ECR长材连铸连轧生产线连铸过程优化控制的研究

论文摘要

本文是国家科技部重大专项课题“长材连铸连轧生产线”(课题号:2001BA306B03)的一部分。以国外某钢铁厂长材连铸连轧生产线为背景,针对长材连铸连轧生产线中ECR连铸机过程控制的若干关键技术做了以下研究工作。1、以实际连铸机为研究背景,建立了结晶器液位控制对象的数学模型,模型包括了钢包对中间包液位的影响,考虑了中间包多水口的相互影响。2、对结晶器钢水液位控制采用了基于专家知识的智能PID模糊复合控制策略。智能PID模糊控制系统继承了PID控制的优点,增加了人工智能的经验。仿真实验结果表明,PID模糊复合控制策略可以实现稳态、非稳态工况下的结晶器液位稳定控制,控制系统对塞棒、水口结瘤、结瘤脱落等干扰具有很好的抑制作用。模糊控制规则可以在生产实践中不断积累、修改完善。PID模糊复合控制器设计、调试简单,易于工程应用。采用智能PID模糊控制的结晶器液位控制系统在实际连铸机上进行了生产现场试验,试验结果验证了仿真实验结果,结晶器液位控制精度≤3mm,达到了引进设备的国际先进水平。3、结合ECR连铸机工艺特点,对一次冷却、二次冷却的影响因素、控制准则进行分析与研究。建立了连铸坯温度场数学模型,用有限差分法对温度场数学模型求解,对连铸坯凝固过程进行仿真。为ECR连铸机工艺设计,实现连铸坯过程温度控制,作了基础性的准备工作。运用仿真技术研究了高拉速条件下钢水在结晶器内的凝固特性,提出了结晶器热流密度分布的设计准则,为高拉速条件下的结晶器设计提供理论基础。4、在冶金冷却约束条件的指导下,利用遗传算法(GA)全局优化能力,提出一种启发式GA优化连铸矩形坯冷却条件的方法,用尽可能少的冷却水量得到尽可能接近期望的目标温度,为ECR连铸机冷却水量控制提供一个初始设计准则。5、针对连铸二冷动态配水中在拉速变化范围大的情况下,系统不稳定,水量计算偏差大等实际应用中存在的问题,提出了一种连铸二次冷却动态控制方法。二次冷却动态控制方法改变传统的单一目标温度的方法,采用冶金约束条件允许下的变化目标温度,变化温度控制精度,变化初始水量的方法。采用神经网络模型(TTANN)实现铸坯表面目标温度及控制精度的动态设定,采用神经网络模型

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 ECR 长材连铸连轧生产线连铸工艺简介
• 1.2 连铸控制技术的现状与发展
• 1.3 ECR 连铸过程控制系统中需要解决的问题
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 结晶器钢水液位控制
• 2.1 引言
• 2.2 结晶器钢水液位控制对象的数学模型
• 2.3 结晶器钢水液位控制策略
• 2.4 仿真实验及结果
• 2.5 本章总结
• 第三章 结晶器液位控制系统的实现
• 3.1 引言
• 3.2 液位控制系统性能指标
• 3.3 系统组成
• 3.4 控制策略及控制系统设计
• 3.5 试验及试验结果
• 3.6 本章总结
• 第四章 连铸温度场的建模与仿真
• 4.1 引言
• 4.2 连铸坯冷却过程模型
• 4.3 数学模型的离散化
• 4.4 差分方程的稳定性
• 4.5 连铸机工艺参数
• 4.6 仿真步骤
• 4.7 仿真及结果
• 4.8 本章总结
• 第五章 连铸坯温度场的优化
• 5.1 引言
• 5.2 遗传算法的基本原理
• 5.3 启发式GA 数值模拟优化连铸冷却条件和拉速
• 5.4 计算结果及分析
• 5.5 本章总结
• 第六章 连铸二次冷却的智能优化控制
• 6.1 引言
• 6.2 连铸坯二冷控制及目标温度的确定
• 6.3 连铸二冷区智能控制系统
• 6.4 神经网络与智能PID 二次冷却控制系统仿真结果及分析
• 6.5 本章总结
• 第七章 全文总结
• 7.1 引言
• 7.2 主要成果
• 7.3 展望
• 附录1
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的文章及著作、专利
• 发表意见书
• 博硕士论文同意发表的声明