异型坯连铸二冷区配水模型研究

根据异型坯连铸机的特点，建立了碳素结构钢工字坯连铸过程凝固数学模型，分析了工艺参数地结晶器和二冷区铸坯凝固的影响；确立了碳素结构钢二冷区最佳冷却冶金准则。经过大量计算，总结出基于目标温度曲线和液芯长度控制的二冷区配水模型。     

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 摘要：对含锰碳素结构钢连铸坯中心偏析导致冷轧钢带形成严重带状组织 缺陷的问题,试验采取控制连铸的浇注温度、增加电磁搅拌等措施加以改善。结果表明：采用1510℃-1520℃温度范围的低过热度浇注、在凝固末期增加电磁搅拌等措施,可有效增加连铸末期中心钢水的流动性和形核效应,打破Mn等元素在枝晶间的定向偏聚,达到减轻连铸坯中心偏析,消除冷轧钢带带状组织缺陷的效果。     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

连铸大方坯凝固传热过程的数值模拟

基于凝固传热学基本理论,建立了大方坯凝固传热数学模型。该模型根据糊状区溶质传输和反扩散理论,基于变热物性参数,采用钢中多组元成分的百分含量计算液、固相线温度。以实际铸坯为对象,以二冷区铸坯表面实际水流密度分布和辊子接触传热为边界条件,充分考虑二冷区的四种不同的换热状况,研究连铸大方坯三维温度场。计算结果与实测温度吻合。     

水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场的影响研究

以连铸GCr15钢二冷区钢液凝固过程为研究对象,基于有限体积法建立铸坯流场和温度场三维模型,分析不同水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场分布规律的影响。结果表明,与直通水口对比,旋转水口能增强结晶器内旋涡流动,二冷区出口凝固率较大。增加侧出口数目,铸坯温度降低速率加快。但钢液结晶会释放大量潜热,坯壳增长速度没有温度下降速度快。     

方坯二冷热应力分析

根据方坯连铸过程中在二冷区的凝固特点,应用ANSYS有限元软件建立了铸坯的数学模型,并模拟方坯凝固时的应力场分布情况,简要分析二冷热应力的变化对铸坯质量的影响,为研究二冷对铸坯的质量影响提供了理论依据。模拟结果表明:提高拉速,内裂产生的可能性减小;提高比水量使偏角区热应力增大,对表面和角部热应力影响较小;和比水量相比较,拉速对热应力的影响比较大。     

连铸大方坯凝固传热过程的数值模拟

基于凝固传热学基本理论，建立了大方坯凝固传热数学模型。该模型根据糊状区溶质传输和反扩散理论，基于变热物性参数，采用钢中多组元成分的百分含量计算液、固相线温度。以实际铸坯为对象，以二冷区铸坯表面实际水流密度分布和辊子接触传热为边界条件，充分考虑二冷区的四种不同的换热状况，研究连铸大方坯三维温度场。计算结果与实测温度吻合。     

基于瞬态传热数学模型的板坯连铸二冷优化

裂纹是板坯连铸生产过程中常见的缺陷,制定合理的二冷工艺是减少铸坯裂纹的重要措施。以JBS275-B钢为对象,研究了板坯连铸二冷的工艺优化。基于凝固传热学基本理论,建立了二维板坯瞬态传热数学模型;根据高温塑性实验曲线,结合二冷区冶金原则,确定二冷区各段终点的表面目标温度;根据制定的铸坯表面目标温度,优化了二冷工艺,最终达到消除铸坯裂纹的目的。     

粒子群算法在优化板坯二冷制度中的应用

提出了一种基于带有变异算子的改进粒子群算法对二冷区水量进行优化的新方法。首先应用凝固原理和时空有限体积法建立连铸板坯凝固传热的数学模型，数值模拟结果与现场实测结果相符。再利用改进粒子群优化算法对二冷区各段的水量进行优化，优化之后的二冷制度使铸坯各段表面温度冷却速率和温度回升速率趋于平缓，与冶金准则对改善铸坯冷却过程和提高产品质量的要求相吻合。     

连铸板坯辊式电磁搅拌多场耦合模拟

基于库伦规范的Maxwell方程组与标准[k-ε]湍流模型,在考虑铸机结构与铸坯凝固的条件下建立了电磁搅拌传输数值计算的模型。研究了连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌凝固坯壳形状与钢液流场的相互影响。结果表明：相对于不考虑凝固,凝固坯壳明显减弱了电磁搅拌强度;凝固坯壳使得钢液流速降低,回流区影响范围减小。电磁搅拌作用下的流场与传热影响凝固坯壳的形状。     

Numerical Simulation of the Thermo-Mechanical Process for Beam Blank Continuous Casting

The aim of this study was to simulate the solidification process of beam blank continuous casting, and then find the reasons for the typical defects of the beam blank. A two-dimensional transient coupled finite element model has been developed to compute the temperature and stress profile in beam blank continuous casting. The enthalpy method was used in the heat conduction equation. The thermo-mechanical property in the mushy zone was taken into consideration in this calculation. It is shown that at the mold exit the thickness of the shell had its maximum value at the flange tip and its minimum value at the fillet. The temperature had a great fluctuation on the surface of the beam blank in the secondary cooling zone. At the unbending point, the surface temperature of the web was in the brittleness temperature range under the present condition. To ensure the quality, it is necessary to weaken the intensity of secondary cooling. At the mold exit the equivalent stress and strain have higher values at the flange tip and at the web. From the spray 1 to the unbending point, the maximum values of stress and strain gradually moved to the internal section of the flange tip and the web. However, whenever, there were bigger stress and strain values near the flange tip and the web than in the other parts, it must be very easy to generate cracks at those positions. Now, online verification of this simulation has been developed, which has proved to be very useful and efficient to instruct the practical production of beam blank continuous casting.     

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。     

方坯连铸二次冷却计算机仿真通用软件的开发

连铸二冷计算机仿真是预测和分析工艺参数对浇注过程的影响规律以及优化连铸操作工艺参数的重要手段。根据方坯连铸机的结构特点,基于沿拉坯方向上移动的有限薄片层思想,建立方坯连铸凝固传热数学模型,应用面向对象的编程语言Visual Basic 6.0开发了方坯连铸二次冷却计算机仿真通用软件。该软件集连铸过程仿真计算、迭代反算二冷水量、水量公式回归、数据输入输出处理和图形处理于一体,使用方便,功能全面,在二冷技术研究、连铸生产和工程设计中具有应用前景。     

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。     

动态二冷配水在方坯连铸机上的应用

合理的动态二冷配水能有效地提高铸坯质量,也是连铸过程中重要的控制环节。某钢厂由于过热度控制比较差,导致铸坯表面温度和凝固末端位置变化很大,影响铸坯质量。通过使用“等效拉速”和“凝固模型控制”相结合的方法,调整不同过热度情况下各个冷却分区的水量,保证在稳定的拉速,不同过热度的情况下,铸坯表面温度和凝固末端位置稳定。     

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。     

板坯连铸二冷计算机仿真的研究和应用

连铸二冷计算机仿真是准确、迅速预测和分析工艺参数对浇注过程的影响规律以及优化连铸操作工艺参数的重要手段。基于沿拉坯方向上移动的有限薄片层思想,建立板坯连铸凝固传热数学模型,应用面向对象的编程语言Visual Basic 6.0开发了板坯连铸二冷计算机仿真软件,并针对国内某板坯连铸机应用仿真软件对其进行凝固过程模拟、对其二冷凝固过程进行工艺优化。应用红外线测温仪对板坯表面温度进行测试,测试温度与仿真结果吻合较好,说明连铸计算机仿真软件的计算是可靠的。     

金刚石压机缸梁的铸造

针对金刚石压机缸梁铸件的结构特点 ,对不同铸造工艺方案进行了对比分析。采取下部引气、局部强制冷却、分层浇注等工艺方法 ,实现了铸件顺序凝固与补缩要求 ,铸件一次浇注成功     

冷却水温对GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的影响

借助模拟软件MeltFlow,模拟了GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的变化,分析了冷却水温变化对凝固过程参数的影响.结果表明,凝固过程参数随冷却水温的升高变化不明显；凝固过程参数沿重熔锭中心至边缘随冷却速度增大逐渐减小；局部凝固时间、二次枝晶间距、Rayleigh数变化趋势一致,在判断凝固组织优劣方面是等同的；计算模拟结果与硫印实验结果吻合良好.