不锈钢板连铸温度场及二冷配水优化的研究

采用有限元法编制了计算不锈钢板坯在连铸时凝固过程温度场及坯壳的生长随时间的变化。将计算结果与实测结果进行了比较。得出影响铸坯温度场和凝固末端位置的主要因素是拉速和二冷配水，而过热度影响较小。     

连铸板坯凝固传热模型研究及应用

依据板坯连铸机工艺条件，利用铸坯凝固过程传热数学模型计算了铸坯凝固过程温度场分布和坯壳生长情况，并探讨连铸工艺因素对铸坯温度和凝固过程的影响，示例性的提出了提高铸坯温度的工艺手段。     

基于有限元的板坯连铸凝固过程数值模拟

利用有限元分析软件Marc2003建立了板坯连铸凝固过程的二维数学模型.通过计算,可以得到连铸坯在任意段截面的温度场分布、凝固坯壳的厚度和相应的冶金参数.拉坯速度、过热度等工艺参数对温度场分布和凝固坯壳的生成影响很大,可以利用模型对工艺参数进行优化配置.     

连铸应用凝固传热计算的几个问题

1.连铸坯在结晶器内的凝固传热计算 通过对连铸坯凝固传热过程的研究,可以得到铸坯在冷却凝固过程中的温度场、坯     

车轮钢圆坯表面温度和坯壳厚度的数值分析

采用分段线性的结晶器和二冷拉矫段热流密度表示方法,对车轮钢圆坯的宏观凝固过程进行了流场、温度场和凝固的耦合数学模拟.计算结果与实测数据吻合,表明数学模型可靠准确地反映了实际情况.由于拉速变化引起计算空间内质量流量的变化,圆坯的表面温度和坯壳厚度受拉速强烈影响.二冷拉矫段热流密度的变化反映了散热方式随温度变化进行的自我调节.保温段对圆坯表面温度回升有明显影响,并将凝固终点推后大约1 m.     

小方坯连铸机结晶器的研究

本文建立了铸坯凝固传热数学模型，模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场、坯壳热收缩应力场、坯壳与铜壁间气隙厚度；计算出的坯壳厚度与实测的坯壳厚度基本吻合，计算结果可为连铸机生产和连铸机设计提供参考。     

OCr13不锈钢板坯连铸温度场的研究

采用有限元商业软件模拟计算了不锈钢板坯在连铸凝固过程中铸坯坯壳温度场随时间的变化.讨论了拉坯速度、浇注温度及二冷区水量对温度场的影响.结果表明,影响铸坯温度场的主要因素是拉坯速度,而浇注温度对铸坯坯壳温度影响较小.     

基于无网格伽辽金法的连铸坯凝固计算方法

为考察无网格方法求解铸坯凝固过程的可行性,本文依据移动最小二乘和变分原理,推导并建立了基于无网格伽辽金法的结晶器内铸坯凝固过程二维非稳态传热/凝固数学模型。以小方坯凝固过程为对象,分别采用节点均匀布置、加密布置、随机布置方式,模拟分析了小方坯凝固过程的温度场变化,并将计算结果与参考解、有限元法数值解进行了对比,结果证实无网格伽辽金法在计算精度、自适应性、网格依赖性等方面均优于有限元法。研究结果为无网格方法应用于连铸过程的传热、凝固以及应力/应变行为的数值计算提供参考。      

20CrMnTi钢凝固过程数值模拟与质量控制

包钢开发了圆坯连铸数学模型对20CrMnTi钢凝固过程进行数值模拟计算,精确计算铸坯凝固进程,指导连铸工艺控制与二冷优化等技术措施,精确控制铸坯温度场与凝固终点位置,使20CrMnTi圆形铸坯中间裂纹、中心裂纹得到稳定控制,中心疏松和缩孔得到明显改善。     

大圆坯连铸二冷配水设计模型的开发

根据钢厂新建Φ600 mm圆坯连铸机的主要技术参数,建立柱坐标一维非稳态连铸坯凝固传热数学模型,运用有限差分法求解并编制相关程序,分析拉速、过热度、冷却强度对铸坯温度的影响,实现在给定水量下连铸坯温度场的计算。浇铸Φ500 mm轴承钢GCr15SiMn计算得出拉速每提高0.1 m/min,出结晶器处凝固坯壳厚度减薄约7.9 mm,凝固终点延长6.7 m。     

汽车用钢大方坯连铸二冷配水数学模型

应用开发的连铸传热数学模型对石家庄钢铁有限责任公司炼钢厂电炉车间所生产的5个钢种及2种规格铸坯的二次冷却配水进行了模拟计算；根据铸坯凝固冷却过程冶金准则的要求，经反复模拟及优化，得出了二次冷却区各段水量与拉速的二次关系式；综合考虑了过热度对铸坯凝固过程的影响，建立了新的二次冷却水控制模型，并应用于实际生产。     

Analysis of flow field and temperature distribution in compact strip production casting process

Abstract

A three-dimensional finite difference model has been formulated, using the commercial code CFX4, to describe the fluid flow and heat transfer in the funnel mould and secondary cooling segment of the compact strip production (CSP) casting process. Through simulation and computation with the established simulation model, influences of the factors such as casting speed, casting superheat, immersion depth of submerged entrance nozzle, amount of cooling water in the secondary cooling segment on flow field and temperature field in the funnel mould and secondary cooling segment of CSP technology were analysed.     

立弯式奥氏体不锈钢220 mmx220 mm铸坯动态二冷控制和应用

根据奥氏体不锈钢的热物理参数和二冷区各区出口目标温度,建立了不锈钢220mm×220 mm铸坯动态二冷综合控制模型和末端拉速电磁搅拌-拉速优化模型。304奥氏体不锈钢连铸生产应用结果表明,在该钢正常工作拉速0.8~1.1 m/min,根据目标温度（足辊1080℃,一区1 070℃,二区1060℃,三区1045℃,进拉矫机980℃）制定相应比水量（0.30~0.33 L/kg）,模型实时计算表面温度与目标温度对比,进行在线控制,铸坯温度均匀、稳定,冶金质量良好。     

X80管线钢238 mm x 1 650 mm连铸坯温度场及凝固末端位置的数学模拟

用二维切片跟踪铸坯凝固传热的方法建立了X80管线钢（/%:0.04C,1.85Mn,0.25Si,0.006P,0.003S,0.30Ni,0.21Mo,0.06Nb,0.02V）238 mm×1650 mm板坯连铸过程中垂直拉坯方向传热的数学模型,通过ANSYS对X80管线钢连铸过程中温度场及坯壳厚度的渐变进行计算,得出拉速1.2mm/min时,出结晶器坯壳厚为18.14 mm,铸坯液芯长22.58 m。凝固壳厚度计算值射钉测试结果的相对误差≤2.5%,凝固末端位置的相对误差为0.68%。分析了过热度（25~55℃）,拉速（1.2~1.3m/min）和二冷水量（79.2~96.8 m³/h）对切片各点温度和凝固末端位置的影响。结果表明,增大拉速、减小二冷配水量,连铸坯表面温降变慢,凝固末端位置距离结晶器液面越远,凝固时间变长;该X80管线钢板坯连铸最佳工艺参数为钢水过热度35℃,拉速1.2 m/min和二冷配水量88m³/h。     

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。     

厚板坯连铸二次冷却传热数学模拟

在考虑二冷边界换热的条件下,建立了与厚板坯连铸机相适应的传热数学模型。用远红外测温仪测试X65管线钢230 mm×1650 mm铸坯表面温度,实验结果同模拟结果吻合较好。应用数学模型,对不同拉速下管线钢的连铸凝固过程进行了仿真计算,分析了拉速对出结晶器坯壳厚度、铸坯表面温度和液芯长度的影响,得出在给定的二冷条件下,为得到合理的铸坯表面温度,管线钢的拉速应为0.9～1.2m/min。     

薄腹板近终形异形坯连铸温度场数值模拟

 薄腹板异形坯更体现了近终形的特点。采用有限元数值模拟计算了薄腹板异形坯连铸温度场,分析了不同拉速、比水量对连铸过程温度、坯壳厚度和液芯长度的影响。结果表明：异形坯不同位置的温度和坯壳厚度不均匀,当异形坯腹板较薄时,腹板处凝固传热较慢,腹板处和R角处坯壳最薄弱,比翼缘边部薄约4mm;拉速每提高0.1m/s,异形坯出结晶器时的表面温度会提高约80～100℃,坯壳厚度会减薄0.8～1.2mm,液芯长度增加1.2～1.6m;比水量每提高0.05L/kg,异形坯出二冷段时的表面温度会降低约8～16℃,液芯长度缩小0.13m。     

钢液连铸二次冷却先进工艺模型的发展与研究

 钢液连铸二次冷却的效果直接影响连铸坯质量,为了合理地控制二次冷却过程,多种静态和动态控制工艺模型被提出。系统综述了目前二冷静态和动态控制工艺模型的发展,包括二冷区各回路水量与拉速呈一次线性或二次曲线关系的二冷控制工艺模型、基于修正有效拉速的二冷动态控制工艺模型和基于在线传热计算的二冷动态控制工艺模型等,以及基于钢液过热度和二冷进水温度的二冷控制先进工艺模型和基于在线温度测量反馈调节各回路水量的二冷动态控制工艺模型。随着二冷控制工艺模型的发展,其控制的实时性、可靠性、准确性以及运行的稳定性也逐渐提高,从而为高质量铸坯生产及智能化二冷控制奠定了基础。     

409L不锈钢的凝固特性与连铸中的质量控制

分析了AISI409L不锈钢凝固时的结晶特性，模拟计算了连铸过程中0.7m/min拉速下，不同二冷配水下铸坯温度场的变化，并分析了铸坯温度场的变化与铸坯质量的关系，总结出提高铸坯质量的措施。