CN107321950A - 基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，包括：将连铸机从结晶器弯月面到监控区出口划分成若干个切片单元，忽略铸坯拉速方向上的传热，建立每个切片单元的二维凝固传热跟踪模型，通过切片单元的热跟踪模型对铸坯凝固过程进行动态跟踪，综合所有切片单元温度数据动态跟踪连铸机的温度场；根据所述温度场数据构建基于连铸机实时在线温度场监控模型；将连铸机实时在线温度场仿真计算和监控模型分别置于不同的进程中运行；本发明可以使以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型响应速度成倍的提高，保证监控模型的流畅运行，避免卡顿的现象发生，满足了在线监控的要求。

Description

基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法
技术领域
本发明涉及连铸技术领域，一种基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法。
背景技术
随着连铸技术的不断发展和钢铁行业市场竞争的日益加剧，铸坯质量问题已逐渐上升为连铸生产的关键性限制因素，越发受到用户和厂家的重视，特别是生产高品质钢和特殊用途钢，对连铸坯质量提出了更高的要求。作为控制连铸坯质量的重要手段之一的动态二冷配水模型和动态轻压下模型已经越发受到用户的重视，发挥了重要的作用。而连铸机实时在线温度场仿真计算结果的全面性和准确性将直接影响着动态二冷配水模型和动态轻压下模型的最终使用效果。
但是目前的监控模型(如动态二冷配水模型和动态轻压下模型)都只考虑了连铸机拉坯方向上的冷却差异，忽略铸坯宽度方向上的冷却不均匀现象，即监控模型都是以连铸机实时在线一维温度场仿真计算为基础，其结果是：无法对连铸坯横向上的温度分布不均进行二冷水的动态调节，造成了铸坯的热应力增大，易导致引起许多铸坯质量问题；无法根据连铸坯的横向和纵向上的凝固形貌特征来确定最佳的轻压下压下位置，使得动态轻压下改善铸坯中心偏析和中心疏松的效果不是很稳定。
因此，全面的考虑连铸机拉坯方向上和铸坯宽度方向上冷却差异的连铸机实时在线温度场仿真计算意义重大。但是连铸机实时在线温度场仿真计算从一维变化到二维，仿真计算数据量成倍的增加，造成以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型就会出现卡顿现象，这种现象即使只偶尔发生一次，也是绝对不允许发生的，因此，需要一种新的方法，来提高以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型的响应速度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，以解决上述技术问题。
本发明提供的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，包括：
建立连铸机温度场仿真模型，并根据所述浇铸参数进行连铸机实时在线温度场仿真计算；
构建以连铸机实时在线温度场为基础的监控模型；
将连铸机实时在线温度场仿真计算和监控模型分别置于不同的进程中运行。
进一步，将连铸机从结晶器弯月面到监控区出口划分成若干个切片单元，建立每个切片单元的热跟踪模型，通过切片单元的热跟踪模型对铸坯凝固过程进行动态跟踪，根据所有切片单元温度数据获取连铸机实时在线温度场。
进一步，所述切片单元的热跟踪模型包括铸坯厚度方向节点的温度数据和铸坯宽度方向节点的温度数据，根据所述连铸机实时在线温度场构建基于连铸机实时在线二维温度场监控模型。
进一步，连铸机实时在线二维温度场仿真计算所在进程与监控模型所在进程之间进行数据通信，所述监控模型通过进程之间的数据通信获取连铸机实时在线温度场仿真计算结果。
进一步，将基于连铸机实时在线二维温度场监控模型所在进程作为可见进程。
进一步，将连铸机实时在线二维温度场仿真计算所在进程作为不可见进程。
进一步，所述可见进程的运行周期小于1秒，所述不可见进程的运行周期小于5秒。
本发明的有益效果：本发明中的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，可以使以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型响应速度成倍的提高，保证监控模型的流畅运行，避免卡顿的现象发生，满足了在线监控的要求。
附图说明
图1是本发明实施例中一维温度场仿真计算差分网格划分示意图。
图2是本发明实施例中基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法的二维温度场仿真计算差分网格划分示意图。
图3是本发明的实施例中基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法的监控进程和二维温度场仿真计算进程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图2和图3所示，本实施例中的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，包括：
建立连铸机温度场仿真模型，并根据所述浇铸参数进行连铸机实时在线温度场仿真计算；
构建以连铸机实时在线温度场为基础的监控模型；
将连铸机实时在线温度场仿真计算和监控模型分别置于不同的进程中运行。
将连铸机从结晶器弯月面到监控区出口划分成若干个切片单元，忽略铸坯拉速方向上的传热，建立每个切片单元的二维凝固传热跟踪模型，通过切片单元的热跟踪模型对铸坯凝固过程进行动态跟踪，综合所有切片单元温度数据动态跟踪连铸机的温度场。
在本实施例中，温度场中的每个切片单元包括铸坯厚度方向节点的温度数据和铸坯宽度方向节点的温度数据，根据所述温度场数据构建基于连铸机实时在线二维温度场监控模型，本实施例中的浇铸参数包括连铸机生产厚度和宽度、生产钢种、拉速、浇铸温度、结晶器水量和温升、各二冷区水量等，通过建立连铸机温度场仿真数学模型，并根据浇铸参数对连铸机实时在线温度场仿真计算。由于目前的监控模型(如动态二冷配水模型和动态轻压下模型)都只考虑了连铸机拉坯方向上的冷却差异，忽略铸坯宽度方向上的冷却不均匀现象，即监控模型都是以连铸机实时在线一维温度场仿真计算为基础。如图1所示，其结果是：无法对连铸坯横向上的温度分布不均进行二冷水的动态调节，造成了铸坯的热应力增大，易导致引起许多铸坯质量问题；无法根据连铸坯的横向和纵向上的凝固形貌特征来确定最佳的轻压下压下位置，使得动态轻压下改善铸坯中心偏析和中心疏松的效果不是很稳定。但是如果连铸机实时在线温度场仿真计算从一维变化到二维，仿真计算数据量成倍的增加，如图2所示，其具体对比分析数据如表1所示。
表1
通过对比分析可以看出：二维温度场仿真计算比一维温度场仿真计算温度节点数增加了100倍，并且以其为基础的监控模型的计算量也会成倍的增加，如原来一维温度场仿真计算加上监控模型总的耗时最长时间只需几百毫秒，则二维温度场仿真计算加上监控模型总的耗时最长时间会达到秒级以上，那么以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型就会出现卡顿现象。本实施例通过将连铸机实时在线温度场仿真计算和监控模型分别置于不同的进程中运行，可以大幅度的提高以连铸机实时在线温度场仿真计算为基础的监控模型响应速度，尤其是以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型响应速度。
在本实施例中，将连铸机实时在线二维温度场仿真计算和以其为基础的监控模型分别置于同一计算机中的不同的进程中运行，同时以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型进程运行周期小于1秒钟，为可见进程；连铸机实时在线二维温度场仿真计算进程运行周期小于5秒钟，为不可见进程；仿真计算模型为监控模型提供铸机的温度场数据，监控模型将连铸机的运行参数通过Winsock通讯方式传递给仿真计算进程，仿真计算进程通过内存映射文件通讯方式将实时温度场数据传递给监控模型进程。
下面通过一个具体的实施例来进行具体说明：
在本实施例中，某钢厂采用直弧形连铸机生产断面为300mm×2270mm铸坯，生产钢种为X，拉速为0.75m/min，浇铸温度为1539℃，生产过程中使用以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型来实时监视连铸机的二维温度场的变化，动态控制各二冷回路的水量，动态调整各扇形段的辊缝值。在本实施例中，以连铸机实时在线二维温度场仿真计算为基础的监控模型响应速度成倍的提高，保证监控模型的流畅运行，避免卡顿现象的发生，满足了在线监控的要求。本实施例中的方法对所生产的钢种无特殊要求，可以用于目前各厂生产的各种钢种，并且对铸机拉速无特殊要求，适用于各种拉速，特别适用于板坯连铸机和方坯连铸机。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于，包括：
建立连铸机温度场仿真模型，并根据浇铸参数进行连铸机实时在线温度场仿真计算；
构建以连铸机实时在线温度场为基础的监控模型；
将连铸机实时在线温度场仿真计算和监控模型分别置于不同的进程中运行。
2.根据权利要求1所述的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于：将连铸机从结晶器弯月面到监控区出口划分成若干个切片单元，建立每个切片单元的热跟踪模型，通过切片单元的热跟踪模型对铸坯凝固过程进行动态跟踪，根据所有切片单元温度数据获取连铸机实时在线温度场。
3.根据权利要求2所述的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于：所述切片单元的热跟踪模型包括铸坯厚度方向节点的温度数据和铸坯宽度方向节点的温度数据，根据所述连铸机实时在线温度场构建基于连铸机实时在线二维温度场监控模型。
4.根据权利要求3所述的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于：连铸机实时在线二维温度场仿真计算所在进程与监控模型所在进程之间进行数据通信，所述监控模型通过进程之间的数据通信获取连铸机实时在线温度场仿真计算结果。
5.根据权利要求4所述的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于：将基于连铸机实时在线二维温度场监控模型所在进程作为可见进程。
6.根据权利要求5所述的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于：将连铸机实时在线二维温度场仿真计算所在进程作为不可见进程。
7.根据权利要求6所述的基于连铸机实时在线二维温度场监控模型的快速响应方法，其特征在于：所述可见进程的运行周期小于1秒，所述不可见进程的运行周期小于5秒。
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