论文部分内容阅读
漏钢是连铸生产过程中最严重的事故之一。通过安装在结晶器铜板上的热电偶可以检测结晶器铜板的温度,从而实现对结晶器的温度监控,并对漏钢进行预报。这种系统存在其固有的缺点,它仅依据热电偶测量值进行漏钢预报,而没有考虑到整个结晶器的温度分布情况,从而影响了漏钢预报效果。结晶器是连铸生产中最重要的设备之一,铸坯质量与结晶器的传热及温度场有直接关系。在保证生产安全的前提下,为了提高铸坯质量,就必须对结晶器温度场进行深入地研究。本文以板坯连铸机结晶器作为研究对象,通过分析结晶器铜板的传热原理,建立结晶器温度场数学模型,用虚拟仪器工具LabVIEW和有限元分析软件ANSYS开发结晶器温度场可视化系统,该系统实现了现场温度数据的实时采集与ANSYS温度场实时数值计算相结合,为漏钢预报系统提供更为有效的辅助判断手段。本文主要包括结晶器温度场数学模型重建、虚拟仪器数据采集系统设计、结晶器温度场的有限元求解、温度场可视化系统设计及系统运行结果与分析五个部分。第一部分,通过分析结晶器铜板的传热原理,建立了结晶器温度场热传导模型,并确定了初始条件和边界条件以及铸坯的物性参数。第二部分,数据采集系统的设计主要包括LabVIEW数据采集、数据存储和写APDL文件三部分。在这个部分中,数据采集模块负责采集结晶器铜板内热电偶温度数据,而数据存储模块则对数据采集模块采集到的数据进行存储,同时LabVIEW把采集到的热电偶温度数据以变量的形式写入到APDL文件中。第三部分,结晶器温度场的有限元求解,这部分主要介绍了结晶器温度场的求解方法,并把采集到的热电偶数据和初始条件及边界条件作为载荷加载到结晶器温度场数学模型中进行有限元分析。第四部分,结晶器温度场可视化系统设计,根据温度场模型的有限元求解结果,利用软件工具LabVIEW实现结晶器温度场可视化。第五部分,对不同拉速下的结晶器内部温度场进行分析,得出在不同拉速下结晶器内部温度场的分布规律。结晶器温度场可视化系统弥补了漏钢预报系统的不足。同时,为操作者提供了一种更直观的观察结晶器运行状况的方法。从而能够更好的了解结晶器内部的状况,可以更有效地控制连铸生产。