连铸即为连续铸钢的简称,是将液态钢水连续浇铸成固态铸坯的工艺过程。连铸设备构造复杂,工业现场环境恶劣。随着钢铁工业的发展,企业对安全生产、节能减耗以及产品质量等方面的要求日益提高,与此同时,对连铸过程的教学与仿真也提出了新的需求。 将虚拟现实技术与板坯连铸过程有机结合,构建了连铸虚拟交互系统。通过3D建模软件和虚拟现实引擎,搭建连铸车间的虚拟场景和虚拟设备,并依据钢厂实际控制方式设计控制面板和控制接口。使用户可通过控制面板或者外部可编程逻辑控制器对虚拟设备进行控制,实现虚拟交互。此外,系统中添加了针对连铸工艺和设备的讲解,提高了教学仿真的实用性。 在此基础上,重点研究了连铸二次冷却区域的板坯温度控制及仿真。建立了板坯凝固传热数学模型,通过数值模拟的方法来获取铸坯的温度分布。为了使铸坯温度分布满足各项冶金准则,寻求最优的冷却水分布配比,引入了改进的混沌遗传算法,并设计了适应度函数及约束条件。以国内某钢厂的板坯连铸过程为研究对象进行仿真实验,验证了算法的有效性。 设计的连铸虚拟交互系统,为学校或企业针对连铸环节的培训提供了一种虚拟与现实相结合的闭环交互式操作与控制解决方案,其中对于二冷区铸坯冷却过程的优化算法,还为实际生产过程提供了一种有效的冷却水分配方法。