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首钢板坯连铸二冷水动态控制的模型建立与实现

张琳  
【摘要】: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。


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