连铸二冷配水工艺研究与优化

• 作 者: 张亦弛
• 出 处: 渤海大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 连铸 二次冷却 自适应 混沌粒子群算法 非均匀性

连铸过程作为冶金生产中的重要一环,其先进性和高效性一直是钢铁企业提高生产效率、优化产品质量以及增强市场竞争力重要保障。而连铸过程中的二次冷却工艺作为连铸的核心工艺,会直接影响到铸坯的凝固过程及缺陷的产生。因此,连铸二次冷却控制工艺的优化研究对于提高生产线自动化、智能化水平,促进企业生产结构改革,提高铸机产能,减少铸坯缺陷以及满足可持续发展战略要求有着重要的意义。首先,以板坯连铸为研究对象,结合凝固与传热理论建立了相应的凝固传热模型以模拟铸坯实际生产过程中的冷却凝固过程。综合考虑导热系数、比热容和固液相线温度等物性参数,建立了二维凝固传热数学模型,并采用有限差分法进行模型求解,为之后的二冷配水工艺优化研究提供了基础。其次,针对标准粒子群算法的早熟收敛、全局寻优能力弱的问题,提出了一种新的自适应混沌粒子群(ACPSO)算法,该方法通过引入立方映射来产生混沌序列构成混沌粒子群算法,并对算法惯性权重的选取进行动态自适应处理来解决传统算法局部早熟等问题并且明显加快了收敛速度。并与其他两种方法(PSO、CFPSO)进行对比验证,表明了本文算法在对于复杂非线性问题的处理时的优越性。再次,在综合考虑目标温度、温度限制、温升/温降速率、鼓肚限制、冷却水量与拉坯速度等冶金准则和浇铸工艺的前提下,利用改进的自适应混沌粒子群算法对二冷配水进行优化,通过优化后的冷却水量、表面温度以及收敛速度的比较,验证了本文自适应混沌粒子群算法在二次冷却工艺优化中的良好表现。最后,对连铸二冷喷淋的非均匀性问题展开研究。结合二冷喷嘴的冷态性能和铸坯的凝固传热特性对二冷喷嘴的选型与布局进行优化处理。通过仿真分析证明了优化之后铸坯的温度波动有着较为显著的改良效果,验证了本文铸坯喷淋均匀性改善方法的可行性和有效性。