热送热装工艺中板坯连铸过程传热的数学模型

建立了板坯连铸过程传热数学模型，并用实测数据对计算结果进行了验证，证明该模型可用于预报不同操作条件下板坯凝固过程中温度的变化和凝固状态。应用该模型分析了影响板坯出连铸机温度的主要因素：板坯尺寸、拉速、二冷水量及冷却方式等。适当提高拉速、改善二冷制度能提高铸坯出连铸机温度。     

板坯ø230 mm支撑辊周期性热负荷模拟分析

板坯支撑辊是板坯连铸机的重要组成部分,支撑辊轴承位的温度及辊面温度直接决定了支撑辊能否正常运行。为了探明转动过程中辊子各部位的温度分布规律,对板坯ø230 mm支撑辊周期性转动过程中的辊子传热过程进行了模拟研究。结果表明,板坯ø230 mm支撑辊在连铸过程中受板坯辐射、冷却水及空气散热影响,在连铸约1 500 s时温度达到稳态,且在有冷却水影响时辊子投影向空气侧半圆中部温度为250 ℃左右,在无冷却水影响时温度为270 ℃左右;在有冷却水影响时辊子投影向板坯侧半圆最高温度为272.3 ℃,在无冷却水影响时温度为290.0 ℃左右。通过与实测数据对比,证明本文计算模型能很好地预测连铸支撑辊的温度分布,可为其设计提供理论支持。     

板坯ø230 mm支撑辊周期性热负荷模拟分析

板坯支撑辊是板坯连铸机的重要组成部分,支撑辊轴承位的温度及辊面温度直接决定了支撑辊能否正常运行。为了探明转动过程中辊子各部位的温度分布规律,对板坯ø230 mm支撑辊周期性转动过程中的辊子传热过程进行了模拟研究。结果表明,板坯ø230 mm支撑辊在连铸过程中受板坯辐射、冷却水及空气散热影响,在连铸约1 500 s时温度达到稳态,且在有冷却水影响时辊子投影向空气侧半圆中部温度为250 ℃左右,在无冷却水影响时温度为270 ℃左右;在有冷却水影响时辊子投影向板坯侧半圆最高温度为272.3 ℃,在无冷却水影响时温度为290.0 ℃左右。通过与实测数据对比,证明本文计算模型能很好地预测连铸支撑辊的温度分布,可为其设计提供理论支持。     

板坯连铸机改浇一机两流矩形坯的设计与研究

本文应用计算机数值模拟方法,研究了冷却制度、拉坯速度等工艺参数以及设备参数对矩形坯连铸过程的影响,为板坯连铸机改造成一机两流的矩形坯连铸机的设计提供了依据。改造设计时,尽可能地利用板坯连铸机的原有设备和结构,投资少、周期短、见效快,能够适应生产品种变化的要求。     

仿真计算在板坯连铸机工程设计中的应用

针对板坯连铸机设计,采用数值仿真技术（基于板坯连铸浇铸过程静态仿真软件CCPS OFFLINE）对二次冷却水量进行了优化计算,并对结晶器锥度、扇形段辊缝和铸坯应变分布等相关的重要工艺／结构参数进行了理论预测。部分研究成果已投入到某钢厂板坯连铸机的实际生产运用中,取得了较好的效果,并在其新建板坯连铸机的设计工作中进行了充分应用。     

仿真计算在板坯连铸机设计中的应用

针对板坯连铸机设计,采用数值仿真技术(基于板坯连铸浇铸过程静态仿真软件CCPSOFFLINE)对二次冷却水量进行了优化计算,并对结晶器锥度、扇形段辊缝和铸坯应变分布等相关的重要工艺/结构参数进行了理论预测。部分研究成果已投入到实际板坯连铸机的现场生产中,取得了较好的实际浇铸效果,并在其新建板坯连铸机的设计工作中加以了充分应用。     

宽板坯连铸机保护渣性能要求及评价方法

根据低、中、高碳钢以及包晶钢的凝固特性,研究了不同钢种保护渣的性能。针对宽板坯连铸机的工艺特点,分析了宽板坯连铸机对保护渣性能设计的要求。在连铸生产现场,合适的铜板温度、结晶器进回水温差与热通量是最有效的保护渣评价参数,连铸坯表面质量是评价保护渣优劣的最终标准。     

宽厚板坯连铸二冷工艺开发与应用

利用GLEEBLE 3500测定了船板钢A36-1B的高温塑性,并基于天钢4号板坯连铸机设备参数,设计开发了板坯连铸凝固传热数学模型,分析了不同冷却工艺和浇铸条件下连铸坯的温度分布,并对二冷工艺进行了优化。工艺投用结果表明,连铸坯裂纹缺陷得到了有效改善。     

板坯连铸机二冷段的动态控制模型

依据凝固传热理论开发了板坯连铸机二冷段的动态跟踪程序和以虚拟拉速为控制参数的板坯连铸机二冷段的动态控制模型,探讨了网格尺寸和时间步长对用该模型计算结果的影响,并对连铸变拉速过程进行了仿真模拟,得出了虚拟拉速控制模型优于实际拉速控制模型的结论。     

SPHC连铸结晶器内钢水凝固传热的研究与应用

为了适应唐山不锈钢厂2号连铸机拉速的提高,建立板坯连铸结晶器内钢水凝固传热模型,应用大型有限元软件ANSYS对钢水凝固传热过程进行模拟求解,描述了高拉速条件下凝固坯壳的温度分布、坯壳生长历程,分析各工艺因素对钢传热行为、凝固行为的影响,进而提出了合理的工艺参数并应用于连铸机,现场证明漏钢事故明显减少.     

宝钢在线二冷控制模型的研发与应用

针对连铸生产过程中的二冷配水问题,建立了铸坯的凝固传热数学模型。通过实时模拟计算铸坯的温度场,并与PID控制技术相结合,开发了在线二冷控制模型。模型能自动根据钢种、铸坯规格及工艺参数的变化动态调整二冷控制水量,将铸坯的表面温度控制在工艺目标值附近。通过设计合理的控制系统架构,确保了二冷控制系统的稳定性及可靠性。在线测温结果表明,模型具有很高的计算精度。当拉速、浇注钢水过热度变化时,模型能快速将水量调整到目标值,速度快且超调小,从而确保铸坯的表面温度跟踪误差始终限制在较小范围内;当浇注过程处于相对稳态时,铸坯的表面温度保持在目标值。目前,模型已经应用于宝钢内外的多台连铸机,应用效果良好。     

连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用

在现有工艺条件下,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,开发三维二冷配水模型,解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响,从而控制铸坯表面质量,特别是铸坯的角部裂纹,同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化,使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式,结合所开发三维二冷配水模型,优化现有压下工艺,提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制,集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库,使之数据更加完备,模型计算更加准确,同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能,能够进行凝固终点W形预测与控制,可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用,有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题。      

高拉速板坯连铸机动态二冷控制模型研究

结合高拉速板坯连铸机参数,建立了基于铸坯＂坯龄＂的基本水量计算模型,实现了非稳态浇铸过程中表面温度的均衡、平稳过渡;为进一步消除铸坯表面温度波动,建立了基于实时温度场计算和模糊控制方法实现的目标表面温度控制器,提高了铸坯表面温度的控制精度.铸坯质量分析表明,模型上线投用后铸坯产品的裂纹和鼓肚等缺陷较原系统得到了有效的控制,达到了较高的整体质量水平.     

宽厚板连铸结晶器摩擦行为在线测试与分析

 结晶器/铸坯摩擦行为是影响并决定铸坯表面质量的重要因素。以宽厚板坯连铸结晶器为对象,在线检测基于液压振动装置的结晶器/铸坯摩擦力,测试和分析浇铸温度、铸坯断面、拉速与结晶器振动方式等主要工艺参数对摩擦力的影响,为考察和调控结晶器/铸坯摩擦行为提供试验基础。相同工艺条件下,摩擦力随浇铸温度的升高而降低,随铸坯断面尺寸的增加而增大。正弦、非正弦振动方式与拉速-振频、振幅振动控制模型的合理匹配,能够显著改善高拉速下的结晶器/铸坯摩擦行为,结晶器振动工艺的开发和优化对于充分发挥液压振动装置设备潜力,稳定高拉速下铸坯表面质量具有积极意义。     

Real-Time Slab Quality Diagnosis and Analysis System Based on Solidification Mechanism

According to the two types of slab defects (surface crack and internal crack), a real-time slab quality diagnosis and analysis system named CISDI_SQDS ONLINE R2011 was developed based on heat transfer and solidification simulation, stress and strain calculation as well as metallurgical process analysis about continuous casting, combined with expert knowledge database for specific casting events. The respective crack formation indexes were introduced as the theoretical reference data for slab quality level evaluation. Meanwhile, both the quality loss factors related to casting metallurgical rules and the adjusting factors related to casting events were taken into full consideration, which was integrated organically with theoretical analysis and expert system. The system can be widely used as an important theoretical tool for prediction and control of slab quality in slab continuous casting process.     

Optimisation of pinch roll load in thin slab continuous casting

Abstract

An analytical model has been developed to investigate the optimum pinch roll load and resulting slab thickness reduction during the continuous casting of a steel, constant thickness, thin slab in a vertical type machine. The pinch roll unit consists of two driven pinch roll sets, which support the solidified hot slab weight and take up the reaction forces owing to slab bending. Optimum conditions prevail when the pinch roll load required to support the slab weight is equally shared by the two pinch roll sets and has the minimum value allowing proper control of the slab speed. The model has been validated by being applied to an existing industrial case of thin slab continuous casting of plain low carbon steel. The effects of pinch roll radius, slab thickness, casting speed, slab temperature and the material carbon percentage on minimum pinch roll load and slab thickness reduction ratio have been investigated. Expressions have been obtained for the optimum pinch roll load and slab thickness reduction ratio related to the prevailing process parameters, which the plant operator can directly apply to determine the optimum pressure setting for the hydraulic cylinders fitted to the movable roll ends. The bending roll load is shown to be small compared with the pinch roll load.     

Continuous bending and straightening technology of Q345c slab based on high-temperature creep deformation

A new continuous bending and straightening casting curve with the aim of full using of high-temperature creep deformation was proposed.The curvature of bending and straightening segment varies as sine law with arc length.The basic arc segment is shortened significantly so that the length of bending and straightening area can be extended and the time of creep behavior can be increased.The distance from solidifying front in the slab was calculated at 1 200°C by finite element method.The maximum strain rate of new casting curve at different locations inside the slab is 6.39×10~(-5) s~(-1) during the bending segment and it tends to be 3.70×10-5 s~(-1) in the straightening segment.The minimum creep strain rate is 7.45×10~(-5) s~(-1)when the stress is 14 MPa at 1 200°C.The strain rate of new casting machine can be less than the minimum creep strain rate.Thus,there is only creep deformation and no plastic deformation in the bending and straightening process of steel continuous casting.Deformation of slabs depending on creep behavior only comes true.It is helpful for the design of the new casting machine and improvement of old casting machine depending on high temperature creep property.     

攀钢全连铸条件下钢水温度控制技术研究

通过对攀钢全连铸投产前板坯连铸钢水过程温度变化规律及其影响因素的调查分析，建立了全连铸条件下钢水过程温度控制制度，并根据现场应用效果及存在的问题，对其进行了优化和完善。