连续铸造机的二次冷却控制方法以及二次冷却控制装置

摘要

本发明的主要目的在于提供一种能够提高将铸坯整体的表面温度控制为预先决定的目标温度时的精度的连续铸造机的二次冷却控制方法。本发明具有铸坯表面温度测定工序、铸造速度掌握工序、跟踪面设定工序、铸坯目标温度设定工序、温度固相率估计工序、热传递系数估计工序、传热凝固模型参数修正工序、将来预测面设定工序、将来预测工序、将来温度影响系数预测工序、铸坯表面参照温度计算工序、最优化问题系数矩阵计算工序、最优化问题求解工序以及冷却水量变更工序，通过在该冷却水量变更工序中重复进行每个冷却区域的冷却水量的变更，来在各跟踪面在铸造中的任意的时刻移动到二次冷却控制对象的冷却区域的出口的期间，将将来预测面在将来预测面位置的铸坯的表面温度控制为铸坯目标温度设定工序中决定的铸坯的表面温度的目标值。

主权项

一种连续铸造机的二次冷却控制方法，将用于冷却从连续铸造机的铸模拉拔出的铸坯的二次冷却带沿所述铸坯的铸造方向分割为多个冷却区域，通过在各冷却区域控制向所述铸坯喷射的冷却水量，来控制所述铸坯的表面温度，该方法的特征在于，包括以下工序：铸坯表面温度测定工序，在所述铸坯的铸造中测定预先决定的铸流内的温度测定点处的所述铸坯的表面温度；铸造速度掌握工序，掌握所述连续铸造机的铸造速度；跟踪面设定工序，在从铸模内熔融金属液面位置至少到二次冷却控制对象的冷却区域的出口为止的区域内，以预先决定的间隔设定作为计算所述铸坯的截面内温度、所述铸坯的表面温度以及所述铸坯的固相率分布的对象的跟踪面；铸坯目标温度设定工序，决定所述跟踪面处的所述铸坯的表面温度的目标值；温度固相率估计工序，在每次随着铸造进行而所述跟踪面向所述铸坯的铸造方向前进预先决定的间隔时，利用基于传热方程式的传热凝固模型计算并更新与所述铸造方向垂直的所述铸坯的截面内的温度、所述铸坯的表面温度以及所述铸坯的固相率分布；热传递系数估计工序，使用包括所述冷却水量在内的铸造条件来计算所述传热凝固模型中使用的所述铸坯的表面的热传递系数；传热凝固模型参数修正工序，使用通过所述铸坯表面温度测定工序测定出的所述铸坯的表面温度与通过所述温度固相率估计工序估计出的所述铸坯的表面温度之差，来修正所述传热凝固模型中的针对铸造条件的参数；将来预测面设定工序，从通过所述跟踪面设定工序设定的所述跟踪面的集合中，沿预先决定的铸造方向以固定的间隔设定将来预测面，该将来预测面用于预测将来时刻的所述铸坯的表面温度、与所述铸造方向垂直的所述铸坯的截面内的温度以及所述铸坯的固相率分布；将来预测工序，在随着铸造进行而任意的所述将来预测面从当前时刻起前进至在其下游侧相邻的将来预测面位置为止的期间内，假定铸造速度从当前时刻起不发生变化，每隔所述将来预测面设定工序中使用的所述间隔，使用所述传热凝固模型来重复预测并更新各个所述将来预测面到达所述将来预测面位置时的所述铸坯的表面温度、与所述铸造方向垂直的所述铸坯的截面内的温度以及所述铸坯的固相率分布；将来温度影响系数预测工序，在每次随着铸造进行而任意的所述将来预测面从当前时刻起前进至在其下游侧相邻的将来预测面位置时，假定铸造速度从当前时刻起不发生变化，预测各所述冷却区域的冷却水量呈阶梯函数状变化的情况下的、各个所述将来预测面到达所述将来预测面位置为止所通过的各跟踪面位置处的所述铸坯的表面温度，求出进行该预测得出的所述铸坯的表面温度与通过所述将来预测工序预测出的所述铸坯的表面温度之间的偏差，使用该偏差求出针对呈阶梯函数状变化的所述冷却水量的变化影响系数；铸坯表面参照温度计算工序，计算根据时间决定的参照目标温度，该参照目标温度是通过所述铸坯目标温度设定工序设定的所述铸坯的表面温度的目标值与通过所述将来温度影响系数预测工序预测出的所述将来预测面到达所述将来预测面位置的时间点的所述铸坯的表面温度的预测值之间的值；最优化问题系数矩阵计算工序，将当前时刻的各所述冷却区域的冷却水量设为决定变量，计算所述将来预测工序和所述将来温度影响系数预测工序各工序中各个所述将来预测面所通过的各将来预测面位置处的将来温度影响系数以及通过所述铸坯表面参照温度计算工序计算出的所述参照目标温度与通过所述将来预测工序预测出的所述铸坯的表面温度之间的偏差，设为使对各个所述将来预测面计算出的该偏差之和最小化的最优化问题的二次规划问题，计算该二次规划问题中的针对决定变量的系数矩阵；最优化问题求解工序，通过以数值求解所述二次规划问题，来求出呈阶梯函数状变化的所述冷却水量的变更量在当前时刻的最优值；以及冷却水量变更工序，通过对当前的冷却区域的冷却水量加上所述最优值，来变更冷却水量，其中，在所述冷却水量变更工序中重复进行所述冷却水量的变更，由此在各跟踪面在铸造中的任意时刻移动到所述二次冷却控制对象的冷却区域的出口的期间内，将所述将来预测面在所述将来预测面位置的所述铸坯的表面温度控制为通过所述铸坯目标温度设定工序决定的所述铸坯的表面温度的目标值。