LF精炼终点钢水温度灰箱预报模型

LF精炼工序在炼钢过程起着调节温度的关键作用,准确预报LF精炼终点钢水温度对实际生产有重要意义.传统的LF精炼预报模型包括机理模型与黑箱模型.机理预报模型能够体现各工艺因素对终点钢水温度的影响,但由于LF精炼传热机理研究尚不完善,依靠机理模型预报终点钢水温度,难以达到预期效果;黑箱预报模型能够准确预报终点钢水温度,但不能反映精炼过程各工艺因素对钢水温度的影响,尤其当生产工艺条件发生改变时,黑箱模型在应用上会受到限制.本文以方大特钢LF精炼炉为研究对象,建立一种机理预报模型与黑箱预报模型(BP神经网络预报模型)相结合的LF精炼终点钢水温度灰箱预报模型.该模型既能反映各工艺因素对终点钢水温度的影响,又能准确预测终点钢水温度,其终点钢水温度预测误差在±5℃以内的命中率可以达到95%以上.     

基于MATLAB神经网络的复吹转炉终点氧含量的预报模型

钢水终点氧含量是转炉炼钢的控制目标，它与钢水碳含量、钢水温度等多个变量之间存在着严重的非线性关系。利用MATLAB环境，提出基于BP神经网络的转炉炼钢终点氧含量预报模型，并结合某钢铁企业一座90t转炉的实际数据进行了模型验证。结果表明，该方法收敛速度快，预报精度较高。     

液固相线温差补偿的连铸二冷控制模型

针对连铸生产过程中某些钢种钢水成分波动较大,导致采用传统参数配水模型控制时铸坯表面温度波动较大,尤其是矫直点处铸坯温度很难控制在一个合理稳定范围内的问题,笔者在参数配水控制模型的基础上,考虑了钢水成分变化对液、固相线温度及凝固区间的影响,提出了一种基于液-固相线温差补偿的连铸二冷控制模型。计算了参数配水控制模型和新提出的二冷控制模型在钢水成分发生波动情况下铸坯的温度场,并对两种模型的计算结果进行了分析讨论,结果表明:笔者提出的连铸二冷控制模型,在钢水成分发生波动的情况下能更好地控制矫直点处铸坯的表面温度,进而保证铸坯质量。     

基于时滞BP神经网络的铸坯表面温度预报研究

为了快速准确地计算连铸方坯表面温度,提出了基于时滞BP神经网络的温度预报模型.由于传统的基于机理的模型需要直接求解偏微分方程,导致模型的求解消耗时间过长.为了满足连铸动态控制与优化的需求,研究了连铸方坯的传热机理,根据连铸过程热传导的特点,建立了基于时滞BP神经网络的温度预报模型,以历史时刻的表面温度和当前时刻水量作为神经网络的输入,以下一个时刻表面温度作为神经网络的输出.该模型可以快速预报连铸方坯表面温度的动态变化情况.并且依据某工厂的真实数据进行实验,表面温度的预报最大相对误差小于0.1%,取得了较好的实验结果.该方法可以准确地预报连铸坯的表面温度.     

基于机理模型的影响钢水温度因素研究

RH精炼过程是一套复杂的系统工程,其中影响冶炼过程中钢水温度变化的因素众多,确定影响钢水温度变化的主要因素是建立钢水温度预报模型的基础。以210 t的RH精炼炉为研究对象,结合RH精炼工艺特点并利用传感系统获得的数据,根据热平衡和冶金热力学原理建立机理模型,计算各因素在整个精炼过程中造成钢水温度的变化量,最后分析和比较这些变化量总结出影响钢水温度变化的主要因素为:钢水重量,钢水初温,精炼时间,钢水含氧量,金属铝加入量。相比以往人工采集数据和通过经验分析影响钢水温度因素,该方法有着更充分的科学依据和更准确的结果。     

基于微分进化的钢水温度预报混合模型

针对LF冶炼过程钢水温度预报问题对机理模型进行了分析.将基于微分进化的BP网络引入混合模型,以确定模型中难以准确获得的参数,建立了基于微分进化的钢水温度混合预报模型.模型通过适当时刻变异因子的随机选取和重复进行种群个体初始化的方法,对微分进化算法进行了改进,有效解决了BP网络训练的困难,避免了算法早熟.实验结果表明,混合模型具有较好的预测结果,基本满足了实际生产的需要.     

LF—VD—CC过程中钢液温度控制模型

在分析ＬＦ－ＶＤ－ＣＣ过程各阶段热平衡状况的基础上，开发了ＬＦ－ＶＤ－ＣＣ过程中钢液温度控制模型，用该模型模拟计算了ＬＦ－ＶＤ－ＣＣ过程的温度变化。结果表明，该模型对预报过程钢水温度，计算的命中率较高，可用于工业生产。     

LF-RH工艺生产超低硫钢钢水温度预报模型

根据LF-RH精炼超低硫钢的工艺流程,基于冶金热力学、传热和热量平衡等原理,同时考虑钢包的热状态,建立出钢至浇注过程中的钢水温度预报模型。通过该模型可以得到不同时刻钢水温度和钢包内衬温度的分布曲线。实例验证结果显示,模型计算值与实测值的平均误差为5.6℃,误差在±8℃以内的占87.5%。另外,运用该模型分析了钢包热状态、出钢过程、传运时间、RH真空室内壁温度等因素对钢水温度的影响规律,可为超低硫钢精炼工艺的优化提供参考。     

基于智能技术的温度测量系统的设计

钢水温度是炼钢过程的重要控制指标。目前由于钢水温度过高和钢液、钢渣对测温枪的腐蚀,现有的测量温度的方法无法得到钢水温度的连续变化的信息。针对这种情况,介绍了基于智能技术的钢水温度的软测量方法。应用人工神经元网络BP算法对钢水温度进行初步预报,再根据专家系统知识对一些特殊的情况进行修正,从而获得良好的效果。运行结果表明:采用该测量方法,钢水温度预报的适应性和准确性都得到了显著提高,并且该方法在安全性、操作控制及经济效益等方面具有很大的优越性,具有广阔的发展前景。     

炼钢厂钢包热状态跟踪模型

针对炼钢厂炼钢至连铸全流程,建立了钢包热循环过程钢包热状态跟踪模型,并将包衬温度实测和数值模拟相结合,利用传热反问题修正模型,提高模型的准确度.利用钢包热状态跟踪模型分析了新砌钢包烘烤预热时间、空包时间、离线烘烤时间和包衬侵蚀等因素对钢水温度的影响规律.结果表明:新砌钢包烘烤预热时间从480min增加到780min,可使新包第一次热循环中钢水总温降减少15.6℃;空包时间为540min时,钢水温降比正常周转包增加14.6℃;空包时间越长,离线烘烤减少钢水温降的效果越明显;当空包时间为540min时,进行240min离线烘烤,可使钢水总温降减少11.0℃;包衬侵蚀可使钢水总温降最大增加9.3℃.     

连铸坯直接轧制输送过程中温度场的模拟

结合国内某热轧厂的实际情况,采用有限元方法对连铸坯从连铸机出口到除鳞机入口处的温度场进行模拟计算,研究连铸板坯运送过程中的温度演变规律,通过模拟计算对实现直接轧制的可能性进行了分析,并提出了实现连铸-直接轧制所必需的加热及补热设施,为该厂实现连铸与轧制的直接连接以及与之相应的设备改进等提供了理论依据     

基于粒子群算法的连铸二次冷却区冷却水量的确定

针对连铸过程中影响铸坯内部质量的二冷区冷却水量的确定,提出一种基于粒子群优化水量的新方法.首先应用凝固原理和控制容积方法建立凝固过程数学模型,运用射钉硫印坯壳测厚法对模型进行验证.将冷却过程中的矫直温度,以及在各冷却段的温升温降控制限等作为优化目标,运用粒子群优化人工智能方法优化连铸过程二冷区冷却水量,获得拉速-水量的优化关系曲线.现场实际运用于Q235钢,结果显示,中心裂纹由1.5级降为0.5级,缩孔缺陷降低了7.2%,裂纹缺陷降低了3.6%,获得良好的效果.     

易切削钢连铸工艺开发

随着我国机械工业的迅速发展,易切削钢受到越来越多的关注。为了满足日益发展的机械工业和汽车工业对易切削钢产量和质量的要求,国内外各钢铁企业积极开展提高易切削钢质量的相关工作。通过对易切削钢钢种特性的研究,找出了影响易切削钢连铸工艺顺行的关键环节和影响连铸坯质量的主要因素,在立足于原有冶炼设备和轧制设备,不增加投资的情况下,成功开发了易切削钢连铸工艺。     

工艺参数对棒材粗轧过程晶粒尺寸影响模拟

利用商业有限元分析软件MSC．Marc,建立了轴承钢GCr15棒材六道次粗轧过程的三维有限元模型．借助MSC．Marc的二次开发功能,将轴承钢GCr15的微观组织演变模型与棒材粗轧过程的热力耦合有限元模型相结合,模拟了不同工艺参数下奥氏体晶粒尺寸的演变过程．模拟结果表明,粗轧过程中轧件中心奥氏体的晶粒尺寸随着轧制温度的升高而增大;轧制速度对晶粒尺寸的演交基本没有影响;初始晶粒尺寸和轧辊辊缝的大小对奥氏体晶粒尺寸的演变过程有一定影响,但对六道次粗轧后的晶粒尺寸影响不大．实际工艺参数下模拟得到的轧件内部晶粒尺寸与实测值吻合较好．     

合金钢连铸坯动态凝固过程数值模拟

针对合金钢连铸坯凝固过程中存在的疏松、偏析、裂纹等问题,以现场实际连铸机为研究对象,依据200mm×200mm合金钢的连铸工艺,建立了铸坯凝固传热数学模型,确定了边界条件,初始条件,不同冷却段的表面热流,以及所研究钢种的物性参数·特别是通过把坐标系建在连铸坯之上,解决了计算整个铸坯纵断面上在不同过热度、不同拉速、不同时间、不同位置上动态凝固过程的温度场问题·模拟计算结果与实际铸机上的测试结果吻合较好,从而为调整连铸工艺参数,确定连铸坯末端电磁搅拌器安装位置及电磁参数,提高连铸坯质量找到依据·     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

热轧带钢轧后冷却控制及其自学习方法

热轧带钢轧后冷却过程中卷取温度的控制精度是保证带钢表面质量和板形良好的一个关键因素,因此温度控制精度的核心是冷却过程控制模型的建立,同时新的数学模型应该具有自学习功能以提高控制精度.以此为出发点,建立了具有非线性结构特征的热轧带钢冷却过程控制的数学模型,并对新模型的自学习能力进行了研究,使该模型能够不断地修正其关键参数以提高温度控制精度,从而增强了模型的自适应性.通过对该冷却过程数学模型的现场实际应用,验证了该冷却数学模型的卷取温度控制能够达到较高的精度,为提高带钢产品质量奠定了基础.     

不锈钢模具快速制造技术

为了解决低熔点材料电弧熔射成形模具使用性能差、寿命低等问题,提出电弧熔射成形制作不锈钢模具的方法.以不锈钢材料为研究对象,研究电弧熔射过程中输入参数对飞行熔滴温度和速度的影响,分析熔滴的扁平化过程,并对熔射层的硬度和孔隙率进行测试.实验结果分析表明,雾化气体压力直接影响熔滴的雾化状态,熔滴飞行温度、速度,以及成形质量.随着空气压力的增大,熔滴飞行速度提高,熔射层致密且氧化物质量分数减少,气孔率降低,显微硬度也大大提高.熔射模的预热温度直接影响着熔滴的扁平化状态,从而影响熔射成形质量.     

大型锻件淬冷过程数值模拟与实验验证

为了了解和分析大型锻件在淬火过程中温度和组织场等的变化情况,应用非线性有限元软件MSC.Marc及其二次开发功能建立了二维有限元模型.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得锻件淬火过程1/4截面上瞬态温度场和组织场的变化云图.材料的TTT转变曲线在AutoCAD软件环境下通过开发的程序实现动态调用.以35CrMo钢长圆柱大型锻件为对象,模拟了其淬火过程中温度和组织的转变过程.比较计算得到的温度曲线和实际测量结果表明,两者吻合较好.