板坯连铸过程铸坯质量判定参数采集与定位

铸坯生产过程中参数的实时采集与准确定位是实现铸坯质量实时分析判定的基础,对典型铸坯生产过程进行研究得出了一种连铸坯质量相关生产过程参数定位方法,该方法能够将实时采集的铸坯生产过程参数精确定位到铸坯切片,克服了传统铸坯生产过程参数定位的缺陷与不足。此外该方法可利用数据库中的判定规则对铸坯生产过程参数异常诊断,利用众多铸坯切片信息组建立铸坯质量判定模型或判定铸坯切片质量缺陷,模型命中率达到了95.4%。     

板坯连铸二冷动态配水控制研究

连铸过程中,二次冷却水量控制是影响铸坯表面和内部缺陷的关键之一。实际生产中的不确定性干扰,会导致生产调度计划的改变,此时水量实时动态优化设定的好坏,对铸坯的质量有着关键性的影响。对现有的铸坯动态模型进行了适当简化,并在简化的生命周期模型的基础上,提出了水量的实时动态优化设定方法。通过范数运算寻找与任一凝固单元最接近的理想状态轨迹,并确定相应的综合换热强度作为控制目标,通过控制配水量来实现对温度场的实时动态控制。仿真实验验证了本文所提方法的必要性和有效性。     

连铸坯生产计划及质量评估控制模型

为了提高铸坯产品质量、降低成本,根据连铸机铸坯生产工艺及有关参数,建立了"铸坯切割长度优化模型"和"铸坯质量评估控制模型"。本文介绍了模型的功能及其应用软件系统设计和实施方法。实践证明,两种控制模型对保证铸坯产品的计划优化、提高钢材收得率及提高铸坯产品质量等均起到很大的作用。     

中冶赛迪铸坯质量在线预测系统研发及实践

为实时预测铸坯质量,指导连铸生产,中冶赛迪研发了基于规则的铸坯质量在线预测系统(CISDI Continuous Casting Quality Expert, CQE),系统包括全过程数据跟踪、实时质量预测、灵活规则编辑、精准规则分析、高密数据查询功能,通过编辑规则将现场专家的生产经验转化为计算机程序,实时对铸坯进行质量预测。系统在国内某钢厂上线运行一年,期间对21 656块铸坯进行质量预测,预测精度达到90.2%,可较准确地预测铸坯质量,对铸坯的切割优化、质量异议分析、质量提升提供了巨大帮助,经济效益显著。     

基于热传输理论的方坯连铸二冷水在线控制方法

开发的热传输模型充分考虑了由于气隙的存在而使得结晶器表面散热不均匀,处理了凝固前沿相变所产生的结晶潜热,并采用变热物性参数.数据表明,经模型计算得出的铸坯温度与现场测定的温度基本相符.以此热传输模型为基础,研究了方坯连铸机二冷水在线控制方法-目标表面温度控制法.它可以实现铸坯表面温度及坯壳厚度的实时监控.以首钢三炼钢厂连铸方坯为研究对象,分析了拉速和过热度等参数对铸坯表面温度和凝固状态的影响,讨论了当某个冷却段供水量产生波动的情况下,采用不同二冷水控制方法时,对后续冷却段温度变化的影响.仿真试验表明,该方法可针对不同的生产条件,考虑到各回路之间的关联,更有利于稳定铸坯温度,从而改善铸坯质量.     

连铸坯在线定重切割技术工艺实践

针对鄂钢生产过程恒温恒拉合格率偏低和炉机节奏存在钢水、铸机流与流之间重量差异等问题,引入连铸坯在线定重动态模型计算,实时监控连铸工艺状态及铸坯质量。该模型配合铸机、轧机设备精度升级,稳定轧材负差率,并对于拉速比率大于90%的铸机,降低拉速频次进行精准定尺切割。结果表明,连铸坯在线称重重量控制在±4 kg以内合格率大于80%,4 m以内非尺材产量大大减少,轧钢定尺率提升至99.4%以上。     

连铸坯质量判定系统研究现状与发展趋势

铸坯缺陷实时分析判定是铸坯热送热装的基础之一,当前已经产生多种判定方法对铸坯缺陷进行判定,包括人工判定方法、物理判定方法、人工智能判定方法等。本文主要是对这些铸坯缺陷判定方法进行分析介绍,并对使用这些判定方法开发的系统进行总结,介绍了其在现场的应用情况。通过分析发现,这些判定系统仍存在很多问题,当前开发的铸坯质量判定系统在现场应用的效果并不理想。然而,随着第四次工业革命的兴起,其为铸坯缺陷实时分析判定带来新的机遇。     

基于动态时间弯曲和k近邻分类预测铸坯纵裂纹

纵裂纹是典型的铸坯表面缺陷,严重影响过程顺行和连铸坯质量。铸坯表面纵裂纹的识别和预测对于铸坯质量的提升具有重要意义。针对纵裂纹形成与扩展过程中,结晶器热电偶温度在时间序列上的动态演化和一维传播特征,捕获和提取了纵裂纹和正常工况下热电偶时序温度的典型变化趋势;运用动态时间弯曲(Dynamic Time Warping,DTW)方法度量不同工况下时序温度的相似性和差异性,结合k近邻(k-Nearest Neighbor,kNN)分类算法,建立了针对连铸坯纵裂的在线识别和分类模型。结果表明,建立的模型对纵裂纹和正常工况样本具有较高的识别准确率。提出的基于温度时序特征动态时间弯曲及kNN方法的纵裂预测模型,为铸坯纵裂的实时检测和准确预报提供了可靠途径。     

结晶器内铸坯三维传热分析

基于连铸过程中铸坯温度场遗传特性,采用节点温度逐层传递模拟铸坯的运行,提出了一种结晶器内铸坯三维传热分析方法。利用有限元软件ANSYS建立结晶器内铸坯三维瞬态导热数值模型,分析结晶器内铸坯稳态温度场。运用建立的分析模型,对浇注SPHC板坯凝固过程进行模型分析,阐述了分析方法和过程。     

45钢连铸矩形坯动态二冷配水系统的研究和应用

针对某厂240 mm×280 mm 45钢连铸矩形坯的内部质量缺陷,建立了基于射钉和测温验证的铸坯温度场实时跟踪计算模型,同时,根据目标表面温度对二冷水量进行优化,并应用了动态二冷配水系统.结果表明,动态配水考虑了传热过程的滞后性,在拉速波动时能更好地控制铸坯表面温度;铸坯质量得到明显改善,中心疏松、缩孔、中间裂纹和中心裂纹等缺陷都有不同程度的减轻,且基本消除1级以上的缺陷.     

82B小方坯凝固组织和偏析预测模型开发及应用

基于国内某厂82B小方坯连铸生产过程,使用ProCAST软件建立82B小方坯铸坯横断面宏观偏析模型,从温度场、坯壳厚度和凝固组织3个方面验证该模型的正确性,通过该模型研究连铸参数(拉速、比水量和过热度)对铸坯横断面宏观偏析的影响。模拟结果表明,82B连铸坯中心偏析随拉速和过热度的增加而增大,而比水量对中心偏析的影响较小。减轻铸坯中心偏析的关键在于控制铸坯拉速和过热度,因此为了保证铸坯中心碳偏析不高于1.10,应控制铸坯拉速低于2.64 m/min,过热度不高于10℃。     

铸坯中间裂纹诊断模型的开发

在分析铸坯中间裂纹产生原因的基础上,借助铸坯硫印检验结果,建立铸坯中间裂纹的在线诊断模型,通过验证该模型指导铸机的检修和生产,优化铸机工艺参数.     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

异型坯结晶器振动参数对铸坯摩擦力的影响

为有效防止漏钢事故的发生,降低铸坯与结晶器之间的摩擦力,改善铸坯与结晶器之间的润滑状况,本文研究了异型坯结晶器振动参数对铸坯摩擦力的影响。利用VB软件建立了异型坯连铸结晶器振动参数模型和固液两态摩擦力计算模型,分析了在不同的振动参数条件下,铸坯与结晶器之间摩擦力的变化规律,以期找到摩擦力最小的异型坯结晶器振动参数,为改善铸坯表面质量提供理论依据。     

高强钢板坯二冷三维动态配水的在线控制

为解决某钢厂高强钢板坯二冷动态配水模型的不足,开发了新的三维二冷动态配水系统,并通过钢厂现场实验,数据采集和分析,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,并结合测典型点的铸坯表面（铸坯中心、铸坯角部）温度测定,修正新开发的模型。在线应用该系统,进而优化工艺参数,制定合理的配水制度,降低高强钢封锁率和裂纹发生率,提高铸坯的表面质量和内部质量。     

基于PSO-PNN的铸坯全长表面纵裂纹在线预测

表面纵裂纹是铸坯质量缺陷中一种最常见的表面质量缺陷。环境因素使得铸坯表面纵裂纹在线检测精度不高,各大钢厂铸坯质检仍要依赖人工,因此提出一种基于粒子群PSO优化概率神经网络PNN的铸坯全长表面纵裂纹预测方法。首先,建立铸坯生产过程跟踪及数据时空变换模型,构建铸坯生产系统将生产过程数据与铸坯长度方向进行匹配;再利用PNN的Bayes最小风险准则进行有监督特征学习,并利用寻优算法PSO优化PNN关键参数的选取,得到最终的模型PSO-PNN;最后,利用某钢厂连铸产线铸坯质量缺陷数据和生产过程数据进行试验验证。结果表明,该方法对铸坯整体的质量预测分类精度达到97.5%,铸坯全长的裂纹缺陷的预测精确率和召回率均在92%以上,能有效实现铸坯全长表面纵裂纹的预测,为现场质检人员提供参考。     

连铸二冷区铸坯展宽现象的黏弹塑性分析

通过在商业软件MSC.Marc基础上二次开发, 建立了黏弹塑性三维热-力耦合有限元模型, 模拟铸坯在二冷区的展宽状况. 结果显示: 铸坯的展宽主要产生于二冷区的前段, 在前 6个扇形段, 铸坯的目标展宽率有逐渐增加的趋势; 铸坯的展宽与厚度方向上的鼓肚密切相关; 数值模拟使用的黏弹塑模型揭示铸坯展宽规律与铸坯实际变形相符, 铸坯展宽是坯壳在钢液芯静压力作用下发生黏弹塑变形的结果.     

铸坯凝固过程计算机模拟

为了克服仅仅以铸坯热平衡为基础进行建模的不足,针对传热、钢水流动和凝固三种现象,建立起铸坯凝固过程的数学模型。实验表明,基于这种模型的计算机模拟结果与实际连铸生产中的铸坯凝固过程十分接近,为铸坯冷却控制提供了可靠的保证。     

连铸结晶器内铸坯非均匀摩擦行为

摩擦和润滑不均匀是影响连铸坯质量的关键因素。针对铸坯在结晶器内复杂的摩擦行为,建立了全尺寸传热模型和摩擦计算模型,采用反算法得到实际热流,详细描述了铸坯的摩擦行为,并进一步研究了影响摩擦的因素。结果表明,从弯月面开始,铸坯表面由液体摩擦区过渡到混合摩擦区,再过渡到固体摩擦区;铸坯的摩擦状态是非对称的,反映了建立全尺寸模型的必要性。该模型为了解连铸结晶器内发生的复杂过程和优化连铸工艺参数提供了有益的工具。     

目标温度动态控制二冷配水的研究

通过对连铸坯凝固过程分析,建立铸坯凝固传热模型,并根据连铸工艺条件,确定目标温度,基于目标温度开发动态二冷配水控制模型。在不同的钢种、拉速等工艺条件下建立水量与温度场的关系,通过凝固模型和二冷配水控制模型保证铸坯表面目标温度与模拟温度相同,适时调整二冷水量,保证铸坯温度场稳定。