结晶器非正弦振动工艺参数优化.pdf

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1、·42·重型机械·实验研究·结晶器非正弦振动工艺参数优化孙德建，王博，汪程鹏(西北工业大学材料科学与工程学院，陕西西安710072)摘要：在正弦振动波形的基础上，利用分段函数法构造出一种非正弦振动波形，导出振动的6个工艺参数，建立了工艺参数优化的数学物理模型，给出了设计变量、约束条件、目标函数。先进行了单目标函数的优化，分别求出了6个分目标函数在约束条件下的变化范围，再利用转化指标法对6个分目标函数进行加权整合，给出多目标函数的表达式并进行求解。关键词：非正弦振动波形；工艺参数；目标函数；参数优化中

2、图分类号：TF777．1文献标识码：A文章编号：1001—196X(2012)04—0042—05Optimizationfortechnologicalparametersofcrystallizernon-sinusoidalvibrationSUNDe-jian，WANGBo，WANGCheng-peng(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Ab

3、stract：Basedonsinusoidaloscillationwaveforil1．anon—sinusoidaloscillationwaveformwasstructuredwiththeparagraph—functionmethod，its6technologicalparameterswerederived，amathematicalphysicsmodelforoptimizingthetechnicalparameterswasestablished．Thedesignvari

4、ables，constraintconditionsandobjectivefunctionaregiveninthispaper．Thesingleobjectivefunctionswereoptimizedfirst．Thevariationrangeofthe6singleobjectivefunctionsundertheconstraintconditonsisfoundout，andthenthe6singleobjectivefunctionsareintegratedintomut

5、i—objectivefunctionbyusingtransformationindexmethod．Finally，theexpressionofamuti—objectivefunctionispresentedandsolved．Keywords：non—sinusoidaloscillationwaveform；technologicalparameter；objectivefunction；parameteropti—mjzation结晶器内壁的润滑效果，减轻铸坯表面振痕深0前言度，减少

6、拉裂、拉漏并提高铸坯表面质量，为连铸生产提供保证¨。本文在正弦振动波形的基在结晶器振动过程中，与铸坯直接接触的只础上引入了一种非正弦振动波形。在结晶器振动有结晶器与保护渣，要想改善铸坯质量，可从这过程中，有6个工艺参数最终影响了铸坯质两个方面人手，即开发高速连铸用保护渣或有利量J，而目前关于结晶器工艺参数优化问题，于润滑的结晶器振动模型。作为一种具有极大优绝大多数的文献集中在论述保证一个或少数几个越性的振动模型，非正弦振动不仅可实现振幅和工艺参数取值最佳情况下振动参数应取数值，本正、负滑脱比例的在线

7、调整，还有利于保护渣向文建立了振动波形工艺参数优化模型，并结合相结晶器壁和铸坯之间缝隙均匀渗透，可显著改善关文献数据进行了求解，目前此种优化模型和方法未见报道。收稿日期：2012—03一O1；修订日期：2012—04—10作者简介：孙德建(1985一)，男，西北工业大学材料科学与工1非正弦振动波形程学院博士生，主要从事定向凝固高温合金及连铸结晶器振动技术的相关研究。在正弦振动曲线的基础上，利用分段函数法重型机械·43·构造出一种非正弦振动波形，其振动位移和速度fI。l+一1曲线如图1所示。该非正弦振

8、动波形的振动位移和速度表达式分别为式(1)和式(2)。粤01I．1+OL+_1一幅蜷振动时刻t(a)振动速度曲线+麦馨反映最佳振动模式特点的工艺参数有负滑动蜷时问t、正滑动时间t、负滑动超前量NSA和振动时刻1If(b)振动位移曲线负滑动率NS、负滑动时间比率NSR、最大滑脱相对速度差等。这六个振动工艺参数的表达图1振动速度和位移曲线式分别为Fig．1Curvesofnon—sinusoidaloscillationspeedanddisplacement∞—11一d