小方坯连铸结晶器温度检测及作用

本文采用热电偶（58点和12点）对弧型连铸小方坯结晶器的温度进行检测的结果表明：生产过程结晶器温度场是不稳定的，结晶器同一高度的横截面上温度分布不均匀，铸坯在结晶器中搭靠在结晶器某一面或两面上；结晶器温度检测是在线获得坯壳凝固状况信息的必要条件；结晶器温度与铸坯表面质量、设备状态和漏钢等密切相关。找出表征潜在故障的温度分布规律，可为在线故障预报和铸坯质量在线诊断提供依据。     

小方坯高拉速结晶器铜管温度的测量

阐明了小方坯结晶器铜管温度测量试验的方法与过程,通过在铜管内弧、外弧和侧面不同位置埋设的32支热电偶,对浇铸150 mm×150 mm过程中铜管温度进行在线检测,记录了不同工况下铜管温度随浇注时间的变化关系,分析了各种工艺参数对结晶器铜管温度分布的影响。结果表明,生产过程中结晶器铜管温度场是不稳定的,各点温度都在做非周期性、无规律的起伏变动;拉速越快,铜管四面的温度不均匀倾向越大;梅花型铜管各处温度要高于普通铜管,证明其换热效率更高,更适合高拉速的生产。     

结晶器铜管锥度曲线设计与研究

首先简要论述了结晶器内钢液凝固收缩的机理,然后介绍了近年来国内外有关方坯高拉速连铸结晶器的发展情况,概述了锥度曲线设计的类型和发展。综合考虑结晶器内坯壳凝固收缩特性以及前人在锥度设计方面的经验,本文根据某钢厂对结晶器铜管的设计要求,通过对铜管变形以及铸坯温度场的数值模拟,根据坯壳收缩以及铜管的变形规律来设计锥度曲线。所设计的锥度能够很好地适应坯壳的凝固收缩特性,为进一步提高拉速提供了基础。     

圆坯连铸过程中结晶器内坯壳热应力模拟

铸件铸造过程热应力分析是铸件凝固过程数值模拟的重要组成部分,对于优化铸件的工艺设计、分析铸件凝固冷却过程中温度场变化引起的应力变化趋势,提高铸件质量有重要作用。本文应用ANSYS软件,对圆坯连铸过程结晶器内逐渐凝固形成的坯壳进行了热应力模拟,分析了拉坯速度、热流边界条件、圆坯尺寸以及浇注温度对结晶器出口处铸坯质量的影响。结果表明,冷却效果好,坯壳易形成,厚度较厚,但冷却中铸坯的温度梯度较大,结晶器出口处的最大等效应力值高。同时,结晶器出口处的坯壳厚度随浇注温度的升高而变薄。     

首钢京唐连铸机结晶器振动技术运用

首钢京唐2150mm连铸机结晶器振动采用了Siemens s7～400PLC作为基础自动化设备,以液压系统作为动力,通过控制伺服阀输出0—10mA的电流信号,实现结晶器按要求的振幅、频率和波形振动。结晶器的振动的作用一方面是为了促使润滑剂和保护渣填充到结晶器与坯壳间,形成润滑层,以减小结晶器与坯壳的摩擦阻力,减少拉裂;另一方面则使为了在铸坯表面形成振痕,使结晶器与坯壳间的气隙增大,降低了坯壳凝固生长速度、坯壳凝固组织中产生缺陷,从而提高铸坯质量,节省人力,为铸机的发展提供数据的支持。     

圆坯水平连铸凝固传热过程数学模拟及分析

根据成都无缝钢管厂水平连铸的生产实践，建立了较大断面铸坯凝固传热过程数学模型。通过数学模拟仿真，找出铸坯在结晶器和喷水区内凝固传热过程的温度场变化，凝壳生长规律及液芯长度等与浇注参数（拉速，浇注温度）的关系。     

薄板坯连铸漏斗型结晶器内流动、传热和凝固行为的数值研究

针对薄板坯连铸漏斗型结晶器,建立了钢液流动与凝固传热的三维耦合模型,在不改变造型复杂的水口和漏斗型结晶器的尺寸和结构的前提下,计算分析了不同操作参数——拉坯速度和浇注温度对结晶器内流场、温度场和凝壳的影响,同时采用了第二类和第三类两种不同的热边界条件进行了流场和温度场的分析。计算结果表明,钢液凝固壳及糊状区对结晶器内钢液的流动有很大影响,采用第二类热边界条件能够更真实地反映出结晶器内流动对传热的影响。     

薄板坯连铸结晶器内钢液凝固行为的研究

针对薄板坯连铸漏斗型结晶器内凝固过程,采用热弹塑性有限元法,考虑铸坯与铜板的接触状态,建立了热力耦合模型。模拟分析了铸坯经过结晶器过程中坯壳内的温度场和应力场,得到了凝固坯壳形成过程的传热和变形规律。模拟结果表明：铸坯角部温度高于宽面和窄面中心温度并出现两个平台期;两个弧线段交界区域出现应力峰值,是铸坯裂纹敏感区。该结果为漏斗型结晶器形状的设计、结晶器锥度的优化以及提高连铸坯质量提供理论依据和技术基础。     

应用Fluent对40Cr管坯水平连铸过程中温度场及传热的研究

以水平连铸40Cr圆坯结晶器内温度场分布为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内40Cr钢液温度场分布及凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析.分析结果表明:水平连铸拉坯工艺参数:拉速V=2.35 m/min,浇注温度T=1540℃,中间包过热度△T=36℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高.采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效地分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,制定合理的拉坯工艺参数,减少管坯缺陷的发生,提高铸坯质量.     

方坯连铸结晶器三维传热模拟

采用ANSYS有限元软件,以方坯连铸结晶器为研究对象,基于节点温度传递方法、利用ANSYS接触分析技术建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热有限元模型,分析了结晶器内铸坯和结晶器铜壁的三维温度场及结晶器内铸坯坯壳分布规律。结果表明,弯月面区域铜壁温度较低,上口接近水缝内冷却水温度;弯月面下50 mm处结晶器铜壁温度最高,达到157℃;模型计算所得结晶器铜管高温区域形状与实际生产中下线铜管高温过烧区域形状基本一致;铸坯表面偏离角部30 mm处角部影响消失,铸坯表面温度趋于一致。     

结晶器喂钢带连铸坯凝固过程的数学模拟

利用旅行薄片微元体能量守恒原理,引入喂钢带相对速度参量,发展了连铸凝固旅行薄片数学模型.采用有限体积法,用Visual Basic语言独立编制源码模拟程序,并对一典型喂钢带的连铸工艺进行模拟分析,得到了连铸坯温度分布和喂进钢带凝固状态的曲线.结果证明,喂进钢带改变了结晶器内温度场的分布和传统的由表及里凝固方式,钢带在结晶器内先凝固后熔化,降低了钢水过热度和铸坯断面温度梯度,使得温度分布更有利于等轴晶结晶过程的进行,有利于铸坯断面形核率的提高.同时该模型也给出了钢带尺寸、拉速和过热度等参数对连铸坯凝固过程的影响.     

结晶器振动方式对改善铸坯振痕深度的研究与实践

结晶器正弦振动模式下,250 mm厚连铸坯振痕深度较深,通过试验3种非正弦振动模式找出了最优的非正弦振动参数.优化后的非正弦振动方式下铸坯振痕深度最小为0.16 mm;碳含量主要通过影响钢的高温强度来影响振痕的深度;随着铸坯拉速的提高,振痕有减轻的趋势;结晶器振动方式和参数的选取要综合考虑保护渣消耗等因素.     

软接触结晶器电磁连铸保护渣道的动态压力

通过模型实验，测量了在不同强度高频电磁场作用下液态金属弯月面形状，计算了保护渣道宽度及在结晶器振动一个周期内保护渣道动态压力变化情况．结果表明，高频电磁场能够显著减小保护渣道内动态压力的变化，这是软接触结晶器电磁连铸技术改善铸坯表面质量的一个可能机理．计算还表明，磁场强度的增加并不能无限制地减小保护渣道内动态压力，为获得最佳的铸坯表面质量，存在一个最合适的磁感应强度．     

气冲造型转移涂料用铸型脱膜剂的研究

在气冲造型条件下对粘土砂转移涂料的脱模剂进行了研究。研究表明，在实验模板加热条件下，以甲基硅油为主的液态复合脱模剂有较好的脱模效果；在模板不加热的情况下，复合型塑性薄膜脱模剂有较好的脱摸效果。     

H型钢坯水冷金属型铸造充型凝固过程数值模拟

提出了处理水冷铸型边界条件的等效换热系数法，该法综合考虑了铸件与铸型问的辐射换热、间隙热阻及水冷铸型边界条件。获得了H型钢的充型流动过程及凝固过程的温叟场，并采用Xue判据预测了H型钢的缩松缺陷位置。为进一步改进H型钢水冷金属型铸造工艺提供了理论依据。     

铸造充型与凝固过程的变网格数值模拟研究

鉴于充型过程的模拟计算极为复杂，是铸造模拟过程中耗时最多的部分，为缩短充型过程计算时间，提高计算效率，提出了一种利用变网格进行模拟计算的新思路，即采用不同的空间步长分别模拟计算充型和凝固过程，在充型过程的模拟计算中采用比较大的网格，而在凝固过程的模拟计算中采用比较细的网格，并设计程序模块实现两种网格之间的转换和对应，使得充型过程结束时刻的大网格系统温度场能够精确完整地转换为凝固过程开始时刻的细网格系统的温度场。对这种变网格方法进行了验证，并对实际零件进行了模拟分析。结果表明，变网格方法是一种提高模拟计算效率的有效方法，这种方法能够克服充型和凝固过程采用统一的细网格进行模拟计算而产生的计算时间过长，效率低的缺点，使得铸造过程数值模拟的计算速度大大提高，而计算结果仍能满足工程实用的要求。     

连铸结晶器振动下弯月面处温度波动的模拟实验

设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验，测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度，发现该处的温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化，实验结果表明，结晶器振动频率越大，振动幅值，结晶器冷却强度以及结晶器与铸坏间的接触压力越小，因结晶器振动而产生的弯月面温度波动亦越小，据此认为，连铸弯月面温度波动是导致铸坯表面缺陷产生的一个重要原因，基于此“温度波动”现象，分析了包括高频小振幅振动，软接触结晶器电磁连铸，热顶结晶器等诸多技术改善坯表面质量的机理。     

连续铸钢结晶器温度场的试验研究及其数值模拟

连铸钢坯过程中,结晶器处于高温钢液和高速冷却水的综合作用下,结晶器温度场的合理分布是保证连铸正常进行的关键.为得到结晶器内壁界面温度分布规律,设计了模拟结晶器工作过程的试验装置,进行了动态水流和静态水流对结晶器壁温度影响的测试试验.结果表明,结晶器内壁温度趋近于冷却水温度.结合试验数据推导了结晶器界面等效导热系数,用等效导热系数处理钢液与结晶器内壁的边界传热,对连铸钢坯结晶器温度场进行数值模拟,模拟结果与有关研究结果符合.     

Mold transient heat transfer behavior based on measurement and inverse analysis of slab continuous casting

In this present paper, a two-dimensional (2D) transient finite-difference model was developed. By solving appropriate inverse problem from the measured temperatures by thermocouples buried at various locations in the mold wall, the unknown heat flux between the strand and mold was identified. The temperature calculated in present model agreed well with actual plant data, and the results gave obvious non-uniform characteristics of heat flux and shell thickness, which could better reflect the real casting conditions of strand. The influence of casting speed on average heat flux and shell thickness at the mold outlet was calculated as follows: increase of casting speed caused increase of average heat flux and decrease of solidified shell thickness at the mold outlet. Furthermore, the relationship between average longitudinal heat flux and shell thickness of mold outlet was discussed, and it resulted in that the heat transfer from the strand to the mold remarkably determined the thickness and non-uniformity of the solidified shell.     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

对大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的流场和温度场进行了数值模拟,并讨论了搅拌强度对流场和温度场的影响。结果表明：在结晶器电磁搅拌下,搅拌器区域的钢液变为水平旋转,使从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,流股侵入深度变浅,从而使轴向温度迅速降低,径向温度升高,提高了热区位置,有利于传热;搅拌强度越大,钢水的二次流现象越明显,热区位置越高。