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.     

超高速连铸结晶器内坯壳的传热行为

超高速连铸漏斗结晶器内坯壳的生长速率对铸坯表面质量有着显著的影响。基于节点温度继承算法(NTI),运用ANSYS有限元软件建立了结晶器内钢水凝固的三维瞬态导热模型,解析了浇注温度和拉速对薄板坯传热行为的影响。研究表明,随着拉速从4.0提高到6.0 m/min,结晶器出口坯壳最大厚度由26减小到12.8 mm,结晶器出口坯壳表面最高温度从1 209增加到1 305 ℃。而浇注温度从1 550 ℃提高到1 560 ℃对坯壳的表面温度和厚度影响不大。     

圆坯连续铸造中拉速与表面温度协调控制系统设计

由凝壳厚度与圆坯表面温度、拉矫速度的关系,采集结晶器出口圆坯温度,计算对应的凝壳厚度,利用PID控制和变频调速设计了拉矫速度的实时调节控制系统,并将其应用到某类圆坯拉矫过程。结果表明:该系统能实现圆坯拉矫速度的自调节,随实测温度从1 040℃变化到1 130℃,拉矫速度提高约0.5 m/mm。     

两段式无缝软接触电磁连铸结晶器的冷却效果分析

利用数值模拟研究了软接触电磁连铸中两段式无缝结晶器的传热及初生坯壳的厚度.结果表明;相同工艺条件下,两段式结晶器与传统结晶器相比,出口坯壳厚度减薄约0.4 mm.铸坯表面温度升高约2.5 K,初始凝固点下降约9 mm,有利于提高铸坯的表面质量.两段式结晶器上半段长度增加使凝固坯壳厚度略有降低,但将导致钢液对连接处的冲刷增大.在本研究条件下,考虑到安全生产的需要,结晶器上半段长度为120 mm是较佳的长度.两段式结晶器壁的传热计算表明,本研究条件下,结晶器的耐热强度满足安全生产的要求.     

基于热传输理论的方坯连铸二冷水在线控制方法

开发的热传输模型充分考虑了由于气隙的存在而使得结晶器表面散热不均匀,处理了凝固前沿相变所产生的结晶潜热,并采用变热物性参数.数据表明,经模型计算得出的铸坯温度与现场测定的温度基本相符.以此热传输模型为基础,研究了方坯连铸机二冷水在线控制方法-目标表面温度控制法.它可以实现铸坯表面温度及坯壳厚度的实时监控.以首钢三炼钢厂连铸方坯为研究对象,分析了拉速和过热度等参数对铸坯表面温度和凝固状态的影响,讨论了当某个冷却段供水量产生波动的情况下,采用不同二冷水控制方法时,对后续冷却段温度变化的影响.仿真试验表明,该方法可针对不同的生产条件,考虑到各回路之间的关联,更有利于稳定铸坯温度,从而改善铸坯质量.     

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。     

基于ANSYS的45~#钢结晶器内温度场模拟

以包钢薄板坯连铸结晶器内的45~#钢为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立二维非稳态传热模型。研究了在不同拉速和过热度条件下,铸坯在结晶器出口处温度和坯壳厚度变化的情况。结果表明:拉速增大时,结晶器出口处的温度升高、坯壳厚度变薄,且坯壳厚度的变化曲线和Hanno提出的定律相一致;同样,过热度增大时,结晶器在出口处的温度也升高,过热度对角部坯壳厚度影响作用明显。通过有限元计算,给出了结晶器出口处铸坯温度分布和坯壳的厚度范围,分析了其影响因素,这为其他凝固坯壳厚度在线无损检测提供参考数据。     

拉速液位与结晶器出钢温度的关系研究

结晶器液位和铸坯拉速可直接影响结晶器内钢液温度.本文基于数值模拟和钢液凝固机理,建立起结晶器内钢液液位和铸坯拉速对其出钢口处钢液截面平均温度和坯壳温度的制约关系.仿真结果表明,所建立的关系模型能够反映结晶器出钢口处坯壳表面温度的动态变化,及间接地预知坯壳厚度目的.     

水口结构对薄板坯初始凝固行为的影响

以薄板坯连铸结晶器为研究对象,采用有限元法,建立了流动、传热、凝固的三维耦合数学模型。重点研究了拉速及双侧孔水口出口面积比对结晶器内自由液面流动情况、铸坯表面温度分布与凝固坯壳生长的影响。结果表明,当拉速由6 m/min减少到4 m/min时,液面波动由±10.5 mm降至±4.5 mm,而结晶器出口处的坯壳厚度将由7.1 mm增加到9.5 mm;当水口出口面积比由1.56增加到2.00时,液面波动由±9.1 mm降至±7.1 mm,出口处的坯壳厚度减薄了0.4 mm。     

连铸圆坯凝固传热过程的数值模拟

研究和开发了连铸凝固传热过程数值模拟程序,并以圆铸坯为研究对象,计算了铸坯表面温度分布和凝固壳厚度,用该模型处理了凝固时相变所产生的结晶潜热.结果表明,计算出的表面温度、坯壳厚度等数据与实验数据相符合,并且对生产实践有较好的指导作用.它可用来优化连铸工艺参数.是进一步开发在线控制模型的基础.