几种常用漏钢预报系统模型的比较（上）

漏钢预报系统属于高效连铸生产的关键工艺和装备。作为漏钢预报核心技术的模型是目前技术开发和运用的热点和难点。本文从连铸漏钢预报工程技术实际出发,总结铸坯振痕和裂纹生成的规律,介绍了坯壳生长热力学模型及其振痕、厚度模型;同时基于漏钢预报流行的热电偶测温方法,介绍了结晶器埋设热电偶间距的优化模型、基于结晶器铜板热传播的漏钢预报逻辑判断模型、热电偶网络化的漏钢预报逻辑判断模型及其神经网络模型,并对这些模型在现场的实际应用效果进行了评价。     

板坯连铸结晶器热交换行为的仿真分析

 为详细描述结晶器内部的热交换行为,通过对某连铸分厂的大板坯连铸结晶器铜板的热电偶温度数据进行详细分析,获得了铜板温度场分布规律。在热电偶数据的分析基础上,以有限元分析软件为手段,在考虑钢水、坯壳、铜板以及镀层等热物理参数分布的前提下,对该连铸机结晶器内钢水的凝固过程与铜板的温度变化规律进行仿真分析,获得了三排热电偶处铜板随铸坯下拉的动态温度分布规律,分析结果为铸坯缺陷的成因分析提供了较好的技术参考。     

板坯连铸粘结漏钢坯壳特征及结晶器铜板温度变化研究

为了研究板坯粘结漏钢的机理和预防粘结漏钢的发生,分析了粘结漏钢后凝固坯壳的厚度、裂纹形貌和表面振痕等特点,建立了初生凝固坯壳受力的数学模型,研究了正常生产及粘结漏钢前后结晶器热电偶温度变化规律.总结出粘结漏钢坯壳的典型特征,确立了保护渣性质、拉速、振动参数等对粘结的作用,得到粘结的热电偶温度变化特征,为漏钢预报系统的优化提供参考.     

方坯连铸结晶器凝固传热的有限元数值模拟

根据方坯结晶器的传热特点,研究了方坯连铸机结晶器二维非稳态凝固传热的有限元模型,应用ANSYS软件预测在浇注过程中结晶器的温度分布和凝固状态,分析了拉速、浇注温度及结晶器圆角半径对铸坯温度和坯壳厚度的影响.结果表明,经模型计算得出坯壳厚度值与现场测定拉漏数据基本相符.     

模拟连铸过程的数学模型

开发了一种描述连铸坯凝固过程的热传输数学模型。该模型考虑了物料参数随温度的变化以及凝固时的相变潜热,采用了VisualC 语言编写程序模块。根据此模型计算了铸坯断面的温度、坯壳厚度等参数,并与生产试验数据作了对比。结果表明二者相当吻合,此模型可用于优化连铸工艺参数并进行在线控制模型的开发。     

宝钢厚板连铸机结晶器凝固传热模型的研究和开发

以宝钢厚板连铸机结晶器一冷传热过程为研究对象,结合高温铸坯在结晶器内的实际热量传输规律,建立了宝钢厚板连铸机结晶器凝固和传热模型.结晶器内凝固传热过程分为凝固坯壳传热、缝隙间传热和结晶器铜板传热,其中结晶器缝隙问传热模型综合考虑了气隙、保护渣和振痕对传热的影响.利用Fortran语言对模型进行编程,开发出相应的结晶器凝固和传热仿真软件Moheat.结合厚板连铸机结晶器生产数据,对模型进行了验证.所得计算结果符合实际测量值.利用该软件能够对不同生产工艺下的凝固坯壳厚度、坯壳表面温度、结晶器铜板温度、冷却水温差以及结晶器理想锥度等进行计算,分析和优化结晶器一冷制度,指导连铸生产.     

宝钢3号板坯连铸结晶器传热行为的模拟研究

通过建立传热模型,研究了板坯结晶器的传热行为.模型的建立考虑到结晶器内湍流运动对过热度分布的影响,提出了耦合流场和温度场求解坯壳热流密度,并将其导入传热模型计算的方法.模型包括凝固坯壳,结晶器缝隙和铜板的传热,其中计算结晶器缝隙间热量传递过程中,综合考虑了振痕、固渣层、液渣层和气隙对传热的影响,并做了相应处理.模型能根据不同的生产工艺(不同断面形状和尺寸、拉速等),对凝固坯壳厚度,表面温度,结晶器铜板温度,冷却水温差,以及结晶器理想锥度等进行计算.结合宝钢3号连铸机结晶器生产数据,对模型进行了验证,所得计算结果符合实际测量值.     

板坯连铸结晶器铜板热机耦合应力分析

通过对大板坯连铸结晶器铜板热电偶的实测温度数据的分析,获得了铜板温度场分布的基本规律,在考虑钢水、铸坯、铜板以及接触面介质的物理参数随温度变化的前提下,依托有限元软件ANSYS对结晶器铜板的动态温度场、耦合应力场进行动态仿真,获得了铜板在三排热电偶高度上的温度分布与耦合应力应变规律,研究结果为了解铜板的应力/变形情况以及铸坯缺陷分析提供了较好的数据参考.     

基于热-力信息融合的智能漏钢预报技术研究

通过连铸机拉钢过程中坯壳发生粘结、纵裂及异物卷入漏钢时坯壳特征、坯壳与钢板间温度及摩擦力特征变化,对热电偶信息源、热通量信息源及结晶器与坯壳间摩擦力、摩擦功信息源的特征变化建立基于热-力信息融合的智能漏钢预报系统。该漏钢预报系统漏钢预报的准确率由原系统的71.43%提高到90.28%。     

小方坯结晶器水温水速对传热过程影响

通过建立结晶器内钢液和水的二维对流-传热耦合模型过程,研究了小方坯结晶器冷却水入口温度和流速对铜管温度和结晶器内平均热流的影响.该模型使用Fluent进行求解,模拟了钢液和冷却水的流动和传热,凝固坯壳的生长,以及热量以辐射和导热两种通过保护渣和气隙.通过将坯壳厚度和铜管温度与其他研究的结果进行对比来验证模型准确性.研究结果表明,结晶器冷却水的温度显著影响铜管的冷面温度,水温超过313 K会导致铜管冷面最高温度超过水的沸点.水流速升高0.49 m·s-1能够消除水温升高4 K带来的不利影响.