板坯动态二冷配水的研究与应用

对板坯动态二冷配水原理进行了详细的分析和研究,通过板坯凝固坐标体系和凝固传热模型微分方程的建立,确立了连铸板坯二维非稳态传热数学模型的基本方程组,根据实际浇注条件依据目标表面温度控制原理动态地设定各二冷区水量,对铸坯表面温度进行在线控制,实现对铸坯温度场的优化,动态二冷配水对提高板坯质量发挥了重要作用。     

专利信息

正发明名称——连铸板坯三维动态配水水量设定及可控轻压下实现的方法摘要本发明属于冶金连铸工艺技术领域。涉及一种三维动态二冷配水水量设定及可控轻压下实现的方法。所述三维动态二冷配水水量设定的方法包括建立三维动态二冷配水模型和二冷配水水量的设定。本发明在二冷水量控制过程中考虑了铸坯表面横向温度分布和冷态铸机的冷却能力的影响,同时考虑了不同季节对铸坯表面温度的影响,使二冷     

连铸凝固传热全过程数值模拟与控制

基于传热学、凝固理论、熔渣理论,建立了凝固传热有限差分数值模型,对连铸全过程进行热状态、凝固状态分析及工艺控制,模型考虑了钢的热物性参数随温度变化的关系.并根据连铸冶金准则和目标温度控制进行二冷优化,获得合理的温度分布和二冷水量分布,实现最佳铸坯品质,同时针对不同钢种的凝固特点,对保护渣性能进行设计.计算值同现场实测数据进行对比,有较好的一致性.最后研究了浇注温度、拉坯速度、二冷配水等工艺参数对铸坯表面温度、液芯长度和凝固坯壳厚度的影响,以及浇注工艺对连铸保护渣指标的影响.     

动态二冷配水在方坯连铸机上的应用

合理的动态二冷配水能有效地提高铸坯质量,也是连铸过程中重要的控制环节。某钢厂由于过热度控制比较差,导致铸坯表面温度和凝固末端位置变化很大,影响铸坯质量。通过使用“等效拉速”和“凝固模型控制”相结合的方法,调整不同过热度情况下各个冷却分区的水量,保证在稳定的拉速,不同过热度的情况下,铸坯表面温度和凝固末端位置稳定。     

连铸工艺因素对铸坯凝固过程影响的模型研究

建立了武钢连铸板坯凝固传热数学模型，计算凝固过程温度场分布，应用模型探讨了连铸工艺因素对铸坯温度和凝固过程的影响，并提出提高铸坯温度的工艺手段：适当提高拉速、控制二冷喷水量和改善二冷末端冷却方式，能提高铸坯温度，提高浇注过热度对高温出坯不利。     

铸坯连铸二次冷却模型的研究与开发

结合铸坯的冷却规律,利用有限差分法对二维凝固传热数学模型进行了差分变换求解。结合拉速、钢种和过热度,建立了铸坯二冷配水控制模型。利用Visual Basic 6.0开发了二次冷却仿真软件,模拟了铸坯的凝固传热过程,对二冷配水进行了优化。通过验证,新模型和二次冷却仿真软件可以对二次冷却配水量进行有效优化,经过优化,铸坯表面温度误差在3.8℃,温度波动减小,提高了铸坯质量。     

70号钢连铸过程的凝固传热模型与组织研究

连铸过程的冷却制度直接影响连铸坯质量和凝固组织,因此本文建立了二维凝固传热数学模型,对连铸过程进行了模拟,得到铸坯的温度场分布及坯壳厚度的变化。首先,通过模拟结果与实际生产的连铸坯组织结合,研究了铸坯组织疏松问题。然后,模拟过程中采用控制变量法,通过改变连铸工艺参数,进一步研究了过热度、结晶器水量、拉速及比水量等对铸坯温度及坯壳厚度的影响,得出连铸一系列规律,为指导现场二冷水的分配提供了重要依据。     

基于变比水量的二冷控制系统

依据酒钢连铸机的具体条件,建立了方坯连铸二冷喷淋系统的变比水量控制模型,实现了随铸坯钢种、断面尺寸及拉速变化对各回路水量连续实时控制。不仅方便现场工程师进行参数调整也稳定了铸坯表面的温度,从而改善了铸坯表面质量和内部质量。经现场应用表明,利用变比水量配水模型所制定的二冷配水制度是合理的,得到的铸坯质量良好。     

小方坯凝固传热数值模拟及验证

为控制帘线钢82A连铸小方坯铸坯质量,建立小方坯凝固过程二维非稳态传热数学模型,计算得到连铸过程铸坯的温度场以及液相穴长度,讨论了比水量和拉速对铸坯的温度场以及固相率分布的影响,并通过现场射钉试验对模拟结果进行验证,误差范围在±4%以内。模拟结果表明,当比水量一定时,拉速越大,铸坯中心温度降温越滞后;拉速一定时,比水量越大凝固终点越提前,当在拉速1.3 m·min-1,比水量0.3 L·kg-1时,凝固终点为12.84 m。模型能够较好地预测凝固末端位置并为凝固末端电磁搅拌提供指导。     

Q215连铸坯二冷配水的研究

分析了Q215凝固时的结晶特性,计算了小方坯连铸机在2.4m/min拉速、不同二冷配水下铸坯的温度场和凝固前沿温度梯度.在弱水冷却时,铸坯坯壳凝固前沿和坯壳的温度梯度比较小,得到细小的柱状晶和小量等轴晶.连铸坯中间裂纹主要与二冷水相关,弱的二冷配水可降低或消除中间裂纹.     

基于Matlab的板坯连铸凝固传热过程及热损失研究

基于Matlab数值计算,对板坯连铸凝固传热问题进行研究,得到随板坯厚度及其与结晶器弯月面距离变化的板坯温度场分布,通过拟合得到板坯凝固点末端位置与二冷总供水流量、过热温度和拉坯速度的关系式,分析二冷区水量分配比对结晶器和二冷区内单位长度板坯热损失率和板坯表面温度梯度的影响。结果表明：板坯温度随冷却阶段的不同其温度变化趋势显著不同;随着过热温度和拉坯速度的增大、二冷总供水流量的减小,板坯凝固点末端位置增大;拉坯速度对板坯凝固点末端位置的影响最为显著,其次是二冷总供水流量,过热温度对其影响较小。通过适当调整二冷区内水量分配比可实现降低板坯表面温度梯度和较少热损失率的折衷,从而在提高板坯质量的同时也提高其蓄能,以实现板坯连铸过程的节能。所得结果能对板坯连铸凝固过程的参数设计和动态运行提供依据和理论指导。     

基于遗传算法的板坯连铸凝固模型表面喷雾冷却优化研究

目的对连续铸造过程中凝固模型表面喷雾冷却进行优化,实现表面温度的最优冷却。方法分析板坯的连铸工艺过程,推导板坯连铸的凝固模型,获得热传递方程式,对冷却过程的边界条件进行约束。对凝固模型进行仿真验证,与基准温度变化曲线进行比较。结合具体实例确定冷却过程中需要优化的目标对象,采取遗传算法搜索最优解,对相关参数进行仿真。结果和优化前相比,优化后板坯凝固过程中单位时间内温度变化波动较小,水流量密度最大值约为35 L/(m~2·s)。结论优化后的板坯连铸过程中单位时间内喷雾冷却温度变化均匀,喷水量较少,能避免板坯连铸凝固模型表面裂纹的产生,提高产品的质量,效果较好。     

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。     

板坯连铸二冷动态配水模型的开发与应用

建立了板坯连铸一维凝固传热数学模型且采取坯龄模型实现了动态配水;对二冷水计算模型计算的动态配水和静态配水进行比较得出拉速变化时动态水量变化较缓和,从而保证铸坯表面温度不发生大的波动;进行了连续测温,结果表明：测量温度和计算温度误差保持在2％左右。     

粒子群算法在优化板坯二冷制度中的应用

提出了一种基于带有变异算子的改进粒子群算法对二冷区水量进行优化的新方法。首先应用凝固原理和时空有限体积法建立连铸板坯凝固传热的数学模型，数值模拟结果与现场实测结果相符。再利用改进粒子群优化算法对二冷区各段的水量进行优化，优化之后的二冷制度使铸坯各段表面温度冷却速率和温度回升速率趋于平缓，与冶金准则对改善铸坯冷却过程和提高产品质量的要求相吻合。     

板坯连铸机二次冷却系统通用设计软件的开发

根据板坯连铸二冷传热凝固数学模型和铸坯目标表面温度控制方法,并基于迭代算法开发了通用性较强的板坯连铸机二次冷却系统设计仿真软件Secondary Cooling Designer R1．0。软件计算功能包含二冷水量优化设计、二冷水量和喷嘴分析以及二冷传热仿真分析三大功能模块,能为二次冷却系统的全面设计提供必要的分析手段和评价信息,可广泛应用于板坯连铸机的工程设计之中。     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

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.