板坯連鑄二次冷卻系統(tǒng)控制模型中的生命周期模型

1、板坯連鑄二次冷卻系統(tǒng)控制模型中的生命周期模型 板坯連鑄二次冷卻系統(tǒng)控制模型中的生命周期模型徐永軍 1，盧立銘 1，呂 鋼 2(1．上海寶信軟件股份有限公司，上海 201203；2．寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201900)摘要 摘要：介紹板坯連鑄三電控制系統(tǒng)中控制功能核心之一的二次冷卻系統(tǒng)的控制框架以及控制原理，描述二次冷卻系統(tǒng)的控制方式，在自動控制方式下拉速流量關(guān)聯(lián)函數(shù)、生命周期模型、凝固模型的相互關(guān)系，重點(diǎn)說明生命周期模型的原理及

2、實(shí)現(xiàn)方法，對切片的全生命周期進(jìn)行跟蹤，從而得到冷卻區(qū)較精確的冷卻水量需求。簡要介紹速度流量關(guān)聯(lián)函數(shù)以及生命周期模型投入后與拉速流量關(guān)聯(lián)模式的不同冷卻效果比較。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：噴淋冷卻；控制框架；生命周期模型；液芯控制模型；速度流量關(guān)聯(lián)函數(shù)；溫差補(bǔ)償冷卻中圖分類號 中圖分類號：TF341．6 文獻(xiàn)標(biāo)志 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號 文章編號：1008—0716(2009)01—0008—030 前 言 板坯連鑄三電控制

3、系統(tǒng)中，其核心的控制功能有：結(jié)晶器液位控制、結(jié)晶器液壓振動、二次冷卻控制、扇形段輥縫調(diào)節(jié)(輕壓下)、長度跟蹤等。二次冷卻控制系統(tǒng)為連鑄自動化系統(tǒng)的核心，其控制模型有生命周期模型與凝固模型兩種形式。本文將重點(diǎn)描述二次冷卻控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)、控制框架、生命周期模型，以及生命周期模型模式與拉速流量關(guān)聯(lián)模式冷卻效果比較。1 控制結(jié)構(gòu) 控制結(jié)構(gòu) 二冷控制模式對冷卻回路的控制方式可分為手動、半自動、自動控制三種。手動控制即通過人機(jī)界面設(shè)定

4、回路調(diào)節(jié)閥的開度來控制回路冷卻水的流量；半自動控制通過人機(jī)界面設(shè)定回路冷卻水的目標(biāo)流量保證回路冷卻水量；自動模式可分為如下四種方式：拉速流量關(guān)聯(lián)模式(SPEED—TIE)、生命周期模型模式(LFT)、凝固模型模式(LPC)、生命周期模型與凝固模型優(yōu)化補(bǔ)償模式。 拉速流量關(guān)聯(lián)模式通過鑄機(jī)拉速與流量關(guān)聯(lián)函數(shù)來確定每個回路的目標(biāo)流量；生命周期模型模式計算每個二次冷卻分區(qū)的實(shí)際速度，通過拉速與流量的關(guān)聯(lián)函數(shù)來計算每個回路的目標(biāo)流量；凝固模型模

5、式通過板坯目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度(數(shù)學(xué)模型計算)的差值來調(diào)整各回路的目標(biāo)流量。生命周期模式與凝固模型優(yōu)化補(bǔ)償模式，是將生命周期模型目標(biāo)水量與凝固模型的補(bǔ)償調(diào)整水量的疊加作為各回路的最終目標(biāo)流量的一種優(yōu)化控制模式，即采用溫度與目標(biāo)溫度偏差去補(bǔ)償每一冷卻段的目標(biāo)流量。二冷控制結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。 當(dāng)切片到達(dá)某一個冷卻區(qū)時，儲存在時間隊(duì)列的與切片相對應(yīng)的時間通過如下公式轉(zhuǎn)換為速度：切片速度=切片距結(jié)晶器出口側(cè)的距離／切片時問差(本切片與剛出結(jié)晶

6、器切片的時間差) 每個冷卻區(qū)由若干切片組成，冷卻區(qū)的所有切片平均速度代表本冷卻區(qū)的速度，由速度流量函數(shù)可直接計算出本冷卻區(qū)的目標(biāo)流量值。 當(dāng)然，為了精確地計算出每切片的速度，對于不同的噴淋區(qū)尤其是臨近結(jié)晶器的噴淋區(qū)，通過設(shè)定不同的權(quán)重，來優(yōu)化切片速度。 精確切片速度=[切片拉速×(100 一 K)+實(shí)際拉速×K]／100 式中：K 為實(shí)際拉速的權(quán)重系數(shù)。2．2拉速流量關(guān)聯(lián)函數(shù) 拉速流量函數(shù)為冷卻區(qū)

7、拉速與冷卻區(qū)相對于板坯單位寬度流量的對應(yīng)關(guān)系，該函數(shù)實(shí)際是冷卻區(qū)拉速與冷卻區(qū)流量的離散曲線對應(yīng)關(guān)系，冶金工程師可根據(jù)模型計算的冷卻區(qū)實(shí)際溫度并通過人機(jī)界面來在線優(yōu)化該曲線。圖 4 以冷卻回路 1 為例，說明冷卻區(qū)拉速與冷卻區(qū)流量對應(yīng)曲線。3 生命周期模型投入后與拉速關(guān)聯(lián)模式效果比較 生命周期模型投入后與拉速關(guān)聯(lián)模式效果比較 數(shù)學(xué)模型可以計算出各冷卻回路的實(shí)際溫度，通過數(shù)據(jù)采集與分析工具，我們記錄了拉速流量關(guān)聯(lián)模式與生命周期模式