《高碳鋼連鑄內部質量多目標協調最佳化與控制研究》是依託東北大學，由孟紅記擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高碳鋼連鑄內部質量多目標協調最佳化與控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孟紅記
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高附加值高碳鋼開發和質量升級對鋼鐵企業提高競爭力具有重要意義，高碳鋼的內部裂紋、中心縮孔和偏析是主要缺陷，常規的質量控制往往採用單體技術解決某一確定種類的質量缺陷,綜合質量控制難以統籌兼顧和前後協調。針對連鑄過程的多場強耦合、強動態、多變數、多目標特點，對各個單體技術進行協調最佳化控制，是實現鑄坯內部綜合質量的提高的關鍵。.本研究擬在前期單體控制技術研究的基礎上，通過分析並簡化鋼水凝固過程多物理場耦合關係，建立在結晶器和凝固末端複合電磁攪拌下的熱-流-磁-質連鑄坯凝固過程的機理耦合模型，並研究其快速求解方法；基於相關分析法分析各缺陷質量指標與各過程參數的關係，結合機理模型建立內部質量指標判據；建立基於耦合場模型的多目標協調最佳化體系結構，提出基於軟測量模型的自適應動態二冷控制和基於數據的案例推理控制相融合控制策略；最後，進行連鑄工業現場的實時線上控制研究。
結題摘要
高碳鋼是我國鋼鐵工業重點發展的高附加值產品，產品開發和質量升級對鋼鐵企業提高競爭力具有重要意義。高碳鋼連鑄坯存在的內部裂紋、中心縮孔和偏析等多種缺陷，由於其形成機理各不相同，甚至相悖，單體控制技術難以統籌兼顧產品綜合質量。針對連鑄過程多場耦合、強動態、多變數、多目標的特點，對各個單體技術進行協調最佳化控制，是實現鑄坯內部綜合質量提高的關鍵。 研究內容按四部分展開：首先，連鑄凝固過程多物理場耦合模型的建立與求解。從研究連鑄熱-流-磁-質四場耦合模型入手，理清各物理場之間的耦合關係，採用相混合統一模型化求解凝固多相變化造成多域建模及其邊界跟蹤難題，制定了耦合模型的分解建模策略。其次，建立了連鑄坯高碳鋼內部質量指標模型。基於連鑄凝固過程多物理場耦合模型，建立起裂紋判據、縮孔判據和中心偏析判據及其相應集總參數的指標模型。第三，連鑄高碳鋼內部質量多目標協調最佳化與控制策略。建立包括鑄坯質量多目標協調最佳化級、最佳化控制級和基礎自動化控制級的三層系統結構。其中作為應對中心偏析缺陷控制的主要環節，對末端電磁攪拌的電流和頻率的最佳化問題展開了研究。最後，工業現場的連鑄過程實時線上控制研究。基於非均勻變格線及變時間步長的計算法解決模型的實時性，針對穩態生產和非穩態生產條件提出了控制系統結構和控制算法。 重要結果和意義主要體現在兩個方面：一是為目前類似的多物理場耦合模型求解以及多種類缺陷的質量綜合控制提供了一條可供參考的思路和研究方法。二是試驗證明了該項研究可以較大地提升產品質量。某現場套用6個月效果：65#鋼的縮孔缺陷大於1.0級的產品從17%減少到2%，中心偏析大於1.0級的產品從22%減少到7%。
