[发明专利]一种连铸坯感应加热快速自适应温控方法

摘要

本发明公开了一种连铸坯感应加热快速自适应温控方法，本发明提出了一种基于机理模型简化整定的连铸坯感应加热快速自适应温控方法。其中机理模型参照有限元感应加热网格建模方法，考察电磁感应加热整个过程的电磁耦合、涡流生热、以及热传导、热辐射等演变，将机理模型抽象简化为“初始状态”和“最终状态”的映射状态方程，经过1‑2次数据校核，即可整定得到，且该模型具有较高的重复精度，可快速用于实际温控。

主权项

1.一种连铸坯感应加热快速自适应温控方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1：原始数据处理从钢厂连铸连轧产线数据库中获取完整的加热样本数据，包括中频电源直流电压Uin、直流电流Iin、连铸坯出口温度Tout和初始温度Tin，其中中频电源直流电压Uin为控制电压曲线，连铸坯出口温度Tout为输出曲线；根据电流、电压求得输入功率Pin；具体包括以下步骤：步骤1‑1：将中频电源直流电压的上升沿和下降沿之间的功率控制曲线作为输入，而将连铸坯出口温度的上升沿和下降沿之间的温度曲线作为输出；步骤1‑2：利用3δ准则来剔除由于传感器的误测或环境因素引起的尖刺噪声，再利用平滑去除其中的随机噪声；步骤1‑3：对平滑后的数据进行重采样；步骤2：加热模型的建立按照有限元仿真和感应加热过程的电磁学原理建立加热模型；步骤2‑1：将连铸坯按有限元分析方法进行网格划分，将连铸坯的轴向和横截面积上进行网格划分，把划分好之后的每个网格体积作为一个节点单元；步骤2‑2：连铸坯加热过程，考虑涡流生热、传向芯部和尾部的热传导和向外的热辐射，针对每个节点单元的所受的内热源Q、热辐射Qe和热传导Qc建立机理方程；这里，Tijk为轴向第i段、纵向宽为第j段和纵向高为第k段节点的温度，ρ表示材料密度，单位为kg/m3，C表示材料比热容，单位为J/(kg·℃)，vijk为表面节点所在单元的体积，Eijk为第i段表面节点的辐射能量损失速率，Cijk表示第i段表面节点热传导能量损失速率；Qijk为表面节点内热源功率；步骤2‑3：对建立的加热模型进行简化：将加热模型抽象简化为“初始状态”和“最终状态”的映射状态方程：Tout＝Go·Pin+Y0式中，G0为初始温度系数矩阵，Pin为输入功率，连铸坯出口温度Tout，Y0是常数向量，表示输出的零输入响应分量；步骤3：加热模型的整定将数据库中的若干训练样本组代入状态方程，即将输入功率Pin、连铸坯出口温度Tout代入状态方程，并利用遗传算法逐步优化拟合系数矩阵，使得训练样本组平均误差值最小，由此确定初始温度系数矩阵G0；步骤4：加热模型的校验将验证样本代入状态方程，比较连铸坯出口温度Tout和Tmo；误差计算公式为：其中，连铸坯出口温度Tout为连铸坯的实际值，Tmo为连铸坯的模型值；若平均误差在5％以内，加热模型校验通过；如平均误差>5％，则需要更新训练样本和验证样本，重复步骤1‑4；步骤5：基于加热模型的自适应温控方法根据连铸坯初温，按加热模型计算输入功率Pin，用于实际加热控制；其次，检测出口温度是否达标；如达标，继续使用当前模型；如超出终温目标返回步骤1，修正加热模型参数，实现自适应温控。