計算機在冶金中應用-連鑄過程教學教案.ppt

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計算機在冶金中應用連鑄過程中計算機系統1、連續鑄鋼工藝設備概述1-鋼包;2-中間罐;3-結晶器;4-二次冷卻裝置;5-振動裝置;6-鑄坯;7-運輸輥道;8-切割設備;9-拉坯矯直機 2、作用與目的使用計算機目得--實現連鑄連軋的條件: 軋機的小時生產能力與煉鋼、連鑄的能力相符; 連鑄坯的尺寸、溫度與軋制產品及軋機要求相匹配; 要有生產高溫無缺陷鑄坯技術,無需清理的無缺陷鑄坯達到90%以上; 建立一個一體化的鋼-鑄-軋的生產管理、生產調度和質量保證。過程計算機作用: 優化設定 良好的質量判定 數學模型及人工智能應用 及時的通信聯絡3、計算機系統結構計劃系統1)生產計劃編制與實施2)生產計劃評價和調整 生產調度系統運轉設備監視操作和生產狀況 操作管理系統信息收集和處理質量跟蹤和鑒別設備預防性故障診斷和維護4、連鑄過程計算機主要功能 1)數據采集與處理(1)與出鋼鋼號有關數據 出鋼溫度和時刻、鋼水重量; 鋼水品質異常代碼、鋼水成分,爐次確定報告;(2)與鋼水包有關數據 轉爐號、鋼水包號滑動水口直徑、塞棒次數、鋼水包到達時間、鋼水溫度及測溫時間等;(3)與中間包有關數據 中間包號和形式、使用次數、預熱時間,預熱溫度(4)與結晶器有關數據 結晶器號碼、使用次數、結晶器四周銅板厚度和各自編號;(5)與連鑄號有關數據 鋼水包開澆日期、連鑄機號、預定出鋼記號、決定出鋼記號; 爐況實績,包括出鋼溫度及測溫時間、鋼水重量和渣量; 鋼水處理實績,包括鋼水到達和離開處理站時刻,處理開始和終了時刻,處理時間和溫度; 交換中間包數據,交換時刻和交換時的總鑄造長度; 操作時刻及時間,鋼水包開澆及終了時刻、澆鑄時間; 澆鑄長度 澆鑄速度 保護渣數據:品名與使用量 多爐連澆數據,一個澆鑄周期中預訂和實際的多爐連澆包數; 結晶器數據:結晶器平均震動數、振幅、冷卻水量、進出口溫度及溫差 重量:鋼水重量、合格坯重量、廢鋼量、鑄坯數量及收得率; 二次冷卻水數據:每區噴水量、噴水方式及氣水比; 切割實績數據:鑄坯號、鑄坯尺寸、重量、表面溫度等。對應結晶器號收集數據結晶器 準備結晶器 到位中間包準備中間包到位 輸入鑄造計劃收集中間 包數據鑄造計劃鋼水包注入開始開始鑄造鋼水包注入結束下一鋼水包注入開始最末鋼水包注入結束中間包注入結束時間鑄坯對鑄造長時間進行數據收集切割實績的數據收集出鋼測溫鋼水處理鋼水包數據收集 出鋼鋼號的數據收集 對連鑄號進行數據收集數據采集范圍和時間 2)生產過程控制動態模型控制方式: 以在線數學模型運算結果來執行控制 模型包括根據鑄坯厚度、溫度計算消除應力的壓縮澆鑄模型,根據目標溫度進行鑄坯過程控制的二次冷卻模型,切割控制模型和質量異常判斷模型等;預設定控制方式:由過程計算機對某些由基礎自動化級執行的控制系統進行設定 3)數據顯示公共畫面:菜單,計算機再啟動,數據設定工藝流程畫面:CRT數據處理畫面:各過程數據設定值,通道數學模型計算結果及設定控制畫面工藝參數畫面:時間系列曲線,趨勢曲線,歷史數據曲線信息及處理實績畫面:連鑄作業順序等各類報表畫面5、連鑄過程控制模型及人工智能的應用 5.1 質量控制系統模型 質量控制模型中包括的主要變量有:中間包鋼水溫度、中間包鋼水液位、結晶器振動參數、結晶器攪拌參數、一冷水溫度差、拉速、二冷水量、二冷水壓力流量比值、鑄坯溫度、牽引輥壓力、矯直輥壓力等。 具體的方法是在鑄造過程中,QCS模型將鑄流分成長度為100mm的許多小段,利用牽引輥編碼器對鑄流的跟蹤,將所有過程變量分配到各自起作用的位置中。當一段鑄流完成剪切之后,就對與該鑄坯各部分有關的所有過程變量實際值與設定值進行比較,得到最小值、最大值、最大變化率及時間值等 判斷: 如果T > T set,則認為過程變量超出范圍,并對相關鑄坯做出標記; 如果T < T set,則認為過程變量正常。 5.2 拉坯速度優化模型 拉坯速度優化模型用于計算連鑄機每一流的拉坯速度以及澆完整包鋼水所需的澆鑄時間。所需參數包括:鋼密度、鋼水溫度、鋼包實際重量、各流的實際澆鑄速度、各流的結晶器大小、使用中的鑄流大小等。 為了防止出現錯誤,在下述情況下對拉速進行濾波: (1)多爐連澆時在第一爐起動階段,10min之內不進行拉速計算; (2)拉速連續變化,所以計算時采用前一分鐘的平均拉速; (3)如果某一鑄流停止拉坯不超過5min,則認為是臨時停機,并保持該鑄流此前的最新有效拉速。 另外,所有的時間常數都在冶金數據庫中的參數寄存器中有定義,必要時可對其進行修改。5.3 切割優化模型 目的: 切割優化模型是為了自動實現最小鋼損失而根據生產程序命令對鑄坯切割動作進行監控的一種措施 功能: (1)查詢來自一級自動化系統的請求,由時間或事件觸發,如鋼包水口打開、澆流起動或鑄坯切割等事件。 (2)從現場獲取過程變量(如鑄坯拉出長度等)。 (3)從生產數據庫讀取生產程序表和剪切程序表。 (4)確定下一段鑄坯的最佳切割長度。 (5)將最佳切割長度送往一級自動化系統。 切割模型計算中用到的數據 : (1)生產程序中的切割程序; (2)系統獲得的連鑄過程工藝條件(各流的長度、露出的鑄坯長度、上次切割的長度以及諸如結晶器中無鋼水、鑄流暫停、質量分離點等開關信號); (3)由冶金數據庫中得到的模型計算參數和連鑄過程表列,即優化切割模型結構配置、切尾長度等。 5.4 二冷水控制模型 二次冷卻水控制模型從現場讀取溫度數據,并將其與二級系統提供的目標溫度的偏差經過PID運算后得到水流量的參考值,然后根據流量一拉速模型對冷卻水量進行調節: Q = k1s + k2s+ k3 其中,k1、k2、k3為常數,由拉速、鋼種、鑄坯斷面尺寸以及鋼水溫度等因素決定;s代表鑄坯的有效移動速度,它是通過對鑄坯生長時間進行跟蹤而計算得到的。跟蹤時將二冷區的鑄流等分成許多小段,用一組緩沖器單元分別記錄各鑄坯段的生長時間,當鑄流每移動一個段長的距離時,就對緩沖器各字節中的鑄坯生長時間進行一次刷新,且鑄坯生長時間序列前移一步。為了防止閉環控制器漂移,在下列情況下PLC將停止PID控制器的積分作用: (1)鑄坯表面溫度低于800℃; (2)牽引電機停機; (3)所有冷卻回路的水流都沒有達到目標流量。
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