矩形铸坯凝固传热数学模型的研究与应用

依据安负二炼钢厂连铸机改造的要求，建立矩形坯凝固传热数学模型，设计二冷配水软件，并将二冷配水由手动改为自动控制。经投入运行表明，铸坯质量良好，取得明显的效益。     

连铸圆坯凝固传热过程的数值模拟

研究和开发了连铸凝固传热过程数值模拟程序,并以圆铸坯为研究对象,计算了铸坯表面温度分布和凝固壳厚度,用该模型处理了凝固时相变所产生的结晶潜热.结果表明,计算出的表面温度、坯壳厚度等数据与实验数据相符合,并且对生产实践有较好的指导作用.它可用来优化连铸工艺参数.是进一步开发在线控制模型的基础.     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

以永兴钢厂1号方坯连铸机为研究对象,建立连铸坯凝固传热数学模型。对铸坯表面温度进行实测,取得了实测与模型计算基本吻合的结果。再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,适应下一步开发其它钢种的需要。     

射钉法在测量连铸坯凝固坯壳厚度方面的应用

介绍了射钉法在测量连铸坯凝固坯壳厚度方面的应用情况。现场试验结果表明，这种方法具有不影响生产、不产生废品、操作简便、测量精度较高等优点。     

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。     

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。     

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。     

矩形连铸坯凝固传热的变间距有限差分模拟

针对用传统有限差分法模拟计算矩形连铸坯凝固传热时在整个计算区域上离散网格大小需均匀一致且要用直角来代替铸坯圆角这一缺点,提出了变间距有限差分法.变间距有限差分能够在计算区域上灵活地配置大小不同的离散网格,也能够准确地离散铸坯的角部形状,而且直观、简单,计算工作量小,与有限单元法的计算结果几乎相同.模拟计算结果与实测值吻合.     

小方坯连铸机凝固传热软件的编制

应用数值传热学基本理论,分析了小方坯连铸机在结晶器和二次冷却区凝固传热的特点,并结合现场实际,使用Delphi开发工具编制了小方坯连铸机凝固传热软件。通过实际生产数据对软件进行校正,对铸坯进行了数值模拟计算,结果表明：当浇铸断面为165 mm×165 mm的铸坯时,拉速每增加0.1 m/min时,结晶器末端坯壳厚度减少0.5～0.8 mm,切割枪处表面中心温度升高12 ℃。     

小方坯凝固传热数值模拟及验证

为控制帘线钢82A连铸小方坯铸坯质量,建立小方坯凝固过程二维非稳态传热数学模型,计算得到连铸过程铸坯的温度场以及液相穴长度,讨论了比水量和拉速对铸坯的温度场以及固相率分布的影响,并通过现场射钉试验对模拟结果进行验证,误差范围在±4%以内。模拟结果表明,当比水量一定时,拉速越大,铸坯中心温度降温越滞后;拉速一定时,比水量越大凝固终点越提前,当在拉速1.3 m·min-1,比水量0.3 L·kg-1时,凝固终点为12.84 m。模型能够较好地预测凝固末端位置并为凝固末端电磁搅拌提供指导。     

宝钢板坯连铸凝固与传热模型的开发

根据宝钢3号板坯连铸机的具体条件,建立了板坯连铸凝固传热数学模型,模型不仅具备对辊列设备、喷嘴布置的仿真,而且可以根据各种不同工艺条件计算铸坯温度场和凝固终点,经过现场测温与射钉试验,以及与引进日方的在线模型对比,其结果与该模型结果相当吻合。     

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。     

宽板坯轻压下区固液相凝固收缩模型的研究

根据铸坯坯壳凝固线收缩量与温度变化的关系及两相区固-液相的物质守恒规律,建立了宽板坯固液相凝固收缩模型,利用连铸宽板坯实际生产工艺条件,分析了拉坯速度、浇注温度等因素对铸坯凝固前沿补缩量的影响规律.研究结果表明,同一拉速、浇注温度条件下,铸坯凝固前沿所需补缩量随距弯月面距离的增加而逐渐减小;冷却条件相同,拉速及浇注温度对铸坯凝固前沿所需总补缩量的影响很小;凝固坯壳对减小轻压下作用于凝固前沿压下量的贡献量约为17.2%.     

双辊连续铸轧凝固过程数学模型的建立及验证

以等价比热容法处理结晶潜热和以假设的流线边界划分网格节点,建立了双辊连铸薄带凝固过程的宏观速度场、传热、溶质传输和凝固组织形成的微观数学模型以及双辊连铸薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型.同时,以固相率为媒介,采用宏微观不同的网格尺寸和时间步长,实现了宏观模型与微观模型的耦合,并对建立的双辊连铸薄带凝固组织形成的数学模型进行了验证.     

板坯连铸凝固传热数学模型的研究与开发

以二维非稳态凝固传热数学模型为理论基础,结合铸坯在连铸过程中的冷却规律,建立了连铸机凝固传热有限差分数学模型。利用Visual Basic 6.0语言编程,开发出了模拟凝固传热的通用仿真软件,并利用SCIT-1M红外测温仪采集铸坯表面温度,对结果进行验证,误差范围在0.4%~1.1%之间,说明仿真结果真实可靠。     

连续铸造凝固过程数值模拟的研究进展

介绍连续铸造凝固过程数值模拟的研究内容，包括连续铸造结晶器区的流场、温度场数值模拟和流场、温度场、浓度场三场耦合数值模拟以及新型连铸技术数值模拟的研究概况，提出连续铸造数值模拟的发展方向。     

连铸凝固传热过程的数值模拟

研究和开发了连铸凝固传热过程数值模拟程序,并以生产厂的铸坯为研究对象,计算了铸坯断面温度分布和凝固壳厚度,该模型考虑了结晶器表面散热的不均匀性,处理了凝固时相变所产生的结晶潜热,将计算出的断面温度、坯壳厚度等数据与生产实验测得的数据相比较,吻合性很好.他可用来优化连铸工艺参数,是进一步开发在线控制模型的基础.     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响.计算结果与文献上报道的实验结果吻合较好.     

薄板坯连铸凝固过程及溶质偏析的三维耦合数值模拟

采用基于体积平均的有限控制体法，对Fe—C二元合金薄板坯连铸凝固过程进行了紊流流动、凝固及溶质传输的三维耦合数值模拟。计算结果表明，钢液的紊流流动显著改变了薄板坯内温度场形状及溶质浓度的分布。浸入式水口产生的射流对铸坯宽面的冲刷造成了凝固坯壳厚度沿宽面的不均匀分布。同时分析了宏观偏析的形成及可能形成的位置。