坯矯直后位置和鑄坯二冷出口位置。

所述的鑄軋機(jī)架18包括承載鑄坯3的固定框架24、浮動(dòng)下壓的浮動(dòng)框架20和連接裝置23，其中固定框架24設(shè)有若干組支撐導(dǎo)輥25，浮動(dòng)框架20設(shè)有若干組鑄軋導(dǎo)輥21和直線位置傳感器22。

所述的支撐導(dǎo)輥25的結(jié)構(gòu)形式為圓柱結(jié)構(gòu)，鑄軋導(dǎo)輥21結(jié)構(gòu)形式為鼓形結(jié)構(gòu)；浮動(dòng)框架20朝鑄坯中心方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鼓形結(jié)構(gòu)鑄軋導(dǎo)輥21擠壓承載在固定框架24上的鑄坯3，在鑄坯厚度方向上形成壓下量。

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置包括帶電磁激發(fā)器導(dǎo)輥31、PLC控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；其中電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置的PLC控制系統(tǒng)與連鑄機(jī)的鑄流PLC和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換信息及操作。

主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置包括鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置、主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制器和噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置；

鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括測(cè)溫構(gòu)件9、冷卻及吹掃構(gòu)件10和控制系統(tǒng)11組成，測(cè)溫構(gòu)件9依次通過冷卻及吹掃構(gòu)件10、控制系統(tǒng)11與PLC鑄流控制系統(tǒng)12相連接；

主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制器由水量模型計(jì)算部分和水量執(zhí)行部分組成，其中，水量模型計(jì)算部分包括基本參數(shù)模塊38、目標(biāo)表面溫度模塊42和實(shí)際測(cè)量表面溫度模塊43，計(jì)算基本水量模塊39接收基本參數(shù)模塊38提供的參數(shù)獲取基本水量信息，表面溫度差水量計(jì)算模塊44接收目標(biāo)表面溫度模塊42和實(shí)際測(cè)量表面溫度模塊43提供的參數(shù)獲取表面溫度差水量信息，水量修正計(jì)算模塊40獲取計(jì)算基本水量模塊39和表面溫度差水量計(jì)算模塊44提供的信息獲取冷卻水量信息，并發(fā)送給PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)41；執(zhí)行部分包括構(gòu)成閉環(huán)控制方式的PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)41、調(diào)節(jié)閥45、流量計(jì)47和噴嘴46；

噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置包括由升降架50驅(qū)動(dòng)的噴嘴46，升降架50端頭上設(shè)有驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置49，中間部分上設(shè)有導(dǎo)向裝置48，驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置49接收PLC控制裝置52發(fā)送的升降信息。

還在連鑄機(jī)直線區(qū)6、彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15采用不同導(dǎo)輥直徑和相鄰導(dǎo)輥不同導(dǎo)輥間距的排列方式，打亂鑄坯在通過彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15時(shí)鑄坯的液芯鋼水容納空間同時(shí)增大和同時(shí)縮小的一致性，使液芯鋼水容納空間的增大和縮小相互抵消，消除鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)。

還在浮動(dòng)框架20上安裝位置傳感器22，計(jì)算和測(cè)量浮動(dòng)框架20上的鑄軋導(dǎo)輥21的壓下位置，以控制鑄坯厚度方向上的壓下量以及鑄坯在厚度方向上的減少量；

對(duì)設(shè)置在鑄坯未完全凝固區(qū)域29的鑄軋機(jī)架18，在其浮動(dòng)框架20上施壓相對(duì)高的壓力；而對(duì)設(shè)置在鑄坯已經(jīng)完全凝固區(qū)域30的鑄軋機(jī)架18，在其浮動(dòng)框架20上施壓相對(duì)低的壓力；鑄軋機(jī)架18的浮動(dòng)框架20可單獨(dú)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)位置取決于壓下量。

所述鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置分別設(shè)置在連鑄機(jī)鑄坯彎曲段出口位置、鑄坯圓弧段出口位置、鑄坯矯直前位置、鑄坯矯直后位置、鑄坯二冷出口位置；鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置只測(cè)量鑄坯內(nèi)弧表面溫度；

所述的二冷水控制器中涉及的水量包括計(jì)算獲取的基本水量、設(shè)定最大水量、設(shè)定最小水量、設(shè)定極限最小水量，設(shè)定極限最小水量用于保護(hù)噴嘴；當(dāng)基本水量和表面溫度差水量之和大于設(shè)定最大水量時(shí)，按設(shè)定最大水量執(zhí)行；當(dāng)基本水量和表面溫度差水量之和小于設(shè)定最小水量時(shí)，按設(shè)定最小水量執(zhí)行。

所述的輥列設(shè)置采取沿連鑄機(jī)鑄流方向，從結(jié)晶器足輥直線區(qū)到二冷矯直區(qū)末輥，輥徑逐級(jí)由小變大、相鄰導(dǎo)輥間距逐級(jí)由小變大；

輥列設(shè)計(jì)導(dǎo)輥分組時(shí)，彎曲段的輥列58由部分垂直區(qū)53、彎曲區(qū)55和部分圓弧區(qū)57組成，并且垂直區(qū)和彎曲區(qū)的外弧線交界點(diǎn)59相交于導(dǎo)輥54處，彎曲區(qū)和圓弧區(qū)的外弧線的交界點(diǎn)61相交于導(dǎo)輥56處；

輥列設(shè)計(jì)導(dǎo)輥分組時(shí)，第一個(gè)矯直段由部分圓弧區(qū)64、矯直區(qū)66的一部分組成，并且弧形區(qū)與矯直區(qū)的外弧線交界點(diǎn)62位于第一個(gè)矯直導(dǎo)輥65上；最后一個(gè)矯直段由矯直區(qū)66的一部分和部分水平區(qū)68組成，并且矯直區(qū)與水平區(qū)的外弧線交界點(diǎn)69位于最后一個(gè)矯直導(dǎo)輥67上。

在輥列的彎曲區(qū)導(dǎo)輥所在處的彎曲半徑，由無窮大逐漸變?yōu)閳A弧半徑的連續(xù)變徑彎曲曲線，彎曲半徑中初始彎曲半徑R1為無窮大，后續(xù)彎曲半徑R1>R2>R3>R4>R5>R6>R7>R8>R9>R10>R11，R11與R12相等且為圓弧半徑；

在輥列的矯直區(qū)導(dǎo)輥所在處的矯直半徑，由圓弧半徑逐漸變?yōu)闊o窮大的連續(xù)變徑矯直曲線，初始矯直半徑R13與R14相等且為圓弧半徑，并且后續(xù)始矯直半徑R14<R15<R16<R17<R18<R19<R20<R21<R22<R23<R24<R25，R25為無窮大。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實(shí)用新型提供的改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的裝置，為解決連鑄生產(chǎn)中的鑄坯質(zhì)量問題，從連鑄坯的凝固過程條件加以著手，通過多項(xiàng)措施以改善鑄坯的質(zhì)量：人工強(qiáng)制形成凝固末端的液芯大壓下量鑄軋裝置、電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)、基于實(shí)時(shí)測(cè)量鑄坯表面溫度和噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整的主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制、鑄坯承受更小應(yīng)變及等應(yīng)變速率和消除鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)的輥列設(shè)計(jì)。

人工強(qiáng)制形成凝固末端的液芯大壓下量鑄軋：在鑄坯厚度方向上形成大的壓下量，從而在鑄坯內(nèi)形成人工強(qiáng)制形成的凝固末端，終止鑄坯自然凝固過程缺陷形成的條件，阻止了鑄坯內(nèi)部富集溶質(zhì)元素鋼液的流動(dòng)，提高了鑄坯內(nèi)部的均質(zhì)化和致密度的效果；

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)：通過電磁裝置產(chǎn)生輥式行波磁場(chǎng)，推功鑄坯內(nèi)部的液芯鋼水從一個(gè)方向向另一個(gè)方向流動(dòng)，一方面通過對(duì)流作用使鑄坯內(nèi)部液芯鋼水冷卻更加均勻；另一方面流動(dòng)的鋼水沖斷了柱狀晶，使之重新結(jié)晶形成等軸晶，從而提高鑄坯內(nèi)部等軸晶比例和致密度，減少偏析和疏松，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量；

基于實(shí)時(shí)測(cè)量鑄坯表面溫度和噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整的主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制：實(shí)現(xiàn)了二冷區(qū)冷卻更加均勻，鑄坯表面溫度分布均勻，鑄坯鼓肚量小，在彎曲和矯直區(qū)避開了澆注鋼種的脆性區(qū)，從而使鑄坯避免了產(chǎn)生表面裂紋和中心裂紋，提高了鑄坯質(zhì)量。

鑄坯承受更小應(yīng)變及等應(yīng)變速率和消除鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)的輥列設(shè)計(jì)：消除了因液芯鋼水容納空間的變化而引起的鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)，減少了鑄坯表面振痕深度，鑄坯在彎曲和矯直時(shí)應(yīng)變及等應(yīng)變速率更小，避免鑄坯表面出現(xiàn)表面橫裂紋和表面縱裂紋等質(zhì)量問題。

附圖說明

圖1為連鑄機(jī)裝置及輥列示意圖；

圖2為鑄軋機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為鑄坯自然凝固時(shí)凝固末端的液芯示意圖；

圖4為人工強(qiáng)制形成凝固末端的液芯示意圖；

圖5為鑄坯凝固過程的狀態(tài)示意圖；

圖6為電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置安裝示意圖；

圖7為電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置工作示意圖；

圖8為電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置作用下的液芯鋼水流動(dòng)示意圖；

圖9為主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制模型示意圖；

圖10為噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為彎曲段輥列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為矯直段輥列結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為鋼水彎月面；2為結(jié)晶器；3為鑄坯；4為導(dǎo)輥；5為導(dǎo)輥間距；6為垂直區(qū)；7為彎曲區(qū)；8為彎曲段；9為測(cè)溫構(gòu)件；10為冷卻及吹掃構(gòu)件；11為控制系統(tǒng)；12為PLC鑄流控制系統(tǒng)；13為鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置安裝位置；14為弧形段；15為弧形區(qū)；16為矯直段；17為矯直區(qū)；18為鑄軋機(jī)架；19為水平區(qū)；20為浮動(dòng)框架；21為鑄軋導(dǎo)輥；22為直線位置傳感器；23為連接裝置；24為固定框架；25為支撐導(dǎo)輥；26為富集溶質(zhì)元素鋼液；27為鑄坯自然凝固過程形成的凝固末端；28為人工強(qiáng)制形成的凝固末端；29為鑄坯未完全凝固區(qū)域；30為鑄坯已經(jīng)完全凝固區(qū)域；31為帶電磁激發(fā)器的導(dǎo)輥；32為液芯鋼水；33為電磁激發(fā)器；34為鋼水流動(dòng)方向；35為柱狀晶；36為等軸晶；37為旋流；38為基本參數(shù)；39計(jì)算基本水量；40為水量修正計(jì)算；41為水量閉環(huán)控制系統(tǒng)；42目標(biāo)表面溫度；43為測(cè)量表面溫度；44為表面溫度差水量計(jì)算；45為調(diào)節(jié)閥；46為噴嘴；47為流量計(jì)；48為導(dǎo)向裝置；49為驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置；50為升降架；51為噴水寬度；P52為LC控制裝置；53為部分垂直區(qū)；54為導(dǎo)輥；55為彎曲區(qū)；56為導(dǎo)輥；57為部分圓弧區(qū)；58為彎曲段的輥列；59為垂直區(qū)和彎曲區(qū)的外弧線交界點(diǎn)；60為彎曲半徑；61為交界點(diǎn)；62為交界點(diǎn)；63為彎曲半徑；64為部分圓弧區(qū)；65為矯直導(dǎo)輥；66為矯直區(qū)；67為矯直導(dǎo)輥；68為部分水平區(qū)；69為交界點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。

本實(shí)用新型提供的改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的裝置，通過多項(xiàng)措施在連鑄生產(chǎn)中改善鑄坯的質(zhì)量，包括沿鑄流方向設(shè)置多個(gè)人工強(qiáng)制形成凝固末端的液芯大壓下量鑄軋機(jī)架、電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置、基于實(shí)時(shí)測(cè)量鑄坯表面溫度和噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整的主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置。

參見圖1～圖12，一種改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的裝置，包括沿鑄流方向設(shè)置的多個(gè)鑄軋機(jī)架18、電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置和主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置；

其中，鑄軋機(jī)架18用于人工強(qiáng)制形成凝固末端，設(shè)置于鑄流的水平區(qū)；

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置設(shè)置于鑄流的弧形區(qū)；

主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置基于實(shí)時(shí)測(cè)量鑄坯表面溫度進(jìn)行無級(jí)噴水冷卻，其鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置設(shè)置位置包括鑄坯彎曲段出口位置、鑄坯圓弧段出口位置、鑄坯矯直前位置、鑄坯矯直后位置和鑄坯二冷出口位置。

下面對(duì)各個(gè)措施進(jìn)一步說明。

所述的鑄軋機(jī)架18用于對(duì)鑄坯液芯實(shí)施大壓下量以人工強(qiáng)制形成凝固末端，包括承載鑄坯3的固定框架24、浮動(dòng)下壓的浮動(dòng)框架20和連接裝置23，其中固定框架24設(shè)有若干組支撐導(dǎo)輥25，浮動(dòng)框架20設(shè)有若干組鑄軋導(dǎo)輥21和直線位置傳感器22。

所述的支撐導(dǎo)輥25的結(jié)構(gòu)形式為圓柱結(jié)構(gòu)，鑄軋導(dǎo)輥21結(jié)構(gòu)形式為鼓形結(jié)構(gòu)；浮動(dòng)框架20朝鑄坯中心方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鼓形結(jié)構(gòu)鑄軋導(dǎo)輥21擠壓承載在固定框架24上的鑄坯3，在鑄坯厚度方向上形成壓下量。

具體的，固定框架24安裝有若干組支撐導(dǎo)輥25，支撐導(dǎo)輥結(jié)構(gòu)形式為圓柱結(jié)構(gòu)，浮動(dòng)框架20安裝若干組鑄軋導(dǎo)輥21和直線位置傳感器22，鑄軋導(dǎo)輥21結(jié)構(gòu)形式為鼓形結(jié)構(gòu)。

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置包括帶電磁激發(fā)器導(dǎo)輥31、PLC控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；其中電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置的PLC控制系統(tǒng)與連鑄機(jī)的鑄流PLC和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換相關(guān)信息及操作。

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置控制系統(tǒng)系統(tǒng)功率因數(shù)≥0.9；電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)攪動(dòng)電流精確閉環(huán)控制，電流穩(wěn)定度高，誤差小于3％，波形畸變率小于3％，頻率誤差小于0.1Hz，電流上升時(shí)間小于0.5秒，超調(diào)小于±5％；電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置控制系統(tǒng)確保操作運(yùn)行順序規(guī)范合理，操作安全，即使突然停電，也不致造成元器件損壞，并保存數(shù)據(jù)不丟失；

電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)裝置控制系統(tǒng)具有多種故障診斷和報(bào)警功能，如過/欠電壓、過電流、過熱、短路、三相不平衡、水流量小、漏電流過大、接地、水溫等報(bào)警和故障停機(jī)功能。

主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制裝置包括鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置、主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制器和噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置；

鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括測(cè)溫構(gòu)件9、冷卻及吹掃構(gòu)件10和控制系統(tǒng)11組成，測(cè)溫構(gòu)件9依次通過冷卻及吹掃構(gòu)件10、控制系統(tǒng)11與PLC鑄流控制系統(tǒng)12相連接；具體的，測(cè)溫構(gòu)件由雙色紅外測(cè)溫儀組成；冷卻及吹掃構(gòu)件由耐高溫阻燃金屬軟管、連接器、空氣導(dǎo)流管和瞄準(zhǔn)管組成；控制構(gòu)件由顯示儀表、控制顯示燈、進(jìn)氣控制閥、油水過濾器、流量計(jì)、壓力變送器、電磁閥、加熱器、控制繼電器、空氣開關(guān)等組成；

主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制器由水量模型計(jì)算部分和水量執(zhí)行部分組成，其中，水量模型計(jì)算部分包括基本參數(shù)模塊38、目標(biāo)表面溫度模塊42和實(shí)際測(cè)量表面溫度模塊43，計(jì)算基本水量模塊39接收基本參數(shù)模塊38提供的參數(shù)獲取基本水量信息，表面溫度差水量計(jì)算模塊44接收目標(biāo)表面溫度模塊42和實(shí)際測(cè)量表面溫度模塊43提供的參數(shù)獲取表面溫度差水量信息，水量修正計(jì)算模塊40獲取計(jì)算基本水量模塊39和表面溫度差水量計(jì)算模塊44提供的信息獲取冷卻水量信息，并發(fā)送給PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)41；執(zhí)行部分包括構(gòu)成閉環(huán)控制方式的PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)41、調(diào)節(jié)閥45、流量計(jì)47和噴嘴46；

噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置包括由升降架50驅(qū)動(dòng)的噴嘴46，升降架50端頭上設(shè)有驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置49，中間部分上設(shè)有導(dǎo)向裝置48，驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置49接收PLC控制裝置52發(fā)送的升降信息。

下面給出一種改善連鑄生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量的方法，包括以下操作：

1)人工強(qiáng)制形成凝固末端：在連鑄機(jī)鑄流導(dǎo)向區(qū)域布置若干架具備遠(yuǎn)程擠壓功能的鑄軋機(jī)架18，在鑄坯完全凝固前的一段位置，通過鑄軋機(jī)架18的浮動(dòng)框架20朝鑄坯中心方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鼓形結(jié)構(gòu)鑄軋導(dǎo)輥21擠壓承載在固定框架24上的鑄坯3，在鑄坯厚度方向上形成大的壓下量，從而在鑄坯內(nèi)人工強(qiáng)制形成凝固末端28，終止鑄坯自然凝固過程缺陷形成的條件，阻止鑄坯內(nèi)部富集溶質(zhì)元素鋼液26的流動(dòng)；提高了鑄坯內(nèi)部的均質(zhì)化和致密度的效果；

人工強(qiáng)制形成的凝固末端28并不是鑄坯自然凝固過程形成的凝固末端27，而是在鑄坯完全凝固前的一段位置，通過強(qiáng)行在鑄坯厚度方向上形成大的壓下量，形成人工強(qiáng)制形成凝固末端；

2)電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)：通過布設(shè)電磁激發(fā)器33激發(fā)的交變磁場(chǎng)滲透到鑄坯3的液芯內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流與當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力推功鑄坯內(nèi)部的液芯鋼水32流動(dòng)(從一個(gè)方向朝另一個(gè)方向流動(dòng)34)，使液芯鋼水32形成旋流37，旋流一方面通過對(duì)流作用使鑄坯內(nèi)部液芯鋼水冷卻更加均勻；另一方面流動(dòng)的鋼水沖斷了坯殼內(nèi)部初生柱狀晶35，使之重新結(jié)晶形成等軸晶，從而提高鑄坯內(nèi)部等軸晶比例和致密度，減少偏析和疏松，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量；

進(jìn)一步的，電磁激發(fā)器33激發(fā)的磁場(chǎng)形式為輥式行波磁場(chǎng)，冷卻形式為扁線繞組外冷；根據(jù)不同鋼種、斷面采取不同的攪動(dòng)電流，在引錠拉坯過程、熱換中間包、換水口和拉尾坯過程中，禁止使用電磁直線周期對(duì)稱攪動(dòng)技術(shù)，以防止出現(xiàn)漏鋼事故；

電磁直線周期對(duì)稱裝置的控制系統(tǒng)的PLC與連鑄機(jī)的鑄流PLC和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換相關(guān)信息及操作，并且具有多種故障診斷和報(bào)警功能，如過/欠電壓、過電流、過熱、短路、三相不平衡、水流量小、漏電流過大、接地、水溫等報(bào)警和故障停機(jī)功能；

3)基于鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量的主動(dòng)調(diào)節(jié)式二冷水控制：鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置周期性的所處鑄坯的表面溫度傳輸給PLC鑄流控制系統(tǒng)12，由PLC鑄流控制系統(tǒng)12實(shí)時(shí)傳輸給主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制器；二冷水控制器根據(jù)基本參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算基本水量，然后通過對(duì)比設(shè)定目標(biāo)表面溫度和實(shí)際測(cè)量表面溫度來計(jì)算消除表面溫度差的水量，經(jīng)過水量修正后形成最終水量并把計(jì)算結(jié)果傳送給執(zhí)行噴水的PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)；PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)中的噴水寬度由噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置控制，其根據(jù)澆注鋼種的斷面、拉速、冷卻策略等參數(shù)動(dòng)態(tài)計(jì)算出噴水寬度，通過驅(qū)動(dòng)裝置測(cè)量裝置帶動(dòng)升降架升降來調(diào)整噴水寬度；

4)上下周期擾動(dòng)的輥列設(shè)置：在連鑄機(jī)直線區(qū)6、彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15采用不同導(dǎo)輥直徑和相鄰導(dǎo)輥不同導(dǎo)輥間距的排列方式，打亂鑄坯在通過彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15時(shí)鑄坯的液芯鋼水容納空間同時(shí)增大和同時(shí)縮小的一致性，使液芯鋼水容納空間的增大和縮小相互抵消，消除鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)。該排列方式，打亂了鑄坯在通過彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15時(shí)鑄坯受到擠壓作用而引起的液芯鋼水容納空間同時(shí)增大和同時(shí)縮小的一致性，使液芯鋼水容納空間的增大和縮小相互抵消，維持液芯鋼水容納空間基本不變，從而消除了因液芯鋼水容納空間的變化而引起的鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)，減少了鑄坯表面振痕深度，避免鑄坯表面出現(xiàn)表面橫裂紋和表面縱裂紋等質(zhì)量問題。

進(jìn)一步的，還在浮動(dòng)框架20上安裝位置傳感器22，計(jì)算和測(cè)量浮動(dòng)框架20上的鑄軋導(dǎo)輥21的壓下位置，以控制鑄坯厚度方向上的壓下量以及鑄坯在厚度方向上的減少量；

對(duì)設(shè)置在鑄坯未完全凝固區(qū)域29的鑄軋機(jī)架18，在其浮動(dòng)框架20上施壓相對(duì)高的壓力；而對(duì)設(shè)置在鑄坯已經(jīng)完全凝固區(qū)域30的鑄軋機(jī)架18，在其浮動(dòng)框架20上施壓相對(duì)低的壓力；鑄軋機(jī)架18的浮動(dòng)框架20可單獨(dú)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)位置取決于壓下量。鑄軋機(jī)架18的浮動(dòng)框架20上的鑄軋導(dǎo)輥21采用鼓形結(jié)構(gòu)來擠壓鑄坯，更加符合坯殼的凝固規(guī)律和力學(xué)規(guī)律，提高了鑄坯液芯的擠壓效率。

鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置分別安裝在連鑄機(jī)鑄坯彎曲段出口位置13a、鑄坯圓弧段2段出口位置13b、鑄坯矯直前位置13c、鑄坯矯直后位置13d、鑄坯二冷出口位置13e等；鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置只測(cè)量鑄坯內(nèi)弧表面溫度；

鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置周期性把安裝位置所處鑄坯的表面溫度傳輸給PLC鑄流控制系統(tǒng)12，由PLC鑄流控制系統(tǒng)12實(shí)時(shí)傳輸給主動(dòng)調(diào)整式二冷水控制模型；

所述的二冷水控制器中涉及的水量包括計(jì)算獲取的基本水量、設(shè)定最大水量、設(shè)定最小水量、設(shè)定極限最小水量，設(shè)定極限最小水量用于保護(hù)噴嘴；設(shè)定極限最小水量用于保護(hù)噴嘴；

當(dāng)基本水量和表面溫度差水量之和大于設(shè)定最大水量時(shí)，按設(shè)定最大水量執(zhí)行；當(dāng)基本水量和表面溫度差水量之和小于設(shè)定最小水量時(shí)，按設(shè)定最小水量執(zhí)行。噴嘴升級(jí)式無級(jí)噴水寬度調(diào)整裝置根據(jù)澆注鋼種的斷面、拉速、冷卻策略等參數(shù)動(dòng)態(tài)計(jì)算出噴水寬度，通過驅(qū)動(dòng)裝置測(cè)量49帶動(dòng)升降架50升降來調(diào)整噴水寬度51。

所述的輥列設(shè)置采取沿連鑄機(jī)鑄流方向，從結(jié)晶器足輥直線區(qū)到二冷矯直區(qū)末輥，輥徑逐級(jí)由小變大、相鄰導(dǎo)輥間距逐級(jí)由小變大；

輥列設(shè)計(jì)導(dǎo)輥分組時(shí)，彎曲段的輥列58由部分垂直區(qū)53、彎曲區(qū)55和部分圓弧區(qū)57組成，并且垂直區(qū)和彎曲區(qū)的外弧線交界點(diǎn)59相交于導(dǎo)輥54處，彎曲區(qū)和圓弧區(qū)的外弧線的交界點(diǎn)61相交于導(dǎo)輥56處；

輥列設(shè)計(jì)導(dǎo)輥分組時(shí)，第一個(gè)矯直段由部分圓弧區(qū)64、矯直區(qū)66的一部分組成，并且弧形區(qū)與矯直區(qū)的外弧線交界點(diǎn)62位于第一個(gè)矯直導(dǎo)輥65上；最后一個(gè)矯直段由矯直區(qū)66的一部分和部分水平區(qū)68組成，并且矯直區(qū)與水平區(qū)的外弧線交界點(diǎn)69位于最后一個(gè)矯直導(dǎo)輥67上。

在輥列的彎曲區(qū)導(dǎo)輥所在處的彎曲半徑60，由無窮大逐漸變?yōu)閳A弧半徑的連續(xù)變徑彎曲曲線，彎曲半徑60中初始彎曲半徑R1為無窮大，后續(xù)彎曲半徑R1>R2>R3>R4>R5>R6>R7>R8>R9>R10>R11，R11與R12相等且為圓弧半徑；

在輥列的矯直區(qū)導(dǎo)輥所在處的矯直半徑63，由圓弧半徑逐漸變?yōu)闊o窮大的連續(xù)變徑矯直曲線，初始矯直半徑R13與R14相等且為圓弧半徑，并且后續(xù)始矯直半徑R14<R15<R16<R17<R18<R19<R20<R21<R22<R23<R24<R25，R25為無窮大。

下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例。

參見圖1，在連鑄機(jī)鑄流方向上設(shè)置鑄軋機(jī)(18a、18b、18c)，用帶電磁激發(fā)器的導(dǎo)輥31替換導(dǎo)輥4d，鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)測(cè)量裝置分別設(shè)置在連鑄機(jī)鑄坯彎曲段出口位置13a、鑄坯圓弧段2段出口位置13b、鑄坯矯直前位置13c、鑄坯矯直后位置13d、鑄坯二冷出口位置13e；

參見圖2、圖3，在生產(chǎn)過程中，當(dāng)帶有液芯的鑄坯位于鑄軋機(jī)架所處位置時(shí)，鑄軋機(jī)架18的浮動(dòng)框架20朝鑄坯中心方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鼓形結(jié)構(gòu)鑄軋導(dǎo)輥21擠壓鑄坯3，在鑄坯厚度方向上形成大的壓下量，從而在鑄坯內(nèi)形成人工強(qiáng)制形成的凝固末端28，終止鑄坯自然凝固過程缺陷形成的條件，阻止了鑄坯內(nèi)部富集溶質(zhì)元素鋼液的26流動(dòng)，提高了鑄坯內(nèi)部的均質(zhì)化和致密度的效果。其中，通過位置傳感器22計(jì)算和測(cè)量鑄軋導(dǎo)輥21的壓下位置來控制鑄坯厚度方向上的壓下量以及鑄坯在厚度方向上的減少量；

通過鑄軋機(jī)架在鑄坯厚度方向上形成大的壓下量，形成了如圖4所示的人工強(qiáng)制形成凝固末端的液芯，這樣終止了鑄坯自然凝固過程缺陷形成的條件，阻止了鑄坯內(nèi)部富集溶質(zhì)元素鋼液的26流動(dòng)，提高了鑄坯內(nèi)部的均質(zhì)化和致密度的效果。

參見圖7和圖8，通過電磁激發(fā)器33激發(fā)的交變磁場(chǎng)滲透到鑄坯的液芯內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流與當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力推功鑄坯內(nèi)部的液芯鋼水32從一個(gè)方向朝另一個(gè)方向流動(dòng)34，使液芯鋼水32形成旋流37，一方面通過對(duì)流作用使鑄坯內(nèi)部液芯鋼水冷卻更加均勻；另一方面流動(dòng)的鋼水沖斷了坯殼內(nèi)部初生柱狀晶35，使之重新結(jié)晶形成等軸晶，從而提高鑄坯內(nèi)部等軸晶比例和致密度，減少偏析和疏松，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量；

參見圖9，水量模型根據(jù)基本參數(shù)如鋼種成份、鑄坯斷面、澆注速度、澆注溫度等，實(shí)時(shí)計(jì)算基本水量，同時(shí)通過對(duì)比設(shè)定目標(biāo)表面溫度和實(shí)際測(cè)量表面溫度來計(jì)算消除表面溫度差的水量，經(jīng)過水量修正計(jì)算形成最終水量并把計(jì)算結(jié)果傳送給PLC水量閉環(huán)控制系統(tǒng)；

參見附圖1，實(shí)際測(cè)量表面溫度通過設(shè)置在連鑄機(jī)鑄坯彎曲段出口位置13a、鑄坯圓弧段2段出口位置13b、鑄坯矯直前位置13c、鑄坯矯直后位置13d、鑄坯二冷出口位置13e的鑄坯表面溫度測(cè)量裝置獲得；

參見附圖1，輥列設(shè)計(jì)采取在連鑄機(jī)直線區(qū)6、彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15采用不同導(dǎo)輥直徑4和相鄰導(dǎo)輥不同導(dǎo)輥間距5的排列方式，打亂了鑄坯在通過彎曲區(qū)7和圓弧區(qū)15時(shí)鑄坯受到擠壓作用而引起的液芯鋼水容納空間同時(shí)增大和同時(shí)縮小的一致性，使液芯鋼水容納空間的增大和縮小相互抵消，維持液芯鋼水容納空間基本不變，從而消除了因液芯鋼水容納空間的變化而引起的鋼水彎月面上下周期擾動(dòng)，減少了鑄坯表面振痕深度，避免鑄坯表面出現(xiàn)表面橫裂紋和表面縱裂紋等質(zhì)量問題。

參見圖1，輥列設(shè)計(jì)采取沿連鑄機(jī)鑄流方向，從結(jié)晶器足輥直線區(qū)到二冷矯直區(qū)末輥輥徑逐級(jí)由小變大。

參見圖1，輥列設(shè)計(jì)采取沿連鑄機(jī)鑄流方向，從結(jié)晶器足輥到二冷矯直區(qū)末輥相鄰導(dǎo)輥間距逐級(jí)由小變大。

參見圖11，在輥列的彎曲區(qū)導(dǎo)輥所在處的彎曲半徑60由無窮大逐漸變?yōu)閳A弧半徑的連續(xù)變徑彎曲曲線，也就是說彎曲半徑60中R1為無窮大，并且R1>R2>R3>R4>R5>R6>R7>R8>R9>R10>R11，R11與R12相等且為圓弧半徑。

參見圖12，在輥列的矯直區(qū)導(dǎo)輥所在處的矯直半徑63由圓弧半徑逐漸變?yōu)闊o窮大的連續(xù)變徑矯直曲線，也就是說R13與R14相等且為圓弧半徑，并且R14<R15<R16<R17<R18<R19<R20<R21<R22<R23<R24<R25，R25為無窮大。

參見圖11，輥列設(shè)計(jì)導(dǎo)輥分組時(shí)，彎曲段的輥列58由部分垂直區(qū)53、彎曲區(qū)55和部分圓弧區(qū)57組成，并且垂直區(qū)和彎曲區(qū)的外弧線交界點(diǎn)59正好相交于導(dǎo)輥54處，彎曲區(qū)和圓弧區(qū)的外弧線的交界點(diǎn)61正好相交于導(dǎo)輥56處；

參見圖12，輥列設(shè)計(jì)導(dǎo)輥分組時(shí)，第一個(gè)矯直段16a由部分圓弧區(qū)64、矯直區(qū)66的一部分組成，并且弧形區(qū)與矯直區(qū)的外弧線交界點(diǎn)62正好位于第一個(gè)矯直導(dǎo)輥65上；最后一個(gè)矯直段16b由矯直區(qū)66的一部分和部分水平區(qū)68組成，并且矯直區(qū)與水平區(qū)的外弧線交界點(diǎn)69正好位于最后一個(gè)矯直導(dǎo)輥67上。

以上給出的實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型較優(yōu)的例子，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、替換，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。