雙輥鑄軋薄帶鋼液位控制、鑄軋力模型及工藝優(yōu)化的研究.pdf

1、近年來(lái)，雙輥鑄軋薄帶鋼技術(shù)作為鋼鐵工業(yè)發(fā)展方向的一項(xiàng)新技術(shù)，得到了世界鋼鐵界的廣泛重視，但仍需要不斷完善以盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在我國(guó)雖然雙輥鑄軋薄帶鋼技術(shù)已經(jīng)研究很多年，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平存在很大的差距。在雙輥鑄軋薄帶鋼過(guò)程中，液態(tài)鋼水在很短時(shí)間內(nèi)完成從凝固到成形的過(guò)程，工藝參數(shù)的可控范圍非常窄，工藝參數(shù)的微小變化會(huì)導(dǎo)致鑄帶出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，甚至出現(xiàn)軋卡或漏鋼事故。所以在雙輥鑄軋薄帶鋼過(guò)程中若不對(duì)相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，很難保持工藝

2、的穩(wěn)定，更加不會(huì)鑄出質(zhì)量良好的薄帶。因此高精度的檢測(cè)與控制技術(shù)是雙輥鑄軋薄帶鋼技術(shù)能否真正走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。本文對(duì)雙輥鑄軋薄帶鋼過(guò)程中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、熔池液位控制方法、鑄軋力模型開發(fā)以及工藝參數(shù)優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。研究結(jié)果對(duì)于雙輥鑄軋機(jī)的過(guò)程控制系統(tǒng)的建立具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文首先分析和研究了雙輥鑄軋薄帶鋼工藝參數(shù)的檢測(cè)方法，然后利用西門子工控設(shè)備，并結(jié)合相關(guān)的檢測(cè)儀表和設(shè)備，建立了雙輥薄帶鑄軋機(jī)工藝參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3、并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，從而為研究雙輥鑄軋薄帶鋼的規(guī)律性提供可靠的數(shù)據(jù)。本文的創(chuàng)新點(diǎn)和主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1．在分析了熔池鋼水液位系統(tǒng)干擾因素和控制難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了熔池液位被控對(duì)象模型。研究采用主副回路PID控制器、在副回路提出采用微分先行PID控制器控制塞棒液壓伺服系統(tǒng)，減少了塞棒的頻繁移動(dòng)。主回路上給出一種適用于熔池液位控制的模糊自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)方法。仿真結(jié)果表明，采用上述控制策略時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)。

4、
　　 2．根據(jù)鑄軋實(shí)驗(yàn)、通過(guò)熱平衡計(jì)算和模擬相結(jié)合的反向方法分段建立了凝固過(guò)程中凝殼與鑄輥之間熱傳導(dǎo)系數(shù)與鑄軋速度、熔池位置之間的關(guān)系模型，并根據(jù)三維熱流耦合有限元分析理論對(duì)雙輥鑄軋薄帶鋼凝固過(guò)程中流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。給出了澆注溫度、鑄軋速度、熔池液位高度等參數(shù)對(duì)熔池內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，為鑄軋工藝參數(shù)的確定奠定一定的理論基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種凝固終點(diǎn)位置控制策略。
　　 3．在對(duì)熔池內(nèi)金屬凝固和變形

5、的機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，以凝固終點(diǎn)為分界點(diǎn)將鑄軋區(qū)域分為兩個(gè)求解區(qū)域。在液相區(qū)、糊狀區(qū)引入流體力學(xué)中Navier-Stokes方程和流函數(shù)，分析其流變特性并推導(dǎo)出單位壓力分布解析式，在固相區(qū)仍沿用熱軋模型。在凝固終點(diǎn)位置計(jì)算模型中，采用基于貝葉斯方法的前向訓(xùn)練算法建立凝固終點(diǎn)位置計(jì)算模型，避免了網(wǎng)絡(luò)過(guò)訓(xùn)練，提高網(wǎng)絡(luò)的泛化能力。實(shí)驗(yàn)表明將上述模型應(yīng)用于鑄軋力計(jì)算，具有很高的計(jì)算精度。
　　 4．針對(duì)雙輥鑄軋薄帶鋼過(guò)程中凝固終點(diǎn)位置這一