大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用.回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律.      

Q345大方坯连铸过程表面温度变化的数值模拟

以Q345大方坯1/4断面为研究对象,建立连铸过程凝固传热有限元数学模型,然后应用AN-SYS有限元软件计算出铸坯任意断面的温度分布、坯壳厚度以及任意节点的凝固状态等,把各特征点连接起来,就可以得到连铸坯表面温度的变化曲线,以此可以优化连铸工艺参数,提高铸坯质量.     

大方坯凝固过程鼓肚应变及内裂纹形成的研究

通过建立大方坯凝固过程的传热模型,获得大方坯冷却传热过程的主要凝固参数,在此基础上建立了凝固前沿坯壳所承受的应变模型,讨论了大方坯凝固过程的主要应变及其主要影响因素,并针对实际铸机的设备和工艺状况,计算大方坯凝固过程的鼓肚应变,讨论了具体钢种产生裂纹的可能性.     

连铸大方坯凝固终点的影响研究

建立了大方坯传热的数学模型,通过现场射钉实验对数学模型进行了校正,并通过数学模型确定了凝固终点位置,研究了过热度、拉速及二冷比水量等工艺参数对大方坯凝固终点位置的影响。研究结果表明,过热度对铸坯的凝固终点长度、液相的终点长度和固液两相区的长度影响较小,之间呈正比例线性关系;拉坯速度对其影响非常显著,之间呈正比例线性关系;二冷比水量对其影响比较显著,之间呈反比例线性关系。     

连铸结晶器内大方坯的热力耦合分析

针对攀钢大方坯连铸机投产初期铸坯表面角部纵裂缺陷,建立了大方坯连铸结晶器内铜板与铸坯问的热力耦合模型,应用模型分析了大方坯连铸结晶器内的传热过程和坯壳的应力分布.在传热模型中,以稳态模型分析结晶器的传热过程,以瞬态模型分析铸坯的传热过程;在力学模型中,考虑铸坯和结晶器的接触边界以处理结晶器角部的气隙,以热弹塑性模型分析铸坯的变形和应力场.2种结构的连铸结晶器中大方坯温度场和应力场计算结果表明,结晶器倒角从25 mm×45°变为12 mm×45°时,可改善铸坯角部的传热条件,降低凝固坯壳角部温度,增加凝固坯壳厚度,有利于减轻和防止铸坯角部裂纹.     

基于热量平衡的大方坯连铸传热数学模型研究

基于热量平衡原理建立了大方坯连铸过程的传热数学模型,通过对二冷区的分段和联立方程组求解,可以快速获得二冷区指定位置铸坯的坯壳厚度、表面温度、凝固潜热、散热等热状态参数。以某钢厂的大方坯连铸机生产45号钢为研究背景的数值模拟和现场测温表明,铸坯断面尺寸为260mm×340mm,铸机拉速为0．5m／min、0．6m／min时,模型的计算结果符合凝固规律,计算温度与实测温度的误差小于2％,计算结果可为大方坯动态轻压下工艺的优化提供可靠的依据。     

应用直接差分法计算矩形坯连铸数学模型

根据连铸矩形坯凝固传热特点，在上钢三厂转炉１号连铸机二冷系统改造中，运用直接差分法计算了二维非稳态矩形坯凝固传热数学模型，又依二冷区各段出口目标温度不随拉速改变为配水原则，进行了矩形坯连铸机二冷配水计算，为该铸机提高拉速找到了理论依据。     

大方坯在连铸过程中传热及凝固规律的数学模拟

结晶器和二冷区传热对大方坯产品质量和铸机的生产率有重要影响。讨论了包头钢铁集团公司引进的大方坯连铸机在拉坯时结晶器和二冷区的传热、坏壳凝固生长和铸坯温度的变化规律。着重讨论了电磁搅拌、过热度和拉速对坏壳凝固和生长规律的影响。指出影响铸坯凝固的主要因素是凝固潜热，影响凝固末端位置的最主要工艺参数是拉坯速度，而电磁搅拌对其影响区内的传热、坯壳生长和铸坯温度亦有较大影响。     

连铸板坯凝固传热模型研究及应用

依据板坯连铸机工艺条件，利用铸坯凝固过程传热数学模型计算了铸坯凝固过程温度场分布和坯壳生长情况，并探讨连铸工艺因素对铸坯温度和凝固过程的影响，示例性的提出了提高铸坯温度的工艺手段。     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座(待续)──第三讲 连铸坯凝固过程中传输现象的研究概况(上)

应用数学模型和物理模型对连铸坯凝固过程中的传输现象进行研究，近些年来得到飞速发展，利用数学模型预测连铸坯的液相流动、传热和偏析状况，并在研究传热的基础上开发了应力计算模型，用于分析裂纹的形成原因，并介绍了国内外有关专家在这一领域的研究概况。     

不同凝固潜热处理方法对计算铸坯温度场影响的评估

根据凝固和传热学原理以及连续浇铸铸坯特性建立一个用于描述铸坯凝固传热现象的非稳态、二维数学模型.采用隐式差分方法把导热和边界方程离散为代数方程,并用计算机编程进行求解.随着凝固现象的发生,凝固潜热释放出来,现实中有几种处理凝固潜热的方法,本文讨论的是四种不同凝固潜热处理方法对计算温度场的影响.     

小方坯冶金长度与中心偏析的预测模型

采用连铸坯末端电磁搅拌技术能有效的减轻宏观偏析,但由于现场实际工况的多变,凝固末端位置常常发生变化,使得电磁搅拌效果不是很理想.本文建立了连铸坯凝固过程传热数学模型,利用该模型计算出铸坯固相率分布,温度分度以及含碳量分布.由固相率分布可以预测铸坯冶金长度,在不同的操作条件下,通过冶金长度的自动控制来达到末端电磁搅拌的最佳效果.     

连铸结晶器凝固传热模型研究

以连铸结晶器内凝固传热过程作为研究对象,结合高温钢液在结晶器内的实际热传输过程,建立连铸结晶器凝固传热通用仿真模型.模型充分考虑凝固铸坯与结晶器间的缝隙对传热的影响.利用Visual Basic 6.0程序开发出相应的结晶器凝固传热仿真软件,计算得到铸坯表面温度,坯壳厚度,结晶器锥度等与生产相关数据,并利用钢厂连铸机结晶器的生产数据对模型进行验证,所得结果均与实测值相符.该模型能够为连铸生产工艺的确定和调整提供理论依据.     

基于连续模型的板坯连铸凝固过程的数值模拟

结合实际测量数据，建立了基于连续模型的板坯连铸过程流场、温度场和凝固的三维耦合数学模型。计算结果表明：该模型可用于描述连铸板坯结晶器和整个二冷喷水区的凝固进程；凝固坯壳的生长限制了流体流动的空间，加快了水口出口钢流的动量衰减；流体流动加快了铸坯内部传热机制由对流向热传导传热的转变进程，控制了两相区的发展。     

薄板坯连铸二冷传热数学模型的研究

依据凝固传热理论建立数学模型，探讨了网格尺寸和时间步长对数值计算结果的影响。编制传热计算程序，分析不同拉速下铸坯的凝固状况，运用冶金准则对铸机原有水表进行了合理评价。     

小方坯连铸机结晶器的研究

本文建立了铸坯凝固传热数学模型，模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场、坯壳热收缩应力场、坯壳与铜壁间气隙厚度；计算出的坯壳厚度与实测的坯壳厚度基本吻合，计算结果可为连铸机生产和连铸机设计提供参考。     

降低高碳钢连铸小方坯中心偏析的研究

通过建立连铸小方坯凝同传热的数学模型，对实际生产中的小方坯凝固状况进行了模拟，发现原配水条件下铸坯表面温度波动大，并针对生产中连铸坯中心碳偏析较大的问题，对二冷水进行了优化。优化配水后的工业试验结果表明，通过凝固模型计算优化后的二冷配水可以降低中心碳偏析，提高连铸坯低倍质量。     

连铸坯坯壳厚度的射钉测试及凝固系数的修正

针对目前采用射钉测量铸坯坯壳厚度的方法中没有考虑钉子射入铸坯后熔化时间的问题,建立了钉子在铸坯内部的传热数学模型,同时应用有限元软件MSC.Marc对钉子熔化过程进行数值模拟,提出了凝固系数的修正方法和计算式,以实际算例说明了凝固系数、凝固终点位置在修正前后分别有0.5%和1.2%的偏差,采用修正以后的计算式,凝固系数和凝固终点的计算更为准确,对实际生产具有指导意义.     

板坯连铸二冷动态配水的研究与应用

以津西钢铁集团股份有限公司2~#板坯连铸机为研究对象,建立凝固传热数学模型,分析了连铸坯的温度场及其坯壳厚度以及二冷各段的回温,同时通过凝固坯壳射钉测厚对模型进行校正。采用离线计算在线控制的二冷动态配水模式,在传热模型的基础上通过优化建立拉速、过热度和冷却水量的关系。经过实际应用验证了配水方案的有效性。     

基于自适应蚁群算法的传热模型参数辨识

针对铸坯凝固传热模型校正问题,提出了采用自适应蚁群优化算法进行参数辨识的方法。首先在不同条件下对铸坯不同位置进行射钉并测量凝固坯壳厚度,然后根据测量数据集和凝固传热数学模型的数值解,采用自适应蚁群优化算法进行参数辨识,确定二冷区内各冷却段的传热系数,最后通过二冷出口铸坯表面温度和凝固坯壳厚度的测量数据与采用辨识参数的传热模型预测结果进行比较,验证了传热系数的准确性。校正的传热模型已成功应用于多台铸机的二冷配水优化。