方坯连铸结晶器三维传热模拟

采用ANSYS有限元软件,以方坯连铸结晶器为研究对象,基于节点温度传递方法、利用ANSYS接触分析技术建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热有限元模型,分析了结晶器内铸坯和结晶器铜壁的三维温度场及结晶器内铸坯坯壳分布规律。结果表明,弯月面区域铜壁温度较低,上口接近水缝内冷却水温度;弯月面下50 mm处结晶器铜壁温度最高,达到157℃;模型计算所得结晶器铜管高温区域形状与实际生产中下线铜管高温过烧区域形状基本一致;铸坯表面偏离角部30 mm处角部影响消失,铸坯表面温度趋于一致。     

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.     

高效连铸方坯结晶器的改进

设计并制造出一个全新的高效方坯结晶器，其具有拉坯速度高，工艺性能好，结构合理等优点。     

方坯高速连铸用结晶器

在方坯连铸机上高速连铸技术是提高生产率的有力手段.高速连铸存在的问题是结晶器内不均匀凝固引起的菱形变形,角部裂纹和拉漏等.     

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液弯月面行为的热模拟

以低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金作为钢液模拟工质,对谐波高频磁场作用下,方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液的弯月面行为进行热模拟的实验研究,通过录像手段记录高频磁场作用下非导电石英玻璃容器内液态金属的弯月面行为,并采用“浸镀法”测得不同实验条件下的弯月面形状,掌握了高频磁场作用下液态金属弯月面的波动特性及不同感应线圈实验参数对弯月面行为特征的影响效果,研究表明：方坯结晶器内高频磁场沿结晶器周向的不均匀分布     

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。     

结晶器专家系统在连铸机的应用

在结晶器专家系统分析的基础上,分析了稳定状态下的温度变化以及粘结时曲线,根据不同的自适应算法应用在结晶铜板中热电偶测量结果,来向操作者显示紧急情况及可能的漏钢情况。     

软接触电磁连铸方坯结晶器的传热分析

概述了钢的软接触电磁连铸技术的发展现状及存在的问题.根据实际生产中软接触电磁连铸的结晶器的设计参数,通过建立凝固传热过程的数学模型,分析了钢液在切缝式软接触结晶器内的凝固过程.计算了结晶器水孔内水的流速、坯壳厚度、坯壳外壁的温度.计算了钢液在结晶器内单位时间放出的总热量和平均热流,并对结晶器各壁温度进行了校验,使软接触电磁连铸结晶器满足实际生产要求.     

结晶器喂钢带连铸坯凝固过程的数学模拟

利用旅行薄片微元体能量守恒原理,引入喂钢带相对速度参量,发展了连铸凝固旅行薄片数学模型.采用有限体积法,用Visual Basic语言独立编制源码模拟程序,并对一典型喂钢带的连铸工艺进行模拟分析,得到了连铸坯温度分布和喂进钢带凝固状态的曲线.结果证明,喂进钢带改变了结晶器内温度场的分布和传统的由表及里凝固方式,钢带在结晶器内先凝固后熔化,降低了钢水过热度和铸坯断面温度梯度,使得温度分布更有利于等轴晶结晶过程的进行,有利于铸坯断面形核率的提高.同时该模型也给出了钢带尺寸、拉速和过热度等参数对连铸坯凝固过程的影响.     

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。计算结果与试验结果吻合。     

基于热传输理论的方坯连铸二冷水在线控制方法

开发的热传输模型充分考虑了由于气隙的存在而使得结晶器表面散热不均匀,处理了凝固前沿相变所产生的结晶潜热,并采用变热物性参数.数据表明,经模型计算得出的铸坯温度与现场测定的温度基本相符.以此热传输模型为基础,研究了方坯连铸机二冷水在线控制方法-目标表面温度控制法.它可以实现铸坯表面温度及坯壳厚度的实时监控.以首钢三炼钢厂连铸方坯为研究对象,分析了拉速和过热度等参数对铸坯表面温度和凝固状态的影响,讨论了当某个冷却段供水量产生波动的情况下,采用不同二冷水控制方法时,对后续冷却段温度变化的影响.仿真试验表明,该方法可针对不同的生产条件,考虑到各回路之间的关联,更有利于稳定铸坯温度,从而改善铸坯质量.     

连续铸钢机结晶器材质的现状和发展趋势

分析了连续铸钢机结晶器材质的性能要求和现状,并探讨了其发展趋势,指出将CuW/CrCu复合材料作为结晶器材质是较理想和可行的。     

逆向法确定铝合金连铸喷水冷却的换热系数

确定适当的冷却制度，尤其是对水冷换热系数的研究，对于提高连铸坯质量意义重大，为此，建立了铝合金连铸过程中喷水冷却换热系数的二维计算模型，采用试验测试铸坯冷却过程温度场和计算机模拟相结合的方法，可以比较准确地计算出冷却水的换热系数hα。结果表明，换热系数随着喷水量的增加而增大；随表面温度的升高呈先增后减的趋势。铸坯表面温度为50～550℃、喷水量为2．0～3．8m^3／h条件下，冷却水的换热系数hα=0．52（3759．61＋24．39T-0．059T^2）W^0.94。     

双结晶器连铸铜-锌铝合金双金属复合材料

设计和制造了1台双金属双结晶器连续铸造试验机，其特征是：（1）结晶器为水冷铜套内衬石墨套；（2）结晶器上面连接可控制温度的熔化保温炉；（3）在高度方向上设置一高一低，直径一小一大的结晶器，在此试验机上，成功地连续铸造出芯部直径φ20mm的铜合金，外层厚度为10mm的锌铝合金的双金属复合圆棒，通过测试和分析此复合圆棒的宏观和微观的复合断面，化学成分分布，复合界面的剪切强度，证明此连续铸造试验机可以制备出复合良好的铜－锌铝双金属棒。     

一种求解水平连铸中瞬态界面换热系数的新方法

为有效提高温度场数值模拟的准确性，对界面换热系数的模型进行了改进和参数化，并基于这个3阶段演变模型，提出了数值模拟与优化计算相结合的反向求解方法。针对水平连铸中出现的非均匀间隙情况，获得了与位置相关的界面换热系数。算例采用了两种合金Sn-5Pb和Sn-15Pb作为算例进行计算。优化结果表明，对于两种合金3个热电偶处的模拟温度与实测值最大相对误差不超过5％。     

板坯连铸结晶器传热反算方法研究

基于连铸生产中实时监测结晶器受热状态的需要，建立了结晶器铜板水平截面的二维热传导模型，提出了基于最小二乘法原理的传热反问题数值计算方法，并在VC＋＋6．0平台下编制了计算程序。程序中利用控制容积法建立离散方程组，采用一维变带宽存储、holesky分解技术，提高了计算速度。通过与商业软件计算结果的对比，证明了二维假设的合理性。对一组实测数据进行分析，验证了算法和程序的可靠性，从而为实现连铸过程监控提供了可借鉴的实用方法。     

连铸凝固传热全过程数值模拟与控制

基于传热学、凝固理论、熔渣理论,建立了凝固传热有限差分数值模型,对连铸全过程进行热状态、凝固状态分析及工艺控制,模型考虑了钢的热物性参数随温度变化的关系.并根据连铸冶金准则和目标温度控制进行二冷优化,获得合理的温度分布和二冷水量分布,实现最佳铸坯品质,同时针对不同钢种的凝固特点,对保护渣性能进行设计.计算值同现场实测数据进行对比,有较好的一致性.最后研究了浇注温度、拉坯速度、二冷配水等工艺参数对铸坯表面温度、液芯长度和凝固坯壳厚度的影响,以及浇注工艺对连铸保护渣指标的影响.     

小方坯连铸机高速结晶器的研究与设计

建立了铸坯凝固传热数学模型 ,模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场、坯壳热收缩应力场、坯壳与铜壁间气隙厚度 ;计算坯壳厚度与实测坯壳厚度基本吻合 ;计算结果为连铸机生产、连铸机设计提供依据。并设计了高速结晶器 ,平均拉速达 3 .5 m / min     

应用Fluent对水平连铸40Cr管坯温度场分布及传热的研究

本文以水平连铸40Cr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管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内40Cr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＝2.35(m/min),浇注温度T＝1540℃,中间包过热度ΔT＝36℃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。