中薄板坯连铸机二冷动态控制模型的研究与开发

开发一种以虚拟拉速为控制参数的新型控制模型，应用二冷动态跟踪程序对连铸变拉速过程进行仿真模拟，将新型控制法与以实际拉速为控制参数的传统比例控制法下运行的铸坯表面温度进行对比，得出了虚拟拉速控制模型优于传统比例控制模型的结论。     

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。     

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。     

中薄板坯连铸机二冷配水量的分析与评价

提出了动态跟踪程序,对铸机原有静态配水量在恒拉速和变拉速工艺条件下进行合理评价,并得出铸坯运行过程中的表面温度波动情况,以此为依据分析二冷静态配水量的应用范围。     

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。     

用温度场数值模拟方法优化连铸二冷制度

依据热／力模拟实验及热应力解析计算，建立了防止裂纹形成的连铸二冷优化模型。基于对连铸坯成形过程温度场的数值模拟，确定了满足优化模型的水量与拉速定量关系及相应的计算机控制模型。     

小方坯二冷动态配水模型的研究

建立了小方坯连铸凝固传热过程的二维非稳态数学模型,采取坯龄模型实现了动态配水。对二冷水计算模型计算的动态配水和静态配水进行比较得出拉速变化时动态水量变化较缓和,从而保证铸坯表面温度不发生大的波动。比较目标温度与模型计算的温度,模型计算温度始终在目标温度的周围变动。     

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。     

无缝钢管坯连铸工艺研究

本文从无缝钢管坯高质量要求,对管坯连铸工艺进行研究。重点阐述连铸工艺参数控制及其技术措施;连铸钢水喷Ca-Si粉处理的效果;分析浇注温度、拉速和二次冷却对管坯低倍质量的影响,确定合理的浇注参数,二冷区采用FD雾化型喷嘴,拟定比水量和二冷长度方向的水量分配,确立注温与拉速、拉速与二冷水量的匹配;在全保护浇注条件下,使连铸管坯质量得到改善、轧管品种规格扩大、轧管成材率稳定上升,达到接近轧坯轧管的水平,连铸管坯取代轧坯轧管比达91％,经济效益显著。     

连铸动态二冷控制模型的开发与应用

采用跟踪单元法建立了连铸在线凝固传热模型,首次提出了"虚拟坯龄"的概念,并实现了铸坯实时温度场的计算。基于在线凝固传热模型,采用抗饱和自适应整定PID控制算法开发了连铸动态二冷控制模型。生产应用结果表明,本控制模型具有较强的抗扰动能力,能够很好地实现铸机二冷配水的动态控制,使铸坯二冷水量在非稳态浇铸条件下平缓变化,正常拉速范围内铸坯表面温度波动小于±5℃,计算温度与实测温度及目标温度的差值控制在10℃以内,铸坯质量得到了明显的改善。     

方坯连铸机增产降耗改造

为满足韶钢一钢厂全方坯连铸生产的需要，达到炉机匹配目的，提出在生产断面固定的情况下，通过提高方坯连铸机的拉速是提高产能的措施。     

攀钢高拉速板坯连铸保护渣的开发

根据攀钢2号板坯连铸的工艺特点，在分析了高速连铸对保护渣性能要求的基础上，研究开发出了适应高拉速浇注的连铸保护渣，工业试验结果表明，研究开发的XIZ-DT高拉速用连铸保护渣，在拉速≥1．75m／min时，结晶器内熔化状况良好，保护渣消耗量0．38-0．42kg／t，所浇铸坯表面质量良好，铸坯表面无清理率98．70％，能够满足攀钢2号板坯高速浇注的需求。     

挤压铸造高速钢轧辊的研究

高速钢具有硬度高、红硬性好等特点 ,适合于制作轧辊、导辊等高温下工作的部件。高速钢轧辊通常采用离心铸造方法生产 ,由于高速钢中合金元素密度差大 ,轧辊偏析严重 ,高速钢优异的耐磨性发挥不出来。为了克服离心铸造方法的缺点 ,开发了挤压铸造高速钢轧辊技术 ,研究了挤压铸造工艺对高速钢性能的影响。压力、保压时间和压下速度是影响高速钢轧辊缩孔的重要因素。采用浇注温度 1 4 0 0～ 1 4 5 0℃、压力1 5 0 MPa、保压时间 1 2 0～ 1 5 0 s,压下速度 1 4～ 1 6 mm/ s,可获得组织致密、无偏析、加工量少的高速钢轧辊。应用于高速线材轧机预精轧机架 ,使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊提高 5～ 8倍。     

提高亚包晶钢板坯拉速对结晶器传热的影响

通过对提高亚包晶钢AQ钢种230 mm×1200 mm板坯拉速试验过程中结晶器冷却水参数、铜板测温等数据进行适时记录,并与数学模型及ANSYS商业软件相结合,研究了提高拉速对结晶器平均热流、局部热流、铜板温度场以及坯壳厚度的影响。结果表明,拉速由1.3m/min提高到1.5m/min时,平均热流增加0.1 MW/m²左右,宽边弯月面区域局部热流增加0.13 MW/m²,但均在合理范围内,这与采用高碱度高结晶温度的试验保护渣有关;结晶器窄/宽面平均热流比超过0.9,应适当减少结晶器锥度;宽面坯壳厚度平均减薄4 mm左右,应严格控制结晶器传热强度,以保证连铸工艺稳定和铸坯质量。     

高速钢挤压铸造工艺的研究和应用

试验结果表明,提高比压和延长保压时间可显著降低成分（%）为4.5-8.5w,5.0-8.0Mo,3.5-5.5Cr,1.5-2.5V高速钢的缩孔。用挤压铸造技术制造的高速钢辊环,其各项性能指标明显优于重力铸造和离心铸造高速钢辊环。     

威钢ROKOP小方坯连铸机的二冷制度分析和优化

建立了威钢1号ROKOP铸机连铸坯凝固的二维传热数学模型，并提出了喷嘴的有效喷淋系数和有效比水量的概念。优化后的二冷区五段喷水结构软件，基本消除了原有的两段结构铸坯在二冷区表温回升大，容易在凝固前沿产生中间裂纹的质量问题，并巳被生产实践所证明。     

连铸工艺参数对45#、70#钢铸坯冶金效果影响的探讨

通过对45#、70#钢铸坯低倍组织情况的分析以及连铸工艺参数的总结，探讨出钢水过热度、拉速、塞棒自动控制、二冷配水及电磁搅拌等连铸工艺参数对铸坯低倍组织的影响。通过对45#、70#钢中心碳偏析分析，表明随着钢中碳含量升高，连铸拉速、钢水过热度的增加，铸坯中心碳偏析有增大趋势。     

厚板坯连铸二次冷却传热数学模拟

在考虑二冷边界换热的条件下,建立了与厚板坯连铸机相适应的传热数学模型。用远红外测温仪测试X65管线钢230 mm×1650 mm铸坯表面温度,实验结果同模拟结果吻合较好。应用数学模型,对不同拉速下管线钢的连铸凝固过程进行了仿真计算,分析了拉速对出结晶器坯壳厚度、铸坯表面温度和液芯长度的影响,得出在给定的二冷条件下,为得到合理的铸坯表面温度,管线钢的拉速应为0.9～1.2m/min。     

方坯连铸过程中拉速波动对结晶器液面波动影响的研究

通过从现场S20C中碳钢小方坯24 h连铸生产的结晶器液面波动和拉速波动数据,绘制了结晶器液面即时位置、液面波动曲线和拉速波动曲线,并用薄铁片测量了结晶器液渣层的厚度和形状。讨论了拉速波动对结晶器液面波动的影响。结果表明,结晶器液面波动随拉速的增加或降低而变剧烈,拉速变化在一定程度上影响了结晶器液面波动,但不是惟一的影响因素。     

Φ800 mm圆坯Q355NE凝固传热数值模拟和工艺实践

以钢厂断面尺寸为Φ800 mm圆坯Q355NE为研究对象,建立大圆坯传热模型,在不采用结晶器电磁搅拌的条件下,研究拉速和过热度对凝固过程的影响规律。结果表明：拉速对坯壳厚度、凝固终点位置和中心固相率的影响高于过热度,拉速每增加0.02 m·min^-1,凝固终点后移2.6 m左右;过热度升高10℃,凝固终点后移0.21 m左右。实际生产中,二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.14 m·min^-1时,出结晶器坯壳厚度超过43 mm,末端电磁搅拌充分发挥作用,铸坯中心疏松和中心缩孔较结晶器电磁搅拌(300 A/1.5 Hz)、二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.16 m·min^-1工艺有所改善。