基于混合算法的结晶器在线调宽参数优化及运动轨迹研究

摘要

随着连铸一连轧生产工序的连续化与后续产线产能的不断提高，连铸需要以较高的速度配合连轧的生产，这就要求在连铸的过程中根据连轧对铸坯宽度的需要，动态的移动结晶器窄边而改变铸坯宽度。
　　然而，目前的结晶器在线调宽系统调宽速度慢、调宽运动轨迹不合理、未充分考虑坯壳和窄边铜板的贴合性等缺点，导致铸坯切割损耗增多、铸坯产生缺陷甚至产生漏钢等事故。所以研究一种实用、高速、铸坯质量好的结晶器在线调宽系统具有重要的意义。本文以宝钢2＃连铸机的结晶器在线调宽系统作为研究对象，对其调宽过程参数设定计算、调宽运动轨迹进行了研究，并发现了其中的不足之处，为进一步的研究提供了基础。
　　本文详细分析了结晶器在线调宽过程中应当遵循的原则，根据坯壳应变率收缩率匹配、通钢量守恒等调宽原则，对结晶器调宽过程参数进行了设定值模型建立，设定值模型是结晶器调宽控制系统的基础模型，决定了调宽过程进行的合理性和高效性。此外，对结晶器窄边铜板调宽运动轨迹深入研究，对比了目前比较流行的调宽运动轨迹，得出变速—变锥式调宽运动轨迹更加合理、高效，但具有一次调宽量限制的缺陷，针对于此，本文提出了大、小范围调宽运动轨迹，并在此基础上建立了调宽速度曲线算法模型。为了能够让操作工在调宽之前充分了解整个调宽中参数的变化过程，本文开发了调宽速度曲线预设定仿真系统，该系统不仅能够计算出调宽过程中的关键参数和调宽步骤，而且可以将调宽过程以曲线的形式呈现给操作工，使操作工能够直观的看到调宽过程，来判断在当前调宽工艺参数下，调宽是否满足调宽生产工艺和设备的要求。该系统同时也可将调宽过程的参数变化过程以1s为时间间隔存储在数据库中，作为工艺人员以后的查询分析和研究。
　　最后本文建立了更加合理、高效的调宽速度设定模型，提出了基于机理和GA-BPNN混合算法的调宽速度设定模型。同时考虑到调宽速度对坯壳应变率的影响，需要将得到的调宽速度设定值与最大调宽速度比较，以确保调宽速度的设定值在合理范围之内。通过宝钢现场采集的现场数据和最后的仿真结果发现，本模型与2＃连铸机的调宽速度设定模型相符合，该模型可以用于指导现场生产，为2＃机的通用性改造提供了技术条件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景与研究意义

1．3 国内外的发展现状

1．3．1 国内发展现状

1．3．2 国外发展现状

1．4 某钢厂目前调宽系统的使用状况

1．5 本文总体思路

第2章 结晶器调宽过程与关键技术

2．1 引言

2．2 连铸结晶器

2．2．1 结晶器的结构

2．2．2 结晶器的重要参数

2．2．3 结晶器的润滑

2．2．4 结晶器的振动装置

2．3 结晶器关键技术

2．4 结晶器调宽原理与设备

2．4．1 宽面夹紧系统

2．4．2 窄面调宽系统

2．5 结晶器调宽自动控制系统

2．6 结晶器调宽关键技术

2．6．1 调宽过程参数设定

2．6．2 窄板铜板的运动轨迹

2．6．3 窄面铜板侧面低摩擦阻力

2．6．4 窄边铜板锥度的高精度控制

2．6．5 调宽系统故障自诊断技术

2．7 本章小结

第3章 结晶器调宽过程参数设定分析

3．1 引言

3．2 调宽速度的设定

3．3 通钢量相同的设计原则

3．4 充分冷却的设计原则

3．4．1 在线调宽充分冷却原则

3．4．2 坯壳应变率的计算

3．4．3 坯壳收缩速率的计算

3．4．4 结晶器宽度调节速度的设定

3．5 结晶器宽度、锥度的计算

3．5．1 宽度的设定值计算

3．5．2 锥度的设定值计算

3．5．3 宽度的实际值计算

3．5．4 锥度的实际值计算

3．6 本章小结

第4章 结晶器在线调宽速度曲线算法研究

4．1 引言

4．2 在线调宽模式

4．2．1 冷态(维护)模式

4．2．2 热态(优化)模式

4．3 在线调宽速度曲线算法

4．3．1 调宽曲线算法的分类

4．3．2 调宽曲线算法的实现流程

4．4 本章小结

第5章 在线调宽速度曲线预设定与速度曲线算法仿真分析

5．1 引言

5．2 在线调宽速度曲线预设定系统

5．2．1 速度曲线参数计算

5．2．2 调宽步骤设定值计算

5．2．3 程序流程

5．3 调宽过程参数变化过程仿真

5．3．1 位移随时间变化过程仿真

5．3．2 宽度随时间变化过程仿真

5．3．3 锥度随时间变化过程仿真

5．3．4 速度随时间变化过程仿真

5．3．5 在线调宽过程数据存储

5．4 本章小结

第6章 基于GA-BPNN混合算法的调宽速度优化设定研究

6．1 引言

6．2 提高调宽速度方法研究

6．3 基于GA-BPNN混合算法的调宽速度设定

6．3．1 机理-神经网络混合模型研究

6．3．2 GA-BPNN算法研究

6．3．3 参数设置

6．3．4 样本选取

6．4 仿真结果与分析

6．5 设定值后处理

6．6 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 未来展望

参考文献

致谢

作者介绍