连铸过程二冷水的优化控制

发布时间：2020-06-14 01:10

【摘要】：随着钢铁产业的迅猛发展,连铸过程作为钢铁冶炼的重要环节也越来越成为众多专家学者研究的热点问题。本文针对连铸工艺中铸坯的冷却过程,即从连铸坯进入结晶器、二次冷却区及空冷区的过程着手分析,通过对连铸过程中凝固传热问题的研究,找到了影响铸坯产品质量的最为关键的环节,即二冷区的冷却控制。研究二冷水量优化对于改善连铸坯的质量及提高连铸机产量有着十分重要的意义。根据铸坯凝固与传热基础理论,建立了二维凝固传热数学模型。在对铸坯凝固进程的分析计算中,引入有限差分法对凝固传热模型进行数值求解。分析比较了拉速、二冷水量与过热度二冷工艺参数对于凝固过程的影响,确定拉速为凝固传热中最重要的因素,它直接影响连铸坯表面温度以及铸坯坯壳厚度。按照符合铸坯质量工艺要求的原则,选择板坯为主要研究对象,以国内某弧形连铸机为例,设定铸坯目标表面温度。并且,分别给出了二冷区总水量以及在铸坯方向、弧形段上水量分配原则。在二冷区选择气雾式冷却方式,同时,合理布置喷嘴位置,在满足技术要求的基础上合理分配水量。为了建立合理的二冷制度,制定二冷水量优化策略,本文采用智能优化算法进行水量寻优。在基本粒子群算法的基础上,加入变异算子设计基于变异算子的改进粒子群算法,并通过测试函数进一步验证该算法的收敛性和稳定性,在一定程度上改善粒子群算法中易陷入局部最优值的缺点。以凝固传热模型为基础,制定了基于冶金准则的多目标价值函数,并利用基于变异算子的改进粒子群算法实现二冷配水参数优化,制定了合理的二冷优化制度,从而建立起连铸二冷水量优化控制模型。 【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP13;TF777

【图文】：

；逡逑坯的之间的热量传导；逡逑发方式释放热量；逡逑内弧面进行传热。逡逑冷却区，对于热量的传递方式是不同的，从铸坯坯壳带来决定，而决定坯壳与冷却界面状态的因素主要是热流响是至关重要的，是铸坯凝固过程中关键一环，二冷区生产环节。逡逑凝固热传输数学模型的建立逡逑中，钢水经结晶器内沿弯月面处以一定的拉速向下运动，传递热量，热量传递的多少主要取决于铸坯金属的热物考虑板坯凝固传热模型的截面中心对称性，，取１／４断面Ｃｒｏｓｓ－Ｓｅｃｔｉｏｎ逡逑

现出连铸凝固传热过程。下图分别为在拉坯速度为浇铸温度为１５４０°Ｃ下铸坯逡逑中心、表面温度以及坯壳厚度变化趋势。逡逑从图２．４可以看出，铸坯表面的温度值最初变化较为明显，由于结晶器内的冷却作逡逑用较强导致；随着铸坯进入二次冷却区内，铸坯表面温度呈现部分回升现象，这是二冷逡逑区内各区段内冷却强度不一致以及钢水自身发生的物相变化所致，由于钢水自身凝固潜逡逑热的释放，使得表面温度会出现这样的回升现象；在铸坯凝固显热完全释放之前一直会逡逑出现温度回升下降的反复作用，直至潜热释放完毕，表面与中心温度均保持下降状态。逡逑如图２．５所示，铸坯坯壳厚度则一直保持增长状态，直至铸坯坯壳凝固完全。逡逑逦逦１逦！逦＊逦Ｉ逦１逦Ｉ逦＊逦１逦＊逡逑１５００－逦ｃｅｎｔｅｒ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ逦＼逡逑％逡逑＾邋１２００－１逦－逡逑ｉａ逦＼逡逑＼逦一逡逑．＼邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ逦．逡逑＼Ｔ＼ｒ￣＾逦￣逦—逡逑９００－逦．逡逑，逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑０逦７逦１４逡逑距弯月酣距离逡逑图２．４铸坯表面和中心温度分布图（拉速Ｖｃ＝２．０ｍ／ｍｉｎ，浇注温度Ｔ＝１５４０°Ｃ）逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｔｈｅ邋ｓｌａｂ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ａｎｄ邋ｃｅｎｔｅｒ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（邋Ｖｃ＝２．０ｍ／ｍｉｎ

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 许少普;李京社;高向宙;刘成松;黄婷;;Q345钢二冷配水模型的优化研究[J];河南冶金;2013年05期

2 王水根;冯科;韩志伟;孔意文;曹建峰;;连铸二次冷却控制技术的发展[J];工业加热;2012年02期

3 肖晓伟;肖迪;林锦国;肖玉峰;;多目标优化问题的研究概述[J];计算机应用研究;2011年03期

4 赵丽;刘贤明;郭仕奇;;连铸坯铸造工艺研究现状[J];重庆文理学院学报(自然科学版);2010年05期

5 王蓉;周士凯;王文学;曾晶;马丹;;二冷区喷嘴的选型与布置[J];重型机械;2010年S1期

6 兰晔峰;张保林;李慧春;;连铸二次冷却过程建模与参数分析[J];热加工工艺;2008年21期

7 韩志伟;冯科;;连铸板坯矫直过程的有限元仿真[J];钢铁技术;2008年01期

8 张成元;郑林;;连铸技术的发展与思考[J];江苏冶金;2007年02期

9 陈志凌;张国贤;韩传基;;连铸二次冷却智能优化控制的研究[J];钢铁;2006年09期

10 郑林;赵俊学;;近终形连铸技术的研究现状及发展前景[J];江苏冶金;2006年02期

相关会议论文 前1条

1 崔立新;张家泉;陈志平;江中块;程乃良;刘代德;;板坯连铸轻压下过程的二冷区传热机制[A];板坯连铸技术交流会论文汇编[C];2006年

相关博士学位论文 前2条

1 王兆峰;板坯连铸二次冷却过程仿真及工艺优化[D];大连理工大学;2013年

2 徐荣军;连铸二冷水热传输及人工智能优化模型与控制[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年

相关硕士学位论文 前9条

1 姜园园;基于粒子群算法的连铸二冷优化方法研究[D];沈阳理工大学;2012年

2 邓湘斌;方坯连铸机铸坯质量控制与改进研究[D];华南理工大学;2012年

3 李明明;铸造凝固过程计算机数值模拟技术研究[D];武汉理工大学;2011年

4 王迎;流体饱和多孔隙介质波动方程反演的共轭梯度方法[D];哈尔滨工程大学;2011年

5 魏勇;板坯连铸凝固传热及压下位置预报模型的研究[D];武汉科技大学;2007年

6 靳星;喷嘴测试系统开发及南钢方坯连铸二冷制度优化[D];重庆大学;2007年

7 王健;连铸二次冷却控制研究[D];沈阳工业大学;2007年

8 郑鹏;连铸二冷过程建模及配水的智能优化研究[D];东北大学;2005年

9 周文琳;连铸过程计算机实时检测与控制系统的研究[D];大连理工大学;2002年

本文编号：2712031