宝钢厚板连铸机结晶器凝固传热模型的研究和开发

以宝钢厚板连铸机结晶器一冷传热过程为研究对象,结合高温铸坯在结晶器内的实际热量传输规律,建立了宝钢厚板连铸机结晶器凝固和传热模型.结晶器内凝固传热过程分为凝固坯壳传热、缝隙间传热和结晶器铜板传热,其中结晶器缝隙问传热模型综合考虑了气隙、保护渣和振痕对传热的影响.利用Fortran语言对模型进行编程,开发出相应的结晶器凝固和传热仿真软件Moheat.结合厚板连铸机结晶器生产数据,对模型进行了验证.所得计算结果符合实际测量值.利用该软件能够对不同生产工艺下的凝固坯壳厚度、坯壳表面温度、结晶器铜板温度、冷却水温差以及结晶器理想锥度等进行计算,分析和优化结晶器一冷制度,指导连铸生产.     

连铸结晶器内大方坯的热力耦合分析

针对攀钢大方坯连铸机投产初期铸坯表面角部纵裂缺陷,建立了大方坯连铸结晶器内铜板与铸坯问的热力耦合模型,应用模型分析了大方坯连铸结晶器内的传热过程和坯壳的应力分布.在传热模型中,以稳态模型分析结晶器的传热过程,以瞬态模型分析铸坯的传热过程;在力学模型中,考虑铸坯和结晶器的接触边界以处理结晶器角部的气隙,以热弹塑性模型分析铸坯的变形和应力场.2种结构的连铸结晶器中大方坯温度场和应力场计算结果表明,结晶器倒角从25 mm×45°变为12 mm×45°时,可改善铸坯角部的传热条件,降低凝固坯壳角部温度,增加凝固坯壳厚度,有利于减轻和防止铸坯角部裂纹.     

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     

结晶器在线监控集成系统的开发与应用

基于板坯连铸结晶器实测的瞬态温度数据,在对结晶器与铸坯传热行为进行反问题计算的基础上,采用并行计算方法,构造出兼顾模拟准确性与实时性的传热反问题并行计算模型,有效解决了模拟计算准确性与实时性间的矛盾,同时借助Visual C++和OpenGL技术,开发出二维、三维的结晶器传热可视化方法,建立了面向在线的结晶器传热与铸坯凝固实时计算及可视化系统。为实时提供结晶器传热与铸坯凝固状态的瞬态信息,精确把握和控制结晶器传热和连铸坯的凝固过程提供了有利支持。     

连铸坯凝固过程热力耦合有限元模拟

 以铸坯和结晶器之间的间隙热阻为纽带,考虑保护渣凝固对接触热阻和渣膜热阻的影响,建立了连铸结晶器与铸坯热力耦合模型并编写了相应的有限元仿真程序。模型预测的坯壳厚度和实验结果吻合良好,两者差值≤2 mm。应用模型分析了大方坯连铸结晶器内的传热过程和坯壳的应力分布。结果表明,随着拉速提高,凝固坯壳厚度减薄,铸坯产生角部裂纹的趋势增加。     

水平连铸36Mn2V凝固传热过程的Fluent数值模拟

以水平连铸36Mn2V圆坯结晶器内温度场分布为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了36Mn2V管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内36Mn2V钢液温度场分布及凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析.研究发现:水平连铸拉坯工艺参数:拉速V=2.2(m/min),中间包过热度ΔT=38℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高.研究表明,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,并进一步制定合理的拉坯工艺参数,降低管坯质量缺陷的发生,提高铸坯质量.     

基于Fluent对水平连铸结晶器温度场分布及传热的研究

以水平连铸圆坯连铸生产工艺为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内的温度场分布与凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析。研究发现：水平连铸拉坯工艺参数：拉速V=2．13m／min,浇注温度T=1544℃,中间包过热度△T=40℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高。研究表明,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,并进一步制定合理的拉坯工艺参数,降低管坯质量缺陷的发生,提高铸坯质量。     

不同宽度H2结晶器流动、传热凝固行为对比

薄板坯连铸工艺的H2漏斗形结晶器可以生产宽度860～1 730mm的铸坯.对不同宽度H2结晶器内钢液流动、传热凝固行为进行研究,能加深了解H2结晶器内的冶金行为,并为H2薄板坯连铸设备制造及工艺参数优化提供指导.采用数值模拟技术研究拉速4.5 m/min时,宽度900、1 300、1 700mm结晶器内钢液流动、传热凝固行为.结果表明:结晶器宽度增加,流场变化显著,钢液自由液面近水口处波动加剧.不同宽度下,结晶器出口处铸坯坯壳厚度及其表面温度的差别主要体现在靠近铸坯窄边处.     

高效连铸抛物线锥度结晶器的研究与设计

应用凝固理论对高效连铸条件下结晶器内初生坯壳生长规律、铸坯的凝固收缩特性进行了系统研究。利用结晶器锥度设计的最小气隙原则,建立结晶器设计计算模型,开发出高效连铸抛物线锥度结晶器设计系统。该系统可依据工艺条件设计出满足不同钢种和拉速条件的结晶器锥度、内腔曲线方程、上下口以及任意间位置的内腔尺寸,为结晶器的生产提供操作数据和理论依据。最后分别讨论了钢种、结晶器长度、拽坯速度、铸坯断面尺寸与结晶器锥度、凝固收缩系数的关系。     

H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热的数学模拟

 为了解决H型钢连铸坯表面裂纹问题,结合凝固理论建立了H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热模型,并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,描述和分析了凝固坯壳的温度分布、坯壳生长历程及各工艺因素对钢传热行为、凝固行为的影响,为制定合理的工艺参数、提高铸坯质量、减少漏钢发生提供了理论依据。     

板坯连铸结晶器温度场计算模型的应用

针对中厚板卷厂板坯连铸机,建立了板坯二维非稳态凝固传热模型,利用各铸机典型拉速下实际生产过程数据验证所建立板坯凝固传热模型的准确性。基于所建立的板坯凝固传热模型,分析了现行结晶器水量下调的可能性,并对结晶器冷却制度进行优化,控制铸坯表面裂纹。     

宝钢1930mm板坯连铸凝固传热模型的研究与开发

以二维非稳态传热数学模型为理论基础,结合铸坯在连铸二冷区的实际热量散失规律,将二冷区相邻夹辊之间传热分为夹辊接触传热、水聚集蒸发传热、水冲击传热和辐射传热四个过程,并根据宝钢一炼钢板坯连铸机具体条件,建立了宝钢1930mm板坯连铸凝固传热模型.利用面向对象的VB6.0高级语言对模型进行编程,开发出相应的连铸二冷仿真软件.利用红外线测温仪采集铸坯温度,对模型结果进行验证,现场铸坯测温和仿真结果比较得出偏差范围为0.9%～2.8%,说明仿真模型和仿真结果真实可靠.利用该仿真软件可以对宝钢1930mm连铸机的二冷工艺制度进行研究和优化,指导连铸生产.     

方坯结晶器

1 前言 结晶器是连铸机中最重要的部件之一。从传热学角度讲,它是个热交换器,由流经它的冷却水带出钢水凝固潜热,使钢水凝固成具有一定厚度坯壳的铸坯。结晶器对铸坯表面质量优劣,连铸生产正常与否有着直接和重要的关系。 对结晶器的技术要求,主要包括以下几个方面: (1)传热性能好,冷却强度可调钢水在结晶器内凝固成坯壳,其传热路     

中碳钢连铸方坯内部角裂机制研究与优化

 分别选取西钢某厂实际生产中易发生内部角裂缺陷的40Cr和45钢连铸坯为研究对象,通过对缺陷采用热酸浸低倍试验、金相法和探针能谱分析,发现缺陷处不存在明显的组织异常和质点沉淀。运用ANSYS软件对连铸结晶器凝固过程进行热模拟。研究结果表明,缺陷形成于结晶器内的凝固过程,根本原因是铸坯在结晶器中凝固传热不均导致出现铸坯偏角区热节区效应,从而诱导产生热应力,致使沿柱状晶晶间铁素体开裂,并伴随一定量的铸坯鼓肚现象。通过重新设定结晶器铜管圆角半径和优化生产部分工艺后,最终使连铸坯内部角裂评级在10级以上的比例下降到1042%。     

板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。     

70钢小方坯芯部质量优化

建立小方坯连铸凝固传热模型,通过测温和射钉试验校核模型,模型计算结果与测温和射钉试验结果间的相对误差分别为0.1％和0.64％,说明模型能够有效反映小方坯连铸的凝固传热情况.提高拉速后,铸坯的中心偏析和疏松加重.为优化高拉速下连铸坯的中心质量,依据模型计算结果及前人安装经验,将末端电磁搅拌安装装置由原来距离结晶器弯月面...     

钢的软接触电磁连铸技术的研究进展

钢的软接触电磁连铸技术(SoftContactElectromagneticContinuousCasting)是利用高频交变电磁场在结晶器内铸坯初始凝固区施加电磁压力来减少钢液与结晶器壁的接触压力,从而减小结晶器振动对铸坯表面质量的影响,降低拉坯阻力和减弱初始凝固点的传热来提高铸坯表面质量。分析了实现钢的软接触电磁连铸在结晶器结构、材质以及电磁场参数等方面需要解决的问题,并介绍了该技术的最新研究成果:高频调幅磁场及无结晶器振动的电磁连铸技术。     

方坯连铸结晶器凝固传热的有限元数值模拟

根据方坯结晶器的传热特点,研究了方坯连铸机结晶器二维非稳态凝固传热的有限元模型,应用ANSYS软件预测在浇注过程中结晶器的温度分布和凝固状态,分析了拉速、浇注温度及结晶器圆角半径对铸坯温度和坯壳厚度的影响.结果表明,经模型计算得出坯壳厚度值与现场测定拉漏数据基本相符.     

板坯连铸初拉阶段工艺的计算机仿真

建立了板坯连铸初拉阶段的三维非稳定态传热凝固模型，且实现了该过程的数值仿真。模型中考虑了浇铸过程的影响；建立了铸坯凝固壳厚度与热流率之间的关系，用以表达铸坯在不同位置与结晶器间的换热边界条件。用直接差分法得到不同高度断面外宽面和窄面的凝固壳厚度，及不同拉速和不同过热度下晶出口处凝固的变化。模拟结果与生产实际结果基本吻合。     

漏斗形薄板坯结晶器内铸坯传热分析

 为了更好地研究FTSC结晶器内铸坯的凝固过程,基于节点温度传递方法建立薄板坯结晶器内铸坯三维瞬态传热数值模型,采用有限元软件ANSYS模拟结晶器内铸坯三维稳态温度场。对比分析平板形及漏斗形结晶器内铸坯传热规律,探讨了漏斗区传热特点。结果表明,漏斗区内钢水存储空间增大,总热容量增加,漏斗区铸坯宽面表面中心温度升高,坯壳厚度减薄。FTSC结晶器宽面出口温度、坯壳厚度连续变化,与漏斗形布置一致。