热轧带钢层流冷却过程的建模与仿真研究

论文摘要

当前在带钢热连轧生产过程中,对带钢内部质量要求越来越高,随着双相钢、TRIP相变诱导塑性)钢、IF（无间隙原子）钢、超级钢等新钢种的开发,要求在热输出辊道上有更为精确的冷却控制,不但要保证卷取温度,同时还要实现冷却速度控制和带钢内部微结构控制,对卷取温度控制模型提出了更高的要求。本文以某新建热轧板厂层流冷却系统生产调试工程为基础,以“热轧带钢层流冷却过程的建模与仿真研究”作为研究课题,在以下几个方面开展工作并取得了成果：1.对国内外主要的层流冷却数学模型从原理、推导、特点和关键参数的确定等方面进行了对比研究,综合分析了各种模型的优缺点,选择了差分模型作为层流冷却仿真系统卷取温度控制基础模型；2.对卷取温度计算模型中的常规冷却控制子模块进行了深入研究,开发了常规冷却设定控制软件,实现了前段主冷、后段主冷和稀疏冷却三种冷却模式；3.基于VC++语言环境,开发了卷取温度控制模型仿真系统,用VB语言开发了仿真系统操作界面；4.利用现场生产数据进行了层流冷却仿真实验,调试仿真系统模型参数,获得了较高的卷取温度控制精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 控制冷却的原理
• 1.3 控制冷却技术的发展
• 1.3.1 国外控冷技术的发展
• 1.3.2 国内冷却技术的发展
• 1.4 控制冷却方式及设备
• 1.4.1 集管层流
• 1.4.2 水幕层流
• 1.4.3 水—气喷雾式
• 1.4.4 超快冷却
• 1.5 控制的难点
• 1.6 层流冷却仿真研究的意义
• 1.7 本文的研究内容
• 第二章 层流冷却过程数学模型研究
• 2.1 层流冷却机理分析
• 2.2 控冷过程中带钢温度变化的基本规律
• 2.2.1 辐射传热
• 2.2.2 对流传热
• 2.2.3 传导传热
• 2.2.4 相变潜热
• 2.3 初始条件和边界条件
• 2.4 热带钢冷却过程的数学描述
• 2.4.1 温度场的分析求解
• 2.4.2 温度场的数值求解
• 2.5 几种常用的温度控制模型
• 2.5.1 指数模型
• 2.5.2 统计模型
• 2.5.3 统计理论模型
• 2.5.4 神经网络模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 层流冷却过程控制系统
• 3.1 概述
• 3.2 层流冷却设备设计参数
• 3.3 层流冷却模型
• 3.3.1 层流冷却模型的总体功能
• 3.3.2 层流冷却结构模型
• 3.3.3 操作模式
• 3.3.3.1 人工操作（0—模式）
• 3.3.3.2 过程机操作（C—模式）
• 3.3.3.3 选择操作模式
• 3.3.4 冷却策略
• 3.3.5 冷却区的测量和采样处理
• 3.3.6 带钢跟踪
• 3.3.7 阀门延迟时间
• 3.3.8 在线模拟
• 3.3.9 侧喷
• 3.3.10 故障阀门
• 3.3.11 倾翻架
• 3.4 预计算
• 3.5 输送辊道冷却
• 3.6 本章小结
• 第四章 层流冷却过程仿真研究
• 4.1 有限差分温度场模型的开发与建立
• 4.1.1 一维导热差分方程的建立
• 4.1.2 边界条件的处理
• 4.1.3 二维导热差分方程的建立
• 4.2 控制冷却过程关键参数的处理
• 4.2.1 换热系数的确定
• 4.2.2 比热系数的选取
• 4.2.3 热传导率的选取
• 4.2.4 相变潜热的处理
• 4.2.5 带钢厚向平均温度的计算
• 4.3 层流冷却仿真系统的建立
• 4.3.1 设备参数
• 4.3.2 假设条件
• 4.3.3 模型参数
• 4.3.4 程序模块说明
• 4.4 系统界面
• 4.5 本章小结
• 第五章 层流冷却过程仿真实验
• 5.1 现场生产数据描述
• 5.2 攀钢1450的层流冷却系统简介
• 5.3 仿真实验
• 5.3.1 仿真实验1
• 5.3.2 仿真实验2
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢