DYNACS二次冷却模型及其生产实践

本文介绍了VAI公司的DYNACS二次冷却模型及其三种铸坯二冷控制方法,并以DYNACS二次冷却模型为开发平台按目标表面温度控制法开发了不同炼钢工艺不同钢种的二次冷却水表,成功应用于生产实践,提高了铸坯质量、满足了生产要求.     

动态二次冷却模型

铸坯的质量在很大程度上取决于二次冷却。为了在不同的浇注条件下 ,获得理想的铸坯表面温度分布 ,生产出无缺陷铸坯 ,必须自动控制二次冷却。芬兰劳塔鲁基公司动态二次冷却模型—— DYNCOOL 就是为了满足上述要求开发的。它按实时计算的铸坯温度分布来计算并控制冷却水的流量 ,保持预选的沿着铸坯方向设定的温度模型。DYNCOOL 模型应用在线数据计算铸坯表面温度分布、坯壳厚度和每段的二次冷却水流量 ,使目标温度分布和计算所得温度分布之间的差别极小。模型用边界条件法解扩散—对流方程式 ,来计算通过铸坯中部的纵断面的温度场。这…     

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。     

连铸DYNACS动态二冷水模型

DYNACS动态二冷水模型是目前最先进的动态二冷水模型,它通过过程数据的跟踪,铸流温度场的模拟及积分计算,动态调整二冷水量,达到最优的铸坯表面温度控制．     

板坯连铸二次冷却模型控制系统的研究与开发

以国内某厂老连铸机的改造为研究背景,开发了板坯连铸二次冷却模型控制系统,即在基本水表的基础上,建立通过线性插值计算配水量的二次冷却控制模型,并引入切片生命周期法计算铸流的动态速度,通过为动态速度和静态速度设定不同权重,实现二次冷却动静态混合控制。系统建立了基于事件消息驱动的连铸生产跟踪方法,为连铸全过程二次冷却模型自动控制奠定了基础。系统投入运行后生产自动化程度大幅度提高,铸坯质量也控制在有效范围内。     

二次冷却装置及喷嘴

1.二次冷却装置的作用 二次冷却装置的作用是支撑尚未完全凝固的铸坯,并向铸坯表面喷水,使铸坯加速凝固,以达到强制冷却铸坯的目的。同时对铸坯和引锭杆的运动起着导向作用。对于板坯连铸机的二次冷却装置来讲,还起着对铸坯进行弯曲和矫直的作用。 2.对二次冷却装置的工艺要求 对二次冷却装置的工艺要求: 1)在高温铸坯作用下二次冷却装置应有     

动态配水在方坯连铸机中的应用

在坯龄模型基础上,根据计算出的铸坯表面温度与目标温度的差值进行优化调节水量。设计了宣钢150t1#方坯连铸机二冷动态配水模型,实现了铸坯表面温度自适应控制。该模型使二次冷却更加均匀,减少了铸坯表面回温,以便达到控制铸坯组织和内部质量的目的。     

武钢大方坯连铸二冷制度的优化

以武钢第一炼钢厂大方坯连铸机为研究对象,建立了凝固传热数学模型,根据铸坯凝固冷却过程冶金准则的要求,经模拟及优化,得出了SWRH82B钢二次冷却区各段水量与拉速的二次关系式,建立了新的二次冷却水控制模型,并应用到生产实际,明显提高了铸坯质量.     

R9m方坯连铸二次冷却工艺的优化

为提高优钢铸坯质量,石横特钢厂对R9m方坯连铸二次冷却工艺进行了优化。依据拉速一定时,二冷配水冷却水量沿铸坯方向从上到下逐渐减少的配水原则,制定了不同钢种、不同拉速的配水丁艺模型。应用表明,铸坯低倍组织明显改善,杜绝了中间裂纹、鼓肚等现象,减少了铸坯脱方、疏松、缩孔等缺陷。     

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。     

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。     

大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢大方坯连铸引进的二冷控制技术在连铸比水量和二冷区水量分配等方面存在的问题,通过测试研究大方坯连铸典型钢种的高温延塑性能和二冷区的铸坯表面温度分布,制定了满足攀钢连铸品种开发要求的二冷控制制度。生产应用表明,连铸大方坯内部质量得到了明显提高。     

莱钢4^#矩形坯连铸机二冷水动态控制模型

根据传热学原理,研究从钢水进入结晶器后开始,经过二冷段冷却成铸坯这一阶段的热传导状态,建立传热模型,然后采用差分方法对传热模型进行数字化处理,形成可用于过程控制的连铸机二冷水动态控制模型。该模型在莱钢4^#连铸机上得到具体实现,并取得良好控制效果。     

宝钢在线二冷控制模型的研发与应用

针对连铸生产过程中的二冷配水问题,建立了铸坯的凝固传热数学模型。通过实时模拟计算铸坯的温度场,并与PID控制技术相结合,开发了在线二冷控制模型。模型能自动根据钢种、铸坯规格及工艺参数的变化动态调整二冷控制水量,将铸坯的表面温度控制在工艺目标值附近。通过设计合理的控制系统架构,确保了二冷控制系统的稳定性及可靠性。在线测温结果表明,模型具有很高的计算精度。当拉速、浇注钢水过热度变化时,模型能快速将水量调整到目标值,速度快且超调小,从而确保铸坯的表面温度跟踪误差始终限制在较小范围内;当浇注过程处于相对稳态时,铸坯的表面温度保持在目标值。目前,模型已经应用于宝钢内外的多台连铸机,应用效果良好。     

Two-dimensional heat transfer model for secondary cooling of continuously cast beam blanks

Abstract

A two-dimensional heat transfer model was developed for the secondary cooling system during beam blank continuous casting. The finite element method was used to calculate the heat transfer. Accurate cooling boundary conditions in the secondary cooling zone are involved, including spray water cooling, water evaporation cooling, radiation cooling and roll contact cooling in the casting direction and non-uniform distribution of spray water flow density in the cross-section. The causes of longitudinal crack at the fillet during Q235 steel continuous casting were analysed on the basis of the simulation of the developed model, and then the spray water flow and the transverse nozzle layout were optimised. Practical results show that the surface quality of the beam blank improved after optimisations. Numerical results from the present model were validated using previous experimental measurements, which show good agreement.     

减少异型坯裂纹的工艺研究

结合连铸坯凝固理论和异型坯在结晶器内以及二冷段所受的应力，分析了异型坯这种独特断面铸坯表面裂纹和内部裂纹的形成机理。根据机理分析对异型坯的冷却制度和保护渣理化性能进行适当优化。通过降低结晶器和二冷段的冷却水量，增大结晶器保护渣粘度等措施，减少了异型坯裂纹的产生。     

基于目标温度的方坯连铸二冷配水方案优化

通过建立铸坯传热数学模型,对连铸凝固过程进行了解析。制定了二冷配水制度优化原则,基于目标温度控制原则开发出二冷配水控制模型。对不同钢种、拉速等工艺条件下的连铸工艺设计出二冷总水量、水量分配和水量与拉速的关系式,并对配水方案进行了凝固与传热的预测和验证。     

钢球用钢Φ380mm连铸圆坯表面裂纹原因分析及工艺改进

对Φ380mm高碳钢球钢连铸圆坯轧成钢材出现的表面裂纹进行了统计分析结果表明:抛丸检查后的连铸圆坯表面存在纵向裂纹,主要原因是钢液在结晶器中凝固时冷却不均产生的。通过将结晶器铜管锥度由0.45%/m调整为0.63%/m,1300℃保护渣粘度由0.60 Pa·s降到0.50 Pa·s,1300℃保护渣熔速由36s调整到49s,二冷比水量由0.30L/kg降到0.25L/kg,二冷段四面冷却改为八面冷却等措施,有效降低了大规格钢球钢铸坯及轧材的表面纵裂纹,轧材表面探伤合格率提高到95%以上。     

优化设计在小方坯连铸机高效化改造中的应用

通过对小方坯连铸凝固过程的理论分析,详细论述了结晶器、二冷区对小方坯连铸凝固过程的影响,提出了高效化改造时结晶器、二冷区的设计基本原则。在四川川威集团方坯连铸机高效化改造中对结晶器、二冷区进行优化设计,并得到了成功应用。结合理论分析和实际应用事例,提出了小方坯连铸机高效化改造的基本思路。     

Effect of temperature field and cooling rate along casting direction on surface transverse cracks of microalloyed steel

The temperature field and cooling rate especially for surface center and corner, which located at 0-5mm under the slab surface were calculated along the casting direction based on the two- dimensional heat transfer and solidification model of slab continuous casting, combined with the actual casting process conditions. The results show that the temperature of slab drops rapidly from liquidus temperature to 1200-900?? in the mold, and then drops slowly in the secondary cooling zone with the corner 200?? about lower than the surface center. As to the cooling rate, for 0-5mm layer under surface, it is up to 40??/s in the mold with the average cooling rate about 10??/s. For the secondary cooling zone, it is about 3-6??/s in the foot zone, and then drops to a steady value about 0. 1-0. 5??/s. The results can be used to optimize the continuous casting process and provide the basis for the control of the surface and corner transverse cracking of continuous casting slabs based on the solidification and phase transformation principles.