板坯连铸开浇非稳态过程控制研究与优化

《板坯连铸开浇非稳态过程控制研究与优化》是一篇探讨板坯连铸过程中开浇阶段非稳态行为及其控制方法的学术论文。该论文旨在分析板坯连铸在开浇阶段出现的温度、流动和凝固等非稳态现象，并提出相应的优化策略，以提高连铸工艺的稳定性和产品质量。

板坯连铸是钢铁生产中的关键环节，其质量直接影响后续轧制工艺和最终产品的性能。然而，在开浇阶段，由于钢水从中间包流入结晶器的初始阶段，系统处于非稳态运行状态，容易引发诸如冷隔、裂纹、夹杂等问题。因此，对这一阶段的控制和优化具有重要意义。

论文首先介绍了板坯连铸的基本原理和工艺流程，重点分析了开浇阶段的特点。开浇阶段是指钢水开始注入结晶器的初始阶段，此时钢水的流速、温度分布以及结晶器内的液面波动都处于动态变化中。这些因素可能导致钢水在结晶器内形成不均匀的凝固结构，从而影响铸坯的质量。

为了深入研究开浇阶段的非稳态行为，论文采用了数值模拟和实验验证相结合的方法。通过建立三维瞬态传热和流动模型，对开浇阶段的钢水流动、温度场和凝固过程进行了仿真分析。同时，利用工业现场的数据对模型进行校验，确保模拟结果的准确性。

论文的研究结果表明，开浇阶段的非稳态行为主要受到钢水流量、温度梯度和结晶器冷却条件的影响。其中，钢水流量的波动会直接导致液面高度的变化，进而影响凝固前沿的稳定性。此外，温度梯度的变化也会影响钢水的流动路径和凝固速度，从而影响铸坯的内部结构。

针对上述问题，论文提出了多项优化措施。首先，改进中间包的钢水分配系统，使钢水能够更均匀地进入结晶器，减少局部过冷或过热的现象。其次，优化结晶器的冷却系统，通过调节冷却水量和冷却强度，实现对铸坯表面温度的精确控制。此外，论文还建议采用先进的控制算法，如模糊控制和自适应控制，以提高系统的响应速度和控制精度。

论文进一步探讨了不同工艺参数对开浇阶段非稳态行为的影响。例如，钢水的初始温度、浇注速度、结晶器的倾斜角度等因素都会对开浇阶段的稳定性产生重要影响。通过调整这些参数，可以有效改善钢水在结晶器内的流动状态，降低缺陷发生的概率。

在实际应用方面，论文结合某钢铁企业的连铸生产线进行了案例分析。通过对实际生产数据的采集和分析，验证了所提出的优化措施的有效性。结果表明，经过优化后的开浇阶段，铸坯的表面质量和内部结构得到了明显改善，同时减少了因非稳态行为导致的废品率。

综上所述，《板坯连铸开浇非稳态过程控制研究与优化》论文通过理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方式，深入研究了板坯连铸开浇阶段的非稳态行为，并提出了有效的控制和优化策略。该研究不仅为提高连铸工艺的稳定性提供了理论支持，也为实际生产中的技术改进提供了参考依据。