关于连铸传热数学模型中等效导热系数的讨论

讨论了连铸传热数学模型中等效导热系数对模拟结果的影响,结论表明,采用等效导热系数法可以较为准确的预测铸坯表面温度及凝固终点,但等效导热系数越大,凝固前期的铸坯坯壳厚度越薄;等效导热系数的取值对铸坯两相区将产生较大影响,等效导热系数越大,某一厚度处钢液越早进入两相区,相应地,两相区厚度越大、两相区内温度梯度越小,局部凝固时间越大;采用计算获得的二次枝晶间距与实测值强制拟合的方法可以获得对流等效因子[（m）]的合理取值;对于铸机,在液相穴中强制对流区取[m＝7、]强制对流与自然对流的过渡区取[m＝5、]自然对流区取[m＝3、]静滞区取[m＝1]计算,可以获得较为准确的模拟结果。     

CSP连铸坯二冷凝固过程的研究

应用有限元仿真软件MSC.Marc,采用二维切片法,以邯钢CSP薄板坯连铸生产线为研究对象,分析铸坯在二冷区的凝固传热规律.结果表明,在二次冷却区,拉速增大0.1 m/min,铸坯表面温度将升高10 ℃左右,出结晶器坯壳厚度减少约0.26 mm,液相穴长度延长约0.16 m;过热度增大10 ℃,铸坯表面温度提高15 ℃左右,出结晶器口铸坯的厚度减薄0.65 mm,液相穴长度延长约0.2 m;冷却强度增大10%,铸坯表面温度降低,第四冷却段最明显,约40 ℃左右,液相穴长度减少约0.27 m,结晶器出口铸坯的坯壳厚度基本没有发生变化.     

OSP连铸坯二冷凝固过程的研究

应用有限元仿真软件MSC．Marc,采用二维切片法,以邯钢CSP薄板坯连铸生产线为研究对象,分析铸坯在二冷区的凝固传热规律。结果表明,在二次冷却区,拉速增大0．1m／min,铸坯表面温度将升高10℃左右,出结晶器坯壳厚度减少约0．26mm,液相穴长度延长约0．16m;过热度增大10℃,铸坯表面温度提高15℃左右,出结晶器口铸坯的厚度减薄0．65mm,液相穴长度延长约0．2m;冷却强度增大10％,铸坯表面温度降低,第四冷却段最明显,约40℃左右,液相穴长度减少约0．27m,结晶器出口铸坯的坯壳厚度基本没有发生变化。     

45钢连铸大方坯凝固过程数值模拟

根据240mm×280mm 45钢的实际生产条件,建立基于射钉和测温的方坯凝固传热数学模型.分析了拉速、过热度、二冷强度等参数对铸坯温度和凝固坯壳厚度的影响.结果表明,拉速是主要影响因素.拉速增大0.1m/min,铸坯表面中间温度平均升高35℃左右,空冷区内中心温度明显增大,凝固终点后移2.25m左右.     

射钉法测量板坯凝固坯壳厚度的应用实践

介绍了利用射钉法在邯钢板坯连铸机测量铸坯凝固坯壳厚度的情况。利用射钉法测定出坯壳厚度,根据凝固定律,可计算出连铸机的综合凝固系数和铸坯液相穴深度,为优化二冷配水等提供依据。     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

宽板坯轻压下区固液相凝固收缩模型的研究

根据铸坯坯壳凝固线收缩量与温度变化的关系及两相区固-液相的物质守恒规律,建立了宽板坯固液相凝固收缩模型,利用连铸宽板坯实际生产工艺条件,分析了拉坯速度、浇注温度等因素对铸坯凝固前沿补缩量的影响规律.研究结果表明,同一拉速、浇注温度条件下,铸坯凝固前沿所需补缩量随距弯月面距离的增加而逐渐减小;冷却条件相同,拉速及浇注温度对铸坯凝固前沿所需总补缩量的影响很小;凝固坯壳对减小轻压下作用于凝固前沿压下量的贡献量约为17.2%.     

GCr15轴承钢大方坯连铸过程凝固传热数值模拟

以某钢厂生产的GCr15轴承钢为研究对象,建立了GCr15轴承钢大方坯的凝固传热数学模型,结合现场的测温实验数据验证了模型的可靠性。研究了拉速的变化对坯壳厚度、铸坯横截面上各特征点温度的影响。结果表明,拉速每提高0.1 m/min,铸坯中心液相线温度(1 460℃)与固相线温度(1 325℃)所在位置分别向后推迟了1.1 m与4.1 m。在铸坯凝固初期与凝固末期,坯壳生长速度较快。原因是在结晶器内的冷却强度较大,冷却速率较大,促使铸坯的凝固速率较高;在凝固末期,钢液的过冷度较大,同时铸坯中心部位以等轴晶的形式凝固,促使凝固末期的坯壳厚度增长较快。     

连铸工艺参数对板坯凝固终点的影响

以Q235钢为试验对象,利用射钉法在铸坯1/4位置处测量出230 mm×1 510 mm断面在1.05 m/min拉速下的坯壳厚度,以此为基础,优化凝固计算模型,确定液相穴长度及凝固终点,并验证了铸机预报结果;通过计算结果分析连铸拉速、浇铸过热度及二冷比水量等工艺参数对连铸板坯的凝固终点位置的影响,得到了液芯长度与拉速、比水量等工艺参数之间的拟合关系,从而获得铸坯的凝固规律,为铸坯凝固末端轻压下及电磁搅拌技术的应用提供了有效的依据。     

连铸结晶器内板坯传热凝固行为建模和模拟

对1510 mm×250 mm板坯在连铸结晶器内的传热行为进行了建模和计算,利用结晶器、保护渣和凝固坯壳之间不同传热层的热流密度相等的假定,通过热力耦合模型进行板坯和结晶器温度分布的计算。传热模拟结果与某钢厂连铸结晶器现场生产数据和热电偶测温数据进行对比,验证了该模型计算结果的可靠性。当浇注速度设定为1 m/min时,在结晶器出口位置,板坯宽面中心的凝固坯壳厚度达到了18.7 mm。提高连铸拉速,结晶器出口处的凝固坯壳厚度降低。此外,基于传热模型计算获得的板坯温度变化曲线,利用相场模型,模拟对比了不同碳含量的两种成分材料Fe-0.04C-1.36Mn和Fe-0.14C-1.36Mn在凝固过程中的组织演变情况。在相同的冷却条件下,Fe-0.04C-1.36Mn形成的凝固坯壳更致密,树枝晶间未转变的液相体积分数低。可以认为Fe-0.04C-1.36Mn形成的凝固坯壳质量更好,更容易避免在结晶器中产生漏钢以及表面裂纹。     

包晶钢15CrMoG方坯表面缺陷分析与改进

针对包晶钢15CrMoG的200 mm×200 mm连铸坯存在表面凹陷及纵裂漏钢问题,对铸坯表面检查进行分析及试验对比。结果表明,结晶器铜管和保护渣传热不均及二冷强度低导致表面产生凹陷缺陷及漏钢问题。通过将结晶器铜管锥度从0.72%/m提到1.10%/m、保护渣碱度从0.72提到1.05、黏度从0.44 Pa·s提到0.74 Pa·s、熔化温度由1 170℃提高到1 191℃及二冷比水量从0.30 L/kg提高到0.45 L/kg等措施,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷明显改善。     

SWRH72B-S绞线钢连铸小方坯凝固温度场数值模拟

为研究适于6号连铸机的凝固传热模型,通过实际生产数据对相关参数进行修正,并通过低碳焊丝钢铸坯白亮带、液芯宽度、空冷段铸坯表面温度进行分析研究,验证了准确性。并且对拉速、过热度以及比水量进行计算分析,得出它们对铸坯表面温度、液芯末端位置的影响程度。结果表明,采用符合特定连铸机的凝固传热模型,并利用模型对生产工艺进行了探讨,可以提高铸坯内部质量。     

Casting/mold thermal contact heat transfer during solidification of Al-Cu-Si alloy (LM 21) plates in thick and thin molds

Heat flow at the casting/mold interface was assessed and studied during solidification of Al-Cu-Si (LM 21) alloy in preheated cast iron molds of two different thicknesses, coated with graphite and alumina based dressings. The casting and the mold were instrumented with thermocouples connected to a computer controlled temperature data acquisition system. The thermal history at nodal locations in the mold and casting obtained during experimentation was used to estimate the heat flux by solving the one-dimensional inverse heat conduction problem. The cooling rate and solidification time were measured using the computer-aided cooling curve analysis data. The estimated heat flux transients showed a peak due to the formation of a stable solid shell, which has a higher thermal conductivity compared with the liquid metal in contact with the mold wall prior to the occurrence of the peak. The high values of heat flux transients obtained with thin molds were attributed to mold distortion due to thermal stresses. For thin molds, assumption of Newtonian heating yielded reliable interfacial heat transfer coefficients as compared with one-dimensional inverse modeling. The time of occurrence of peak heat flux increased with a decrease in the mold wall thickness and increase in the casting thickness.     

目标温度动态控制二冷配水的研究

通过对连铸坯凝固过程分析,建立铸坯凝固传热模型,并根据连铸工艺条件,确定目标温度,基于目标温度开发动态二冷配水控制模型。在不同的钢种、拉速等工艺条件下建立水量与温度场的关系,通过凝固模型和二冷配水控制模型保证铸坯表面目标温度与模拟温度相同,适时调整二冷水量,保证铸坯温度场稳定。     

板坯连铸二冷计算机仿真的研究和应用

连铸二冷计算机仿真是准确、迅速预测和分析工艺参数对浇注过程的影响规律以及优化连铸操作工艺参数的重要手段。基于沿拉坯方向上移动的有限薄片层思想,建立板坯连铸凝固传热数学模型,应用面向对象的编程语言Visual Basic 6.0开发了板坯连铸二冷计算机仿真软件,并针对国内某板坯连铸机应用仿真软件对其进行凝固过程模拟、对其二冷凝固过程进行工艺优化。应用红外线测温仪对板坯表面温度进行测试,测试温度与仿真结果吻合较好,说明连铸计算机仿真软件的计算是可靠的。     

板坯连铸二冷动态配水模型的开发与应用

建立了板坯连铸一维凝固传热数学模型且采取坯龄模型实现了动态配水;对二冷水计算模型计算的动态配水和静态配水进行比较得出拉速变化时动态水量变化较缓和,从而保证铸坯表面温度不发生大的波动;进行了连续测温,结果表明：测量温度和计算温度误差保持在2％左右。     

快速铸轧中的接触热导及带坯在铸轧区的温度分布的仿真分析

研究了快速铸轧辊套与铸坯之间具有强温变特性耦合关系的接触热阻的计算方法，采用ＡＤＩ差分方法和ＴＤＭＡ算法对二维传热模型进行了数值模拟，分析了各工艺参数对液穴区长度及出口温度的影响     

基于射钉法的小方坯凝固过程数值模拟

结合方坯连铸机二冷各段的实际情况，在二冷各段末对铸坯进行射钉取样，利用硫印法测定方坯二冷区内目标点凝固壳的厚度，建立了方坯传热数学模型，并利用射钉结果修正数学模型中的各段的传热系数，提高数学模型的准确性。将射钉法确定的坯壳厚度与数学模型计算结果相比较，结果表明，利用修正过的数学模型可以模拟整个铸机的传热凝固过程。     

Heat transfer during quenching of modified and unmodified gravity die-cast A357 cylindrical bars

Heat transfer during quenching of chill-cast modified and unmodified A357 Al-Si alloy was examined using a computer-aided cooling curve analysis. Water at 60 °C and a vegetable oil (palm oil) were used as quench media. The measured temperatures inside cylindrical probes of the A357 alloy were used as inputs in an inverse heat-conduction model to estimate heat flux transients at the probe/quenchant interface and the surface temperature of the probe in contact with the quench medium. It was observed that modified alloy probes yielded higher cooling rates and heat flux transients. The investigation clearly showed that the heat transfer during quenching depends on the casting history. The increase in the cooling rate and peak heat flux was attributed to the increase in the thermal conductivity of the material on modification melt treatment owing to the change in silicon morphology. Fine and fibrous silicon particles in modified A357 probes increase the conductance of the probe resulting in higher heat transfer rates. This was confirmed by measuring the electrical conductivity of modified samples, which were found to be higher than those of unmodified samples. The ultrasound velocity in the probes decreased on modification.