Q235 B钢矩形坯结晶器锥度优化研究

根据某钢厂连铸机实际生产情况,建立Q235B钢矩形坯的热力耦合模型.根据此钢的传热和凝固特点,利用有限元软件ANSYS对结晶器内铸坯传热进行数值模拟,以对结晶器锥度进行优化.结果表明:原结晶器锥度较小,"热点"区域坯壳生长缓慢,造成铸坯偏离角部处开裂.坯壳表面最大温差为298℃.在距弯月面190 mm处,铸坯角部温度的...     

方坯连铸机结晶器凝固传热的模型研究

开发了方坯连铸机结晶器内非稳态凝固传热的计算软件，能够预测结晶器内的温度分布和坯壳厚度。模型考虑了凝固时横、纵向以及角部气隙的存在所造成的传热不均匀。同时，采用等效比热法处理了凝固前沿产生的结晶潜热。并以生产厂方坯为研究对象，得出了结晶器温度分布规律、凝固坯壳生成规律，分析了拉速对铸坯温度和坯壳厚度的影响。结果表明，经模型计算得出的铸坯温度和结晶器出口处坯壳厚度值与现场测定的温度和拉漏数据基本相符。     

板坯连铸浇注过程通用仿真分析软件的开发与应用

基于考虑全面的铸坯传热凝固模型和有限差分数值方法，开发了CISDI板坯连铸浇注过程通用仿真分析软件CCPS0FFLINE。该软件内嵌一维传热和二维传热两大计算模块，包含正向仿真预测、二冷水量优化、二冷回归分析、结晶器振动参数计算和切割定尺计算等重要功能模块。软件具有强大的计算功能，能获得包含铸坯温度场分布状况、铸坯应变分布情况、铸坯凝固生长规律、铸坯热流散失情况、轻压下控制工艺参数、结晶器窄面锥度、铸流锥度、板坯质量缺陷判断以及钢种两相区凝固特性等与板坯连铸浇注过程密切相关的冶金信息。软件具有较好的适用性和通用性，已成功应用于多台板坯连铸机的工程设计实践之中。     

末端电磁搅拌电流强度对12Cr1MoVG铸坯内部质量的影响

采用Procast数值模拟软件计算了连铸生产[?]350 mm断面12Cr1MoVG高压锅炉钢的凝固传热过程,结合坯壳实际温度测定验证凝固传热模型,分析铸坯凝固演变过程,确定了末端电磁搅拌合理安装位置。通过试验对比获得了兼顾铸坯偏析及凝固组织均匀性、致密性的电磁搅拌工艺技术参数：结晶器电磁搅拌为350 A、2.4 Hz,末端搅拌为100 A、7 Hz,从而实现了铸坯内部质量的良好控制。     

钢连铸圆坯结晶器锥度数值模拟优化

基于有限元软件ANSYS,建立了二维连铸圆形结晶器内钢水凝固传热及弹塑性应力有限元瞬态分析模型.从物理现象的本质特征出发,钢坯传热边界采用与气隙相关的热流密度修正函数,建立与温度相关的热物性参数、力学性能和屈服函数.在二次开发的基础上,利用多场间接耦合的方式,对4种圆坯的凝固收缩变形过程进行数值模拟研究.模拟结果显示,钢种、碳含量和拉坯速度对铸坯边界凝固收缩影响显著.在结晶器高度方向上,结晶器锥度为明显的分段抛物线连续曲线,在结晶器出口处,4种圆坯边界凝固收缩量分别达到2.20 mm、3.41 mm、3.79 mm和4.29 mm,以铸坯边界的凝固收缩曲线和结晶器基本设计原则为依据,完成抛物线型连续锥度结晶器型腔的统一设计.     

异形坯连铸结晶器锥度的优化设计

针对750mm×450mm×120mm异形坯,使用有限元软件建立了铸坯在结晶器内的传热、凝固、收缩及异形坯结晶器铜板热力耦合分析模型。在分析拉速对铸坯收缩、结晶器铜板温度及其变形的影响的基础上,确定了异形坯结晶器铜板的参考锥度,为异形坯结晶器的设计提供参考。     

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.     

连铸结晶器内圆坯热力行为分析

连铸结晶器内铸坯的凝固行为直接影响着铸坯质量。为了清楚的认识结晶器内铸坯的凝固过程,建立了二维圆坯结晶器内钢水凝固传热及弹塑性应力瞬态分析模型,基于商业有限元软件ANSYS的直接耦合法模拟计算了圆坯在结晶器冷却过程中的温度及应力分布、坯壳厚度和收缩量。模拟结果表明:圆坯出结晶器坯壳厚度为15.5mm,边界收缩量为0.5mm,圆坯表层处于压缩状态,而内部处于拉伸状态。     

结晶器内铸坯三维传热分析

基于连铸过程中铸坯温度场遗传特性,采用节点温度逐层传递模拟铸坯的运行,提出了一种结晶器内铸坯三维传热分析方法。利用有限元软件ANSYS建立结晶器内铸坯三维瞬态导热数值模型,分析结晶器内铸坯稳态温度场。运用建立的分析模型,对浇注SPHC板坯凝固过程进行模型分析,阐述了分析方法和过程。     

国外信息

希尔萨公司改造小方坯连铸机为提高铸机生产能力及铸坯质量,墨西哥希尔萨公司蒙特雷厂对原有的小方坯连铸机进行现代化改造。改造由意大利达涅利公司承包,包括用多锥度长度为1000mm的带电磁搅拌装置的高速结晶器取代原结晶器,并改造二冷系统。改造后,连铸机为五流、铸机半径6m,铸坯尺寸为100mm×100mm～130mm×130mm、定尺长度为6～13m,使用氧气切割装置,根据所生产的钢种不同,铸机生产率为123～132t/h。     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

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。     

薄板坯连铸凝固过程中宏观偏析的数值模拟

建立了连铸凝固宏观传输过程的温度场、溶质场、紊流流场模型,并对其进行了耦合求解.模拟分析了薄板坯凝固过程和宏观偏析的形成过程.计算表明,浸入式水口射流冲击到结晶器窄壁后形成上下两股回流,液相的紊流流动对传热、传质等都有显著的影响.随凝固的进行,液相中的溶质不断富集,最终在铸坯的中心区域形成宏观偏析.采用Schneider等的溶质传输模型,计算了固相溶质逆扩散对糊状区及固相溶质分布的影响.     

Heat transfer and solidification analysis in the mould region of a horizontal copper alloy billet continuous caster

Abstract

Mathematical modelling has been widely used as a powerful tool for process design and optimisation of the continuous casting process. A three-dimensional heat transfer model was developed to simulate heat transfer and solidification in a horizontal billet continuous casting system. In this model, the air gap formation and its effect on heat extraction from the billet was also modelled and considered. The developed model was run to simulate the heat transfer and solidification for an industrial billet casting machine. The predicted temperature distribution within the mould and billet was compared with those measured on an industrial caster and good agreement was obtained. Parametric studies were carried out to evaluate the effects of different parameters on the temperature distribution and solidification profile within the cast brass billet. Finally, the secondary dendrite arm spacing (SDAS) was determined experimentally and a semi-empirical correlation between measured SDAS and corresponding calculated cooling rate was proposed for continuously cast brass billet.     

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。     

方坯连铸二次冷却计算机仿真通用软件的开发

连铸二冷计算机仿真是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。根据方坯连铸机的结构特点,基于沿拉坯方向上移动的有限薄片层思想,建立方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开发了方坯连铸二次冷却计算机仿真通用软件。该软件集连铸过程仿真计算、迭代反算二冷水量、水量公式回归、数据输入输出处理和图形处理于一体,使用方便,功能全面,在二冷技术研究、连铸生产和工程设计中具有应用前景。     

薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数值模拟

为研究薄板坯连铸高拉速下结晶器内坯壳生长过程,利用ANSYS有限元模拟软件,建立了CSP薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数学模型,并通过实际测量得到的凝固坯壳厚度验证了模型的合理性。对结构用钢Q235B钢种,1 500 mm×60 mm规格在结晶器内凝固过程进行了模拟,研究了不同拉速、不同结晶器冷却水量对凝固的影响。研究结果表明,随着拉速降低,坯壳厚度增加;随着结晶器水量增大,坯壳厚度增加,模拟结果与实测结果相符合,为实际生产优化工艺参数提供了理论参考。     

Airslip结晶器内凝固壳形成特性分析

根据Airslip结晶器的传热特性,建立了凝固壳厚度和临界凝固壳厚度的数学模型.理论分析和实验结果表明,凝固壳厚度与铸造速度的乘积为常数,铸造速度增大,凝固壳厚度减小,铸锭表面质量提高;铸造速度的波动引起凝固壳厚度的波动,降低了铸锭的表面质量;铸锭直径和铸造速度的乘积也为常数,铸锭直径增大,铸造速度相应减小.     

软接触结晶器电磁连铸中初始凝固的基础研究

通过实验和数值模拟研究了软接触结晶器电磁连铸传热凝固特点,测定了金属Ｓｎ在连铸中的温度场,初始凝固点和坯壳厚度,得到了电磁场影响它们的基本规律。在数学模型中考虑了高频电磁场对金属的传热凝固的以下影响;（１）对结晶器的感应加热;（２）对金属的加热;（３）电磁力推斥液力金属,减少金属与结晶器壁接触的影响。