连铸板坯凝固的传热模型

依据武钢板坯连铸机的生产条件，建立了板坯凝固过程传热模型，分析了影响板坯出连铸机温度的主要因素，得出适当提高拉速、控制二冷喷水量和关掉二冷末端冷却水能提高铸坯温度、降低能耗。     

板坯连铸机拉速优化控制模型

以板坯连铸机二维非稳态传热数学模型为工具，对连铸的工艺参数进行分析，从而得出影响铸机拉速的限制性因素是铸坯出结晶器时坯壳厚度。在计算机上对诸多工况铸坯的凝固过程做了琥交试验，回归了出结晶器时坯壳厚度与拉速、过热度的计算公式，为板坯连铸机浇铸速度的控制提供了理论依据，对稳定连铸机生产和进一步发挥现有铸机的潜力具有一定的实用价值。     

板坯连铸机二冷段的动态控制模型

依据凝固传热理论开发了板坯连铸机二冷段的动态跟踪程序和以虚拟拉速为控制参数的板坯连铸机二冷段的动态控制模型,探讨了网格尺寸和时间步长对用该模型计算结果的影响,并对连铸变拉速过程进行了仿真模拟,得出了虚拟拉速控制模型优于实际拉速控制模型的结论。     

提高热送连铸坯温度的试验研究

采用远红外非接触测温和射钉法对武钢三炼钢的板坯连铸机典型二冷模式下铸坯的表面温度及凝固坯壳厚度进行了研究，发现通过矫直区进入水平段之后铸坯表面温度持续降低，机尾附近铸坯表面温度仅为710～820℃。根据坯壳厚度变化得出的典型二冷模式下综合凝固系数K为24～27mm／min^1/2，根据凝固终点与K的关系，将浇铸低碳铝镇静钢时的拉速由1．1m／min左右提高到1．4～1．5m／min，使铸坯的凝固终点向机尾延伸，铸坯出机表面温度提高到了920～940℃。     

连铸板坯凝固末端位置的研究

 连铸坯凝固末端位置的确定方法有实验测定法和数学模型法。针对鞍钢厚板坯连铸机,采用有效比热容法建立板坯连铸二冷凝固传热数学模型来预报凝固末端的位置,用实验测定值验证了模型的可靠性。应用数学模型分析拉速对厚板坯凝固末端位置的影响,将计算结果回归得到了X65管线钢和船板钢在不同拉速范围内凝固末段位置和拉速的数学关系式,可为现场控制连铸凝固终点提供参考。     

矩形坯连铸凝固传热的数学模型

根据连铸矩形坯凝固传热特点，在上海浦东钢铁有限公司１号连铸机二冷系统改造中，动用直接差分法建立了二维非稳态矩形坯凝固传热数学模型，已应用于连铸凝固过程的模拟计算，在分析拉速、浇注温度等在数对钢水凝固过程的影响后，为提高拉速找到了理论依据。     

应用直接差分法计算矩形坯连铸数学模型

根据连铸矩形坯凝固传热特点，在上钢三厂转炉１号连铸机二冷系统改造中，运用直接差分法计算了二维非稳态矩形坯凝固传热数学模型，又依二冷区各段出口目标温度不随拉速改变为配水原则，进行了矩形坯连铸机二冷配水计算，为该铸机提高拉速找到了理论依据。     

高拉速下凝固进程的试验测量与模型预测

 根据京唐高拉速试验特点,结合板坯连铸机设备和洁净钢连铸工艺特点和要求,建立连铸板坯凝固传热模型并结合射钉法测量综合预测了1.9～2.4 m/min高拉速条件下铸坯的凝固坯壳厚度和凝固终点位置。综合研究表明,结合射钉试验和数值模拟能更精确跟踪铸坯的凝固进程,为高拉速试验提供准确的凝固信息,并能为评价连铸机综合冷却能力、优化二冷制度和轻压下工艺提供合理的参考信息。     

板坯连铸机传热仿真模型的应用

本文借助已建立的传热计算仿真模型，对连铸机的现行工艺进行了模拟计算分析，考察了影响连铸机最佳拉速的限制性环节，在此基础上，对不同拉速和过热度进行了传热模拟计算，找到了连铸机工况最佳拉速与中间包钢水过热度的关系；以凝固传热的冶金准则为约束条件，设定铸坯表面目标温度，采用单值搜索法，找到了连铸机二冷区的合理给水量，建立了二冷配水优化模型     

板坯冷却过程的一维数学模型

对钢水凝固过程中传热的研究是连铸技术最基本的问题之一。符合实际正确的温度场的描述是提高板坯质量，确定工艺参数，制定二次冷却制度，改进铸机结构的重要依据。本文建立了适合天津钢厂超低头板坯连铸机的一维数模型，并结合天津钢厂的实际情况，分析了拉速和比水量对温度场的影响。     

板坯连铸二次冷却智能控制模型

以缩小连铸二冷区板坯表面实际温度和目标温度的差异为目标,建立了板坯连铸二次冷却智能控制模型.该模型采用支持向量机(SVM)实现板坯表面目标温度的动态设定,采用对角递归神经网络(DRNN)实现板坯表面温度的预测,采用T-S模糊递归神经网络实现二次冷却水动态调整与分配.通过对某钢厂板坯连铸过程进行仿真计算和现场试验,结果表明:该模型将二次冷却水水量控制问题与板坯在冷却过程中的温度状态相结合,实现了连铸二次冷却动态优化控制,有利于提高板坯的质量.     

连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用

在现有工艺条件下,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,开发三维二冷配水模型,解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响,从而控制铸坯表面质量,特别是铸坯的角部裂纹,同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化,使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式,结合所开发三维二冷配水模型,优化现有压下工艺,提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制,集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库,使之数据更加完备,模型计算更加准确,同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能,能够进行凝固终点W形预测与控制,可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用,有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题。      

微合金钢薄板坯连铸边角裂纹控制

微合金钢薄板坯连铸过程高发边角部裂纹,致使热轧卷板边部产生翘皮、烂边等质量缺陷,是钢铁行业的共性技术难题。本文立足于某钢厂QStE380TM低碳含铌钛微合金钢薄板坯连铸生产,检测分析了铸坯角部组织金相结构与碳氮化物析出特点、不同冷却与变形速率条件下钢的断面收缩率,并数值仿真研究了不同结构结晶器和二冷区铸坯温度与应力的演变规律。结果表明:微合金钢薄板坯连铸过程存在明显的第三脆性区,且变形速率越大,第三脆性区越显著。传统薄板坯连铸工艺条件下,结晶器的中上部及其出口至液芯压下段的二冷高温区,铸坯角部冷速较低,致使其组织晶界含铌钛微合金碳氮化物呈链状析出。铸坯在液芯压下过程,低塑性角部因受较大变形与应力作用而引发裂纹缺陷。实施沿高度方向有效补偿坯壳凝固收缩的窄面高斯凹型曲面结晶器及其足辊区超强冷工艺,可分别提升铸坯角部冷速至10和20 ℃·s?1以上,从而促使铸坯角部组织碳氮化物弥散析出,并促进铸坯窄面在液芯压下过程金属宽展流动而降低角部压下应力,大幅降低了微合金钢薄板坯边角部裂纹发生率。      

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.     

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。     

基于有效拉速和有效过热度的连铸二冷控制模型

针对连铸生产中拉速及浇注温度波动频繁,导致静态二冷配水控制下铸坯表面温度波动过大的问题,提出了一种基于有效拉速、有效过热度的新型二冷控制模型.该模型不需要在线实时计算温度场,只需要在已有参数控制模型的基础上,实时计算有效拉速及有效过热度即可对连铸坯的表面温度进行很好的控制.计算机仿真实验表明,该控制模型对连铸过程中拉速及过热度的变化具有良好的适应能力,满足连铸生产的要求,而且模型简单易行.     

板坯传热二冷动态控制模型的有限体积法

阐述了时空有限体积法的基本思想，应用其方法，以钢水的凝固过程为多元系相变的实际为出发点，建立了连铸板坯凝固传热的二冷动态控制模型，求得表面温度的分布，表面温度、二冷区各段水量随拉速的变化关系。模型的模拟数据和现场实测数据吻合良好。算法对连铸过程中拉速的变化具有良好的适应能力，拉速引起的表面温度波动很小，能可靠地反映浇注条件频繁发生变化的实际连铸坯的凝固传热过程。     

LPC模型在动态轻压下控制中的应用

主要介绍攀钢2#连铸机二级过程计算机系统中的一个重要模型———LPC模型,它在连铸生产过程中实时计算板坯的温度分布情况,并完成板坯的切片跟踪,为轻压下提供温度参数,为二次冷却水的优化喷水提供温度参数。模型系统的应用,改善了铸坯内部质量,使连铸机能适应多类钢种的浇铸,提高了连铸机作业率,为实现高效连铸起到了重要作用。     

不锈钢板坯连铸自由线收缩与辊缝研究

建立了连铸板坯凝固传热与自由线收缩计算模型。揭示了不锈钢板坯连铸凝固与冷却过程线收缩的一般规律,为铸机基础辊缝锥度曲线的设计提供了合理依据。针对304不锈钢板坯连铸,结合实际生产冷却条件的计算分析表明：连铸过程板坯厚度的自由线收缩在二冷初期较为平缓,二冷后期铸坯凝固末端附近为快速线收缩阶段;目标表面温度下,拉速对板坯厚度线收缩量与线收缩率差异影响显著;板坯断面厚度影响次之,浇铸过热度影响不明显。此外,板坯厚度的线收缩沿宽向分布并不均匀,其中角部附近的线收缩量最大,不同部位的线收缩范围构成了该钢种连铸的辊缝设定操作窗口。     

连铸板坯二冷高温区传热均匀性研究与优化

在板坯连铸过程中,二冷区传热的均匀性对铸坯表面与内部质量均有重要的影响.首先对国内某钢厂二冷各区的喷嘴进行了喷淋性能测试,根据各冷却区喷嘴的布局及2 000 mm×250 mm断面包晶桥梁钢板坯连铸生产过程的各区水量分布,建立了铸坯三维凝固传热有限元计算模型,模拟分析了铸坯在二冷区内的动态凝固传热行为.在此基础上,优化...