大方坯连铸动态二冷与动态轻压下控制模型的开发与应用

北京科技大学与包钢合作开发了国内首家拥有自主知识产权的大方坯连铸动态二冷与动态轻压下控制模型。模型将铸流离散成许多切片,依据传热学理论与合理假设对每个切片建立传热微分方程;通过用有限差分法求解各切片传热微分方程,动态计算各切片的内部温度曲线,从而实现对铸坯实时温度场的动态跟踪;结合目标表面温度控制法与轻压下理论实现了大方坯连铸的动态二冷与动态轻压下控制。该控制模型已在包钢5号大方坯连铸机上线应用,对比试验表明铸坯内质得到了明显提升。

减轻铸坯中心偏析的动态二冷技术优化

介绍某厂在直弧型板坯连铸机生产中碳钢过程中,通过对动态二冷技术和参数进行研究优化,完善动态连铸控制工艺,使中碳钢连铸坯中心偏析得到明显改善,B级偏析率平均由15.91%下降到12.28%。

精细化在线动态二冷控制研究与应用

控制非稳态浇铸条件下的铸坯表面温度波动是在线动态二冷控制的关键。准确的计算凝固进程也是实施末端轻压下与电磁搅拌的重要依据。本研究针对某厂板坯连铸,开发了基于二维温度场求解的在线动态二冷控制模型。该模型采用显式的完全有限差分算法,考虑了液、固相线穿过差分节点的极端过程。对于钢种热物性参数的选择,采取完全与温度相关的具体值,进一步提升了模型的准确性。同时,采用多线程并行计算,在计算精度和计算效率两方面都很好地满足了在线控制的要求。通过现场的应用,与传统的一维模型PID目标表面温度算法相比,具有表面温度波动小、控制精度高的巨大优势。

立弯式奥氏体不锈钢220mm×220mm铸坯动态二冷控制和应用

根据奥氏体不锈钢的热物理参数和二冷区各区出口目标温度,建立了不锈钢220mm×220 mm铸坯动态二冷综合控制模型和末端拉速电磁搅拌-拉速优化模型。304奥氏体不锈钢连铸生产应用结果表明,在该钢正常工作拉速0.8~1.1 m/min,根据目标温度（足辊1 080℃,一区1 070℃,二区1 060℃,三区1 045℃,进拉矫机980℃）制定相应比水量（0.30~0.33 L/kg）,模型实时计算表面温度与目标温度对比,进行在线控制,铸坯温度均匀、稳定,冶金质量良好。

连铸板坯动态二冷控制系统开发与应用

在合理假设的基础上,建立了连铸板坯一维传热跟踪模型,连铸坯表面温度和凝固坯壳厚度验证表明,模型计算精度可以满足在线应用的需要。以热跟踪模型为基础,结合连铸坯表面温度控制目标制定,采用增量PID算法建立了二冷水流量调整模型,采用模块化设计,开发了连铸板坯二冷动态控制系统。应用结果表明,二冷水量可根据拉速变化迅速调整,实现了连铸板坯表面温度的稳定控制。

板坯连铸动态二冷与轻压下控制模型在南钢的应用

为进一步改善铸坯内部质量的控制效果，对奥钢联板坯连铸动态二冷与轻压下控制模型进行了详细解析。其中，模型将铸流离散成若干个切片，周期性地实时采集现场生产工艺参数，依据传热学理论与合理假设对每个切片建立传热微分方程，用有限差分法求解各切片传热微分方程，实现对铸坯实时温度场的动态跟踪和现场监控。考虑传热的滞后性，采用有效拉速，并基于目标表面温度控制法与轻压下理论实现了动态二冷与轻压下控制。

基于动态二冷和动态轻压下的连铸板坯质量控制分析

近几年,钢材加工行业对连铸板坯的整体质量提出了越来越高的要求。基于此,以连铸板坯为研究对象,详细分析了控制板坯质量的核心技术,动态二冷技术能够有效控制板坯温度,降低裂纹出现概率,动态轻压下技术则可以抑制中心疏松、偏析问题,保证探伤合格率达到理想水平,希望能为今后连铸板坯项目的实施提供参考。

板坯动态二冷增量型PID控制研究

为解决连铸拉速工况变化时因使用一级水表配水控制所引起的铸坯表面温度波动的问题,建立了考虑铸坯纵向导热的板坯传热瞬态模型。通过Gleeble试验获得钢的热塑性,制定了铸坯的目标温度。采用增量型PID控制方法开发了动态二冷控制软件Visual Cast。结果表明:与传统的一级水表相比,当拉速发生变化时Visual Cast能够迅速做出反应,合理调整水量,保持铸坯表面温度不发生剧烈波动,从而保证铸坯质量,满足现场生产要求。

连铸动态二冷控制模型的开发与应用

采用跟踪单元法建立了连铸在线凝固传热模型,首次提出了"虚拟坯龄"的概念,并实现了铸坯实时温度场的计算。基于在线凝固传热模型,采用抗饱和自适应整定PID控制算法开发了连铸动态二冷控制模型。生产应用结果表明,本控制模型具有较强的抗扰动能力,能够很好地实现铸机二冷配水的动态控制,使铸坯二冷水量在非稳态浇铸条件下平缓变化,正常拉速范围内铸坯表面温度波动小于±5℃,计算温度与实测温度及目标温度的差值控制在10℃以内,铸坯质量得到了明显的改善。

通过引进二冷动态控制系统提高了板坯铸坯表面质量

通过介绍引进芬兰罗德洛基公司二冷动态控制系统及其在板坯生产中的应用,结果表明该模型对减少表面横裂纹和角部裂纹有显著效果,并将铸坯表面质量提高了一个新的水平。

板坯动态二冷配水系统的开发与应用

建立了板坯凝固数学模型且采取坯龄模型实现动态配水;通过模拟拉速的变化,说明了用于校正有效拉速的速度权重,以及根据目标温度来校正冷却水对坯龄模型的必要性;编制了动态与静态结合的配水系统软件并应用于现场;评价了动态配水的效果。

板坯传热二冷动态控制模型的有限体积法

阐述了时空有限体积法的基本思想,应用其方法,以钢水的凝固过程为多元系相变的实际为出发点,建立了连铸板坯凝固传热的二冷动态控制模型,求得表面温度的分布,表面温度、二冷区各段水量随拉速的变化关系。模型的模拟数据和现场实测数据吻合良好。算法对连铸过程中拉速的变化具有良好的适应能力,拉速引起的表面温度波动很小,能可靠地反映浇注条件频繁发生变化的实际连铸坯的凝固传热过程。

基于有限体积法的板坯连铸二冷动态模型

阐述了有限体积法的基本思想,在此基础上,从钢水的凝固过程为多元系相变出发,建立了连铸板坯凝固传热的二冷动态控制模型,以此求得铸坯表面的温度分布。本文分析了拉速和过热度等参数对铸坯生产过程的影响,在二冷水控制模型中引入中包温度与目标温度的偏差值作为流量修正的前馈控制,提高了二冷水流量对拉速变化的适应能力,有利于铸坯表面温度的均匀稳定,提高铸坯的质量并减少冷却水的消耗。模型模拟数据和现场的实测数据吻合良好。

引进二冷动态控制系统 提高板坯表面质量

介绍了鞍钢第一炼钢厂引进的芬兰罗德洛基公司二冷动态控制系统及其在板坯生产中的应用。生产实际应用表明,该模型对减少板坯表面横裂纹和角部裂纹有显著效果。

连铸二冷动态控制算法研究

连铸二冷动态控制是提高铸坯质量的关键技术,针对常规PID控制在拉速扰动时引起铸坯表面温度波动大的问题,本文基于在线凝固传热模型建立不同拉速下的二冷过程模型,以方坯铸机为对象研究一种自适应PID动态权值调整法用于二冷动态控制,并与常规PID进行对比仿真研究。研究结果表明:当拉速突变时,动态权值调整法能更好的适应系统的变化,模型适配能力强,鲁棒性好,可使控制系统更快的趋于稳定。

基于钢水过热度和拉速的连铸二冷动态配水技术应用研究

本文主要对钢水过热度以及二冷动态配水技术进行研究,分析不同过热度以及拉速对铸坯凝固的影响,意在提升铸坯的作业率,确保其质量,希望对相关的工作人员具有一定的借鉴价值。

基于蚁群算法的连铸二冷优化

连铸二次冷却水量是影响铸坯质量的关键因素之一.为使二冷区内各冷却段间的铸坯表面温度冷却速率和温度回升速率更加趋于合理,减少诱发铸坯产生内部裂纹和表面裂纹的应力因素,根据冶金准则对目标表面温度、矫直点温度、表面最大冷却速率和表面温度回升速率、液芯长度、铸坯的鼓肚等的要求及设备约束条件建立连铸二冷优化模型,并利用蚁群算法对连铸二次冷却水量进行优化,达到提高连铸坯产品质量的目的.

基于中包钢水连续测温的二冷配水控制模型与系统

以黑体空腔式中间包钢水连续测温系统所实时获取的钢水温度为基础,建立了板坯传热微分方程和二冷动态配水模型,确定了水量、拉速和过热度三者的关系,设计了基于中间包钢水连续测温的二冷配水控制系统。现场应用表明:所建立的模型有效合理,所开发的控制系统稳定可靠,均能够满足现场生产需要。

重轨钢大方坯连铸二冷系统及轻压下工艺的优化

针对武钢生产重轨钢初期,连铸二冷系统和轻压下工艺参数不合理,铸坯存在部分内裂纹、中心疏松严重、重轨探伤合格率低等问题,开展了优化二冷配水和轻压下的试验。通过工艺优化使重轨钢铸坯质量得到明显改善,铸坯内裂纹消失、疏松I级率从之前的89.64%上升至99.51%,铸坯生产的重轨探伤合格率由85%左右上升至98.3%。

板坯连铸实时跟踪动态控制模型的开发与应用

基于耦合多元合金两相区凝固计算的板坯连铸凝固传热数学模型,并采用以恒定间距方式进行离散化的切片单元法,开发了板坯连铸实时跟踪动态控制模型CCPS ONLINE,模型包含三个重要的功能模块,即:实时跟踪仿真分析模块、二冷水动态控制模块和轻压下动态控制模块,可根据合理的冶金准则,并结合铸坯的在线跟踪信息,对板坯连铸浇注过程中的关键工艺参数(二冷水量、扇形段辊缝)进行动态调整,以获得稳定可靠的浇注工艺条件和良好的铸坯质量。模型已成功投入工业应用,现场生产情况和相关测试工作表明,其控制算法合理、仿真精度良好,具有较高的可靠性和很强的实用性,可以在板坯连铸工业生产中推广应用。