板坯连铸二冷计算机仿真的研究和应用

连铸二冷计算机仿真是准确、迅速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。基于沿拉坯方向上移动的有限薄片层思想,建立板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开发了板坯连铸二冷计算机仿真软件,并针对国内某板坯连铸机应用仿真软件对其进行凝固过程模拟、对其二冷凝固过程进行工艺优化。应用红外线测温仪对板坯表面温度进行测试,测试温度与仿真结果吻合较好,说明连铸计算机仿真软件的计算是可靠的。     

连铸二冷系统高效化改造的试验研究

针对新疆八一钢铁公司炼钢厂连铸拉速低、炉机不匹配等问题，对连铸各生产工序进行了改造。通过大量试验，初步确定了较合理的工艺操作参数，并取得显著效果。     

连铸二冷喷嘴热态性能的研究

连铸二冷喷嘴热态性能的研究是实现二冷动态控制的前提。本文主要讨论连铸二冷喷嘴热态性能的研究方法，喷嘴与铸坯间的传热机理以及影响因素。     

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。     

结晶器磨损对连铸小方坯鼓肚变形及内裂纹形成的影响

应用连铸坯凝固传热与应力分析耦合数学模型,定量地描述了坯壳与结晶器壁间气隙的大小和分布,着重研究了器磨损对坯壳鼓肚变形和内裂纹形成的影响。结果表明：气隙首先形成于坯壳的角部区域,并且以顶角处的气隙厚度最大,逐渐向中心区扩展;当结晶器磨损严重时,坯壳偏角区成为热节区,在热节区内坯壳厚度最薄,同时在结晶器下半部产生鼓肚变形,这种变形起始于坯壳最薄弱的偏角热节约。在热节区附近的铸坯对角线凝固前沿前生的力学应变达到临界应变,使铸坯产生内裂纹。研究结果验证了严重的结晶器磨损是连铸坯产生鼓肚变形、偏角区内裂纹乃至漏钢事故的重要原因之一,也说明了铸坯偏角区内裂纹是起源于对角线的凝固前沿并向温度相对较高的两个薄弱环节－表层热节区和凝固前沿方向扩展。     

矩形连铸坯漏钢的检验和分析

铸坯鼓肚和外弧偏角凹陷，导致偏角内裂漏钢。     

连铸板坯坯壳鼓肚变形量的有限元分析

用粘－弹塑性理论分析计算了连铸板坯鼓肚变形量，计算中考虑了蠕变过程和热应力，其结果与实测值吻合较好，此公式具有较高的可靠性。对板坯连铸机设计中的辊子排列及板坯质量的控制有实用价值．     

对一种连铸板坯异常变形的分析

针对板坯连铸机在高拉速条件下铸坯发生的一种异常变形进行分析,结合生产条件和现场情况对引起铸坯异常变形的机理及原因进行论述,并采用有限元方法对变形过程进行仿真验证。通过分析总结加深理论认识,积累了生产实践经验,防止此类铸坯缺陷重复发生。     

板坯连铸过程二冷边界条件处理方法的对比

以相同的冷却强度、拉速、浇注温度、钢种等板坯连铸条件为模拟初始参数,采用相同的凝固潜热处理方式,针对两种常用的板坯连铸二冷边界条件处理方法FCA法和MCA法,分别采用四种不同的传热经验公式,计算了板坯连铸的热过程。得到这两种处理方式四种不同二冷传热经验公式的八组计算结果,并将计算结果与实测值相比较,结果证明,采用FCA法处理边界条件,得到的模拟计算结果与实测值相对误差均小于5%,而利用MCA法处理边界条件,得到的模拟计算结果与实际测量值相对误差在8%左右。因此,采用FCA法处理板坯连铸二冷边界条件得到的模型能更加准确地模拟板坯连铸的热过程。     

16Mn钢连铸板坯贝壳状断口的探讨

本文研究了１６Ｍｎ钢连铸板坯贝壳状断口的宏观及微观形态与金相组织的关系。表明了１６Ｍｎ钢铸态贝壳状断口是沿着奥氏体晶界断裂,而不是沿着柱状晶晶界断裂。     

新临钢板坯连铸机二冷系统改造

介绍新临钢板坯连铸新面改造工程连铸机水冷系统改造设计的过程。实践证明新的二冷系统是合理的、成功的。     

斯太尔摩控冷线控冷工艺的模拟研究

利用现场实测数据，在建立线材冷却过程温度场模型的基础上，采用导热反问题方法，对斯太尔摩控冷线水冷段及风冷段的换热系数进行了定量确定，并通过模拟计算对控冷工艺优化进行了探讨。     

马钢用气-水雾化喷嘴的特性及在生产上应用

介绍气-水雾化喷嘴在马钢板坯连铸机二冷段的应用，研究二冷特点及对喷嘴的要求，分析气-水喷嘴雾化原理，并对其应用的效果进行分析。     

辊式淬火机淬火冷却过程温度场仿真

选取辊式淬火机为研究对象,通过分析钢板冷却过程传热机理,建立了钢板热传导数学模型。采用外节点法和有限差分方法分别对计算区域和控制方程离散化处理,运用VB.NET语言编写程序,对钢板淬火冷却过程温度场进行仿真研究。结果表明,本文所建立的淬火过程热传导数学模型可以作为淬火机二级控制系统的基础,进行过程控制系统的开发。     

厚板坯连铸二次冷却过程数值模拟及实验研究

基于凝固一传热学基本理论,建立板坯连铸三维凝固传热数学模型.该模型考虑了组元成分、固相分数、温度等因素对热物性参数的影响,根据糊状区溶质传输和反扩散理论,采用钢中多组元成分的百分含量计算液、固相线温度.以鞍钢第一炼钢厂厚板坯连铸机为对象,根据二冷区铸坯表面实际水流密度分布和辊子接触传热建立边界条件,计算整个铸坯任意点、线、面的温度及固相分数分布.多钢种多拉速条件下铸坯表面温度实测值和射钉实验结果与计算值吻合良好.     

参数对70钢小方坯二次枝晶间距和中心偏析的影响

试验研究了70钢150 mm×150 mm 小方坯连铸不同工艺参数对铸坯中心C、Mn偏析和二次枝晶间距的影响。结果表明,在一定工况条件下,铸坯中心偏析指数和二次枝晶间距均随拉速的增大而增大,随压下量和比水量的增大而减小。凝固中心处的C元素偏析指数在1.00～1.26之间,而Mn元素偏析指数仅为0.98～1.06。C、Mn元素的偏析规律相同,且随着C偏析的增加,Mn的偏析比也会不断增大。     

大型高温合金锻坯加热及冷却过程模拟

以传热学为基础,基于ANSYS Fluent有限元软件,通过整体求解法对整体加热炉和大型高温合金GH4698锻坯的温度场进行了模拟研究。利用Fluent UDF编程实现加热炉中的反馈调节系统;冷却过程为出炉空冷,通过计算坯料与空气的对流换热系数,然后利用UDF实现锻坯冷却过程中边界条件的设置。通过模拟和实验结果比较验证可知,锻坯升温和降温的模拟曲线与实测曲线趋势基本一致。由模拟和实验的误差曲线分析可知,在加热过程中,加热段误差较大,而保温段误差较小;冷却过程中高温段误差较大,而低温段误差较小,并分析了模拟和实验误差产生的原因。     

U75V钢轨轧后冷却过程弯曲变形演变规律的模拟

利用DEFORM软件定量描述了U75V钢轨轧后不同冷却过程中的弯曲变形的演变规律。结果表明：钢轨冷却过程中弯曲变形不仅受热应力和相变应力作用;而且还受钢轨的不同部位冷速不同、相变进行的程度不同的影响。钢轨空冷过程最终弯曲挠度为0.0913 mm,换算成百米重轨为1.01 m,弯向轨头方向;而以轨头15 ℃/s,轨底6 ℃/s冷速水冷方式冷却时,钢轨最终弯曲挠度为0.044 mm,换算成百米重轨为0.441 m,弯向轨底方向。可见通过控制钢轨不同部位冷速,可使其弯曲变形程度较空冷的小。     

基于二冷均匀冷却的方坯连铸机二冷喷淋结构

某厂180 mm方坯连铸机生产的铸坯存在较为严重的角部皮下裂纹问题。通过对铸机建模、数值仿真,得到铸坯凝固过程中的表面中心、角部温度等数据。基于二冷均匀冷却原则,对铸坯二冷喷淋结构进行数值仿真评估与优化,包括铸坯在纵向以及周向上的冷却均匀性分析。依据分析结果提出喷淋结构改造方案,对铸机第10流二冷喷淋结构进行实际改造,进行生产试验。对比未改造(其他流)与改造后(10流)生产的铸坯低倍形貌发现,10流生产的铸坯角部皮下裂纹得到明显改善。     

大断面轴承钢棒材超快速冷却过程温度场模拟

对大断面轴承钢棒材高温保温后超快速冷却过程温度场进行模拟,分析超快速冷却过程中棒材断面不同部位温度和冷却速度的变化。利用ANSYS软件,采用计算超快速冷却终冷温度与实测值一致时停止计算的途径,确认换热系数的较精确值,不断修改传热模型,并对其温度场进行求解。结果表明,对于直径Φ≥60mm棒材,运用分段式二次超快速冷却,可在不延长超快速冷却总时间的前提下,提高棒材内部的冷却速度,使棒材断面不同部位的冷却速度均达到抑制网状碳化物析出?过冷奥氏体完全发生珠光体转变的冷却速度要求。