專利名稱：板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金連鑄的生產(chǎn)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了連鑄二冷及動(dòng)態(tài)輕 壓下離線仿真系統(tǒng)，用于對(duì)板坯連鑄生產(chǎn)中二次冷卻配水及動(dòng)態(tài)輕壓下具體控制 過程的模擬仿真。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，如輸送天然氣 的管道用鋼、海洋鉆探、平臺(tái)結(jié)構(gòu)用鋼等均要求具有高強(qiáng)度、高韌性、優(yōu)良焊接 性能以及良好抵抗氫致破裂性。連鑄過程中常出現(xiàn)的鑄坯中心偏析和中心疏松等 缺陷將會(huì)嚴(yán)重影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量問題，一直是限制鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量獲得進(jìn)一 步提高的瓶頸問題。為此國(guó)內(nèi)外已采用凝固末端動(dòng)態(tài)輕壓下、凝固末端重壓下、 連續(xù)鍛壓、電磁攪拌、凝固末端強(qiáng)冷等技術(shù)來提高產(chǎn)品質(zhì)量，減小中心偏析和中 心疏松對(duì)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的危害，其中動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)能夠較為有效地消除中心偏 析和中心疏松，該技術(shù)通過在連鑄坯液芯末端附近施加壓力產(chǎn)生一定的壓下量來 補(bǔ)償鑄坯的凝固收縮量，達(dá)到消除中心偏析和疏松的目的。
動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)能夠成功地在線應(yīng)用于連鑄生產(chǎn)過程中的重要前提在于建 立合理可靠的實(shí)時(shí)溫度計(jì)算模型(熱跟蹤模型)、動(dòng)態(tài)二次冷卻配水模型和動(dòng)態(tài) 壓下模型，并結(jié)合連鑄的實(shí)際生產(chǎn)過程，不斷進(jìn)行調(diào)試和過程優(yōu)化，最終確定合 理準(zhǔn)確的工藝模型參數(shù)。該工作建立在實(shí)際生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)之上，在線進(jìn)行調(diào)試 和優(yōu)化必將影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，同時(shí)耗費(fèi)大量的資源、資金和成本，解決 這一問題的有效辦法是通過模擬仿真建立離線仿真系統(tǒng)，直觀定量化地再現(xiàn)連鑄 實(shí)際生產(chǎn)過程，對(duì)過程中主要條件進(jìn)行分析，減小在線調(diào)試的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)大大節(jié) 約成本和資源消耗。
目前，國(guó)內(nèi)己經(jīng)申請(qǐng)的專利一部分主要針對(duì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)輕壓下控制的扇形段設(shè) 備，如專利CN00254878.X, CN200510O98812.5, CN03108436.2, CN03819174.1 ， CN200510042964.3， 一部分主要針對(duì)關(guān)于輕壓下的工藝參數(shù)，如CN02289305.9， CN01122537.8，仿真方面則主要針對(duì)整個(gè)連鑄生產(chǎn)過程的總體工藝流程，如 CN200410009213.7;公開發(fā)表的相關(guān)文章除了上述內(nèi)容外，大多停留在溫度場(chǎng) 計(jì)算及其二次冷卻配水過程的穩(wěn)態(tài)仿真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)，對(duì) 連鑄動(dòng)態(tài)輕壓下及其整套技術(shù)的具體控制過程進(jìn)行仿真模擬，為研究人員和生產(chǎn) 工藝人員提供模擬工具和基礎(chǔ)平臺(tái)，從而為動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的在線應(yīng)用奠定良好 的基礎(chǔ)。相關(guān)人員通過輸入不同的澆注狀態(tài)、流線狀態(tài)、參數(shù)指標(biāo)，可以快速便 捷的模擬板坯連鑄過程中二次冷卻和輕壓下的控制過程，并根據(jù)仿真結(jié)果選擇合 適的控制參數(shù)和工藝過程參數(shù)，為生產(chǎn)過程中的參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化提供了很好的依 據(jù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)，包括 計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)含有模擬器內(nèi)核單元、模型計(jì)算內(nèi)核單元、監(jiān)控顯示單元和 工藝模型參數(shù)設(shè)定單元，其中模擬器內(nèi)核單元結(jié)合連鑄實(shí)際生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)主要 澆注條件過程參數(shù)的模擬仿真；工藝模型參數(shù)設(shè)定單元用于對(duì)模型中的工藝及控 制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；模型計(jì)算內(nèi)核單元結(jié)合模擬澆注條件參數(shù)進(jìn)行工藝模型計(jì)算； 監(jiān)控顯示單元主要完成對(duì)仿真結(jié)果的界面顯示。模擬器內(nèi)核單元和模型計(jì)算內(nèi)核 單元通過共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)數(shù)據(jù)的交互，模型計(jì)算內(nèi)核單元和監(jiān)控顯示單元 通過Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)交互仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，模型計(jì)算內(nèi)核單元和工藝模型參數(shù) 設(shè)定單元通過模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)工藝模型參數(shù)的交互。
模擬器內(nèi)核單元是本發(fā)明的關(guān)鍵，該部分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)板坯連鑄中不同的 生產(chǎn)過程及過程中澆注條件參數(shù)的變化進(jìn)行了模擬，可以對(duì)板坯連鑄生產(chǎn)穩(wěn)態(tài)和 非穩(wěn)態(tài)澆注過程中澆注條件參數(shù)的變化進(jìn)行模擬，真實(shí)還原現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的同時(shí) 方便了離線仿真的操作。模擬器內(nèi)核單元由數(shù)據(jù)初始化模塊、鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊、 澆注條件模擬模塊和過程參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊組成。其中數(shù)據(jù)初始化模塊用于在啟 動(dòng)仿真系統(tǒng)前初始化鋼種、澆注溫度、結(jié)晶器厚度和結(jié)晶器寬度等澆注條件參數(shù)。 鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊模擬連鑄生產(chǎn)過程中不同的鑄機(jī)狀態(tài)，從而可以對(duì)連鑄的不同 生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，為進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)使模型平穩(wěn)的完成非穩(wěn)態(tài)過程過渡提 供了基礎(chǔ)平臺(tái)。鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊包括維護(hù)、插入引錠桿、準(zhǔn)備澆注、開澆、正 常澆注、快換水口、換鋼包、快速更換中間包和終澆。同時(shí)該模塊嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng) 生產(chǎn)操作規(guī)程，具體對(duì)開澆、快換水口、換鋼包、快速更換中間包和終澆這些非 穩(wěn)態(tài)過程中主要澆注條件參數(shù)的變化進(jìn)行模擬。如開澆過程中拉速參數(shù)的變化， 本發(fā)明在開澆過程中對(duì)該參數(shù)變化的模擬嚴(yán)格按照操作規(guī)程中拉速升降設(shè)定曲 線執(zhí)行，盡量真實(shí)地還原了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境。澆注條件模擬模塊模擬了連鑄正常生 產(chǎn)過程中主要澆注條件參數(shù)的變化，如升降拉速、中包溫度變化、結(jié)晶器在線調(diào) 寬等。采用連續(xù)式和間歇式兩種模式實(shí)現(xiàn)對(duì)拉速的升降，滿足離線仿真需要的同 時(shí)，真實(shí)模擬和還原了現(xiàn)場(chǎng)條件下拉速的升降過程。其中連續(xù)式升降模式是為方
便穩(wěn)態(tài)澆注過程中對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化而設(shè)計(jì)的，需要改變拉速時(shí)，只需輸入目標(biāo) 值，拉速便以較大的加速度改變到目標(biāo)值，從而可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成非 穩(wěn)態(tài)過程的變化，使系統(tǒng)快速趨于穩(wěn)定，縮短了離線仿真過程中對(duì)工藝模型參數(shù) 進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化的時(shí)間；間歇式升降是為模擬現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中拉速的實(shí)際升降過 程而設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)場(chǎng)拉速的升降嚴(yán)格按照操作規(guī)程由人工操作，趨勢(shì)呈階梯式變化， 即拉速變化至目標(biāo)拉速過程中，需要在中間的若干過渡拉速穩(wěn)定一段時(shí)間，最終 變化至目標(biāo)值?；谏a(chǎn)過程中對(duì)中包溫度的測(cè)定采用非連續(xù)式測(cè)溫，該模塊對(duì) 中包溫度變化的模擬采用突變的方式，即改變中包溫度時(shí)瞬間變化到目標(biāo)值。與 中包溫度類似，結(jié)晶器寬度、鋼種、冷卻工藝、輥縫工藝等參數(shù)的變化以突變的 方式瞬間變化至目標(biāo)值。過程參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊將模擬的流線狀態(tài)、主要澆注條 件參數(shù)等信息寫入共享內(nèi)存，以供模型計(jì)算內(nèi)核單元使用。上述對(duì)連鑄生產(chǎn)過程 中鑄機(jī)狀態(tài)、主要澆注條件過程參數(shù)的模擬適用于各種不同類型的鑄機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 本發(fā)明的通用性。
模型計(jì)算內(nèi)核單元集成了動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)中最為核心的工藝模型，也是本發(fā) 明的核心。該部分包括過程參數(shù)數(shù)據(jù)接收模塊、動(dòng)態(tài)小單元跟蹤模塊、實(shí)時(shí)溫度 場(chǎng)模型模塊、動(dòng)態(tài)二次冷卻配水模型模塊、動(dòng)態(tài)輕壓下模型模塊、系統(tǒng)日志模塊、 時(shí)間管理模塊和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)布模塊。其中過程參數(shù)數(shù)據(jù)接收模塊通過讀取共 享內(nèi)存獲取生產(chǎn)過程中重要過程參數(shù)的最新信息。連鑄動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)中最為核 心的幾個(gè)工藝模型算法建立在動(dòng)態(tài)跟蹤小單元思想的基礎(chǔ)之上，動(dòng)態(tài)小單元跟蹤 模塊則在該思想的指導(dǎo)下通過離散化處理對(duì)小單元的鋼種、位置、坯齡、平均拉 速、過熱度、受水量進(jìn)行跟蹤，為進(jìn)一步的模型計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。合理精確的實(shí) 時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算模型是制定輕壓下工藝參數(shù)的重要前提，同時(shí)為動(dòng)態(tài)二次冷卻配水 提供表面溫度反饋信號(hào)，使二次冷卻水冷卻效果更加接近鑄坯表面目標(biāo)溫度，實(shí) 時(shí)溫度場(chǎng)模型模塊結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程和流線上所有小單元的信息，經(jīng)過數(shù)學(xué)模擬 計(jì)算，提供鑄坯斷面的溫度分布、坯殼形狀、兩相區(qū)位置計(jì)和凝固末端位置，為 動(dòng)態(tài)二次冷卻配水和動(dòng)態(tài)輕壓下模型奠定了基礎(chǔ)。動(dòng)態(tài)二次冷卻配水模型模塊和 動(dòng)態(tài)輕壓下模型模塊在實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程，經(jīng)過 計(jì)算分別提供流線上各二次冷卻區(qū)的水量設(shè)定和各扇形段的輥縫設(shè)定。系統(tǒng)曰志 模塊記錄了仿真過程中的主要事件和過程數(shù)據(jù)信息，以便進(jìn)一步進(jìn)行分析和研 究。時(shí)間管理模塊實(shí)現(xiàn)在時(shí)間上推進(jìn)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)系統(tǒng)時(shí)鐘和連鑄生產(chǎn) 時(shí)間場(chǎng)景。仿真結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)布模塊通過局域網(wǎng)以多播的形式對(duì)外發(fā)布仿真結(jié)果信 息。
監(jiān)控顯示單元提供了本發(fā)明的可視化界面，通過仿真結(jié)果數(shù)據(jù)接收模塊接收
通過局域網(wǎng)傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息，并通過仿真結(jié)果數(shù)據(jù)顯示模塊更新界面，實(shí)時(shí) 顯示相關(guān)過程數(shù)據(jù)。該部分與其他部分完全分離，完全模塊化，便于本離線仿真 系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)。
工藝模型參數(shù)設(shè)定單元包括溫度場(chǎng)模型參數(shù)模塊、冷卻工藝參數(shù)模塊和輥縫 工藝參數(shù)模塊?？煞謩e通過上述模塊調(diào)整實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算模型中的工藝模型參 數(shù)、與各種二次冷卻配水工藝相關(guān)的模型參數(shù)和與不同輕壓下輥縫控制工藝相關(guān) 的模型參數(shù)，并通過不斷調(diào)試和分析，進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)工藝模型，為動(dòng)態(tài)輕壓下 技術(shù)的在線應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1. 如上所述，模擬器內(nèi)核單元結(jié)合連鑄實(shí)際生產(chǎn)過程對(duì)鑄機(jī)狀態(tài)和主要澆 注條件的模擬，適用于不同類型的連鑄機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中離線仿真系統(tǒng)的 通用性，可以仿真模擬廣泛板坯連鑄生產(chǎn)過程中二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下的具體控 制過程。
2. 本發(fā)明不僅可以對(duì)連鑄生產(chǎn)穩(wěn)態(tài)澆注過程中動(dòng)態(tài)輕壓下的具體實(shí)施過程 進(jìn)行仿真，同時(shí)也對(duì)非穩(wěn)態(tài)澆注過程進(jìn)行了仿真和研究，為進(jìn)一步提高連鑄非穩(wěn) 態(tài)澆注過程中模型計(jì)算的準(zhǔn)確性及平穩(wěn)過渡提供基礎(chǔ)平臺(tái)。
3. 本發(fā)明中模擬器內(nèi)核單元的實(shí)現(xiàn)過程嚴(yán)格依據(jù)連鑄生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程， 整個(gè)模擬過程立足于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過程，保證了本發(fā)明真實(shí)地還原現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì) 動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的在線應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
4. 可以通過鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊對(duì)仿真的連鑄生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使本發(fā)明 可以表現(xiàn)連鑄不同生產(chǎn)過程中動(dòng)態(tài)輕壓下的具體實(shí)施過程，從而為連鑄動(dòng)態(tài)輕壓 下技術(shù)的在線應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
5. 工藝模型參數(shù)設(shè)定單元提供了修改連鑄動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)相關(guān)工藝參數(shù)的 接口，使本發(fā)明可以優(yōu)化現(xiàn)有鋼種動(dòng)態(tài)輕壓下相關(guān)工藝的同時(shí)，具有良好的可擴(kuò) 展性，為開發(fā)新鋼種及其輕壓下相關(guān)工藝提供了模擬工具。


圖1為本發(fā)明中離線仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明模擬器內(nèi)核流程控制框圖
圖3為本發(fā)明中開澆過程拉速升降設(shè)定曲線。
圖4為本發(fā)明中拉速升降控制模式。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，用戶在開始對(duì)板坯連鑄生產(chǎn)中二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下的具體控制 過程進(jìn)行仿真前，根據(jù)分析和研究的結(jié)果，分別通過工藝模型參數(shù)設(shè)定單元4
中的溫度場(chǎng)模型參數(shù)模塊19確定實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算過程的合理工藝參數(shù)、冷卻工 藝參數(shù)模塊20確定合理配套的二次冷卻配水工藝，輥縫工藝參數(shù)模塊21確定動(dòng) 態(tài)輕壓下實(shí)施過程中合理配套的輥縫控制工藝。
對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行^"理的設(shè)定后，參照?qǐng)D2，用戶根據(jù)實(shí)際需要，通過數(shù)據(jù)初 始化模塊5輸入初始化數(shù)據(jù)，并通過鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊6切換鑄機(jī)狀態(tài)控制連鑄 的不同生產(chǎn)過程，在澆鑄條件準(zhǔn)備好后，按照現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程中相應(yīng)非穩(wěn)態(tài)澆注過 程的拉速控制標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)控制升速，對(duì)開澆、快換水口、換鋼包、快速更換中間包 和終澆進(jìn)行控制，經(jīng)判斷，當(dāng)非穩(wěn)態(tài)拉速升降過程完畢則進(jìn)入澆鑄條件判定步驟， 如果改變，則通過澆注條件模擬模塊7改變澆注條件，如果不變，則拉速不變， 改變澆鑄長(zhǎng)度，在拉尾坯狀態(tài)時(shí)則改變尾坯長(zhǎng)度；經(jīng)判斷，當(dāng)非穩(wěn)態(tài)拉速升降過 程沒有結(jié)束，則更新拉速和澆鑄長(zhǎng)度，在拉尾坯狀態(tài)時(shí)則改變尾坯長(zhǎng)度；并通過 過程參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊8發(fā)布過程參數(shù)數(shù)據(jù)。
在模擬器內(nèi)核單元1不斷發(fā)布過程參數(shù)數(shù)據(jù)的同時(shí)，模型計(jì)算內(nèi)核單元2 以設(shè)定的周期進(jìn)行工藝模型計(jì)算。動(dòng)態(tài)小單元跟蹤模塊10根據(jù)過程參數(shù)數(shù)據(jù)接 收模塊9接收的過程參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)小單元進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)模型模塊11、 動(dòng)態(tài)二次冷卻配水模型模塊12和動(dòng)態(tài)輕壓下模型模塊13結(jié)合過程參數(shù)數(shù)據(jù)、生 產(chǎn)過程中流線上小單元信息和各自的工藝模型參數(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行模型計(jì)算。 一個(gè)周 期仿真計(jì)算過程結(jié)束后，通過系統(tǒng)日志模塊14輸出一個(gè)周期內(nèi)發(fā)生的主要事件 和詳細(xì)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，時(shí)間管理模塊15實(shí)現(xiàn)在時(shí)間上推進(jìn)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行， 維護(hù)系統(tǒng)時(shí)鐘和連鑄生產(chǎn)時(shí)間場(chǎng)景。仿真結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)布模塊16通過局域網(wǎng)以多 播的形式對(duì)外發(fā)布仿真過結(jié)果信息。
監(jiān)控顯示單元3與其他部分完全分離，以設(shè)定的周期獨(dú)立運(yùn)行，通過仿真結(jié) 果數(shù)據(jù)接收模塊17不斷讀取通過局域網(wǎng)傳輸?shù)姆抡娼Y(jié)果數(shù)據(jù)信息，并通過仿真 結(jié)果數(shù)據(jù)顯示模塊18更新可視化界面，實(shí)時(shí)顯示仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。
實(shí)施例中的各個(gè)模塊，根據(jù)技術(shù)方案中對(duì)于模塊功能的敘述，都是能夠很容 易獲得，在此就不作贅述。
權(quán)利要求
1、一種板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其特征是計(jì)算機(jī)內(nèi)包含有模擬器內(nèi)核單元，實(shí)現(xiàn)主要澆注條件過程參數(shù)的模擬仿真；工藝模型參數(shù)設(shè)定單元，用于對(duì)模型中的工藝及控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；模型計(jì)算內(nèi)核單元，結(jié)合模擬澆注條件參數(shù)進(jìn)行工藝模型計(jì)算；監(jiān)控顯示單元，主要完成對(duì)仿真結(jié)果的界面顯示；模擬器內(nèi)核單元和模型計(jì)算內(nèi)核單元通過共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)數(shù)據(jù)的交互，模型計(jì)算內(nèi)核單元和監(jiān)控顯示單元通過Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)交互仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，模型計(jì)算內(nèi)核單元和工藝模型參數(shù)設(shè)定單元通過模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)工藝模型參數(shù)的交互。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)， 其特征是，模擬器內(nèi)核單元由數(shù)據(jù)初始化模塊、鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊、澆注條件模 擬模塊和過程參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊組成，其中數(shù)據(jù)初始化模塊用于在啟動(dòng)仿真系統(tǒng) 前初始化鋼種、澆注溫度、結(jié)晶器厚度和結(jié)晶器寬度等澆注條件參數(shù)；鑄機(jī)狀態(tài) 模擬模塊模擬連鑄生產(chǎn)過程中不同的鑄機(jī)狀態(tài)，對(duì)連鑄的不同生產(chǎn)過程進(jìn)行控 制，鑄機(jī)狀態(tài)模擬模塊包括維護(hù)、插入引錠桿、準(zhǔn)備澆注、開澆、正常澆注、快 換水口、換鋼包、快速更換中間包和終澆，具體對(duì)開澆、快換水口、換鋼包、快速更換中間包和終澆這些非穩(wěn)態(tài)過程中主要澆注條件參數(shù)的變化進(jìn)行模擬；澆注 條件模擬模塊模擬了連鑄正常生產(chǎn)過程中主要澆注條件升降拉速、中包溫度變化、結(jié)晶器在線調(diào)寬、鋼種、冷卻工藝、輥縫工藝參數(shù)的變化；過程參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā) 布模塊將模擬的流線狀態(tài)、主要澆注條件參數(shù)信息寫入共享內(nèi)存，供模型計(jì)算內(nèi) 核單元使用。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)， 其特征是，升降拉速的模擬包括連續(xù)式和間歇式兩種模式，其中連續(xù)式升降模式 需要改變拉速時(shí)，只需輸入目標(biāo)值，拉速便以較大的加速度改變到目標(biāo)值，間歇 式升降趨勢(shì)呈階梯式變化，即拉速變化至目標(biāo)拉速過程中，需要在中間的若干過 渡拉速穩(wěn)定一段時(shí)間，最終變化至目標(biāo)值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)，其特征是，對(duì)中包溫度、結(jié)晶器寬度、鋼種、冷卻工藝、輥縫工藝的參數(shù)變化模擬采用突變的方式，瞬間變化到目標(biāo)值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)， 其特征是，模型計(jì)算內(nèi)核單元包括過程參數(shù)數(shù)據(jù)接收模塊、動(dòng)態(tài)小單元跟蹤模塊、 實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)模型模塊、動(dòng)態(tài)二次冷卻配水模型模塊、動(dòng)態(tài)輕壓下模型模塊、系統(tǒng) 日志模塊、時(shí)間管理模塊和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)布模塊；其中過程參數(shù)數(shù)據(jù)接收模塊 通過讀取共享內(nèi)存獲取生產(chǎn)過程中重要過程參數(shù)的最新信息；動(dòng)態(tài)小單元跟蹤模 塊通過離散化處理對(duì)小單元的鋼種、位置、坯齡、平均拉速、過熱度、受水量進(jìn) 行跟蹤，為進(jìn)一步的模型計(jì)算奠定了基礎(chǔ)；實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算模型是制定輕壓下工 藝參數(shù)的重要前提，同時(shí)為動(dòng)態(tài)二次冷卻配水提供表面溫度反饋信號(hào)，使二次冷 卻水冷卻效果更加接近鑄坯表面目標(biāo)溫度，實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)模型模塊結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過 程和流線上所有小單元的信息，經(jīng)過數(shù)學(xué)模擬計(jì)算，提供鑄坯斷面的溫度分布、 坯殼形狀、兩相區(qū)位置計(jì)和凝固末端位置，為動(dòng)態(tài)二次冷卻配水和動(dòng)態(tài)輕壓下模 型奠定了基礎(chǔ)；動(dòng)態(tài)二次冷卻配水模型模塊和動(dòng)態(tài)輕壓下模型模塊在實(shí)時(shí)溫度場(chǎng) 計(jì)算模型的基礎(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)分別提供流線上各二次冷卻區(qū)的水量設(shè)定 和各扇形段的輥縫設(shè)定；系統(tǒng)日志模塊記錄了仿真過程中的主要事件和過程數(shù)據(jù) 信息；時(shí)間管理模塊實(shí)現(xiàn)在時(shí)間上推進(jìn)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)系統(tǒng)時(shí)鐘和連鑄生 產(chǎn)時(shí)間場(chǎng)景；仿真結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)布模塊通過局域網(wǎng)以多播的形式對(duì)外發(fā)布仿真結(jié)果信息c
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)， 其特征是，監(jiān)控顯示單元提供了可視化界面，通過仿真結(jié)果數(shù)據(jù)接收模塊接收通 過局域網(wǎng)傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息，并通過仿真結(jié)果數(shù)據(jù)顯示模塊更新界面，實(shí)時(shí)顯 示相關(guān)過程數(shù)據(jù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)， 其特征是，工藝模型參數(shù)設(shè)定單元包括溫度場(chǎng)模型參數(shù)模塊、冷卻工藝參數(shù)模塊 和輥縫工藝參數(shù)模塊，分別通過上述模塊調(diào)整實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算模型中的工藝模型 參數(shù)、與各種二次冷卻配水工藝相關(guān)的模型參數(shù)和與不同輕壓下輥縫控制工藝相 關(guān)的模型參數(shù)，并不斷調(diào)試優(yōu)化相關(guān)工藝模型。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種板坯連鑄二次冷卻及動(dòng)態(tài)輕壓下離線仿真系統(tǒng)，主要解決在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行動(dòng)態(tài)輕壓下參數(shù)的調(diào)整成本過高的技術(shù)問題。仿真系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)內(nèi)包含有模擬器內(nèi)核單元，實(shí)現(xiàn)主要澆注條件過程參數(shù)的模擬仿真；工藝模型參數(shù)設(shè)定單元，用于對(duì)模型中的工藝及控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；模型計(jì)算內(nèi)核單元，結(jié)合模擬澆注條件參數(shù)進(jìn)行工藝模型計(jì)算；監(jiān)控顯示單元，主要完成對(duì)仿真結(jié)果的界面顯示；模擬器內(nèi)核單元和模型計(jì)算內(nèi)核單元通過共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)數(shù)據(jù)的交互，模型計(jì)算內(nèi)核單元和監(jiān)控顯示單元通過Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)交互仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，模型計(jì)算內(nèi)核單元和工藝模型參數(shù)設(shè)定單元通過模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)工藝模型參數(shù)的交互。本發(fā)明主要用于對(duì)板坯連鑄二次冷卻配水及動(dòng)態(tài)輕壓下具體控制過程的模擬仿真。
文檔編號(hào)G05B17/02GK101169624SQ20061011752
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者朱苗勇, 江中塊, 汪洪峰, 程 祭, 琦 趙, 郭振和 申請(qǐng)人:上海梅山鋼鐵股份有限公司;東北大學(xué)