连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第二十讲 连铸二次冷却的优化和控制

介绍了连铸坯冷却的冶金准则,以小方坯和板坯连铸为例,详细讲述了二冷制度优化的目标、表面温度反算法和冶金冷却准则函数优化法,并对连铸二冷控制的几种方法进行了系统总结和简要分析     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座：第二十讲 连铸二次冷却的优？

介绍了连铸坯冷却的冶金准则,以小方坯和板坯连铸为例,详细讲述了二次制度优化的目标、表面温度反算法和冶金冷却准则函数优化法,并对连铸二次控制的几种方法进行了系统总结和简要分析。     

喷嘴在连铸坯二次冷却过程中的应用和发展

根据喷嘴在二次冷却区的作用，分析了喷嘴的冷、热态特性、喷嘴布置以及冷却水控制等因素对铸坯冷却效果的影响，同时介绍喷嘴在连铸机上使用现状和高效连铸机对二冷技术的新要求。     

矩形坯连铸机二次冷却的在线控制

以上钢三厂１＃连铸机二次冷却系统改造为研究对象，应用连铸工艺理论和自动控制技术，研制了三种配水方案，建立了二冷水控制模型。其中配水模型的确定、配水参数的处理和二冷水在线控制系统的组成充分体现出工程化的思想。生产实践表明，系统运行是可靠的，并产生了良好的经济效益。     

37Mn2钢连铸圆坯的二次冷却制度

 根据钢种的高温力学性能和冶金准则,确定铸坯表面温度,制定相应的二次冷却制度,通过建立的数学传热模型对铸坯温度、凝壳厚度进行仿真计算,加以验算优化,获得最佳的二冷区冷却水量。以37Mn2钢为研究对象,结合攀钢圆坯连铸机情况,建立了与之相适应的二次冷却制度,并应用于攀钢连铸生产。实践结果表明：铸坯各控制点的实测温度与模型计算温度一致,铸坯在矫直区的温度大于950℃,所生产的圆坯中间裂纹、中心裂纹、内裂、一般疏松等质量缺陷全部评级为0,缩孔、中心疏松、中心偏析最大为1.5,满足后步工序的要求。     

非稳态浇注操作对连铸坯洁净度影响

经炉外精炼获得的"干净"钢水,在浇注过程中重要的是防止"干净"钢水再污染,才能保证铸坯良好的洁净度.结合多年来在不同炼钢厂对板坯和方坯夹杂物的调查研究和近年来的有关文献,讨论了浇注过程中非稳态浇注操作、钢包→中间包→结晶器的二次氧化和下渣、卷渣现象对连铸坯洁净度的影响,为改进工艺操作、提高铸坯洁净度提供技术指导.     

连铸二次冷却智能优化控制的研究

针对连铸二冷目标温度控制法存在的系统不稳定、水量计算波动大等问题,以连铸二冷温度场数值计算为基础,采用在冶金约束条件允许下的变化目标温度,变化初始水量的方法,解决二冷动态控制实施过程中存在的问题.运用神经网络对函数的逼近能力与自学习能力构造目标温度控制模型(TTANN)、二冷水控制模型(IWANN)、设计智能PID控制器,与连铸坯温度计算模型组成连铸二冷控制系统,实现连铸二冷动态优化控制.仿真结果表明,温度动态控制精度小于12℃.     

板坯连铸二冷制度优化

应用二冷区铸坯表面温度测定和连铸坯硫印、低倍检验等方法，分析评价了攀钢板坯连铸现行二冷制度对铸坯内部质量的影响，并在此基础上优化完善了连铸二冷配水制度。结果表明，采用增大二次冷却强度、增加二冷段后区铸坯冷却能力的配水制度对减轻铸坯中心偏析、扩大铸坯等轴晶率、提高铸坯内部质量有明显效果，为进一步完善连铸二冷控制制度提供了坚实的技术基础。     

板坯连铸机二次冷却配水研究

阐述了二次冷却的基本原理、生产应用情况及二次冷却强度的选择，对山西新临钢钢铁有限公司板坯连铸机二次冷却配水配气改造情况作了说明。     

Evolution of Control Models for Secondary Cooling in Continuous Casting Process of Steel

Secondary cooling control is an important factor in the continuous steel casting process. This paper reviews popular control models and analyzes their principles and characteristics. On the basis of the review, this paper proposes a new concept called “effective‐superheat” and a new control model called “synthetical model dynamic control method based on online temperature measurement.” The model, which combines the advantages of the popular models reviewed, not only allows steady, accurate and dynamic control of slab surface temperature, but also provides the temperature profile and the end of the liquid pool. In addition, this paper also discusses the current problems with secondary cooling control and the related development trends, which may be helpful for further development of secondary cooling control technology and informationization of the continuous casting process.     

板坯连铸二冷区凝固传热过程与控制

依据安钢板坯连铸机的具体条件,建立了连铸板坯凝固传热数学模型,实现了随铸坯钢种、断面尺寸及拉速变化对各回路水量连续实时控制.经现场应用表明,利用配水模型所制定的二冷配水制度是合理的,效果良好.     

宽厚板坯连铸二冷工艺开发与应用

利用GLEEBLE 3500测定了船板钢A36-1B的高温塑性,并基于天钢4号板坯连铸机设备参数,设计开发了板坯连铸凝固传热数学模型,分析了不同冷却工艺和浇铸条件下连铸坯的温度分布,并对二冷工艺进行了优化。工艺投用结果表明,连铸坯裂纹缺陷得到了有效改善。     

重轨钢大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢大方坯连铸引进的二冷控制技术在连铸比水量和二冷区水量分配等方面存在的问题,通过测试研究重轨钢的高温延塑性能和二冷区的铸坯表面温度分布,制定了满足攀钢重轨钢连铸工艺要求的二冷控制制度.生产应用表明,重轨钢连铸坯内部质量明显提高,铸坯中心疏松≤1.0级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,中心碳偏析指数≤1.05,中心区域等轴晶率≥30%,由连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能能够满足350 km/h高速铁路用钢轨的要求.     

宝钢在线二冷控制模型的研发与应用

针对连铸生产过程中的二冷配水问题,建立了铸坯的凝固传热数学模型。通过实时模拟计算铸坯的温度场,并与PID控制技术相结合,开发了在线二冷控制模型。模型能自动根据钢种、铸坯规格及工艺参数的变化动态调整二冷控制水量,将铸坯的表面温度控制在工艺目标值附近。通过设计合理的控制系统架构,确保了二冷控制系统的稳定性及可靠性。在线测温结果表明,模型具有很高的计算精度。当拉速、浇注钢水过热度变化时,模型能快速将水量调整到目标值,速度快且超调小,从而确保铸坯的表面温度跟踪误差始终限制在较小范围内;当浇注过程处于相对稳态时,铸坯的表面温度保持在目标值。目前,模型已经应用于宝钢内外的多台连铸机,应用效果良好。     

连铸动态二冷控制模型的开发与应用

采用跟踪单元法建立了连铸在线凝固传热模型,首次提出了虚拟坯龄的概念,并实现了铸坯实时温度场的计算。基于在线凝固传热模型,采用抗饱和自适应整定PID控制算法开发了连铸动态二冷控制模型。生产应用结果表明,本控制模型具有较强的抗扰动能力,能够很好地实现铸机二冷配水的动态控制,使铸坯二冷水量在非稳态浇铸条件下平缓变化,正常拉速范围内铸坯表面温度波动小于±5℃,计算温度与实测温度及目标温度的差值控制在10℃以内,铸坯质量得到了明显的改善。