圆坯连铸凝固传热数学模型及应用

建立了Φ400mm大断面圆坯连铸凝固传热的数学模型。应用该模型计算了过热度、拉速以及冷却强度等因素对铸坯温度、坯壳厚度、凝固终点的影响,为现场生产确定了合理的二冷工艺参数。生产实践证明,当生产Φ400mm铸坯的拉速达到0．4～0．6．dmin时,自动控制的二次冷却制度满足工业连铸要求,可得到优质铸坯。     

45钢连铸大方坯凝固过程数值模拟

根据240mm×280mm 45钢的实际生产条件,建立基于射钉和测温的方坯凝固传热数学模型.分析了拉速、过热度、二冷强度等参数对铸坯温度和凝固坯壳厚度的影响.结果表明,拉速是主要影响因素.拉速增大0.1m/min,铸坯表面中间温度平均升高35℃左右,空冷区内中心温度明显增大,凝固终点后移2.25m左右.     

连铸工艺因素对铸坯凝固过程影响的模型研究

建立了武钢连铸板坯凝固传热数学模型，计算凝固过程温度场分布，应用模型探讨了连铸工艺因素对铸坯温度和凝固过程的影响，并提出提高铸坯温度的工艺手段：适当提高拉速、控制二冷喷水量和改善二冷末端冷却方式，能提高铸坯温度，提高浇注过热度对高温出坯不利。     

SS400特厚板坯连铸二冷凝固过程的数值模拟研究

利用ANSYS15.0有限元软件对SS400钢种400 mm特厚板坯在过热度为30℃时,不同拉速和不同二冷区水量工况下的凝固过程,进行了数值模拟研究。结果表明,板坯在拉速为0.6 m/min时,出二冷区后的角部温度为609.1℃,铸坯中心的温度为1 279.2℃。通过改变拉速和二冷区水量的大小,可以为实际生产中SS400钢种的坯壳厚度确定及连铸工艺改进提供参考。     

包钢大方坯连铸机结晶器凝固传热的数值模拟

根据包钢的现场条件,本文建立了大方坯连铸机结晶器内二维非稳态大传热数学模型,采用有限差分法对数学模型求解得出结晶器中铸坯的温度分布规律和凝固坯壳生成规律,同时研究了拉坯速度对坯壳生居厚度的影响。     

二冷区位置及冷却水量对无氧铜薄板坯连铸过程的影响

以某铜加工厂无氧铜水平连铸机列实验结果为依据,利用PROCAST对无氧铜薄铸坯水平连铸过程二冷区位置及冷却水量进行分析。结果表明:降低结晶器冷却水量,加入二冷区有利于在减小热应力的同时满足该铜加工厂对铸坯出结晶器后的温度要求;二冷区的冷却水量越大,铸坯最终趋于稳定时的温度越低;因出结晶器后为空冷,二冷区位置不同对铸坯出结晶器后温度影响较小。     

连铸工艺参数对板坯凝固终点的影响

以Q235钢为试验对象,利用射钉法在铸坯1/4位置处测量出230 mm×1 510 mm断面在1.05 m/min拉速下的坯壳厚度,以此为基础,优化凝固计算模型,确定液相穴长度及凝固终点,并验证了铸机预报结果;通过计算结果分析连铸拉速、浇铸过热度及二冷比水量等工艺参数对连铸板坯的凝固终点位置的影响,得到了液芯长度与拉速、比水量等工艺参数之间的拟合关系,从而获得铸坯的凝固规律,为铸坯凝固末端轻压下及电磁搅拌技术的应用提供了有效的依据。     

圆坯连铸温度场模拟

耦合温度场和流场 ,建立了圆坯连铸铸坯温度场的二维稳态柱坐标数学模型。用该模型模拟了国内某钢铁公司Φ178mm圆坯连铸铸坯内温度场分布 ,以渐变色形式模拟显示了圆坯连铸铸坯中心断面温度场分布 ;在温度场的基础上 ,模拟了铸坯凝固壳的厚度变化 ;模拟显示了结晶器内的钢液流动 ;采用铸坯传热数学模型在不同拉速及过热度下进行计算 ,系统分析了拉速及过热度对凝固末端位置、出结晶器坯壳厚度的影响。凝固末端位置的计算结果与现场实测结果一致 ,从而证明了模型的合理性。本研究模拟出的温度场分布和铸坯坯壳厚度 ,为优化工艺参数 ,提高铸坯质量提供了理论依据     

连铸方坯直轧输送过程中温度场的数值模拟

连铸直接轧制工艺顺利进行的核心因素是连铸坯的温度,为解决连铸直轧过程铸坯温度和速度的衔接问题,采用ANSYS软件模拟了从结晶器弯月面到轧机前整个过程中铸坯的温度变化和坯壳厚度,并在此基础上分析了不同拉速、浇铸温度及比水量等工艺参数对铸坯温度、坯壳厚度、凝固终点位置的影响规律。模拟结果表明,拉速为2.8 m/min、浇铸温度为1 550 ℃、比水量为1.4 L/kg的工艺条件下,且铸坯到达轧机前平均温度保持在900 ℃以上,可以满足直接轧制工艺要求。这有利于连铸与轧制两个工序的顺利衔接,为钢厂连铸车间的改造提供一定的理论指导。     

铌微合金化建筑用钢连铸坯角部裂纹控制

为了研究含铌建筑用钢轧制产生开裂的问题,对多组铸坯低倍样进行检测分析,并结合生产过程数据对化学成分、中间包过热度、拉速及二冷各区比水量进行了统计分析。结果表明,角部裂纹是缺陷根源,含铌钢铸坯的断面收缩率低于75%的温度范围为750～960 ℃。通过降低二冷一区的比水量,适当提高三区、四区的比水量、调整矫直温度使其避开断面收缩率小于75%的温度区间和控制硫、磷、铬含量等一系列优化措施,有效解决铸坯表面的角部裂纹缺陷,保证了含铌建筑用钢的产品质量。     

82B小方坯凝固组织和偏析预测模型开发及应用

基于国内某厂82B小方坯连铸生产过程,使用ProCAST软件建立82B小方坯铸坯横断面宏观偏析模型,从温度场、坯壳厚度和凝固组织3个方面验证该模型的正确性,通过该模型研究连铸参数(拉速、比水量和过热度)对铸坯横断面宏观偏析的影响。模拟结果表明,82B连铸坯中心偏析随拉速和过热度的增加而增大,而比水量对中心偏析的影响较小。减轻铸坯中心偏析的关键在于控制铸坯拉速和过热度,因此为了保证铸坯中心碳偏析不高于1.10,应控制铸坯拉速低于2.64 m/min,过热度不高于10℃。     

薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数值模拟

为研究薄板坯连铸高拉速下结晶器内坯壳生长过程,利用ANSYS有限元模拟软件,建立了CSP薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数学模型,并通过实际测量得到的凝固坯壳厚度验证了模型的合理性。对结构用钢Q235B钢种,1 500 mm×60 mm规格在结晶器内凝固过程进行了模拟,研究了不同拉速、不同结晶器冷却水量对凝固的影响。研究结果表明,随着拉速降低,坯壳厚度增加;随着结晶器水量增大,坯壳厚度增加,模拟结果与实测结果相符合,为实际生产优化工艺参数提供了理论参考。     

板坯连铸二冷计算机仿真的研究和应用

连铸二冷计算机仿真是准确、迅速预测和分析工艺参数对浇注过程的影响规律以及优化连铸操作工艺参数的重要手段。基于沿拉坯方向上移动的有限薄片层思想,建立板坯连铸凝固传热数学模型,应用面向对象的编程语言Visual Basic 6.0开发了板坯连铸二冷计算机仿真软件,并针对国内某板坯连铸机应用仿真软件对其进行凝固过程模拟、对其二冷凝固过程进行工艺优化。应用红外线测温仪对板坯表面温度进行测试,测试温度与仿真结果吻合较好,说明连铸计算机仿真软件的计算是可靠的。     

基于Matlab的板坯连铸凝固传热过程及热损失研究

基于Matlab数值计算,对板坯连铸凝固传热问题进行研究,得到随板坯厚度及其与结晶器弯月面距离变化的板坯温度场分布,通过拟合得到板坯凝固点末端位置与二冷总供水流量、过热温度和拉坯速度的关系式,分析二冷区水量分配比对结晶器和二冷区内单位长度板坯热损失率和板坯表面温度梯度的影响。结果表明：板坯温度随冷却阶段的不同其温度变化趋势显著不同;随着过热温度和拉坯速度的增大、二冷总供水流量的减小,板坯凝固点末端位置增大;拉坯速度对板坯凝固点末端位置的影响最为显著,其次是二冷总供水流量,过热温度对其影响较小。通过适当调整二冷区内水量分配比可实现降低板坯表面温度梯度和较少热损失率的折衷,从而在提高板坯质量的同时也提高其蓄能,以实现板坯连铸过程的节能。所得结果能对板坯连铸凝固过程的参数设计和动态运行提供依据和理论指导。     

超高速连铸结晶器内坯壳的传热行为

超高速连铸漏斗结晶器内坯壳的生长速率对铸坯表面质量有着显著的影响。基于节点温度继承算法(NTI),运用ANSYS有限元软件建立了结晶器内钢水凝固的三维瞬态导热模型,解析了浇注温度和拉速对薄板坯传热行为的影响。研究表明,随着拉速从4.0提高到6.0 m/min,结晶器出口坯壳最大厚度由26减小到12.8 mm,结晶器出口坯壳表面最高温度从1 209增加到1 305 ℃。而浇注温度从1 550 ℃提高到1 560 ℃对坯壳的表面温度和厚度影响不大。     

马钢低碳钢板坯高拉速连铸技术的应用

为了进一步解决连铸高拉速条件下的板坯质量问题,马钢有针对性地开展了低碳钢板坯高拉速连铸技术研发工作。通过采用高效连铸防粘结技术、高效强冷结晶器控制技术、低黏度保护渣优化控制技术、水口堵塞控制技术、动态二冷凝固控制技术等技术措施,解决了高拉速条件下出现的坯壳凝固不均匀、结晶器卷渣、铸坯质量等技术难题;稳定提升1 200 mm宽断面(厚度230 mm)低碳钢铸坯拉速至1.8 m/min;拉速由1.6提至1.8 m/min之后,炉均可减少浇铸时间2.5 min,连铸平均连浇炉数达到6炉以上。技术改进后,有效缩短了浇铸周期,提高了生产效率。     

板坯连铸机二次冷却系统通用设计软件的开发

根据板坯连铸二冷传热凝固数学模型和铸坯目标表面温度控制方法,并基于迭代算法开发了通用性较强的板坯连铸机二次冷却系统设计仿真软件Secondary Cooling Designer R1．0。软件计算功能包含二冷水量优化设计、二冷水量和喷嘴分析以及二冷传热仿真分析三大功能模块,能为二次冷却系统的全面设计提供必要的分析手段和评价信息,可广泛应用于板坯连铸机的工程设计之中。     

首钢3号铸机凝固末端电磁搅拌技术应用研究

研究了3号方坯连铸机拉速和二冷比水量对铸坯中心偏析的影响;在恒定的拉速下,通过射钉试验测定铸坯在不同冷却强度下的坯壳厚度,为末端电磁搅拌器的安装位置和电磁搅拌参数的确定提供依据;确定了最佳的末端电磁搅拌参数,使连铸坯中心碳偏析程度降低,连铸坯内部质量提高。     

连铸坯壳表面温度回温机制及影响因素

连铸过程中,坯壳表面回温的发生机制主要有两种。一种是由于二冷区换热方式的差异性;另一种是由于放热强度和换热强度的差异性。拉坯速度、冷却强度及冷却段长度均对坯壳回温有着重要的影响。其中拉坯速度及冷却强度的影响可通过二冷优化配水来减缓,而冷却段长度的影响需要在设计之初优化连铸机二冷区设计的合理性。