连铸机全自动开浇的方法技术领域
本发明涉及连铸机的开浇方法，具体地指一种连铸机全自动开浇
的方法。
背景技术
目前，国内外连铸机尚无全自动开浇的方法，均采用手动方式进
行开浇。手动开浇过程中，连铸机拉速和滑板开口度的匹配性难于把
握，如果拉速过快钢流未跟上，就会导致铸机漏钢和中断；如果拉速
低于钢流量，就会导致结晶器钢水溢出，造成铸机停机，并存在钢水
喷溅的安全隐患。另外，如果拉速升速不平稳，易导致液面波动，造
成头坯严重结痕，而有结痕的铸坯必须切除，因此降低了铸坯成材率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种连铸机全自动开浇的
方法，该方法通过对连铸全工艺参数的匹配和连锁，实现了连铸全自
动开浇，解决了人工开浇故障率高且铸坯质量不稳的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种连铸机全自动开浇的方
法，包括以下步骤：
1)连铸机开启浇筑模式时，连铸机根据铸坯的钢种、宽度和钢
水温度等情况，在二冷水数据库中搜索数据与对二冷水进行匹配，并
自动启动系统二冷水；
2)二冷水启动后，系统通过液控阀使中包滑板全开，使钢水迅
速从中包流入到结晶器中，并同步通过结晶器液面检测系统实时检测
计算结晶器钢水距离结晶器入口的距离L，当结晶器钢水距离结晶器
入口的距离L＝45mm时，即钢水到达弯月面；该结晶器液面检测系
统的原理是将结晶器液面检测传感器放置在结晶器入口上平面，传感
器会向结晶器内部纵向发射激光，当激光遇到钢水时反射回传感器，
传感器通过激光发出和反射的时间差来计算结晶器钢水距离结晶器
入口的距离；
3)当钢水到达弯月面时，拉矫机(连铸机)自动启动，同时，
根据不同的钢种、铸坯断面和钢水温度选择不同的拉矫机升速；具体
公式如下：
v输出＝v输入+增益*积分时间，即：为铸机断面，
dt为瞬态时间(t为时间的积分变量)；
并且根据铸机拉速、铸坯断面计算出钢水需求量并不断调整滑板
开口度，使钢水液面平稳；
V需＝∫v×bdt，其中V需为瞬态钢水体积，v为铸机拉速，b为铸
机断面，dt为瞬态时间
C＝V需/v水，其中c为滑板开口度，v水为水口中钢水流速；
4)当钢水从结晶器中流出，钢水在结晶器表面上形成坯壳后；根
据铸机拉速计算出铸坯位置，
L＝L0+∫v×dt
L0为铸坯起始位置、V为铸机拉速、dt为瞬态时间、L为铸坯位
置；
利用驱动辊位置跟踪系统对驱动辊进行抬起控制，并利用软夹紧
和动态轻压下等系统保证铸坯浇铸过程中的质量。
进一步地，若钢为中低碳钢，铸坯断面小于1800mm且钢水温度
小于1550℃时，选择曲线1；
v＝0，(0≤t＜t1)；
v＝a1(t-t1)+v1，(t1≤t＜t2)；
v＝v2，(t2≤t＜t4)；
v＝a1(t-t4)+v2，(t4≤t＜t6)；
v＝v3，(t6≤t＜t8)；
v＝a1(t-t8)+V3(t8≤t＜t10)；
v＝v设定(t10≤t)；
其余情况，选择曲线2：
v＝0(0≤t＜t1)
v＝a2(t-t1)+v1(t1≤t＜t2)
v＝V2(t3≤t＜t5)
v＝a2(t-t5)+V2(t5≤t＜t7)
v＝v3(t7≤t＜t9)
v＝a2(t-t9)+v3(t9≤t＜t11)
v＝v设定(t11≤t)
其中，v为铸机拉速(拉矫机的速度)，v1为铸机起始拉速且
v1＝0.3～0.4m/min、v2为铸机中段拉速且v2＝0.4～0.6m/min、v3为铸机
过渡拉速且v2＝0.8～1.0m/min、v设定为铸机设定拉速且
v2＝1.1～1.4m/min；
其中，t为铸机运转时间，t1＝10～12s、t2＝15～30s、t3＝45～60s、
t4＝75～80s、t5＝90～95s、t6＝105～110s、t7＝130～140s、t8＝160～170s、
t9＝190～200s、t10＝210～215s、t11＝230～240s；
a1取值范围为1～3，a2取值范围为0.4～1，且a1＞a2。
注：铸机拉速和铸坯位置确定的原理：每个电机上安装有光电
编码器，光电编码器对电机的转速和位置进行实时跟踪记录，并通过
减速箱的减速比折算成铸机驱动辊的转速，再根据驱动辊的直径计算
出驱动辊的线速度，而驱动辊的线速度就是铸机拉速，通过已知的铸
坯起始位置、铸机拉速和铸机运转的时间准确计算出铸坯位置。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过对连铸全工艺参数的匹配和连锁，实现了连铸全
自动开浇，解决了人工开浇故障率高且铸坯质量不稳的问题；
2、本发明在控制系统中通过铸机拉速与滑板开口度实时对比调
节，实现了钢水液面的稳定控制；
3、本发明利用软夹紧、动态轻压下和驱动辊位置跟踪技术，提
高了铸坯浇铸过程中的质量；
4、本发明采用双曲线对铸机开浇过程拉速进行控制，并根据浇
铸钢种、断面和温度等信息，实现了升速曲线的自动选择；
5、本发明铸机开浇升速曲线中对每个阶段速度设置了一定的缓
冲时间，有效避免了升速太快而导致液面急剧波动的情况发生，消除
了铸坯结痕，进一步提高了铸坯质量；
6、本发明采用模块化编程，使其程序内部自由调用，提高了系
统响应速度；
7、本发明只需修改参数就可根据新钢种需要自行设计升速曲线，
操作方便快捷。
附图说明
图1为本发明的控制原理图；
图2为本发明的拉速控制曲线图；
图3为本发明的程序控制框架图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明
的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
一种连铸机全自动开浇的方法，包括以下步骤：
1)连铸机开启浇筑模式时，连铸机根据铸坯的钢种、宽度和钢
水温度等情况，在二冷水数据库中搜索数据与对二冷水进行匹配，并
自动启动系统二冷水；
2)二冷水启动后，系统通过液控阀使中包滑板全开，使钢水迅
速从中包流入到结晶器中，并同步通过结晶器液面检测系统实时检测
计算结晶器钢水距离结晶器入口的距离L，当结晶器钢水距离结晶器
入口的距离L＝45mm时，即钢水到达弯月面；该结晶器液面检测系
统的原理是将结晶器液面检测传感器放置在结晶器入口上平面，传感
器会向结晶器内部纵向发射激光，当激光遇到钢水时反射回传感器，
传感器通过激光发出和反射的时间差来计算结晶器钢水距离结晶器
入口的距离；
3)当钢水到达弯月面时，拉矫机(连铸机)自动启动，同时，
根据不同的钢种、铸坯断面和钢水温度选择不同的拉矫机升速；具体
公式如下：
v输出＝v输入+增益*积分时间，即：为铸机断面，
dt为瞬态时间(t为时间的积分变量)
若钢为中低碳钢，铸坯断面小于1800mm且钢水温度小于1550℃
时，选择曲线1；
v＝0，(0≤t＜t1)；
v＝a1(t-t1)+v1，(t1≤t＜t2)；
v＝v2，(t2≤t＜t4)；
v＝a1(t-t4)+v2，(t4≤t＜t6)；
v＝v3，(t6≤t＜t8)；
v＝a1(t-t8)+V3(t8≤t＜t10)；
v＝v设定(t10≤t)；
其余情况，选择曲线2：
v＝0(0≤t＜t1)
v＝a2(t-t1)+v1(t1≤t＜t2)
v＝V2(t3≤t＜t5)
v＝a2(t-t5)+V2(t5≤t＜t7)
v＝v3(t7≤t＜t9)
v＝a2(t-t9)+v3(t9≤t＜t11)
v＝v设定(t11≤t)
其中，v为铸机拉速(拉矫机的速度)，v1为铸机起始拉速且
v1＝0.3～0.4m/min、v2为铸机中段拉速且v2＝0.4～0.6m/min、v3为铸机
过渡拉速且v2＝0.8～1.0m/min、v设定为铸机设定拉速且
v2＝1.1～1.4m/min；
其中，t为铸机运转时间、t1＝10～12s、t2＝15～30s、t3＝45～60s、
t4＝75～80s、t5＝90～95s、t6＝105～110s、t7＝130～140s、t8＝160～170s、
t9＝190～200s、t10＝210～215s、t11＝230～240s；
a1取值范围为1～3，a2取值范围为0.4～1，且a1＞a2。
并且根据铸机拉速、铸坯断面计算出钢水需求量并不断调整滑板
开口度，使钢水液面平稳；
V需＝∫v×bdt，其中V需为瞬态钢水体积，v为铸机拉速，b为铸
机断面，dt为瞬态时间；
C＝V需/v水，其中c为滑板开口度、v水为水口中钢水流速。
4)当钢水从结晶器中流出，钢水在结晶器表面上形成坯壳后；根
据铸机拉速计算出铸坯位置，
L＝L0+∫v×dt，
其中，L0为铸坯起始位置、V为铸机拉速、dt为瞬态时间、L为
铸坯位置；
利用驱动辊位置跟踪系统对驱动辊进行抬起控制，并利用软夹
紧和动态轻压下等系统保证铸坯浇铸过程中的质量。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明
做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实
施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施
例，这些实施例都属于本发明保护范围。