CN111985655A - 基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法 - Google Patents
基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111985655A CN111985655A CN202010719216.9A CN202010719216A CN111985655A CN 111985655 A CN111985655 A CN 111985655A CN 202010719216 A CN202010719216 A CN 202010719216A CN 111985655 A CN111985655 A CN 111985655A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- continuous casting
- casting machine
- field
- temperature field
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000007711 solidification Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008023 solidification Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/04—Ageing analysis or optimisation against ageing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Geometry (AREA)
- Marketing (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Economics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明公开了基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，涉及一种连铸机设备智能运维系统，包括T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉坯阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；能够实现通过现场仪表监控数据指导连铸机温度场、浓度场、应力场耦合计算模型进行动态模拟计算，模拟铸坯凝固过程的温度、浓度、应力变化情况，模拟计算结果给出连铸机各设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等，进一步给出各设备的寿命预测，指导设备运维。
Description
技术领域
本发明涉及一种连铸机设备智能运维方法，具体为一种基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法。
背景技术
在现代连铸坯生产过程中，钢水通过钢包流入中间罐，从中间罐注入结晶器，经过一次冷却、二次冷却最终凝固成连铸坯；在整个凝固过程中，钢水温度、保护浇铸状态、结晶器振动参数、保护渣类型、一冷二冷水量、扇形段辊缝等一系列工艺参数对连铸坯在经过连铸机的过程中的传热、摩擦力、应力变形、拉坯阻力等产生巨大的影响，同时，根据能量守恒和作用力与反作用力的原理，这也将对结晶器和扇形段设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等起决定性作用，从而进一步影响设备的寿命；因此，急需一套可以根据连铸工艺条件参数进行连铸机设备寿命预测，指导连铸机设备运维的智能运维系统。
目前部分钢铁企业正在使用的连铸机运维系统，是通过对中间罐、结晶器、振动台、扇形段、拉矫机、辊道等设备的使用时间进行统计，并根据经验制定下线规则，在设备寿命到达经验值时，指导设备下线检查和修复；
目前的连铸机运维系统，是基于长期生产的经验数据，不考虑连铸机的实际使用情况，不同使用状态、不同生产频率、不同的产品工艺条件下，连铸机的各设备寿命可能跟规定的下线寿命产生巨大差异，造成大部分设备下线检查维修的时间大大小于其实际寿命；而部分特殊情况下，设备由于生产参数或事故状态，寿命远小于规定的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，能够实现通过现场仪表监控数据指导连铸机温度场、浓度场、应力场耦合计算模型进行动态模拟计算，模拟铸坯凝固过程的温度、浓度、应力变化情况，模拟计算结果给出连铸机各设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等，进一步给出各设备的寿命预测，指导设备运维。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，包括如下步骤：
T1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；
T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；
T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；
T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；
T5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；
T6、指导设备下线检修和修复。
优选的，所述步骤T3中，计算铸坯温度分布的能量守恒控制方程为：
式中：Vcast为拉坯速度，m/s；ρ为密度，kg/m3；ρs为固相密度，kg/m3；ρl为液相密度，kg/m3；cP为定压比热，J/(kg·K)；T为温度，K；keff为有效导热系数，W/(m·K)；S1为内热源，W/m3。
优选的，所述步骤T2中，计算铸坯应力场的公式为：
有益效果
本发明提供了基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，能够实现通过现场仪表监控数据指导连铸机温度场、浓度场、应力场耦合计算模型进行动态模拟计算，模拟铸坯凝固过程的温度、浓度、应力变化情况，模拟计算结果给出连铸机各设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等，进一步给出各设备的寿命预测，指导设备运维。
附图说明
图1为本发明控制流程示意框图；
图2为本发明动态计算的温度曲线结果示意图；
图3为本发明结晶器温度的计算结果示意图；
图4为本发明扇形段辊子和轴承载荷计算的结果示意图；
图5为本发明为拉坯阻力计算结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，包括如下步骤：
T1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；
T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；
T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；
计算铸坯温度分布的能量守恒控制方程为：
式中：Vcast为拉坯速度，m/s；ρ为密度，kg/m3；ρs为固相密度，kg/m3；ρl为液相密度，kg/m3；cP为定压比热，J/(kg·K)；T为温度，K；keff为有效导热系数，W/(m·K)；S1为内热源，W/m3；
计算铸坯应力场的公式为：
T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；
T5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；
T6、指导设备下线检修和修复。
参见图1，某连铸机使用基于凝固过程数值模拟的连铸机设备系统，先根据该连铸机实时生产的钢种、过热度、一冷二冷水量、振动、热坯压力等工艺参数；
参见图2，代入数值模拟系统进行温度场计算；
参见图3、图4，根据温度场和应力场计算的结果，计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉坯阻力等；
根据这些结果预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架等设备的实际实用寿命，指导设备下线检修和修复。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，其特征在于，包括如下步骤：
T1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；
T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；
T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；
T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；
T5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；
T6、指导设备下线检修和修复。
2.根据权利要求1所述的基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，其特征在于，所述步骤T3中，计算铸坯温度分布的能量守恒控制方程为：
式中：Vcast为拉坯速度，m/s；ρ为密度，kg/m3；ρs为固相密度，kg/m3；ρl为液相密度，kg/m3；cP为定压比热，J/(kg·K)；T为温度，K；keff为有效导热系数，W/(m·K)；S1为内热源，W/m3。
3.根据权利要求1所述的基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，其特征在于，所述步骤T2中，计算铸坯应力场的公式为：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010719216.9A CN111985655A (zh) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010719216.9A CN111985655A (zh) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111985655A true CN111985655A (zh) | 2020-11-24 |
Family
ID=73438495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010719216.9A Pending CN111985655A (zh) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111985655A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579223A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 重庆大学 | 一种基于体系热平衡技术的模具温度控制方法 |
-
2020
- 2020-07-23 CN CN202010719216.9A patent/CN111985655A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579223A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 重庆大学 | 一种基于体系热平衡技术的模具温度控制方法 |
| CN113579223B (zh) * | 2021-08-03 | 2022-12-30 | 重庆大学 | 一种基于体系热平衡技术的模具温度控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102189237B (zh) | 连铸坯动态轻压下系统集成技术 | |
| KR101781805B1 (ko) | 금속 스트랜드의 연속 주조 방법 | |
| CN104331629A (zh) | 一种连铸结晶器保护渣液态、固态渣膜与气隙厚度非均匀分布的计算方法 | |
| CN102527971A (zh) | 一种铸坯内裂缺陷的在线预报方法 | |
| El-Bealy | On the formation of macrosegregation and interdendritic cracks during dendritic solidification of continuous casting of steel | |
| CN102941330A (zh) | 一种连铸板坯表面裂纹在线预测的控制方法 | |
| CN111985655A (zh) | 基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法 | |
| Long et al. | A mathematical model for mitigating centerline macro segregation in continuous casting slab | |
| CN1974064A (zh) | 用于连续铸造的方法 | |
| JP4802718B2 (ja) | 連続鋳造鋳片における表層欠陥発生危険部位の予測方法および連続鋳造鋳片の製造方法 | |
| El‐Bealy | Air‐water mist and homogeneity degree of spray cooling zones for improving quality in continuous casting of steel | |
| CN111950132A (zh) | 一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测系统 | |
| POLJE et al. | Impact of casting speed on the temperature field of continuously cast steel billets | |
| Kislitsa et al. | Increasing productivity of casting and rolling complex | |
| CN113128030A (zh) | 一种结晶器卷渣故障判定方法和装置 | |
| Gao et al. | Development of a Novel Strand Reduction Technology for the Continuous Casting of Homogeneous High‐Carbon Steel Billet | |
| Agarwal | Case study of spray design for a continuous billet caster | |
| Camisani-Calzolari, FR*, Craig, IK* & Pistorius | Quality prediction in continuous casting of stainless steel slabs | |
| BILLETS | STUDY OF THERMAL BEHAVIOUR OF CONTINUOUSLY CAST BILLETS | |
| Petrus et al. | Implementation of a Real‐time Model‐based Spray‐cooling Control System for Steel Continuous Casting | |
| RAZLI et al. | Optimization of the secondary cooling in a continuous casting process with different slab cross-sections | |
| JP5652362B2 (ja) | 鋼の連続鋳造方法 | |
| CN111842484B (zh) | 一种基于两轧辊交替工作的连铸板坯热芯轧制方法 | |
| CN112775404B (zh) | 一种连铸方坯的矫直段温度预测方法 | |
| Duvvuri | Correlation for measured mold heat flux and CON1D simulations for feasible operating conditions in thin-slab continuous casting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201124 |