小方坯连铸过程温度场和流场的实时模拟

为了寻求在瞬态下仍然有效的实时模拟模型,以便模拟连铸的全过程,基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法和Lam-Bremhorst低雷诺数k-ε方程,建立了考虑湍流的传热和流体流动的实时模拟模型.该模型有效地实现了移动计算域下的动态网格扩展,可以模拟从拉坯到切割坯连铸全过程的温度场与流场的变化.作为实例,X70钢小方坯的模拟效果与实验验证吻合很好.      

大方坯连铸温度场动态仿真系统的开发与应用

基于凝固传热学基本理论与对大方坯连铸工况进行分析，建立了大方坯动态铸坯温度场跟踪模型、动态工况模型和设备与工艺参数库，开发了大方坯连铸温度场动态仿真系统。利用包钢新建大方坯连铸机仿真系统对20^#，45^#，U75V三个钢种在不同工况下的温度场进行了模拟。射钉实验证明，仿真结果达到工艺要求的精度，仿真系统能够真实准确地模拟连铸浇铸全过程中铸坯温度场分布，再现大方坯浇铸的动态过程，并精确计算大方坯连铸的凝固终点位置，为大方坯动态二冷配水与动态轻压下新技术的在线控制系统的应用提供了重要技术支持。该仿真系统设计界面友好、操作简捷，可作为生产过程中工艺参数优化和离线仿真的有效平台。     

板坯连铸动态轻压下系统中在线实时温度场的计算模型

连铸过程中,在对铸坯实施凝固末端动态轻压下时,在线实时温度场计算是至关重要的。本文根据传统有限差分思想提出了一种可以运用于在线的、快速计算温度场的新方法,自主开发计算程序。最终通过离线模拟和在线调试,验证了该模型的可用性和准确性,使该模型得以完善,实现了在线实时计算．     

连铸小方坯表面夹渣缺陷质量评判

通过对造成小方坯表面夹渣缺陷的成因及其对铸坯质量影响的分析,确定质量缺陷评判函数。在表面夹渣严重程度与缺陷的原因之间建立一一对应关系。并依据各工艺参数对小方坯表面夹渣质量缺陷的影响程度及生产经验,对评判函数中的权重提供了动态分配方案。以生产厂小方坯连铸机的实际生产为样本,收集连铸生产工艺参数,对小方坯表面夹渣缺陷的判定情况进行对比验证。数据结果表明,模型判定结果与实际检测结果基本吻合,达到了预报和分析连铸坯质量的目的,生产厂小方坯表面夹渣缺陷在线质量预报显示,预报的准确率超过预期目标值。结合判定实例,分析生产厂小方坯表面夹渣缺陷产生的主要原因,并提出解决措施。     

连铸结晶器动态热流及其影向

本文从接触一间隙传热原理出发建立起结晶器动态热流数学模型,它与铸坯凝固传热计算相结合,预报了连续铸坯钢的过程。首次得到了气隙、接触压力、结晶器热流,铸坯温度场、坯壳厚度等状态变量沿铸坯横向和纵向的分布规律。预报值与现场实测值一致。该研究使得对连铸热过程的认识更加深入。它为开发新型连铸机和解决与结晶器有关的铸坯质量问题提供了依据。     

基于ADI算法的连铸小方坯温度场仿真

采用交替方向隐式差分法(Alternating Direction Implicit)对宝钢某厂生产的断面为160 mm×160 mm的连铸小方坯温度场进行了仿真,同时绘出连铸坯断面温度场分布图,并对仿真结果作出定性分析.计算结果表明.仿真最大误差不超过3%,通过改变连铸生产过程中的控制参数,可以得到不同情况下连铸坯温度场的模拟结果.在一定程度上可以作为工艺参数调整的参考依据.     

热送热装工艺中铸坯温度的在线预报模型

以连铸坯热送热装过程传热数学模型对热送热装工艺中铸坯温度变化模拟结果为基础，建立了传搁过程中铸坯温度变化在线实时预报的数学模型，在线模型能实时预报各种工况下铸坯的温度变化。     

连铸坯传热数学模型及其适用于微型机的数值计算方法

本文针对连铸坯的凝固传热特点,通过对传热方式和定解条件的适当简化和对有限差分格式的改进,建立了连铸圆形坯、小方坯的传热数学模型及其适用于微型机小内存特点的快速数值计算方法。该方法便于现场技术人员用来求算铸坯的温度场分布,也可做为工艺自动控制模型的基础。     

小方坯二冷动态配水模型的研究

建立了小方坯连铸凝固传热过程的二维非稳态数学模型,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。比较目标温度与模型计算的温度,模型计算温度始终在目标温度的周围变动。     

改善高碳钢小方坯碳偏析工艺研究

轻压下是改进高碳钢小方坯碳偏析的有效方法。利用小方坯铸机现有拉矫辊进行轻压下工艺研究,通过力学计算对拉矫机压下力进行分析,并建立小方坯连铸凝固传热模型研究不同工艺条件下的铸坯固相率分布,研究小方坯连铸轻压下的可行性。为了达到良好的轻压下效果,并将现有铸机的拉矫辊由凹面改为平面。通过凝固计算和压下试验研究,开发出适用于当前小方坯高碳钢连铸的最佳轻压下工艺参数,结果表明小方坯高碳钢采用轻压下工艺后内部质量得到提升,碳偏析指数可降低到1.1以下。     

宝钢电炉VD温度预报模型及网络实现

电炉生产线是典型的短流程钢厂,从电炉、精炼到连铸钢水的温度制度和钢水温度控制对于保证短流程生产线的顺利和连铸坯质量十分重要.经过实践与努力,宝钢分公司炼钢厂YD炉应用了专家系统与神经元控制等智能控制技术,既解决了模型所需的现场数据的采集、跟踪,又实现了精炼温度趋势的动态计算、预报,初步实现了全钢种的温度趋势预报,现场用户只需轻轻点击画面按钮,就可以了解整个VD炉冶炼过程中的温度变化趋势.     

方坯高效连铸凝固冷却的研究

建立了适应方坯高效连铸特点的凝固冷却数学模型,应用所建立的模型进行模拟计算,获得了高效方坯连铸的二次冷却制度和铸坯温度场等的变化规律。研究所获得的结果,应用于重庆钢铁设计研究所设计的方坯高效连铸机上进行生产获得了较好的效果。     

Application of Hot Strength and Ductility Test to Optimization of Secondary Cooling System in Billet Continuous Casting Process

By means of Gleeble-1500 dynamic thermomechanical simulator, the continuous casting process for HRB335C steel was simulated using solidifying method and hot ductility and strength of the steel were determined. The test results indicate that there are three temperature regions of brittleness for HRB335C billet in the temperature range from 700 ℃ to solidification point; the first temperature region of brittleness is 1 300 ℃ to solidification point of the billet, the second temperature region of brittleness is 1 200-- 1 000 ℃, and the third temperature region of brittleness is 700-850 ℃ ; the steel is plastic at 850--1 000 ℃. The cracking sensitivity was studied in the different temperature zones of the brittleness for steel HRB335C and the target surface temperature curve for the secondary cooling is determined. With optimized process, the mathematical model of the steady temperature field with two-dimensional heat transfer for 150 mm×150 mm HRB335C steel billet was established to optimize the secondary cooling process. The conic relation of water distribution between secondary cooling water flux and casting speed is regressed. Keeping the surface temperature of billet before the straightening point above 1 000 ℃, the results of billet test indicate that there is free central shrinkage cavity. The billet defect is decreased greatly, and the quality of billet is obviously improved.     

Dynamic Water Modeling and Application of Billet Continuous Casting

The continuous casting process is used for solidifying molten steel into semi-finished steel.The technology of secondary cooling is extremely important for output of the casting machine and billet quality.A dynamic water model was introduced,including solidification model in the secondary cooling,feedforward control strategy based on continuous temperature measurement in tundish,and feedback control strategy based on surface temperature measurement.The mathematical model of solidification process was developed according to the principle of solidification,and the solidification model was validated by measuring billet shell thickness through shooting nail and sulfur print.Primary water distribution was calculated by the solidification model according to procedure parameters,and it was adjusted by the other two control strategies online.The model was applied on some caster and billet quality was obviously improved,indicating that the dynamic water model is better than conventional ones.     

首钢小方坯连铸机中间包数值模拟分析

针对首钢160 mm×160 mm方坯连铸机14.5 t中间包建立数学模型,采用流体力学计算软件Fluent对4流异型中间包内钢液流动和温度进行了数值计算,得出中间包钢液流动的速度场、温度场和停留时间分布曲线。计算结果表明,各流最大温度差为8 K,应避免低过热度浇铸;1流死区体积分率为20%略大于其余各流(10%～20%)外,中间包钢水流动参数可以满足生产的需要。     

气隙对连铸坯应力分布影响的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯热弹塑性应力有限元数学模型。在热弹塑性本构方程中考虑了材料力学性能、屈服函数随温度和应变速率的变化。着重研究了气隙对坯壳应力分布的影响。研究结果表明：当坯壳角部有明显的气隙形成时,铸坯偏角区成为热节区。在此热节区内,坯壳受到拉应力的作用,连铸坯有产生皮下裂纹的可能     

小方坯连铸机实现二冷水动态控制之探讨

介绍了根据铸坯凝固传热学原理，建立二冷水动态控制模型的方法，根据石钢1^#,2^#小方坯连铸机二冷水控制现状，提出进一步改造实现二冷水动态控制的方法。     

Three-dimensional analysis and design of petal-like mould for continuous casting of steels

Abstract

Understanding the shrinkage behaviour of a steel billet is very important for designing the continuous casting mould, and conversely, a well designed mould is beneficial when matching the shrinkage behaviour of the billet. The shrinkage behaviour of a billet is hard to measure in situ during continuous casting but can be calculated by numerical simulation. A three-dimensional finite element model has been built to simulate the thermal and stress fields of the billet in the mould. The dynamic thermal boundary condition, the effect of ferrostatic pressure and the temperature dependent thermophysical parameters have been considered in the model. The shrinkage of billet when considering ferrostatic pressure is on average 0·08 mm smaller than when not considering ferrostatic pressure. The temperature and stress distributions are analysed in the present paper, and based on this analysis, a novel petal-like mould was designed and its taper determined. The designed mould has been tested in industrial practice showing better lifetime and billet quality.     

四流小方坯中间包结构优化的物理模拟

随着钢铁工业的发展,人们对钢的质量要求越来越高,连铸中间包结构是和连铸坯最终质量形成相关的一个重要因素。试验以某厂四流小方坯中间包为原型,1∶3的比例制作了有机玻璃水模型,在不同的中间包结构下,KCl做示踪剂,采用"刺激—响应"技术测得流体的平均停留时间;黑墨水做显示剂显示流场。试验结果表明:采用"V"型挡墙开两孔时,钢液的平均停留时间短,滞止时间短,死区体积比例大。"V"型挡墙只开上孔时,能够很好的优化中间包,改善钢液的流动状态,使钢液的平均停留时间延长58.85 s,死区体积比例减小10.06%;同时还保证了各流之间的均匀性,即各流之间的温度、成分差异较小。