《基於鑄坯溫度場線上測量的二冷動態配水控制機理研究》是依託東北大學，由馬交成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於鑄坯溫度場線上測量的二冷動態配水控制機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬交成
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對連鑄生產過程中，鑄坯溫度場難以實時測量，而鑄坯穩態凝固傳熱模型又不能反映澆注工藝和二冷配水頻繁發生變化的實際凝固情況，在分析澆注工藝條件變化特性的基礎上，研究建立連鑄動態凝固傳熱模型，並通過鑄坯表面連續測溫和射釘測厚的信息融合對模型進行修正，從而實現鑄坯動態溫度場的線上軟測量；在鑄坯動態溫度場線上軟測量的基礎上研究澆注工藝和二冷配水對鑄坯質量的影響，並把有效拉速和過熱度引入二冷配水，實現拉速和過熱度變化下的水量動態調節，消除由於澆注工藝條件變化導致鑄坯表面溫度和凝固終點的劇烈波動；為基於鑄坯溫度場線上軟測量的二冷動態配水控制機理研究的套用奠定理論基礎。
結題摘要
連鑄生產過程中，為了消除以中間裂紋和中心裂紋為代表的鑄坯裂紋缺陷，必須對內部裂紋產生的機理進行研究，並對其凝固過程進行控制。過熱度、拉速、二冷水和鑄坯表面溫度是其生產中的關鍵參數，把他們引入到連鑄二冷動態配水控制系統一直是國內外連鑄研究的難點和熱點之一。本項目在對連鑄澆注工藝參數變化特性分析的基礎上，針對連鑄二次冷卻是影響鑄坯內部質量的關鍵環節，建立了連鑄二冷動態凝固傳熱模型，進行了控制容積法的離散化求解，並對模型格線的劃分對計算的可靠性進行了分析。針對隨機剝離的氧化鐵皮對測溫的干擾，通過採用CCD攝像機與紅外測溫儀進行多感測器融合測溫。利用CCD攝像機的高解析度特性消除鑄坯表面隨機剝離氧化鐵皮干擾，紅外測溫儀測量的穩定性克服水氣干擾和溫漂，實現了鑄坯表面溫度的可靠測量。在對鑄坯表面隨機剝離的氧化鐵皮分析的基礎上，考慮到鑄坯表面溫度特性，建立了鑄坯表面測溫的峰值濾波方法，使得測量的鑄坯表面溫度穩定±10℃範圍內。對建立的動態凝固傳熱模型，利用鑄坯表面溫度測量和射釘測厚對模型的關鍵參數進行的最佳化辨識，並進行了模型驗證，通過變化澆注工藝參數對模型的動態特性進行了分析。通過建立應力場模型對鑄坯應力分布和裂紋產生的原因進行了分析，提出了裂紋是由於鑄坯表面溫度回溫過高導致鑄坯凝固前沿過大的拉應力和凝固前沿凝固速率的不均造成的，並指出裂紋源是發生在補縮邊界與固相邊界之內，向著固相擴展。而過熱度偏高和拉速波動頻繁加劇了柱狀晶生長速度不均從而加劇內部裂紋產生和擴展。通過鋼種的性能和模型的分析，提出在二冷區最好使鑄坯表面溫度減少波動，減少各段回溫的二冷最佳化目標。在傳熱模型和應力模型分析的基礎上，把過熱度、有效拉速、鑄坯表面溫度引入到二冷動態配水控制系統中，實現了基於中間包溫度連續測量及拉速的前饋控制，並通過鑄坯表面溫度反饋修正的動態二冷配水控制系統，消除由於實際澆注工藝條件變化導致鑄坯溫度場和凝固終點的劇烈波動，從而提高鑄坯質量。
