本发明涉及冶金
技术领域：
，尤其是涉及薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法、装置、计算机设备及计算机存储介质。
背景技术：
：与常规连铸相比，薄带连铸省去了铸锭加热、开坯以及多道次轧制等多道工序，节省了大量人力成本以及能源成本；节省了铸锭铣面的流程，减少了热轧后切头切尾，提高了成材率；占地面积小，设备简单集中，前期投资小；具有独特的亚快速凝固特性，微观组织特殊，性能优越；得到的铸带厚度接近最终产品厚度，对于某些低塑性材料、难加工材料及功能材料的制取存在明显的优势。因为薄带连铸生产工艺的特殊性，为了生产出质量合格，且性能稳定的带钢，需要严格控制生产过程中的各项参数，其中铸带厚度的控制是最为关键的一环。铸带厚度直接决定了最终成品的规格，如果无法精确控制铸带厚度，会造成轧制环节的不稳定，降低产品合格率，最终造成经济损失。在实际的生产过程中，有许多因素的变化都可以对铸带厚度产生影响，如钢水温度、铸辊内部冷却强度、熔池液位、铸辊轧制力、铸辊拉速等。但是并不是所有的因素都适合成为控制铸带厚度的手段。比如钢水温度，调节钢水温度会对带厚产生影响，但是调节钢水温度调节精度差，周期长，且对带厚的影响范围小，温度过高或过低，均会造成铸带出现质量问题。综合考虑之下，调节铸辊拉速能够在保证在对铸带厚度产生明显影响的前提下，同时保证控制的精度，并做到对铸带其他性能产生最小的影响，最适合作为控制铸带厚度的主要手段。现有技术中，提出了通过辊缝动作改变轧制力控制带厚，此方法对带厚的影响区间较小；薄带连铸铸辊轧制力存在工艺窗口，一旦轧制力调节脱离了合适的工艺窗口，会使铸带产生裂纹或缩孔疏松等质量缺陷，造成产品质量不合格；频繁动作铸辊，影响侧封板使用寿命，动作幅度过大甚至可以直接造成侧封板碎裂，导致生产事故。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法、装置、计算机设备及计算机存储介质，主要目的在于将活套值控制在一定范围之内，同时还能够使系统速度变化尽可能地平滑，最大程度上提高生产过程中铸带运行的稳定性。依据本发明一个方面，提供了一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法，该方法包括：根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数；根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数；根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制；利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制；利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制。进一步地，所述根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度，具体包括：根据稳定生产状况下产线单位时间内铸机通钢量与卷取机通钢量相等原则，建立等量关系式；根据所述等量关系式，反算熔池内原始坯壳厚度。进一步地，所述等量关系式中记录有密度参数，所述密度参数的计算过程包括：通过采集钢带在预设位置的目标温度和特定温度下的密度参数，结合钢带的膨胀系数，计算钢带在目标温度下的密度参数。进一步地，所述根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数，具体包括：利用铸机熔池内原始铸带厚度符合凝固平方根定律的特点，建立原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系；根据所述原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系，计算当前铸辊的凝固系数。进一步地，所述根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速，具体包括：根据钢带在轧机前夹送辊处的厚度和轧制后产品厚度、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算当前稳态下铸辊压下率；根据目标铸带厚度、当前稳态下铸辊压下率、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算目标原始坯壳厚度；根据所述凝固系数和所述目标原始坯壳厚度，确定当前的目标拉速。进一步地，所述根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数，包括：利用铸辊辊缝处钢带流量和布流包向熔池内钢液流量满足的第一预设等式，根据布流包内钢液实时温度计算布流包内钢液密度；根据所述布流包内钢液密度对预设等式进行整理，计算当前布流包的流量系数。进一步地，所述根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度，具体包括：利用不同布流包液位下布流包流量系数相同、不同铸辊拉速下铸机压下率相同，建立第二预设等式；将所述熔池内原始坯壳厚度带入所述第二预设等式，计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度；根据所述目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度与当前时刻布流包内钢液液位高度所形成的差值，确定布流包内液位的调节幅度。进一步地，所述利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制，具体包括：以塞棒抬起高度为输出，以布流包目标液位为目标值，以计算后的布流包实际液位为反馈值，预先设计布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围；通过对所述布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围进行调整，对布流包内液位进行控制。进一步地，所述利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制，具体包括：以布流包目标液位为输出，以铸辊目标拉速为目标值，以铸辊实际拉速为反馈值，预先设计铸辊拉速pid控制器中控制参数的取值范围；通过计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对铸辊拉速进行控制。进一步地，所述利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制，具体包括：以铸辊目标拉速为输出，以目标铸带厚度为目标值，以当前实际铸带厚度为反馈值，预先设计铸带厚度pid控制器中控制参数的取值范围；通过计算铸机目标拉速作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对产品铸带厚度进行控制。依据本发明另一个方面，提供了一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制装置，所述装置包括：第一计算单元，用于根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；第二计算单元，用于根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数；第一确定单元，用于根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；第三计算单元，用于根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数；第二确定单元，用于根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；第一控制单元，用于利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制；第二控制单元，用于利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制；第三控制单元，用于利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制。进一步地，所述第一计算单元，具体用于根据稳定生产状况下产线单位时间内铸机通钢量与卷取机通钢量相等原则，建立等量关系式；根据所述等量关系式，反算熔池内原始坯壳厚度。进一步地，所述第一计算单元，具体还用于所述等量关系式中记录有密度参数，所述密度参数的计算过程包括：通过采集钢带在预设位置的目标温度和特定温度下的密度参数，结合钢带的膨胀系数，计算钢带在目标温度下的密度参数。进一步地，所述第二计算单元，具体用于利用铸机熔池内原始铸带厚度符合凝固平方根定律的特点，建立原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系；根据所述原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系，计算当前铸辊的凝固系数。进一步地，所述第一确定单元，具体用于根据钢带在轧机前夹送辊处的厚度和轧制后产品厚度、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算当前稳态下铸辊压下率；根据目标铸带厚度、当前稳态下铸辊压下率、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算目标原始坯壳厚度；根据所述凝固系数和所述目标原始坯壳厚度，确定当前的目标拉速。进一步地，所述第三计算单元，具体用于利用铸辊辊缝处钢带流量和布流包向熔池内钢液流量满足的第一预设等式，根据布流包内钢液实时温度计算布流包内钢液密度；根据所述布流包内钢液密度对预设等式进行整理，计算当前布流包的流量系数。进一步地，所述第二确定单元，具体用于利用不同布流包液位下布流包流量系数相同、不同铸辊拉速下铸机压下率相同，建立第二预设等式；将所述熔池内原始坯壳厚度带入所述第二预设等式，计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度；根据所述目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度与当前时刻布流包内钢液液位高度所形成的差值，确定布流包内液位的调节幅度。进一步地，所述第一控制单元，具体用于以塞棒抬起高度为输出，以布流包目标液位为目标值，以计算后的布流包实际液位为反馈值，预先设计布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围；通过对所述布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围进行调整，对布流包内液位进行控制。进一步地，所述第二控制单元，具体用于以布流包目标液位为输出，以铸辊目标拉速为目标值，以铸辊实际拉速为反馈值，预先设计铸辊拉速pid控制器中控制参数的取值范围；通过计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对铸辊拉速进行控制。进一步地，所述第三控制单元，具体用于以铸辊目标拉速为输出，以目标铸带厚度为目标值，以当前实际铸带厚度为反馈值，预先设计铸带厚度pid控制器中控制参数的取值范围；通过计算铸机目标拉速作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对产品铸带厚度进行控制。依据本发明又一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法的步骤。依据本发明再一个方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法的步骤。借由上述技术方案，本发明提供一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法及装置，与现有技术中通过辊缝动作改变轧制力控制带厚，从而对薄带连铸铸机拉速与铸带厚度进行控制的方法相比，根据稳态下的产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；根据原始坯壳厚度，计算当前铸辊的凝固系数；根据凝固系数与目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；根据稳态下的产线实际通钢量，计算当前布流包的流量系数；根据当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；设计布流包液位pid控制器，通过控制中包塞棒位置，达到精确控制布流包内液位的目的；设计铸辊拉速pid控制器，通过控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，达到精确控制铸辊拉速的目的；设计铸带厚度pid控制器，通过控制铸辊拉速，达到精确控制产品铸带厚度的目的。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了本发明实施例提供的一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法流程示意图；图2示出了本发明实施例提供的产线测温点示意图；图3示出了本发明实施例提供的塞棒与水口接触示意图；图4示出了本发明实施例提供的圆台侧面积示意图；图5示出了本发明实施例提供的圆台计算相关变量示意图；图6示出了本发明实施例提供的整体控制逻辑图；图7示出了本发明实施例提供的布流包液位控制效果图；图8示出了本发明实施例提供的铸辊拉速控制效果图；图9示出了本发明实施例提供的铸带厚度控制效果图；图10示出了本发明实施例提供的一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制装置结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本发明实施例提供了一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法，该方法根据产线稳态下的流量平衡原则，计算原始铸带厚度、铸辊冷却系数、布流包流量系数，并进一步计算目标带厚对应的目标辊速，以及目标辊速对应的布流包目标液位。根据计算结果，设计相应的pid控制器：通过控制塞棒位置，结合布流包重量与液位转化计算环节，将布流包内钢水液位控制在设定位置；通过调整布流包内钢水液位，结合熔池液位控制环节，将铸辊拉速控制在设定值；通过调整铸辊设定拉速，最终将铸带厚度稳定在目标值。本发明所应用的自动化系统，包括塞棒伺服机构、布流包称重系统、钢液连续测温装置、红外高温计、plc控制器、人机交互界面(hmi)，以及变频传动系统。伺服塞棒机构负责精确控制中包至布流包的流量；布流包称重系统负责获取布流包的实时重量用以转化为布流包内钢液高度；钢液连续测温装置负责测量钢液的温度；红外高温计负责采集产线各个关键位置的固态钢带温度；plc控制器负责进行数据采集、处理与计算；人机交互界面(hmi)负责数据以及设备状态的显示；变频传动系统负责执行plc控制器最终计算出的设备速度。进一步地，本发明提供的薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法，通过使用该方法，稳态下布流包液位控制误差范围可以控制在±0.001m之内；拉速控制误差范围可以控制在±0.5m/min之内；铸带厚度控制误差范围可以控制在±0.0001m之内，如图1所示，该方法包括：101、根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度。具体地，可以根据稳定生产状况下产线单位时间内铸机通钢量与卷取机通钢量相等原则，建立等量关系式；根据等量关系式，反算熔池内原始坯壳厚度。上述等量关系式中记录有密度参数，密度参数的计算过程，具体可以通过采集钢带在预设位置的目标温度和特定温度下的密度参数，结合钢带的膨胀系数，计算钢带在目标温度下的密度参数。在实际应用中，在产线稳定生产，且轧机稳定轧制的前提下，铸辊熔池kiss点处的钢液每秒通过质量应当与卷取机处每秒通过的质量相等。因为铸辊轧制力的影响，在铸辊熔池kiss点处，存在一定的轧制过程，此过程使得所能检测到的铸带厚度小于熔池内所形成的原始带厚。kiss点处的机理较为复杂，无法进行精确的计算，而本专利所述方法，计算原始铸带厚度的目的是为了计算铸辊凝固系数，后续的pid控制环节可以弥补一定的误差，允许在原始铸带厚度的计算上存在一定偏差，因此对kiss点处作如下简化：视原始铸带厚度在kiss点处的速度与铸辊拉速相同，即铸辊轧制过程前滑为0。如果轧机没有稳定轧制，进入卷取机的钢带张力较小，钢带进入卷取机时并非是平整的，卷取机速度无法反映真实的钢带前进速度。在轧机稳定轧制之后，进入卷取机的钢带平整，可以准确计算进入卷取机的流量，而进入卷取机钢带的带厚，可以根据轧机出口带厚以及实时温度计算得到。具体产线测温点示意图如图2所示，其中1为中包内连续测温；2为布流包内连续测温；3为铸辊出口测温；4为轧机入口测温；5为轧机出口测温；6为1＃卷取入口测温；7为2＃卷取入口测温。根据以上原则，有如下关系：整理后有：其中，λ铸为铸机原始坯壳厚度，单位为m；λ轧为轧制后产品厚度，单位为m；w铸为铸带宽度，单位为m；w卷为最终产品宽度，单位为m；v铸为铸机拉速，单位为m/s；v卷为卷取机线速度，单位为m/s；ρ铸为原始坯壳密度，单位为kg/m3；ρ轧为轧机出口钢带密度，单位为kg/m3；ρ卷为卷取入口钢带密度，单位为kg/m3。ρ铸、ρ轧、ρ卷根据钢种与温度计算而来，计算方法为：其中，x为钢带在某处的温度，ρx为当前钢种在x温度下的密度，单位为kg/m3；ρ20为钢带在20℃下的密度，单位为kg/m3；k1为当前钢种的膨胀系数。通过采集钢带的温度，并使用公式(3)进行计算，可以得到钢带在该处的密度。102、根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数。具体地，可以利用铸机熔池内原始铸带厚度符合凝固平方根定律的特点，建立原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系，根据原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系，计算当前铸辊的凝固系数。在实际应用中，铸机熔池内原始铸带厚度近似符合以下规律：其中，k2为当前铸辊的凝固系数，l为铸辊与熔池相接触的冷却弧长，其计算方法为：其中，r为铸辊半径，单位为m，h为熔池内钢液高度，单位为m，反三角函数计算结果以弧度制表示。整理后有：103、根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速。具体地，可以根据钢带在轧机前夹送辊处的厚度和轧制后产品厚度、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算当前稳态下铸辊压下率；根据目标铸带厚度、当前稳态下铸辊压下率、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算目标原始坯壳厚度；进一步根据凝固系数和所述目标原始坯壳厚度，确定当前的目标拉速。实际应用中，首先计算当前稳态下铸辊压下率，铸辊压下率计算方法为：其中，k3为当前稳态下铸辊的压下率，λ夹为钢带在轧机前夹送辊处的厚度，单位为m；ρ夹为钢带在轧机前夹送辊处密度，单位为kg/m3。然后计算目标原始坯壳厚度，计算方法为：其中，λ原为目标原始坯壳厚度，单位为m；λ目为铸带目标厚度(以轧机前夹送辊出检测数据为准)，单位为m。最后计算目标拉速，计算方法为：在稳态浇铸时，熔池内液位高度可视为定值，根据公式(6)，有：其中，v目为铸机目标拉速，单位为m/s，整理后有：将公式(2)、(6)、(7)、(8)代入公式(10)，有：经整理后消去同类项，有：104、根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数。具体地，可以利用铸辊辊缝处钢带流量和布流包向熔池内钢液流量满足的第一预设等式，根据布流包内钢液实时温度计算布流包内钢液密度，并根据布流包内钢液密度对预设等式进行整理，计算当前布流包的流量系数。实际应用中，设铸辊辊缝处钢带流量为q1，q1满足：q1＝λ0·w铸·v0·ρ铸(13)其中，q1单位为m3/s；λ0为当前时刻的原始铸带厚度，单位为m；v0为当前时刻铸机的速度，单位为m/s。设布流包向熔池内钢液流量为q2，q2满足：其中，q1单位为m3/s；μ0为当前稳态下布流包的流量系数，f为布流包水口的最小通钢面积，单位为m2；g为重力加速度，取值9.8m/s2；h0为当前时刻布流包内钢液液位高度，单位为m，由布流包内钢液净重根据布流包数学模型计算转化而来；ρ布为布流包内钢液密度，单位为kg/m3。根据布流包内钢液实时温度，可以通过以下公式计算ρ布：其中，k4为根据不同钢种的调整系数，在0.5～2之间取值；x为当前布流包内钢液的实时温度。在产线稳定生产的情况下，应有：q1＝q2(16)将公式(13)、(14)带入并整理，有：105、根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度。具体地，可以利用不同布流包液位下布流包流量系数相同、不同铸辊拉速下铸机压下率相同，建立第二预设等式，将熔池内原始坯壳厚度带入所述第二预设等式，计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度；根据目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度与当前时刻布流包内钢液液位高度所形成的差值，确定布流包内液位的调节幅度。实际应用中，假定在不同布流包液位下，布流包流量系数相同；不同铸辊拉速下，铸机压下率相同，则有：其中，h1为目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度，单位为m。将公式(8)带入公式(19)，得到：整理后有：将公式(17)带入公式(20)，整理后得：布流包内液位调节幅度：106、利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制。具体地，以塞棒抬起高度为输出，以布流包目标液位为目标值，以计算后的布流包实际液位为反馈值，预先设计布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围；通过对布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围进行调整，对布流包内液位进行控制。实际应用中，为实现精确控制，需计算塞棒动作的幅度范围，塞棒动作范围计算方法为：建立用于计算的数学模型，目前国内塞棒头部多采用三段弧结构，三段弧中第二段与中包上水口相接触，中包上水口与塞棒相接触部分也为圆弧。在塞棒抬起高度较小时，中包向布流包内浇灌的流量受塞棒头部第二段弧与中包上水口圆弧最短连线绕塞棒中心线所形成的圆台的侧面积所限制，直至塞棒抬起高度足够高时，圆台的侧面积足够大，不再限制钢液流量，此时塞棒失去对中包流量的调节作用。具体塞棒与水口接触示意图如图3所示，其中，1为塞棒头部第一段弧；2为塞棒头部第二段弧；3为塞棒头部第四段弧；4为中包上水口圆弧；5为中包下水口直径。具体圆台侧面积示意图如图4所示，其中1所示黑色区域为塞棒头部第二段弧与中包上水口圆弧最短连线绕塞棒中心线所形成的圆台侧面。圆台侧面积计算公式：s＝πl(r上 r下)(23)其中，s为圆台侧面积；l为圆台母线长度，此处对应塞棒头部第二段弧与中包上水口圆弧最短连线；r上为圆台上底半径；r下为圆台下底半径。设塞棒头部第二段圆弧半径为r1，单位为m；中包上水口圆弧半径为r2，单位为m；中包下水口平均半径为r3，单位为m；设塞棒抬起高度为h，单位为m；塞棒与中包上水口相接触时，h＝0，第二段圆弧中心点与中包上水口圆弧中心点连线与水平方向夹角为θ。具体圆台计算相关变量示意图如图5所示。r1、r2、θ、h、l存在如下关系：(r1 r2 l)2＝[cosθ(r1 r2)]2 [sinθ(r1 r2) h]2(24)整理后有：r1、r2、θ、r上、r下、l存在如下关系：整理后有：当πl(r上 r下)≤k5πr32时塞棒具有控流效果，k5为圆台侧面积最大倍率系数，一般在4～8之间取值，将公式(28)、(29)代入，有：整理后得：将公式(25)带入，整理后有：107、利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制。具体地，以布流包目标液位为输出，以铸辊目标拉速为目标值，以铸辊实际拉速为反馈值，预先设计铸辊拉速pid控制器中控制参数的取值范围，通过计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对铸辊拉速进行控制。在实际应用中，结合铸辊熔池液位控制环节，布流包液位pid控制器仅在铸辊熔池液位稳定的情况下生效；以公式(21)的实时计算结果作为每个计算周期内pid控制器的基准值，pid参数仅做微调以弥补流量系数变化、钢水温度波动等干扰对控制结果的影响。为防止单次调整量过大造成的超调以及系统不稳定，需对每次的调节量进行限幅，溢出的调节量在下一控制周期内进行调节。108、利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制。具体地，以铸辊目标拉速为输出，以目标铸带厚度为目标值，以当前实际铸带厚度为反馈值，预先设计铸带厚度pid控制器中控制参数的取值范围，通过计算铸机目标拉速作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对产品铸带厚度进行控制。实际应用中，铸带厚度pid控制器视作铸机控制的最高闭环，仅在权利要求8中所述布流包液位pid控制器以及权利要求9中所述铸辊拉速pid均达到稳态的前提下生效；以公式(12)的实时计算结果作为每个计算周期内pid控制器的基准值，pid参数仅做微调以弥补轧制力变化、冷却强度波动等干扰对控制结果的影响。为防止单次调整量过大造成的超调以及系统不稳定，需对每次的调节量进行限幅，溢出的调节量在下一控制周期内进行调节。具体本发明实施例整体控制逻辑图如图6所示。本发明提供一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法，与现有技术中通过辊缝动作改变轧制力控制带厚，从而对薄带连铸铸机拉速与铸带厚度进行控制的方法相比，根据稳态下的产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；根据原始坯壳厚度，计算当前铸辊的凝固系数；根据凝固系数与目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；根据稳态下的产线实际通钢量，计算当前布流包的流量系数；根据当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；设计布流包液位pid控制器，通过控制中包塞棒位置，达到精确控制布流包内液位的目的；设计铸辊拉速pid控制器，通过控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，达到精确控制铸辊拉速的目的；设计铸带厚度pid控制器，通过控制铸辊拉速，达到精确控制产品铸带厚度的目的。下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。某次薄带连铸正常生产，生产某品种钢，目标铸带厚度λ目＝0.002m；该品种钢在20℃下密度为7850kg/m3，固态高温膨胀系数k1＝3.8，液态密度调整系数k4＝1.1；在某时刻下，产线处于稳定生产状态，各测温点测得实时温度，根据公式(3)、(15)，可计算各测温点钢的对应密度，各测温点温度及其对应密度如表1所示：表1某时刻测温点温度与密度对应表序号测温点温度(℃)密度(kg/m3)1中包1559.27057.452布流包1546.07086.743铸辊出口1324.67479.224轧机入口1102.47539.885轧机出口812.37620.5661＃卷取598.37681.2072＃卷取577.77687.09当前时刻投用的卷取机为2＃卷取机；λ轧为轧制后产品厚度，单位为m；w铸为铸辊宽度，单位为m；w卷为最终产品宽度，单位为m；v铸为铸机拉速，单位为m/s；v卷为卷取机线速度，单位为m/s；ρ铸为原始坯壳密度，单位为kg/m3；ρ轧为轧机出口钢带密度，单位为kg/m3；ρ卷为卷取入口钢带密度，单位为kg/m3。轧制后产品厚度λ轧＝0.00174m；铸辊宽度w铸＝1.2m；最终产品宽度w卷＝1.18m；铸机拉速v铸＝0.58m/s；卷取机线速度v卷＝0.74m/s；根据表1，可查得：原始坯壳密度近似于铸辊出口密度，ρ铸＝7479.22kg/m3轧机出口钢带密度ρ轧＝7620.56kg/m3；铸机原始坯壳厚度：铸辊半径r＝0.25m；熔池内钢液高度h＝0.17m；冷却弧长：当前时刻凝固系数：钢带在轧机前夹送辊处的厚度λ夹＝0.00205m；钢带在轧机前夹送辊处密度ρ夹＝7539.88kg/m3；当前铸辊压下率：转化成百分比，当前铸辊压下率为6.9％；铸辊目标拉速：当前时刻的原始铸铸带厚度λ0＝λ铸＝0.00222m；当前时刻铸机的速度v0＝v铸＝0.58m/s；布流包水口的最小通钢面积f＝0.001m2；当前时刻布流包内钢液液位高度，根据布流包内钢液净重，经数学模型计算得h0＝0.32m；布流包内钢液密度查表1得ρ布＝7086.74kg/m3；当前稳态下布流包的流量系数：目标布流包液位：在plc控制器中，每个控制周期均进行一次以上计算，作为下一控制周期的控制参考。塞棒头部第二段圆弧半径r1＝0.14m；中包上水口圆弧半径r2＝0.05m；中包下水口平均半径r3＝0.02m；第二段圆弧中心点与中包上水口圆弧中心点连线与水平方向夹角θ＝38°圆台侧面积最大倍率系数k5＝6；计算塞棒有效动作范围，将以上参数带入公式(32)，求得：h≤0.0172m(41)按照步骤106中所述方法设计布流包液位pid控制器，在仅投用布流包液位pid控制闭环时，具体布流包液位控制效果如图7所示，在稳态下布流包液位控制精度在±0.001m以内；按照步骤107中所述方法设计铸辊拉速pid控制器，在投用布流包液位pid控制闭环与铸辊拉速pid控制闭环时，具体铸辊拉速控制效果图如8所示，在稳态下铸辊拉速控制精度在±0.5m/s以内；按照步骤108中所述方法设计铸带厚度pid控制器，在投用布流包液位pid控制闭环、铸辊拉速pid控制闭环、铸带厚度pid控制闭环时，具体铸带厚度控制效果如图9所示，在稳态下铸带厚度控制精度在±0.0001m以内；进一步地，作为图1所述方法的具体实现，本发明实施例提供了一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制装置，如图10所示，所述装置包括：第一计算单元21、第二计算单元22、第一确定单元23、第三计算单元24、第二确定单元25、第一控制单元26、第二控制单元27、第三控制单元28。第一计算单元21，可以用于根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；第二计算单元22，可以用于根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数；第一确定单元23，可以用于根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；第三计算单元24，可以用于根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数；第二确定单元25，可以用于根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；第一控制单元26，可以用于利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制；第二控制单元27，可以用于利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制；第三控制单元28，可以用于利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制。本发明提供一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制装置，与现有技术中通过辊缝动作改变轧制力控制带厚，从而对薄带连铸铸机拉速与铸带厚度进行控制的方法相比，根据稳态下的产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；根据原始坯壳厚度，计算当前铸辊的凝固系数；根据凝固系数与目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；根据稳态下的产线实际通钢量，计算当前布流包的流量系数；根据当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；设计布流包液位pid控制器，通过控制中包塞棒位置，达到精确控制布流包内液位的目的；设计铸辊拉速pid控制器，通过控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，达到精确控制铸辊拉速的目的；设计铸带厚度pid控制器，通过控制铸辊拉速，达到精确控制产品铸带厚度的目的。进一步地，进一步地，所述第一计算单21元，具体可以用于根据稳定生产状况下产线单位时间内铸机通钢量与卷取机通钢量相等原则，建立等量关系式；根据所述等量关系式，反算熔池内原始坯壳厚度。进一步地，所述第一计算单元21，具体还可以用于所述等量关系式中记录有密度参数，所述密度参数的计算过程包括：通过采集钢带在预设位置的目标温度和特定温度下的密度参数，结合钢带的膨胀系数，计算钢带在目标温度下的密度参数。进一步地，所述第二计算单元22，具体可以用于利用铸机熔池内原始铸带厚度符合凝固平方根定律的特点，建立原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系；根据所述原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系，计算当前铸辊的凝固系数。进一步地，所述第一确定单元23，具体可以用于根据钢带在轧机前夹送辊处的厚度和轧制后产品厚度、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算当前稳态下铸辊压下率；根据目标铸带厚度、当前稳态下铸辊压下率、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算目标原始坯壳厚度；根据所述凝固系数和所述目标原始坯壳厚度，确定当前的目标拉速。进一步地，所述第三计算单元24，具体可以用于利用铸辊辊缝处钢带流量和布流包向熔池内钢液流量满足的第一预设等式，根据布流包内钢液实时温度计算布流包内钢液密度；根据所述布流包内钢液密度对预设等式进行整理，计算当前布流包的流量系数。进一步地，所述第二确定单元25，具体可以用于利用不同布流包液位下布流包流量系数相同、不同铸辊拉速下铸机压下率相同，建立第二预设等式；将所述熔池内原始坯壳厚度带入所述第二预设等式，计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度；根据所述目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度与当前时刻布流包内钢液液位高度所形成的差值，确定布流包内液位的调节幅度。进一步地，所述第一控制单元26，具体可以用于以塞棒抬起高度为输出，以布流包目标液位为目标值，以计算后的布流包实际液位为反馈值，预先设计布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围；通过对所述布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围进行调整，对布流包内液位进行控制。进一步地，所述第二控制单元27，具体可以用于以布流包目标液位为输出，以铸辊目标拉速为目标值，以铸辊实际拉速为反馈值，预先设计铸辊拉速pid控制器中控制参数的取值范围；通过计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对铸辊拉速进行控制。进一步地，所述第三控制单元28，具体可以用于以铸辊目标拉速为输出，以目标铸带厚度为目标值，以当前实际铸带厚度为反馈值，预先设计铸带厚度pid控制器中控制参数的取值范围；通过计算铸机目标拉速作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对产品铸带厚度进行控制。需要说明的是，本实施例提供的一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制装置所涉及各功能单元的其他相应描述，可以参考图1中的对应描述，在此不再赘述。基于上述如图1所示方法，相应的，本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述如图1所示的薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。基于上述如图1所示的方法，以及图10所示的虚拟装置实施例，为了实现上述目的，本申请实施例还提供了一种计算机设备，具体可以为个人计算机、服务器、网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图1所示的薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法。可选地，该计算机设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(radiofrequency，rf)电路，传感器、音频电路、wi-fi模块等等。用户接口可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)等，可选用户接口还可以包括usb接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如蓝牙接口、wi-fi接口)等。本领域技术人员可以理解，本实施例提供的薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制的实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述计算机设备硬件和软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与该实体设备中其它硬件和软件之间通信。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，与目前现有技术相比，通过控制塞棒位置，结合布流包重量与液位转化计算环节，将布流包内钢水液位控制在设定位置；通过调整布流包内钢水液位，结合熔池液位控制环节，将铸辊拉速控制在设定值；通过调整铸辊设定拉速，最终将铸带厚度稳定在目标值。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。当前第1页1 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技术特征：1.一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；
根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数；
根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；
根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数；
根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；
利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制；
利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制；
利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据稳态下的实时产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度，具体包括：
根据稳定生产状况下产线单位时间内铸机通钢量与卷取机通钢量相等原则，建立等量关系式；
根据所述等量关系式，反算熔池内原始坯壳厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述等量关系式中记录有密度参数，所述密度参数的计算过程包括：
通过采集钢带在预设位置的目标温度和特定温度下的密度参数，结合钢带的膨胀系数，计算钢带在目标温度下的密度参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始坯壳厚度以及凝固平方根定律，计算当前铸辊的凝固系数，具体包括：
利用铸机熔池内原始铸带厚度符合凝固平方根定律的特点，建立原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系；
根据所述原始坯壳厚度与铸机拉速之间的关联关系，计算当前铸辊的凝固系数。
5.根据权利要求1述的方法，其特征在于，所述根据所述凝固系数和目标铸带厚度，确定当前的目标拉速，具体包括：
根据钢带在轧机前夹送辊处的厚度和轧制后产品厚度、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算当前稳态下铸辊压下率；
根据目标铸带厚度、当前稳态下铸辊压下率、钢带在轧机前夹送辊处密度和原始坯壳密度，计算目标原始坯壳厚度；
根据所述凝固系数和所述目标原始坯壳厚度，确定当前的目标拉速。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述稳态下的实时产线通钢量，计算当前布流包的流量系数，包括：
利用铸辊辊缝处钢带流量和布流包向熔池内钢液流量满足的第一预设等式，根据布流包内钢液实时温度计算布流包内钢液密度；
根据所述布流包内钢液密度对预设等式进行整理，计算当前布流包的流量系数。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述根据所述当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度，具体包括：
利用不同布流包液位下布流包流量系数相同、不同铸辊拉速下铸机压下率相同，建立第二预设等式；
将所述熔池内原始坯壳厚度带入所述第二预设等式，计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度；
根据所述目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度与当前时刻布流包内钢液液位高度所形成的差值，确定布流包内液位的调节幅度。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述利用预先设计的布流包液位pid控制器控制中包塞棒位置，对布流包内液位进行控制，具体包括：
以塞棒抬起高度为输出，以布流包目标液位为目标值，以计算后的布流包实际液位为反馈值，预先设计布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围；
通过对所述布流包液位pid控制器中塞棒动作的取值范围进行调整，对布流包内液位进行控制。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述利用预先设计的铸辊拉速pid控制器控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，对铸辊拉速进行控制，具体包括：
以布流包目标液位为输出，以铸辊目标拉速为目标值，以铸辊实际拉速为反馈值，预先设计铸辊拉速pid控制器中控制参数的取值范围；
通过计算目标铸辊拉速所对应的布流包内钢液液位高度作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对铸辊拉速进行控制。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述利用预先设计的铸带厚度pid控制器控制铸辊拉速，对产品铸带厚度进行控制，具体包括：
以铸辊目标拉速为输出，以目标铸带厚度为目标值，以当前实际铸带厚度为反馈值，预先设计铸带厚度pid控制器中控制参数的取值范围；
通过计算铸机目标拉速作为每个计算周期内铸辊拉速pid控制器的基准值，对产品铸带厚度进行控制。
技术总结本申请公开了一种薄带连铸铸机拉速与铸带厚度的控制方法及装置，涉及冶金技术领域，所述方法包括：根据稳态下的产线通钢量，反算熔池内原始坯壳厚度；根据原始坯壳厚度，计算当前铸辊的凝固系数；根据凝固系数与目标铸带厚度，确定当前的目标拉速；根据稳态下的产线实际通钢量，计算当前布流包的流量系数；根据当前布流包的流量系数以及目标拉速，确定布流包内液位的调节幅度；设计布流包液位PID控制器，通过控制中包塞棒位置，达到精确控制布流包内液位的目的；设计铸辊拉速PID控制器，通过控制布流包内液位，结合熔池液位控制环节，达到精确控制铸辊拉速的目的；设计铸带厚度PID控制器，通过控制铸辊拉速，达到精确控制产品铸带厚度的目的。
技术研发人员：李振垒;袁国;张元祥;汤洋;康健;张晓明;王黎筠;王国栋
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2020.10.28
技术公布日：2021.03.12
