基于铸坯液芯预测的动态轻压下方法

摘要

本文对动态轻压下的发展历史及现状进行了回顾和总结，针对现有的动态轻压下存在的问题，对连铸生产过程中影响板坯凝固状态的几个重要因素进行了深入的分析，也对动态轻压下模型中的关键参数进行了分析和归纳，继而提出了一系列相应的控制策略。 针对频繁动态调整会影响板坯质量的问题，提出了基于对板坯液芯位置预测的动态轻压下控制技术。该技术的核心内容包括： A．铸造速度变化对液芯位置的影响及相应的动态轻压下调整方法。铸造速度是对铸坯的液芯位置影响很大的因素。定量分析了在连铸拉速发生较大波动时板坯液芯位置的变化过程，并得出了结论： ●铸造速度是连铸生产过程中影响液芯位置的重要因素之一。 ●板坯上某点液芯移动的速度=当前的铸造速度-该点的切片的生成速度，继而有速度变化越大，液芯位置波动越大。 ●有两个阶段液芯位置波动最剧烈：一是速度变化阶段，二是速度变化阶段生成的板坯经过轻压下区域的阶段，两个阶段之间的区域，液芯波动相对平缓。 基于定量分析的结果，给出了相应的动态轻压下调整策略。 B．基于中包温度预测液芯位置及相应的动态轻压下调整方法。在连铸开浇后，需要不定期测量中包温度。因为中包温度是热传导计算中板坯中心温度的初始值，那么中包温度测量值变化，显然对随后的热传导计算结果有影响。也即，中包温度测量值的变化，会引起板坯液芯位置的变化，从而可能导致压下状态变化。 定量分析了中包温度变化对板坯液芯位置的影响，得出了中包温度对板坯液芯位置影响的公式，并给出了相应的动态轻压下控制策略。 C．基于压下状态预测的动态轻压下调整方法。连铸生产过程中，轻压下状态的调整是通过辊缝远程的调节来实现的，因此需要一定的时间。我们对当前的压下状态切换所需时间进行了估计，并预测在该段时间结束时液芯的移动方向及大小，继而可知液芯的变化是否会使压下状态进一步发生改变。如果压下状态会发生改变，我们需要采取相应的DSR调整措施。仿真和生产实践表明，基于压下状态基于压下状态预测的动态轻压下调整方法，可以有效地减少不必要的动态轻压下调整的次数，从而避免频繁的压下状态调整给板坯质量带来的不利影响。 D．动态轻压下区域两侧扇形段的共同调整策略。在钢种保持不变的前提下，中包温度变化和速度的变化，引起两相区的两端移动的方向是一致的。因此，我们在压下状态发生变化的情况下，对液芯位置和压下区域两侧的扇形段压下状态进行综合分析。当压下区域某一侧的扇形段压下状态发生变化时，分析另一侧的扇形段下板坯的状态及液芯位置，看是否适合改变压下状态，以便进行共同调整，并制定相应的判定和调整策略。这样在连铸生产过程中，即可以使压下区域动态跟踪液芯位置，又可以避免不必要的频繁调整。 E．待压下钢种切换与相应的动态轻压下调整方法。在连连铸过程中存在异钢种连浇的情况下，一个铸流中就可能存在两个以上的钢种。不同钢种的物性参数不同，且轻压下参数的确定与钢种参数相关。然而，压下区域只有一个，必须首先确定按照哪一个钢种制定压下参数。所以，我们定义了待压下钢种的概念，并将钢种变化前后液芯的位置变化细分为六种情况，逐一进行分析，继而得出结论：在更换钢种条件下，只有当新一炉液芯已完整或RB点经过可实施轻压下的最后一个扇形段出口时，待压下钢种才’切换为新一炉的钢种。另外，在确定了当前的待压下钢种(即钢种参数确定)的前提下，还对待压下钢种的不同状态进行了分析，并提出了与待压下钢种切换及钢种状态判定相对应的控制策略。对待压下钢种的分析、状态判定及相应的轻压下调整方法，也是减少不必要的轻压下状态调整次数的有效手段。 另外，针对动态轻压下技术中的参数不确定性问题，通过引入动态轻压下模式，为不同的钢种(或钢种组)赋以不同的轻压下参数，既可以避免因生产钢种变化而修改模型参数，也为完善各钢种连铸生产工艺提供了条件。再有，本文提出了动态轻压下控制方式的概念，用控制方式索引某些模型参数和控制流程，既提高了参数选择的灵活性，也使模型使用者能够方便地选择具有不同灵活程度的动态调整机制。 本文中讨论的动态轻压下方法已被实现为模型软件，并在宝钢2号连铸机上稳定运行。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2动态轻压下技术的发展

1.2.1轻压下技术按实现方式分类

1.2.2辊式轻压下的发展和应用

1.3实现动态轻压下的关键技术

1.4现存的动态轻压下技术存在的问题

1.4.1动态轻压下模型中的参数不确定性问题

1.4.2频繁动态调整影响板坯质量

1.5本工作的主要研究内容

1.5.1基于铸坯液芯位置预测的动态轻压下控制方法

1.5.2动态轻压下模型和动态轻压下控制方式

第二章铸造速度对液芯影响及相应的调整方法

2.1引言

2.2铸造速度对板坯凝固位置的影响

2.3 DSR模型中针对速度变化的控制方法

第三章中包温度对液芯影响及相应的调整方法

3.1引言

3.2中包温度变化对液芯的影响

3.2.1板坯切片厚度方向温度分布

3.2.2中包温度变化对凝固时间的影响

3.2.3根据中包温度预测指定凝固率的液芯点位置

3.3针对中包温度变化的动态轻压下控制方法

3.4小结

第四章基于压下状态预测的动态轻压下调整方法

4.1引言

4.2预测压下状态切换后的铸坯液芯位置

4.2.1压下状态调整的最大压下距离及压下状态切换所需时间

4.2.2计算压下状态切换所需时间Δt

4.2.3预测本次压下调整后的未来压下状态

4.3相应的轻压下控制方法

4.4小结

第五章态轻压下区域两侧扇形段的共同调整策略

5.1引言

5.2共同移动扇形段

5.3共同调整扇形段的判定

5.3.1分析扇形段是否适合改变压下状态

5.3.2判定压下区域两侧是否可以共同调整

5.4小结

第六章待压下钢种切换与相应的调整方法

6.1引言

6.2待压下钢种的概念

6.3钢种更换时板坯凝固状态的变化情况及待压下钢种的切换

6.4 钢种更换时待压下钢种切换措施

6.5待压下钢种状态的判定及相应的控制策略

6.5.1待压下钢种状态的判定

6.5.2待压下钢种状态分析

6.5.3与钢种状态相对应的轻压下控制策略

6.5小结

第七章动态轻压下模式和控制方式

7.1引言

7.2模型参数分析

7.3动态轻压下模型框架设计

7.3.1动态轻压下模式索引与钢种相关参数

7.3.2控制方式的含义及划分

7.3.3举例说明“控制方式”在轻压下模型中的作用

7.4小结

第八章结论

致谢

博士后期间主要学术成果

参考文献