[发明专利]一种基于记忆识别模式的连铸坯温度在线控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及主要应用于冶金过程钢铁材料及其他金属材料连铸成型领域，适用于各种类型的冶金连铸机。

背景技术

(1)连铸坯温度在线控制工艺研究现状

作为钢铁生产的一道重要工序，连铸过程是钢铁产品凝固成型质量控制的关键环节，连铸过程中的二次冷却与铸坯缺陷，特别是内部裂纹、中心疏松、偏析等密切相关，二次冷却不均匀或冷却强度不当都会造成连铸坯的质量缺陷。因此，研究连铸过程的二次冷却并掌握控制连铸坯的冷却凝固状态非常必要。

连铸坯温度是连铸二次冷却强弱最直观的反映，是研究连铸二冷传热过程的一个重要参数。一般是通过对连铸坯表面温度的控制来制定或优化二冷制度，并进行二次冷却的控制。连铸技术发展初期，连铸机的二次冷却通常由一个固定的水表进行控制，并由配水工人肉眼判断连铸坯的温度，对二冷水进行人为调整。随着自动化技术和计算机模拟技术的发展，连铸机的二次冷却控制变成了全自动控制。二次冷却水量已不是由固定的水表和人为判断调整，而是根据研究确定的连铸坯目标表面温度，通过离线传热仿真模型计算获得，二冷水量是一个固定的随拉速变化的曲线关系，这更加符合拉速连续变化的实际情况。随着自动控制技术的发展成熟，目前大部分连铸机的二次冷却控制发展成了在线的动态控制。此二冷动态控制大大加强了二次冷却控制的灵活性，可以一定程度上考虑了拉速等因素对二次冷却的影响，并能根据实际工艺操作参数自动调整连铸机的二冷配水。对于连铸过程的二冷动态控制技术，国内外学者都做了大量的研究。

从国内外学者对连铸二冷动态控制技术的研究文献以及钢铁企业连铸生产实践来看，二冷动态控制依然离不开铸坯温度，铸坯温度是二次冷却控制的依据，二次冷却控制的目标也在于控制铸坯温度。连铸二冷动态控制模型基本都是通过建立相应的连铸二冷传热模型，实时采集连铸生产操作参数(如拉速等)，计算连铸坯的温度场，并与预定的连铸坯目标表面温度作比较，在线确定铸机的二冷制度，并实施控制。二冷动态控制方法的应用，使连铸二次冷却控制有了很大的进步，灵活性大大增强，并一定程度上可以解决拉速等操作参数波动的干扰。但由于各方面的局限性，此种连铸二次冷却动态控制技术仍存在以下几个技术瓶颈：

①此二冷动态控制系统是一个开环控制系统，它不去考证实际铸坯表面温度，而是把自身传热模型计算得到铸坯温度场当作连铸坯实际温度，并用于判断和二冷控制。

②二冷动态控制系统的控制效果完全依赖于它的传热模型的准确性和可靠性。如果传热模型的边界条件与实际连铸机边界条件不相符，传热模型计算的铸坯温度场就无法正确反映连铸坯的真实热状态，这直接影响甚至恶化二冷动态控制的效果。

③连铸过程是一个连续运动的非常复杂的冷却凝固过程。由于在线控制时间上的要求和数学模型建立求解的局限性，通常动态传热模型都会做了很多简化假设，传热模型的边界条件很难完全符合连铸机生产的实际边界条件。

二冷动态控制的上述3个限制性技术问题，正是目前很多钢铁企业连铸机的二冷动态控制系统和二冷动态轻压下系统应用效果不佳的重要原因。虽然国内外不少学者对二冷动态控制模型进行了研究，但此问题仍然无法解决，仍然是当前全球性的技术难题。

根据上述分析可知，另外一个比较可靠的连铸二次冷却在线控制方法就是对连铸过程中的铸坯温度进行实际测量，并将实测温度在线反馈控制二次冷却，从而控制连铸坯的温度。在国内外相关研究中，提到了在连铸过程中实测铸坯表面温度，并用于反馈控制二次冷却的文献不多。通过对这些文献的查阅，发现这些文献研究大多还存在如下几个未解决的问题：

①连铸过程测温在线反馈控制，是冷却与铸坯温度的相互作用过程。定点测温用于反馈控制是采用当前测定的温度对其前面的冷却作用结果进行判断，并对二次冷却水进行调整，其中存在一个反馈滞后的问题。所查文献中均不考虑反馈滞后问题，只是以比较简单的一个温差乘以系数的方法进行反馈控制，如：A×(T-T_aim)。这样简单的控制不能够考虑控制过程中拉速、二冷水量变化历史等对铸坯温度的影响，不能根据铸坯的实际冷却作用进行有效控制，控制也无法稳定。甚至在工艺操作参数比较稳定的情况下，会导致二冷水控制反复波动。

②只考虑测温点前的二次冷却区的反馈控制作用，测温点后的二次冷却区不采取补偿控制。这不利于掌控连铸坯在整个二冷区的冷却凝固状态。