阎建兵[1]2008年在《宝钢大方坯连铸过程机国产化项目管理研究》文中认为宝钢大方坯连铸工程属于宝钢“十一五”规划项目,由于特殊原因,该项目的主要设备由外商中标,整个项目的叁电系统由外方集成,为了解决外方提供过程机系统“黑匣子”问题,宝钢同步启动了大方坯连铸过程机国产化工作。本文针对本国产化项目,从技术路线、项目组织体制、项目成本估算、项目质量管理、项目风险管理、项目进度管理等方面进行了研究,并研究开发出一套与外商过程机系统并行运行的国产化系统。本文主要研究成果如下:1、对宝钢分公司已建成的7套连铸机的过程控制系统从系统架构、网络构成、应用功能、模型功能等几方面进行了研究,介绍了连铸过程机的基本技术。2、从系统架构、应用功能、模型功能等方面对外商集成的大方坯连铸过程机系统进行了研究,并与宝钢既有的连铸过程机系统进行了对比分析,确定了国产化系统开发的技术路线。3、关于国产化系统项目的软件开发成本估算,利用成熟的成本估算模型(CoCoMo),估算了本项目的软件开发成本与开发时间。针对宝钢目前基于功能点的软件开发成本估算方法,研究了一种基于模糊控制理论的过程机软件开发成本估算方法,并用MATLAB软件进行了仿真。4、关于国产化系统项目的质量管理,针对宝钢目前没有过程机开发相关文档规范的问题,制订了本项目的设计和文档规范,来规范约束项目过程的执行,从而对项目的质量进行控制。5、关于国产化系统项目的风险管理,利用项目管理知识体系(PMI)中相关的风险管理知识,通过风险识别、风险分析、风险应对等方法,分析研究了项目中可能会遇到的风险,并制定出相应的风险应对方案。6、关于国产化系统项目的进度管理,利用项目管理知识体系(PMI)中相关的进度管理知识,通过项目分解、任务排序、工作时间估算、以及网络图,找出了进度中的关键路径,对本项目的开发进行了进度管理。宝钢大方坯连铸过程机同步国产化项目于2008年4月28日开始与外商系统并行运行,系统功能初步达到了外商系统水平,基本完成了项目目标。
刘英[2]2003年在《大方坯连铸过程控制系统研究》文中提出攀钢炼钢厂新上“大方坯连铸机”项目是攀钢根据市场需求，也是适应市场变化的情况下提出的。 为了最大限度地降低生产成本，提高经济效益，在此项目中采用了过程系统优化技术。 本文在介绍了控制系统的基本条件、控制要求以及部分相关生产工艺中的生产机械设备和电气性能的基础上，具体分析和构建了该过程控制系统。 本文简述了当前连铸发展的一些特点和国内外连铸发展的趋势，分析了工业以太网ETHERNET和现场总线PROFIBUS-DP的结构和通讯协议。基于现代控制技术的发展、网络技术以及过程优化技术的应用，主要说明过程控制系统的硬件设计和功能的实现。 在本文中，对以下过程控制系统进行了详细介绍： ● 生产计划管理系统 ● 材料跟踪系统 ● 切割控制管理系统 ● 切割长度优化模型 ● 二冷控制系统 ● 软压下控制系统 ● 质量保证系统 该系统采用了最新的工艺模型、人工智能技术、计算机技术、数据库技术、控制技术的知识，包括过程管理、数学模型和过程优化系统，实现生产过程的高度透明性。 攀钢上“大方坯连铸机”项目，将具有很好的经济和社会效益，同时可加速新技术、新工艺在攀钢应用的步伐，也为自动化控制系统在攀钢企业推广、实施提供了一套较为有效的、可供借鉴的方法和模式。
方庆[3]2018年在《大方坯连铸过程流动、传热、传质行为及凝固组织的模拟研究》文中认为高速钢轨是高速铁路的基础部件,而重轨钢连铸大方坯质量直接决定高速钢轨品质。重轨钢大方坯的凝固组织演变及流动、传热和传质行为直接影响着其表面及内部质量,是控制重轨钢大方坯质量的关键。本文对某厂生产的380mm×280mm U71Mn重轨钢大方坯连铸过程凝固组织的控制、湍流区冶金行为的优化及铸坯中心偏析的改善开展了一系列研究,为生产高品质重轨钢的连铸工艺提供一定的理论依据。采用CAFé模型研究了不同冷却制度和过热度条件下大方坯连铸凝固传热及组织演变规律。研究结果表明:凝固坯壳结果与射钉实验结果相符合,误差在4%以内,凝固组织分布与酸洗照片吻合。超弱冷条件下铸坯凝固终点比弱冷条件延长约2.46m,中心两相区长度扩大1.46m左右,且表面与角部温度较高,铸坯空冷段后角部与表面回温较小,可有效减少铸坯表面缺陷的产生几率,两种冷却条件下铸坯断面内凝固组织的大小及分布相似。当过热度由15K增至40K时,铸坯中心等轴晶率由44.6%降至20.5%,平均晶粒半径由1.025mm增至1.128mm;过热度每上升5K,凝固终点后移0.19m,表面温度约增加3K;在保证流畅浇注的前提下,重轨钢钢水过热度可控制在20K以内。建立了大方坯连铸过程电磁流动-凝固传热-传质多物理场耦合模型,系统研究了不同浸入式水口和结晶器电磁搅拌参数下连铸湍流区内钢液的流动、液面波动、传热凝固及传质行为和相互作用。研究结果表明:采用四孔水口对角安装时,结晶器钢/渣界面波动幅度仅4.5mm,可消除注流冲击引起的宽边与窄边坯壳的薄化现象,避免拉漏,结晶器内夹杂物的上浮去除效果较好,铸坯表面与角部温差较小,且可减轻溶质在铸坯宽窄面的负偏析,初生坯壳内溶质分布相对均匀。加载结晶器电磁搅拌后,液面波动增至6.2mm,作用区内铸坯断面温度、坯壳厚度及溶质分布更加均匀,铸坯表面温度较高。随着电流强度的增大(450A~600A),作用区内铸坯宽面及窄面中心附近凝固前沿的切向速度增加,液面波动由5.3mm增至6.2mm,作用区凝固坯壳负偏析加重,角部偏析减弱,计算域出口坯壳厚度减小,而铸坯表面温度增高,电流强度应为600A。随着电磁搅拌安装位置的上移,钢/渣界面波动幅度增大,铸坯表面温度升高,计算域出口处坯壳变薄,钢液冲击深度减小,电磁搅拌中心应安装在距离弯月面约0.42m处。为改善铸坯中心偏析,提高铸坯内部质量,以大方坯连铸湍流区出口结果为基础,结合CAFé模型计算的铸坯凝固组织分布结果,利用多物理场耦合模型研究了冷却制度、结晶器和末端电磁搅拌对铸坯中心偏析的影响。研究结果表明:多物理场耦合模型模拟的溶质分布趋势与检测结果相符。结晶器电磁搅拌对铸坯二冷段及空冷段传热传质行为无影响,弱冷与超弱冷条件下铸坯的凝固终点分别为17.9m和20.5m,二者溶质传输行为一致。当末端电磁搅拌的电流强度由300A增至600A时,铸坯中心糊状区钢液的切向速度由0.013m/s增至0.023m/s,作用区出口铸坯中心液相率由0.7827降至0.7256,且电流强度每增加100A,铸坯中心温度多下降约2.4K;当电流强度在300A~400A之间时,电磁搅拌作用未产生负偏析和溶质浓度较低的位置,铸坯中心溶质浓度有明显降低且糊状区溶质分布较为均匀,末端电磁搅拌的电流强度在300A~400A之间可有效减轻中心偏析,提高铸坯质量。
殷兰田[4]2008年在《20钢大方坯连铸保护渣的开发与研究》文中研究指明连铸保护渣对结晶器中铸坯的成型及表面质量有重要影响。随着连铸技术的进步以及连铸钢种的扩大,保护渣性能与连铸工艺顺行及铸坯质量的关系日益密切。如何充分发挥保护渣的功能,保证在不同钢种的连铸生产时能得到合格的铸坯,已经成为连铸保护渣设计时关注的焦点。本文针对某厂20钢大方坯连铸过程中,铸坯表面容易产生纵裂纹,严重时导致粘结漏钢的问题,对原用保护渣进行改进,以适应现场生产工艺。在实验室中测定实验渣样的熔点、熔速、粘度及结晶温度,分析保护渣性能与成分之间的关系,再根据现场工艺参数,在原保护渣基础上加以改进,重新设定新的保护渣配方。工业试验表明,新配保护渣明显改善了铸坯表面质量,铸坯合格率也达到了100%,使用效果良好,已经批量生产供应20钢大方坯连铸生产。
罗森[5]2008年在《360mm×450mm大方坯连铸在线凝固传热模型的研究与应用》文中研究表明大方坯在线凝固传热模型作为大方坯动态轻压下控制系统的核心模型之一,在线凝固传热模型计算的准确性直接影响动态轻压下压下位置的合理性和动态实施效果。本文以国内某钢厂的360mm×450mm大方坯的连铸机为研究对象,建立了连铸在线凝固传热模型,并为大方坯连铸机动态轻压下工艺控制系统的动态二冷控制模块和动态轻压下模块提供了凝固过程参数。本文主要研究内容和获得主要结论如下：(1)大方坯在线凝固传热模型的建立。采用动态跟踪单元的思想,动态跟踪单元在结晶器弯月面处产生,在最后一个拉矫机位置处消失,整个铸流为若干跟踪单元首尾相连而成,并将浇铸工艺作为跟踪单元的属性实时相关联,从而实现了凝固传热的在线计算。(2)大方坯在线凝固传热模型的开发。大方坯在线凝固传热模型采用在VC++ 6.0的环境下基于MFC的动态链接库开发,实现了仿真系统与在线系统的程序直接移植,实现了多流同时在线计算。(3)大方坯连铸在线凝固传热仿真系统的开发。基于VC++ 6.0的环境开发了360mm×450mm大方坯凝固传热仿真系统,为在线大方坯凝固传热模型的调试和关键参数的优化提供了方便,缩短了模型的开发时间。(4)大方坯在线凝固传热模型的验证与工业化应用。将优化后的大方坯在线凝固传热模型模块集成于动态轻压下控制系统并成功投入现场工业生产,通过采用红外测温仪对现场测温表明测温数据与在线凝固传热模型计算温度的最大温差为9℃,偏差小于1%,和现场投运轻压下效果表明大方坯在线热模拟模型真实可靠,满足在线计算要求。(5)连铸工艺参数对钢厂典型生产钢种凝固过程影响的分析。本文对YQ450NQR1、37Mn2、42CrMo叁个钢种的计算表明拉速对铸坯凝固过程影响明显,且碳含量越高,拉速对凝固终点的影响越严重,拉速每升高0.1m/min, YQ450NQR1凝固终点后移4.7m,两相区增长2.4m；37Mn2凝固终点后移5.2m,两相区增长2.75m; 42CrMo凝固终点后移4.96m,两相区增长2.55m；虽然过热度对凝固过程的影响不大,过热度每升高10℃铸坯表面温度升高5℃左右,但对出结晶器的凝固坯壳厚度影响很大,减薄约2.7%,从而对连铸的安全性产生不利影响。
向胜国[6]2008年在《大方坯连铸二次冷却系统控制研究》文中提出大方坯连铸机主要浇铸优质钢和合金钢,如重轨钢、硬线钢、弹簧钢、轴承钢、合金结构钢等重点品种。铸坯冷却则是整个大方坯连铸生产过程中的一个重要环节,它直接影响铸坯的质量和产量。连铸坯内部裂纹、表面裂纹、鼓肚和中心偏析等缺陷的形成都与冷却有着紧密的联系。攀钢主要生产的重轨钢属高碳钢,导热性差,连铸时采用强冷却会增加铸坯内裂的危险性,但冷却强度不足,将造成坯壳发生蠕变而产生鼓肚,形成中心碳偏析,另外含钒重轨钢还具有较强的裂纹敏感性,在连铸过程中,由于钢中微合金化元素钒与碳、氮形成的化合物的析出使钢的脆性增加,在拉矫过程中铸坯易发生表面角部横裂纹。因此,如何确定大方坯连铸机典型钢种合理的冷却控制系统就成为攀钢冶金工业者重点研究的课题。在攀钢2#大方坯连铸机二次冷却控制系统设计中,为了使铸坯在二冷区各点的表面目标温度适度,避开喷淋室的在线测温,开发出了计算机动态控制方法。该系统的基本原理是根据重轨钢的高温延塑性能及铸坯传热的机理模型,计算沿温度方向的热焓,最终得出沿铸流方向铸坯的表面温度和坯壳厚度,由喷淋控制算法根据它与目标温度之差,调整和修正各冷却区的冷却水量,使铸坯表面温度达到设定的最佳温度范围。满足攀钢钢种连铸工艺要求的二次冷却控制系统,保证了连铸坯内部质量和力学性能,满足攀钢后续产品使用铸坯的要求。正式投产使用至今,铸坯合格率达到99.84%,铸坯表面无清理率≥95%,重点品种钢铸坯中心疏松、中心偏析、中心裂纹等指标优异,为2号方坯连铸机的达产达效、产品开发以及技术经济指标的大幅度提高提供了技术保障。
佟瑞松[7]2011年在《700mm×700mm特大方坯连铸机结晶器相关技术研究》文中研究表明随着国民经济的不断发展,作为众多行业基础原材料的钢铁的需求量也不断增长,而连铸机作为现代钢铁生产的主要设备也显得尤为重要。面对高产量及高质量的双重标准,研发新一代的大型连铸机已成为当前亟待解决的工程问题之一。本文根据700 mm×700 mm特大方坯连铸机的特点及生产要求,对其在将来生产运行过程中存在的某些问题进行了预研性研究,并得出分析结果,为其发展奠定了基础,具有重要的理论和实际意义。首先,通过对大方坯连铸机凝固机理的研究,确定其凝固传热模型的计算方法。并根据结晶器内部钢液的流动状况,对结晶器水口结构进行了设计,为之后的仿真优化计算奠定根基。其次,利用FLUENT软件,建立了大方坯连铸机结晶器内部铸坯的叁维模型,对不同水口结构及浸入深度下的结晶器内部流场及温度场进行了研究。对比不同的分析结果,得到水口结构的合理参数。采用优化后的水口建立铸坯的凝固传热模型,利用FLUENT软件中的凝固熔化模块对其冷却凝固过程进行了计算,得到其内部铸坯凝固时的温度分布及凝固坯壳生长、分布特点。同时分析了坯壳生成对钢液流动状况的影响,所得到的分析结果为大方坯连铸机的下一步设计提供了理论基础。最后,利用FLUENT及ANSYS软件对结晶器铜板进行了热力耦合分析。采用FLUENT软件建立铜板与铸坯的流固耦合传热模型并进行仿真分析,将得到的铜板模型及其温度分布导入ANSYS软件进行热力耦合计算,从而得出结晶器铜板的应力分布状况。结果表明,铜板上的最大应力满足其强度要求。
马玉堂[8]2008年在《大方坯连铸机动态轻压下过程控制系统开发与应用》文中认为动态轻压下技术可以显着改善连铸坯的中心偏析和疏松,已经成为提高连铸坯内部质量的先进技术之一。本文以自主开发大方坯动态二冷与动态轻压下过程控制系统为研究目的。在分析国内外动态轻压下技术的发展历程、应用及研究现状的基础上,结合国内某厂大方坯连铸机具体设备特点,研究开发了大方坯动态二冷与动态轻压下过程控制系统。该系统于2008年3月正式投产应用,其系统运行稳定可靠,功能齐备,目前已经生产45#、YQ450、37Mn2、LZ50等多个钢种,已达到设计要求。本文取得的主要进展如下：(1)大方坯动态二冷与动态轻压下过程控制系统的总体设计与架构。在分析了原铸机控制层级架构方式的基础上,设计开发了大方坯动态二冷与动态轻压下过程控制系统,其主要组成部分包括核心工艺控制模块、系统管理模块、通信模块、客户端等。(2)在硬件条件苛刻的情况下,通过设计硬件架构方式,改善核心工艺控制模型编程实现方式和设计软件监控模块等方法设计的过程控制系统,在保证系统功能和运行稳定的基础上,实现了系统在普通PC机上运行的目的,克服了现场硬件条件差的困难。(3)为方便实现核型工艺控制模型的开发与调试,设计开发了相应的离线仿真系统。离线仿真系统能全面的模拟大方坯稳态及非稳态生产过程中的浇铸条件,一方面为核心工艺控制模型的开发调试提供了良好的环境,大大缩短了模型的开发周期,降低了调试成本,另一方面为工艺工程师提供了工艺开发及参数优化的有利工具。
宋潇[9]2018年在《大方坯连铸轻压下过程热力耦合数值模拟研究》文中研究表明重轨钢大方坯作为300km/h高速铁路钢轨的基材,易出现中心偏析、中心疏松等缺陷,轻压下技术作为有效控制措施,成为生产企业关注的热点。本论文依据某厂U71Mn大方坯生产工艺,建立大方坯凝固传热热力耦合模型与大方坯轻压下热力耦合模型,应用MSC.Marc有限元软件建模求解,并进行射钉试验验证凝固传热模型,分析了拉速、冷却制度、过热度对铸坯凝固和铸坯自由热收缩的影响,研究了压下量、压下位置等工艺参数对大方坯轻压下过程铸坯变形行为以及应力应变分布的影响。研究结果表明:(1)采用较大拉速、更弱冷却模式和较高浇铸温度浇铸时,重轨钢大方坯表面温度较高,波动也较小,断面温度分布也更加均匀,两相区间和凝固终点也有所延长。常见压下区间范围1)=0.2~0.8,对应连铸机的1~4#机架之间。(2)重轨钢大方坯凝固过程中,铸坯角部收缩量最大,窄面次之,宽面最小。拉坯方向,铸坯凝固收缩速度逐渐增大,空冷段收缩量最大,压下机架区间铸坯收缩量4.56~8.11mm。(3)轻压下时铸坯两相区面积减小量随着压下量的增大、铸坯固相率的减小而增大;两相区面积减小率随着压下量增大而增大,受铸坯中心固相率影响较小;采用较大压下量和固相率更有利于促进铸坯中心两相区钢液流动。(4)压下量不超过3mm时,任何固相率下进行轻压下,裂纹敏感区都不会有产生压下裂纹的风险;当压下量为4mm时,固相率不能超过0.6;如需压下5mm时,固相率不应超过0.4。(5)综合考虑压下工艺参数对两相区面积和裂纹敏感区应变的影响及连铸机压下机架布置,重轨钢大方坯合理的轻压下工艺参数为固相率0.6~0.8、压下量不超过3mm。
潘磊[10]2014年在《大方坯连铸机总体设计及其软件系统的研究与开发》文中进行了进一步梳理连铸机总体设计是近年来连铸工程设计中出现的一种新概念。连铸机总体设计的主要内容包括辊列设计及其校核计算、铸坯凝固传热计算、水量设计、拉坯阻力计算等，它为后续单机设计提供重要的设计依据，使连铸设备的设计有序、系统。总体设计的采用大大提高了连铸机的设计水平，加快了设计进程，减少了设计失误和重复，这种设计方法得到了业界的广泛认同。随着计算机硬件、编程语言以及连铸工艺与设计技术的日趋完善，以往在小型计算机上运行的连铸总体设计程序所提供的功能已难以满足当今的设计要求。使用基于面向对象的可视化语言来编写一个功能全面、操作方便、结果可靠的全新大方坯连铸机专用总体设计程序对保证连铸机总体设计质量、缩短设计周期和提高设计效率具有重要的意义。本文以大方坯连铸机为研究对象，基于连铸机总体设计理论，使用面向对象的高级语言Visual C#开发了方便快捷可视化的大方坯连铸机专用总体设计窗口程序BilletcastCAD，同时对AutoCAD进行了二次开发。通过输入基本的设计前提，利用该程序除能进行连铸坯凝固传热计算，辊列设计与校核外还实现了连铸机辊列图的绘制。程序试算结果与实际生产中的连铸机辊列相比较，各项校核指标均达到要求，能够满足实际设计的需要。连铸机总体设计程序集设计计算、校核和绘图于一体，能提高设计人员的工作效率，具有较强的工程应用性和良好的可扩展性，具有一定实用价值。
参考文献：
[1]. 宝钢大方坯连铸过程机国产化项目管理研究[D]. 阎建兵. 上海交通大学. 2008
[2]. 大方坯连铸过程控制系统研究[D]. 刘英. 重庆大学. 2003
[3]. 大方坯连铸过程流动、传热、传质行为及凝固组织的模拟研究[D]. 方庆. 武汉科技大学. 2018
[4]. 20钢大方坯连铸保护渣的开发与研究[D]. 殷兰田. 辽宁科技大学. 2008
[5]. 360mm×450mm大方坯连铸在线凝固传热模型的研究与应用[D]. 罗森. 东北大学. 2008
[6]. 大方坯连铸二次冷却系统控制研究[D]. 向胜国. 电子科技大学. 2008
[7]. 700mm×700mm特大方坯连铸机结晶器相关技术研究[D]. 佟瑞松. 燕山大学. 2011
[8]. 大方坯连铸机动态轻压下过程控制系统开发与应用[D]. 马玉堂. 东北大学. 2008
[9]. 大方坯连铸轻压下过程热力耦合数值模拟研究[D]. 宋潇. 武汉科技大学. 2018
[10]. 大方坯连铸机总体设计及其软件系统的研究与开发[D]. 潘磊. 燕山大学. 2014