王继敏[1]2004年在《连铸二次冷却区高效自动配水的设计与实现》文中进行了进一步梳理针对唐钢炼钢厂半径为8m的弧形方坯连铸机，从二次冷却区设备改造、二次冷却工艺以及二次冷却水配水等方面进行研究。主要研究内容如下：首先对现有连铸工艺过程进行分析，运用固体传热理论，探讨了影响铸坯质量和连铸速度的主要因素，并在连铸控制系统改造过程中对二次冷却水的一次供水设备进行了改造。其次，运用现代控制技术和通讯技术，针对连铸二次冷却水控制系统存在的问题，建立了高效连铸过程中自动配水的数学模型，并对此进行优化。再次，利用集散分布控制理论，采用PLC，实现了连铸的自动配水功能。其中配水参数以处方的形式存储在控制器中，在系统调用时无需通过网络到上位机取值。最后，引入网络概念，选用美国Honeywell公司的SCAN3000/S9100e集控系统，实现连铸二次冷却配水的远程控制。上述成果为提高方坯的连铸速度，降低事故率，使机械设备能高效的运转，实现“降成本、提产量”的目标奠定了很好的基础。
张健[2]2008年在《品种钢方坯连铸二冷技术的研究》文中认为目前在我国的方坯连铸品种中,以低碳钢和一般普碳钢连铸为主。品种钢和优质钢特别是中高碳钢、合金钢的连铸技术还不是十分成熟。这些钢种的连铸是国内今后一段时期连铸技术发展和品种开发的主要方向。二次冷却技术是连铸生产中的关键技术之一,连铸坯表面裂纹、内部裂纹、铸坯鼓肚、中心偏析和中心裂纹等缺陷的形成与二次冷却有密切联系,因此优化和控制连铸过程中的二次冷却对于连铸机7产量和铸坯质量有十分重要的意义。某厂方坯连铸机通过设备和技术的改造实现由浇铸普通钢升级为品种钢,按照要求,连铸钢种除少量普碳钢、低合金钢外,其余大部分为中(高)碳硬线钢、合金焊线钢、弹簧钢、易切削钢、轮胎钢丝钢等高附加值产品,钢种浇铸范围几乎覆盖了目前国内方坯连铸生产所遇到的所有难以浇铸的钢种。本论文首先建立了适应品种钢连铸的传热数学模型,采用现场实际测量铸坯表面温度和凝固壳厚度的方法修正二冷水、气水冷却区的传热边界条件,并通过调整结晶器角部传热边界条件和差分格式,解决在仿真计算中,结晶器因冷却较快收缩量大而使角部温度过低的问题;同时在模型计算中采用有效喷淋系数的方法优化二次冷却过程。设计时考虑了铸坯角部过冷和铸坯的热态尺寸问题,在拉坯方向尽量保证铸坯的缓慢冷却。结合品种钢方坯连铸二次冷却数值仿真的研究,在原冷却水量只与拉速变化相关联的二冷配水模型的基础上,提出新的二次冷却配水模型,新的配水模型充分考虑了钢液的过热度、拉速、浇铸钢种的化学成分、二冷水温度等各种因素对连铸二冷配水的影响。针对品种钢连铸钢种多,成分跨度大的问题,将所有钢种进行分类,选取典型钢种设计二冷制度,并将其应用于同一小类钢种中。而对同一大类的不同小类钢种,通过调整配水模型中的K值确定相应的二冷制度。研究结果于2007年10月开始应用到生产现场,实际使用效果表明,铸机二冷系统结构设计、各区喷嘴布置、二冷水配水模型设计合理,铸坯的裂纹、菱变、缩孔等低倍质量良好,达到预期目的。
王景然[3]2012年在《400mm厚板坯连铸机二冷水过程控制系统设计》文中研究表明连铸机的二次冷却对铸坯质量至关重要,二次冷却效果不好将导致铸坯多种质量缺陷,过去由于首秦金属材料有限公司浇铸工人浇铸水平很高,加上首秦金属材料有限公司板坯产品大都是低碳钢及低合金钢,而且当时市场条件好,对产品质量的要求也不是很严格。随着市场大环境的影响,首秦金属材料有限公司产品结构调整步伐的加快,浇铸高附加产品、提高浇铸质量及已经成为迫在眉睫的问题了,而连铸二次冷却控制是连铸核心技术,二次冷却控制是否合理关系到新产品的开发能否成功,因此非常有必要做动态二次冷却配水控制系统的研究。本文以首秦3#400mm厚板坯连铸机为研发基础,对动态配水方法进行研究,对板坯温度进行在线实时监控,及其控制软件实现并成功应用到1#连铸机生产中。首先,应用凝固传热基础知识,通过板坯凝固传热分析,并考虑影响板坯凝固的相关因素,建立了板坯凝固传热数学模型；根据板坯形成时间,将板坯分片,引入坯龄的概念,通过对不同坯龄板坯进行分片分析,确定坯龄模型。其次,通过模型控制,进而设计出二次冷却动态控制流程。并安装板坯温度实时测量系统,即红外测温传感器,将板坯实际温度与模型给出的设定温度进行对比,最后经PID控制模型控制二冷水流量调节阀。使浇注在板坯表面的水量准确,最终达到板坯合理地控制温度。最后进行了整个二次冷却系统的硬件改造,以及通讯程序的编制、PLC程序的修改及完善和人机界面的开发等。通过模拟验证,本系统可有效抑制凝固控制的不利因素对系统的影响。通过运行该动态配水系统,首秦1#连铸机的板坯质量有了极大提高,不仅提高了原有低碳钢的产品质量,目前仍可以进行中碳钢的浇注任务,而且产品质量也有大幅度提高,扒皮率、切角率明显降低,为首秦公司增收节支做出了很大贡献。
王健[4]2007年在《连铸二次冷却控制研究》文中提出冶金工业是国民经济的支柱产业，钢铁生产是其重要的组成部分，连铸是其关键环节之一，提高连铸坯产量和质量已经成为钢铁研究领域的一个热门课题。板坯高效连铸技术是提升整个炼钢厂生产能力的重要手段。二冷水的控制是高效连铸系统的重中之重。它既决定了连铸生产的正常与否，同时，决定了铸坯质量的好坏。目前，国内外对二冷水的研究越来越广泛和深入，动态配水也是一些高校和研究机构的重要课题之一。本文对全弧型连铸机的工艺流程和连铸机的主要设备及其功能进行了介绍，对连铸自动化系统的构成和主要功能进行了较深入的分析和研究；对粒子群优化算法(PSO)进行了深入的分析和改进，针对PSO算法存在的早熟收敛、易于陷入局部极值的不足，提出了基于变尺度混沌变异的改进粒子群优化算法(IPSO)；采用了气雾冷却方式的二次冷却工艺，根据铸坯凝固冷却的冶金准则，建立了板坯凝固模型，给出了模型中各项参数的处理方法；连铸坯二次冷却配水在优化过程中需要考虑二维方向的传热，而且随着浇注过程中冶炼水平和耐材保温等因素的影响，浇注过程难以保持恒定的温度。针对这一问题，提出了利用IPSO算法对二次冷却配水进行优化，为连铸二次冷却配水的智能优化设计提出了一个新的有效方法；对动态二次冷却控制模型进行了较深入的研究，不仅可以使二次冷却自动配水随钢种、断面尺寸、拉速变化，而且还可以根据中间包钢水过热度、计算的表面温度和目标温度的差值，使二次冷却水流量控制更加精确，大大提高了铸坯的表面和内部质量。
李轶然[5]2008年在《连铸板坯变拉速过程凝固传热数学模型研究》文中认为板坯连铸二次冷却控制是连续铸造过程中一个重要环节。因拉坯过程中拉速时变性造成铸坯凝固与传热过程温度场稳定性下降,将直接影响到铸坯质量。同时,拉速的时变也给自动控制实施增加了一定的难度。因此如何在变拉速条件下找到有效的平衡点以保证铸坯质量成为一个亟待解决的问题。针对板坯连铸拉坯过程中拉速的时变问题,开发了一种基于实时动态连铸控制方面的软件。课题研究过程中:第一,对二冷过程中静态控制方法进行分析,并将其与动态控制方法加以比较,从而将二者有效的结合,使之既满足连铸过程的稳定性,又不失实效性;第二,在铸坯追踪处理方面,充分考虑拉坯过程拉速变化要求,采用了实时追踪定位、均匀切割铸坯时间片的思想;第叁,结合铸坯在连铸二冷区的实际散热规律,并以铸坯实际水流密度分布传热作为边界条件,通过建立板坯凝固传热数学模型来分析铸坯的凝固过程;最后,选取较为合理的控制策略,对凝固传热方程离散化处理后,优化出合理的温度场分布模型。本系统经模块化处理,集动态铸坯追踪、二冷水量优化、铸坯温度场计算于一体。经验证,该软件在动态二冷控制过程中由于参数设计合理、控制得当、温度场分布基本符合预定要求,使得系统的稳定性与实时性较强、精度较高,实际应用前景广阔。
刘青, 王良周, 曹立国, 张立强, 梁玫[6]2005年在《连铸二次冷却研究的进展》文中研究表明从连铸坯凝固传热数学模型、二次冷却配水与控制、钢的高温力学性能和二次冷却喷嘴冷态及热态特性等方面综述了连铸二次冷却研究的进展,分析了相关研究对优化二次冷却控制和提高铸坯质量的参考作用。对运用经典方法研究特殊钢连铸的二次冷却控制技术具有借鉴作用。
刘洪波[7]2006年在《济钢—炼钢方坯连铸二冷技术的研究及应用》文中研究表明济南钢铁股份有限公司第1炼钢厂现有两台方坯连铸机。两台铸机均已投产多年。这两台铸机长时间使用后,近年发现其二冷配水制度(二冷配水模型)已不能适应目前高效连铸下对铸坯的质量要求、对铸坯提高生产率和拉速的要求、对生产品质钢和优钢的要求。为此开展了“济钢一炼钢方坯连铸二冷技术的研究及应用”的研究工作。本论文所做主要工作包括:对中高碳钢(如45钢等),由于碳含量和合金含量比较高,连铸过程中易产生裂纹等质量缺陷的问题,测试研究了45钢连铸坯的部分高温物理性能和高温机械性能。测试结果为济南第1炼钢厂方坯铸机生产45钢连铸坯提供了重要的基础参考数据,为通过数学模型仿真优化计算获得正确的45钢连铸坯的二冷制度提供了重要的依据。测试了济钢1炼两台铸机所用喷嘴的冷态性能。结果表明,5种喷嘴的性能比较稳定,设计制造正常,工作可靠。测试结果为数学模型提供了较为准确的边界条件,为铸机喷嘴的布置优化提供了依据。对两台铸机二冷喷淋结构的分析表明,两台铸机的喷淋区比较长;在喷嘴布置上,二冷有效喷淋系数偏低,因而可进一步优化喷嘴的喷射角度与喷嘴前端离铸坯表面高度的匹配关系;优化支撑辊的布置和考虑二冷各段过渡区喷嘴布置的均匀性。建立了适应济钢方坯连铸机的具体结构特点的方坯凝固传热数学模型。模型中采用了有效喷淋系数和二冷有效比水量的特有处理方法,给出了两台铸机叁个断面各自的有效喷淋系数值。研究提出了连铸二次冷却的新模型。新模型中包括了浇铸温度(中间包钢水温度)的变化、钢液成分的变化、不同季节二冷水温的变化对二冷各段冷却水量的影响。新模型的表达式为: Q = K( a+bv+cv~2 )+d(△T-20)+F对济钢两台铸机所生产的9个钢种进行了二次冷却的分类并对现有二冷制度进行了分析和仿真。结果表明,两台铸机的现有二次冷却属于强冷方式,对不同的钢种其二冷制度没有归类。1号铸机120方断面的比水量最大,150方断面的比水量也比较大,2号铸机150方的比水量相对要小一些。在中低拉速下,叁个断面的二冷比水量过大,水量和比水量随拉速的降低下降很少(其中1号铸机150方断面的比水量还有所增加)。对两台铸机、叁个断面的两大类钢(以HRB335和Q235为代表)系列的二次
夏玲[8]2013年在《新钢5#板坯连铸机二冷水自动控制系统设计与实现》文中研究表明随着国内特厚板材市场需求的日益旺盛,产品利润大,在普通钢材市场竞争日趋严重的情况下,国内不少钢铁企业开始投资建设特厚板铸坯生产线,由于铸坯二次冷却技术是连铸的关键技术之一,对铸坯的表面质量和内部质量有重要影响,连铸坯表面裂纹、内部裂纹、铸坯鼓肚、中心偏析和中心裂纹等缺陷的形成与二冷水控制系统有紧密联系,尤其是在高拉速条件下,铸坯温度升高,坯壳减薄,容易产生铸坯鼓肚、内裂、偏析等缺陷。二冷水控制系统设计是否合理关系到连铸机板坯质量的好坏。新钢5#板坯连铸机是目前最大厚度的垂直弯曲型单流铸机连铸生产线,铸坯宽度为1600/2400mm,厚度为300/420mm。随着新钢结构调整步伐的加快,浇铸高附加产品、提高浇铸质量及提高铸机作业率已经成为迫在眉睫的问题了,而作为连铸核心技术,二冷水精确控制直接关系到新产品的开发能否成功,因此有必要对新钢5#连铸机做二冷水控制进行深入的研究。在分析5#板坯连铸机相关关键技术和相关设备、工艺基础上,详细分析了几种二冷水控制方式的优缺点,在此基础上重点研究了二冷水控制工艺,基于恒拉速控制策略,确定了静态参数配水法实现二冷配水控制策略,同时基于铸坯表面温度,确定连铸二冷区配水合理工艺参数,设计了二冷水表和二冷开关基准。对二冷水控制PLC的硬件和软件进行了详细设计,采用西门子的Step7软件设计并实现了新钢5#板坯连铸机静态配水PLC程序。在设计中利用数据块存储静态参数配水表,根据钢号和断面参数选定静态配水表,最后利用从变频器中取得浇铸速度,依据静态配水表和拉坯速度计算静态配水设定值,最终实现静态配水的自动化控制,同时实现了5#连铸机PID控制。本设计对连铸生产提高产品质量、对开发的新钢种二冷配水方案设计提供较大的理论指导意义和实用价值。
陈志凌[9]2005年在《ECR长材连铸连轧生产线连铸过程优化控制的研究》文中研究说明本文是国家科技部重大专项课题“长材连铸连轧生产线”(课题号:2001BA306B03)的一部分。以国外某钢铁厂长材连铸连轧生产线为背景,针对长材连铸连轧生产线中ECR连铸机过程控制的若干关键技术做了以下研究工作。1、以实际连铸机为研究背景,建立了结晶器液位控制对象的数学模型,模型包括了钢包对中间包液位的影响,考虑了中间包多水口的相互影响。2、对结晶器钢水液位控制采用了基于专家知识的智能PID模糊复合控制策略。智能PID模糊控制系统继承了PID控制的优点,增加了人工智能的经验。仿真实验结果表明,PID模糊复合控制策略可以实现稳态、非稳态工况下的结晶器液位稳定控制,控制系统对塞棒、水口结瘤、结瘤脱落等干扰具有很好的抑制作用。模糊控制规则可以在生产实践中不断积累、修改完善。PID模糊复合控制器设计、调试简单,易于工程应用。采用智能PID模糊控制的结晶器液位控制系统在实际连铸机上进行了生产现场试验,试验结果验证了仿真实验结果,结晶器液位控制精度≤3mm,达到了引进设备的国际先进水平。3、结合ECR连铸机工艺特点,对一次冷却、二次冷却的影响因素、控制准则进行分析与研究。建立了连铸坯温度场数学模型,用有限差分法对温度场数学模型求解,对连铸坯凝固过程进行仿真。为ECR连铸机工艺设计,实现连铸坯过程温度控制,作了基础性的准备工作。运用仿真技术研究了高拉速条件下钢水在结晶器内的凝固特性,提出了结晶器热流密度分布的设计准则,为高拉速条件下的结晶器设计提供理论基础。4、在冶金冷却约束条件的指导下,利用遗传算法(GA)全局优化能力,提出一种启发式GA优化连铸矩形坯冷却条件的方法,用尽可能少的冷却水量得到尽可能接近期望的目标温度,为ECR连铸机冷却水量控制提供一个初始设计准则。5、针对连铸二冷动态配水中在拉速变化范围大的情况下,系统不稳定,水量计算偏差大等实际应用中存在的问题,提出了一种连铸二次冷却动态控制方法。二次冷却动态控制方法改变传统的单一目标温度的方法,采用冶金约束条件允许下的变化目标温度,变化温度控制精度,变化初始水量的方法。采用神经网络模型(TTANN)实现铸坯表面目标温度及控制精度的动态设定,采用神经网络模型
张琳[10]2008年在《首钢板坯连铸二冷水动态控制的模型建立与实现》文中提出连铸机的二次冷却对铸坯质量至关重要。其他工艺条件不变时,二冷强度增加及拉坯速度的提高,都可以提高铸机的生产率；但同时,二冷参数配置不当是导致铸坯产生各种质量缺陷的主要原因之一。二次冷却方法有静态控制和动态控制,其中动态控制能很好的适应变拉速的情况,将铸坯温度控制在合理范围内。随着计算机性能和自动化水平的日益提高,动态二冷配水已经广泛应用于连铸生产线,对于提高铸坯质量起到了巨大作用。本课题以首钢二炼钢板坯连铸机为研发基础,通过对板坯连铸凝固传热数学模型的理论研究,先对其静态配水进行分析,并在此基础上设计了二冷水表和二冷动态配水软件,对其生产工艺参数进行优化。在传热数学模型上,采用数值法对方程进行求解。模型根据数据库中存储的钢种的热物性参数、拉速、冷却水量、中间包温度计算铸坯温度与凝固状态。动态配水模型以坯龄法为基础,坯龄法是将连铸坯分为众多单元切片,分别对各个切片进行跟踪,根据切片的生成时间进行配水的方法。根据模拟和现场实验证明,坯龄模型能较好地在变拉速条件下控制铸坯表面温度的波动。此外动态配水中还采用目标温度控制法对水量进行校正,进一步减小了铸坯表面温度波动。在传热数学模型与坯龄模型的基础上,开发了动态配水软件。此软件包含离线模式与在线模式,利用离线模式设计了水表,并用于现场生产。在线模式将动态配水应用于生产。该软件不仅提供良好的用户界面和方便的数据库管理,还能详细记录生产过程中各类参数,有利于对铸机的生产运行状态进行分析和工艺优化。结果表明离线模型所设计的水表能满足铸坯质量的要求,动态配水能较好适应变拉速的情况,使温度控制在合理范围内。这对于提高铸坯质量和新钢种的配水设计与评价都有其现实意义。
参考文献：
[1]. 连铸二次冷却区高效自动配水的设计与实现[D]. 王继敏. 天津大学. 2004
[2]. 品种钢方坯连铸二冷技术的研究[D]. 张健. 重庆大学. 2008
[3]. 400mm厚板坯连铸机二冷水过程控制系统设计[D]. 王景然. 东北大学. 2012
[4]. 连铸二次冷却控制研究[D]. 王健. 沈阳工业大学. 2007
[5]. 连铸板坯变拉速过程凝固传热数学模型研究[D]. 李轶然. 辽宁科技大学. 2008
[6]. 连铸二次冷却研究的进展[J]. 刘青, 王良周, 曹立国, 张立强, 梁玫. 钢铁研究学报. 2005
[7]. 济钢—炼钢方坯连铸二冷技术的研究及应用[D]. 刘洪波. 重庆大学. 2006
[8]. 新钢5#板坯连铸机二冷水自动控制系统设计与实现[D]. 夏玲. 东北大学. 2013
[9]. ECR长材连铸连轧生产线连铸过程优化控制的研究[D]. 陈志凌. 上海大学. 2005
[10]. 首钢板坯连铸二冷水动态控制的模型建立与实现[D]. 张琳. 东北大学. 2008