连铸板坯轻压下实时温度场计算及动态二冷控制模型的研究与开发.pdf

连铸板坯轻压下实时温度场计算及动态 二冷控制模型的研究与开发 祭 程! 张书岩! 赵 琦! 朱苗勇! 程乃良 宋景欣 李卫东 （ !# 东北大学； # 上海梅山钢铁股份有限公司） 摘 要 实时温度场计算是实现动态轻压下和动态二冷控制的前提条件。本文结合实际板坯轻压下生产过 程，阐述了实时温度场计算模型的建模过程，并对两相区的准确预测进行了研究。开发了以平均拉速和温度 差值为控制参数的动态二冷控制模型和为保障生产稳定性而建立的静态二冷修正模型，并建立了动态 $ 静 态复合二冷控制模型。最终通过程序架构和现场环境模拟实现了系统的在线计算过程。 关键词 板坯 实时温度场 二冷控制 两相区 动态轻压下 !#$%’$()*+,),’-./,+0(),,)*,/#/, .(,+$1+1#+(-’’$!,1-’$/%1--+(’21-’/-+ )-$,+.-/!+31!,/4(5$%’)(1!-./,$#1(-’ %’()* + ! ,(-* + .(/ 0 -* ! ,(-12 ! ,(/3-1 0 1* + ! ’()* + 4-5-* + .1* + %* + 6* 78)91* + （ !#41:;()-;):*=*):; 0 ； #.(-* + (-3)(-*?:1*@.;))5’1A ） !#$%!$ B)-5C;D);)D E ):-;/:)F)59G-5G/5-;1*;() E :)D)1F9 0 *-DG)G1*9-: 0 G115* + G1*;:15-*91F;:)9/GC ;1*A’1DH** + I;(G-;* +E :1G)1F5-HG-;): ， -D19)5F1:;()G-5G/5-;1*1F;)D E ):-;/:)F)59-*9;() E :)9G;1*1F D/( 0 J1*)I- E :))*;)9AK)G1*9-: 0 G115* + ;:-;) +0 H-)91*-):- + ))51G; 0 -*9;)D E ):-;/:)9F):)*G)G1*;:15I- 9))51 E )9AL1)*/:);();-H5J-;1*1FG-;* +E :1G) ， -9 0 *-DG$;-;G)G1*9-: 0 G115* + G1*;:15D19)5I-F1/*9)9A M*-5 0 1*C5*)G-5G/5-;1*-*9G1*;:15 0 ;)DI-9))51 E )9H 0E :1G) E :1 + :-D-*951G-5G1*9;1*D/5-;1:A ’()*+%,# 5-H ， :)-5C;D);)D E ):-;/:)F)59 ， )G1*9-: 0 G115* + G1*;:15 ， D/( 0 J1*) ， 9 0 *-DG1F;:)9/G;1* 6 引言 在铸坯凝固过程中，温度场的预测至关重要。 准确的实时温度场计算是动态二冷控制实现的前提 条件，准确的在线凝固末端位置预测是动态轻压下 实现的必要条件，将直接影响轻压下效果［!］。因 此，要取得良好的铸坯质量和轻压下效果，实时温度 场计算和动态二冷控制模型的开发十分重要。 从传统的稳态凝固模型到在线实时温度场计算 及动态二冷控制模型是一个渐进的过程，如图 ! 所 示。首先根据喷嘴分布及特性参数计算铸机各冷却 区的冷却能力，然后建立离线凝固模型。经过离线计 算调试和实验验证调整，确定不同浇注条件下符合目 标温度曲线的实时温度场计算和二冷控制模型所需 要的关键参数及处理方法，如基本水量、传热系数、边 界条件等。在此基础上建立在线实时模型，进一步经 过在线调试、优化和根据现场实际情况补充、修正模 型，最终完成整个在线实时温度场预测和二冷在线控 制模型的建模过程。 本文结合实际生产中的轻压下板坯连铸机，进 行实时温度场计算和动态二冷控制模型研究。铸坯 宽度为 NOO!!PODD ，厚度为 !ODD 和 PODD ， 最大拉坯速度为 AQD ／ D* ，钢种为包晶钢。 7 稳态凝固模型的建立及关键参数的选取 开发稳态凝固模型旨在计算各稳态条件下的流 线状态及推导关键参数和选择合适的传热处理方 式。主要包括目标温度曲线的制订、稳态浇注条件 下基本水量的计算、稳态浇注条件下表面温度的计 算、传热系数及边界条件的确定等。这些参数和处 · OQP · OOR中国钢铁年会论文集 图 ! 实时温度场及二冷控制模型的建模过程 # $ %! ’()*#+ $, -’.)//’0-)1*23#4)3)4 , )-135-)0#)*( 1+(/).’+(1- 6 .’’*#+ $ .’+3-’* 理方式可以应用于实时温度场计算及在线二冷控制 模型中，实现在线预测与控制。 !# 稳态凝固模型的建立 建立板坯凝固的二维传热微分方程： ! ! ! !# 7 ! !$ %