连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座(待续)──第三讲 连铸坯凝固过程中传输现象的研究概况(上)

应用数学模型和物理模型对连铸坯凝固过程中的传输现象进行研究，近些年来得到飞速发展，利用数学模型预测连铸坯的液相流动、传热和偏析状况，并在研究传热的基础上开发了应力计算模型，用于分析裂纹的形成原因，并介绍了国内外有关专家在这一领域的研究概况。     

矩形坯连铸凝固传热的数学模型

根据连铸矩形坯凝固传热特点，在上海浦东钢铁有限公司１号连铸机二冷系统改造中，动用直接差分法建立了二维非稳态矩形坯凝固传热数学模型，已应用于连铸凝固过程的模拟计算，在分析拉速、浇注温度等在数对钢水凝固过程的影响后，为提高拉速找到了理论依据。     

大方坯连铸凝固传热数学模型的研究

应用传热学基本理论,建立了大方坯连铸凝固传热数学模型.利用该模型对20#钢的319×4l0mm大方坯进行了凝固传热计算,并将计算结果与国外同类铸机同类产品的数据进行了比较,证明了该数学模型的可靠性和实用性.     

水平连铸中断面圆坯凝固过程的数学模拟

应用凝固传热数学模型水平连铸圆坯的生产工艺进行模拟，找出合理的二次冷却工艺，并在实际生产中进行了验证，应用所选定的合理二次冷却工艺，提高了铸坯质量。     

水平连铸圆坯凝固及铸坯质量的研究

以水平连铸圆坯连铸生产工艺为研究对象,通过射钉实验并采用Fluent数值模拟软件建立凝固传热模型,研究了在不同工艺条件下圆坯结晶器内的温度场分布与凝固传热过程,并对铸坯质量进行了相关的检测分析.通过本研究进一步明确了结晶器内钢液的温度场分布,及不同拉坯工艺对结晶器内钢液温度场变化的影响.结果表明:通过射钉实验并采用Fluent数值模拟软件建立凝固传热模型,可以有效分析水平连铸钢液的凝固传热过程,对改善钢水质量有积极作用.     

连铸坯凝固传热数学模型的研究与应用

以安阳永兴钢铁公司1#方坯连铸机为研究对象，建立连铸坯凝固传热数学模型。研究了不同拉速、过热度及二冷比水量对铸坯表面中心和角部温度及铸坯凝固终点位置的影响。并对铸坯表面温度进行了实测，实测结果与模型计算基本吻合。与现场生产实际结合，优化二次冷却制度，铸坯质量得到明显提高。     

大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用.回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律.     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座（待续）：第四讲 连铸凝固过程…

影响连铸板坯表面质量的内在因素很多，其中结晶器的传热和二冷区的传热过程是不可忽视的两个方面，概述了国内外用数学模型分析热流状态，分析结晶保护渣发生的热过程，以及研究开发二冷区热交换系数模型，用于预测中间裂纹的形成的情况。     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座(待续)第四讲 连铸坯凝固过程中传输现象研究概况(下)

影响连铸板坯表面质量的内在因素很多，其中结晶器的传热和二冷区的传热过程是不可忽视的两个方面。概述了国内外用数学模型分析热流状态、分析结晶器保护渣发生的热过程，以及研究开发二冷区热交换系数模型，用于预测中间裂纹的形成的情况。     

连铸坯凝固传热的交替隐式解法

建立了连铸板坯凝固传热的二维数学模型,用交替隐式差分格式对模型进行离散化然后在计算机上求解,并用现场测试值对模型的数值计算结果进行了验证.     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座

在连铸过程中吉晶器的传热速度对铸坯的表面质量和防止漏钢都具有十分重要的影响。介绍了结晶器的传热机制，并对结晶器热流的特点进行了总结和分析。     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座第十九讲连铸坯凝固传热数学模型

连铸坯凝固时的传热过程是一个十分复杂的过程，用等效传热系数的方法来描述则简便易行。介绍了等效传导传热模型的基本方程、边界条件和初始条件、物性参数的处理以及数值求解方法等。     

连铸坯微观及宏观偏析数学模型的研究进展

对连铸坯微观和宏观偏析模型及树枝晶间液相流动的研究进展进行了评述，采用近平衡凝固过程溶质再分配理论并结合连铸传热数学模型对连铸坯微观及宏观偏析的定量解析方法进行了分析。     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十五讲热量传输基础知识和连铸坯凝固传热特点

介绍了传热学的一些基本概念、原理和传热微分方程、定解条件及连铸坯凝固的特点。连铸坯的凝固过程可概括为一个内部具有液相流动的热量传递过程，并把坯壳在连铸机中的冷却看成是“热处理”过程。     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座：第六讲 连铸坯凝固过程的溶…

连铸坯在凝固过程中产生的偏析对连铸坯质量影响很大，其诱发是溶质交换，国内外专家采用数学模型对各种状态下的溶质再分配作了定量方面的研究，已引起广泛重视。     

基于图形处理器加速的连铸坯实时凝固传热模拟

实时模拟连铸坯的传热过程对于保证二冷动态控制的精确性和压下效果十分重要。实际生产过程中，为了适应工艺参数的不断变化，连铸的动态控制系统需要调整二冷水量以保证铸坯表面温度稳定。对于基于模型的动态系统，其核心是准确的在线传热模型。然而，在线模型对求解时间的严苛要求往往使得精确的模型在实际应用中受限。针对这个问题，在保障模型计算精度的基础上，应用图形处理器(graphics processing unit, GPU)技术来加速连铸凝固传热过程模拟，并针对连铸凝固传热过程和GPU硬件特征，对求解算法进行设计和优化。与基于28核中央处理器(central processing unit, CPU)并行的模型相比，GPU加速的传热模型实现了78倍的加速比。此外，模型的准确性通过表面温度测量得到了验证，最大相对误差为0.728%。     

气隙对连铸坯凝固影响的有限元数据模拟

以连铸坯凝固传热有限元数学模型研究了铸坯角部形状和气隙对坯壳凝固行为的影响，研究结果表明，采用有限元法离散铸坯圆角能更合理地反映铸坯角部的几何和换热条件，从而可以更准确地研究角部换热条件对铸坯凝固行为的影响，角部气隙显著地降低了坯壳表面的换热，使铸坯偏角区成为热节区。此热节区是铸坯凹陷，皮下裂纹等裂陷和漏钢事故发生的诱因。     

连铸坯凝固晶粒组织的模拟

本文的目的在于创建一种直接以图形显示晶粒形貌的连铸坯凝固组织计算机模拟方法.结合宏观传热计算与凝固理论,用改进的蒙特卡罗法建立了连铸坯凝固组织的计算机仿真模型.用本文的模型模拟了硅钢连铸坯的凝固组织并与实际的铸坯宏观组织进行了对比,模拟结果与实际结果基本吻合.在此基础上模拟了不同过热度下铸坯的凝固组织.     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第六讲 连铸坯凝固过程的溶质偏析(一)

连铸坯在凝固过程中产生的偏析对连铸坯质量影响很大，其诱发因素是溶质交换，国内外专家采用数学模型对各种状态下的溶质再分配作了定量方面的研究，已引起广泛重视。     

气隙对连铸坯凝固影响的有限元数值模拟

以连铸坯凝固传热有限元数学模型研究了铸坯角部形状和气隙对坯壳凝固行为的影响研究结果表明：采用有限元法离散铸坯圆角能更合理地反映铸坯角部的几何和换热条件，从而可以更准确地研究角部换热条件对铸坯凝固行为的影响。角部气隙显著地降低了坯壳表面的换热，使铸坯偏角区成为热节区。此热节区是铸坯凹陷、皮下裂纹等缺陷和漏钢事故发生的诱因。