连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法及装置、介质、设备

本发明涉及连铸工艺控制，尤其是涉及一种连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法及装置、介质、设备。

背景技术：

1、连铸圆坯作为热轧无缝钢管生产制造的原材料，其质量控制对最终钢管产品的质量起着决定性作用。铸坯组织中存在着如中心疏松、缩孔等内部质量缺陷，会严重影响管材的内壁质量，进而恶化管材加工制造后的力学性能及使用性能，甚至会影响产品后续的使用安全，制约了高端钢管产品的生产。

2、针对连铸圆坯心部质量缺陷问题，现有技术中通常采用在圆坯连铸机产线拉矫机出口适当位置处布置连铸圆坯压下装置的工艺技术，其工艺原理为：在连铸坯近凝固终点附近，利用连铸圆坯表面温度低、心部温度高的断面温度分布特点，进行适当压下量的压下变形，连铸坯表面由于温度低而具有较高的变形抗力，因此更易于将变形渗透于坯料心部，进而显著提高了变形的渗透性，最终通过连续累积心部变形压下量，有效地减轻或消除铸坯中心缩孔、疏松等缺陷，提升坯料致密度，提高铸坯心部质量。

3、其中，确定利用压下装置对连铸坯执行压下操作的时机对改善铸坯心部质量起到决定性的作用，具体地，需要确保连铸圆坯的内部结构能够达到最佳状态，一方面需要连铸圆坯保持足够的热度，有利于塑性变形和微观组织的改变，另一方面确保圆坯内部的液态区域相对较小，减小材料的变形阻力。然而在实际的生产环节中，压下操作的时机确定通常依赖于工作人员的经验判断，时机的确定缺乏准确性以及可预测性，最终导致铸坯心部质量的改善效果不佳。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供了一种连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法及装置、介质、设备，主要目的在于解决现有技术中通过人工经验判断确定连铸圆坯压下时机缺乏准确性以及可预测性，无法有效改善铸坯心部质量的技术问题。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法，该方法包括：

3、在连铸圆坯进入压下装置前，采集连铸工艺参数并测量所述连铸圆坯的表面温度；

4、获取所述连铸圆坯的直径，将所述连铸工艺参数、所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸圆坯的直径输入至预设的连铸圆坯中心温度计算公式中，计算得到所述连铸圆坯的中心温度，并将所述连铸圆坯的中心温度与所述连铸圆坯的材料固相线温度进行比对，得到第一比对结果；

5、将所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸圆坯的直径输入至预设的横截面液芯直径计算公式中，计算得到所述连铸圆坯的液芯直径，并获取在压下工艺中所述连铸圆坯的液芯直径上限，将所述连铸圆坯的液芯直径与所述液芯直径上限进行比对，得到第二比对结果；

6、当所述第一比对结果指示所述连铸圆坯的中心温度大于等于所述连铸圆坯的材料固相线温度，且所述第二比对结果指示所述连铸圆坯的液芯直径小于所述液芯直径上限时，利用所述压下装置对所述连铸圆坯执行压下处理。

7、可选地，所述连铸圆坯中心温度计算公式的建立方法，包括：

8、在有限元多物理场仿真软件中建立连铸模型，并设置多组不同的连铸工艺参数，其中，所述连铸工艺参数包括过热度、拉速和二冷总水量；

9、分别基于每组所述连铸工艺参数对所述连铸模型进行运行仿真，得到每组所述连铸工艺参数对应的连铸圆坯的中心温度和表面温度；

10、对多组所述连铸工艺参数、所述连铸圆坯的中心温度和所述连铸圆坯的表面温度进行拟合处理，得到拟合结果，并基于所述拟合结果建立连铸圆坯中心温度计算公式，其中，所述连铸圆坯中心温度计算公式用于表示所述连铸圆坯的中心温度与所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸工艺参数之间的关系。

11、可选地，所述连铸圆坯中心温度计算公式为：

12、y1= 0.124x1+ 0.258x2- 37.7x3- 0.131x4+0.204x5+1328.75，

13、且0.0000121x52-0.0111x5+2.39≤x3≤0.0000121x52-0.0111x5+3.89，

14、0.00621x52-3.56x5+709≤x4≤0.00621x52-3.56x5+759，

15、其中，y1为连铸圆坯的中心温度，x1为连铸圆坯的表面温度，x2为过热度，x3为拉速，x4为二冷总水量，x5为连铸圆坯的直径。

16、可选地，所述过热度的取值范围为大于等于10℃并且小于等于35℃；

17、所述拉速的取值范围为大于等于0.9m/min且小于等于1.1m/min；

18、所述二冷总水量的基本参数值为大于等于220l/min且小于等于300l/min；

19、所述连铸圆坯的直径的取值范围为大于等于290mm且小于等于400mm。

20、可选地，所述横截面液芯直径计算公式的建立方法，包括：

21、在有限元多物理场仿真软件中，基于预设的连铸工艺参数对不同直径规格的连铸圆坯进行横截面温度梯度仿真，得到每一直径规格下所述连铸圆坯的液芯直径和表面温度；

22、对多组所述连铸圆坯的液芯直径、所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸圆坯的直径进行拟合处理，得到拟合结果，并基于所述拟合结果建立横截面液芯直径计算公式，其中，所述横截面液芯直径计算公式用于表示所述连铸圆坯的液芯直径与所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸圆坯的直径之间的关系。

23、可选地，所述横截面液芯直径计算公式为：

24、y2=6.55x1+1.63x5-6390.45，

25、其中，y2为连铸圆坯的液芯直径，x1为连铸圆坯的表面温度，x5为连铸圆坯的直径，所述连铸圆坯的直径的取值范围为大于等于290mm且小于等于400mm。

26、可选地，所述连铸圆坯的液芯直径上限与所述连铸圆坯的直径的比值为30.6%。

27、根据本发明的第二个方面，提供了一种连铸圆坯凝固末端压下时机确定装置，包括：

28、数据采集模块，用于在连铸圆坯进入压下装置前，采集连铸工艺参数并测量所述连铸圆坯的表面温度；

29、第一比对模块，用于获取所述连铸圆坯的直径，将所述连铸工艺参数、所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸圆坯的直径输入至预设的连铸圆坯中心温度计算公式中，计算得到所述连铸圆坯的中心温度，并将所述连铸圆坯的中心温度与所述连铸圆坯的材料固相线温度进行比对，得到第一比对结果；

30、第二比对模块，用于将所述连铸圆坯的表面温度和所述连铸圆坯的直径输入至预设的横截面液芯直径计算公式中，计算得到所述连铸圆坯的液芯直径，并获取在压下工艺中所述连铸圆坯的液芯直径上限，将所述连铸圆坯的液芯直径与所述液芯直径上限进行比对，得到第二比对结果；

31、结果输出模块，用于当所述第一比对结果指示所述连铸圆坯的中心温度大于等于所述连铸圆坯的材料固相线温度，且所述第二比对结果指示所述连铸圆坯的液芯直径小于所述液芯直径上限时，利用所述压下装置对所述连铸圆坯执行压下处理。

32、根据本发明的第三个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法。

33、根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法。

34、本发明提供的连铸圆坯凝固末端压下时机确定方法及装置、介质、设备，通过实时获取连铸圆坯的表面温度以及连铸工艺参数，并利用预设的连铸圆坯中心温度计算公式和横截面液芯直径计算公式计算得到连铸圆坯的中心温度和液芯直径，再分别结合材料固相线温度以及液芯直径上限进行比对，进而精准确定连铸圆坯的凝固状态，从而在恰当的时机对连铸圆坯执行压下处理；连铸圆坯的中心温度高于材料固相线温度能够确保连铸圆坯内部温度足够高，有利于塑性变形以及微观组织的改变，同时连铸圆坯的液芯直径大于液芯直径上限，使得连铸圆坯内部的液态区域相对较小，有效减少材料的变形阻力，在满足此两项条件下对连铸圆坯进行压下操作，能够有效改善连铸圆坯的心部质量；整个计算过程基于连铸圆坯的实时状态数据进行计算，计算结果准确，确定凝固末端压下时机合理，能够有效减轻或消除铸坯中心缩孔、疏松等缺陷，进而提高连铸圆坯的心部质量和成形性能。

35、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。