基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法技术

本发明专利技术公开了基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，涉及一种连铸机设备智能运维系统，包括T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉坯阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；能够实现通过现场仪表监控数据指导连铸机温度场、浓度场、应力场耦合计算模型进行动态模拟计算，模拟铸坯凝固过程的温度、浓度、应力变化情况，模拟计算结果给出连铸机各设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等，进一步给出各设备的寿命预测，指导设备运维。

【技术实现步骤摘要】
基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法
本专利技术涉及一种连铸机设备智能运维方法，具体为一种基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法。
技术介绍
在现代连铸坯生产过程中，钢水通过钢包流入中间罐，从中间罐注入结晶器，经过一次冷却、二次冷却最终凝固成连铸坯；在整个凝固过程中，钢水温度、保护浇铸状态、结晶器振动参数、保护渣类型、一冷二冷水量、扇形段辊缝等一系列工艺参数对连铸坯在经过连铸机的过程中的传热、摩擦力、应力变形、拉坯阻力等产生巨大的影响，同时，根据能量守恒和作用力与反作用力的原理，这也将对结晶器和扇形段设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等起决定性作用，从而进一步影响设备的寿命；因此，急需一套可以根据连铸工艺条件参数进行连铸机设备寿命预测，指导连铸机设备运维的智能运维系统。目前部分钢铁企业正在使用的连铸机运维系统，是通过对中间罐、结晶器、振动台、扇形段、拉矫机、辊道等设备的使用时间进行统计，并根据经验制定下线规则，在设备寿命到达经验值时，指导设备下线检查和修复；目前的连铸机运维系统，是基于长期生产的经验数据，不考虑连铸机的实际使用情况，不同使用状态、不同生产频率、不同的产品工艺条件下，连铸机的各设备寿命可能跟规定的下线寿命产生巨大差异，造成大部分设备下线检查维修的时间大大小于其实际寿命；而部分特殊情况下，设备由于生产参数或事故状态，寿命远小于规定的使用寿命。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，能够实现通过现场仪表监控数据指导连铸机温度场、浓度场、应力场耦合计算模型进行动态模拟计算，模拟铸坯凝固过程的温度、浓度、应力变化情况，模拟计算结果给出连铸机各设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等，进一步给出各设备的寿命预测，指导设备运维。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，包括如下步骤：T1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；T5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；T6、指导设备下线检修和修复。优选的，所述步骤T3中，计算铸坯温度分布的能量守恒控制方程为：式中：Vcast为拉坯速度，m/s；ρ为密度，kg/m3；ρs为固相密度，kg/m3；ρl为液相密度，kg/m3；cP为定压比热，J/(kg·K)；T为温度，K；keff为有效导热系数，W/(m·K)；S1为内热源，W/m3。优选的，所述步骤T2中，计算铸坯应力场的公式为：有益效果本专利技术提供了基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法。与现有技术相比具备以下有益效果：基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，能够实现通过现场仪表监控数据指导连铸机温度场、浓度场、应力场耦合计算模型进行动态模拟计算，模拟铸坯凝固过程的温度、浓度、应力变化情况，模拟计算结果给出连铸机各设备的温度变化、摩擦损坏、应力状态等，进一步给出各设备的寿命预测，指导设备运维。附图说明图1为本专利技术控制流程示意框图；图2为本专利技术动态计算的温度曲线结果示意图；图3为本专利技术结晶器温度的计算结果示意图；图4为本专利技术扇形段辊子和轴承载荷计算的结果示意图；图5为本专利技术为拉坯阻力计算结果示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，包括如下步骤：T1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；计算铸坯温度分布的能量守恒控制方程为：式中：Vcast为拉坯速度，m/s；ρ为密度，kg/m3；ρs为固相密度，kg/m3；ρl为液相密度，kg/m3；cP为定压比热，J/(kg·K)；T为温度，K；keff为有效导热系数，W/(m·K)；S1为内热源，W/m3；计算铸坯应力场的公式为：T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；T5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；T6、指导设备下线检修和修复。参见图1，某连铸机使用基于凝固过程数值模拟的连铸机设备系统，先根据该连铸机实时生产的钢种、过热度、一冷二冷水量、振动、热坯压力等工艺参数；参见图2，代入数值模拟系统进行温度场计算；参见图3、图4，根据温度场和应力场计算的结果，计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉坯阻力等；根据这些结果预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架等设备的实际实用寿命，指导设备下线检修和修复。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，其特征在于，包括如下步骤：/nT1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；/nT2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；/nT3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；/nT4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；/nT5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；/nT6、指导设备下线检修和修复。/n

【技术特征摘要】
1.基于凝固过程数值模拟的连铸机设备智能运维方法，其特征在于，包括如下步骤：
T1、采集连铸坯在生产过程中实时的工艺参数；
T2、建立连铸机的一冷、二冷温度场计算模型；
T3、根据步骤T2所建立的模型，计算铸坯的温度场和应力场；
T4、根据步骤T3动态的温度场和应力场结果计算结晶器的温度场、扇形段支撑辊的挠度和轴承动态载荷、连铸机的拉胚阻力、扇形段承受的弯曲和矫直反应力；
T5、根据步骤T4的计算结果，预测结晶器铜板、扇形段支撑辊与轴承、电机减速机、扇形段框架设备的实际使用寿命；
T6、指导设备下线检修和修复。

【专利技术属性】
技术研发人员：张焕鑫，
申请(专利权)人：麦特勒智能科技张家港有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32