镀锡基板板坯连铸传热分析

针对某钢厂板坯连铸的实际生产情况,考虑铸坯的遗传特性,建立板坯连铸的二维传热分析模型。根据铸坯的传热和运行特点,利用有限元软件ANSYS对连铸坯在结晶器和二次冷却区的凝固传热过程进行了模拟,分析了不同工艺条件对铸坯传热的影响。通过模型计算所得热流与冷却水量、进出口水温差等数据进行对比,对对流传热系数进行反复修正,使模型更加吻合实际生产。     

热像图对结晶器传热的监控作用

钢液在结晶器内凝固成所需的断面形状和一定厚度的初生坯壳,所以结晶器的传热是连铸冷却凝固过程中最重要的环节。自从薄板坯连铸工艺蓬勃兴起后,高拉速的技术特点决定了生产时结晶器内更需要稳定的传热状态,所以对结晶器传热进行及时有效的监控就显得非常必要通过结晶器漏钢预报系统(MBDS)来监控结晶器内的传热就是一个很有效的措施,它能反映出各个因素影响下结晶器传热的变化。     

小方坯高速连铸结晶器温度场的有限元模拟

在高效连铸过程中，结晶器的传热效率起着至关重要的作用。根据小方坯结晶器的传热特点，应用三维非稳态有限元传热数学模型对结晶器在浇注过程中的温度进行模似，获得结晶器温度场分布及变化情况。同时对工艺参数中结晶器铜壁厚度和冷却水流速对结晶器温度的影响进行研究，经现场验证表明，合适的结晶器壁厚为10mm，合适的冷却水流速为10m/s左右。     

小方坯连铸结晶器横向曲面模拟优化设计

针对实际连铸生产过程中连铸坯偏角部热点区容易产生表面凹陷等缺陷问题,根据连铸过程凝固规律研究与实际漏钢坯壳测量分析建立了小方坯传热数学模型。采用有限元软件ANSYS模拟计算了不同结晶器横向曲面设计下结晶器内坯壳温度场、应力场以及坯壳厚度分布。结果表明:在结晶器偏角部位设置具有部分横向曲面的结晶器,能在有效消除铸坯偏角部表面凹陷的同时不会增加角部裂纹产生机率,为最优设计方案。     

结晶器内铸坯三维传热分析

基于连铸过程中铸坯温度场遗传特性,采用节点温度逐层传递模拟铸坯的运行,提出了一种结晶器内铸坯三维传热分析方法。利用有限元软件ANSYS建立结晶器内铸坯三维瞬态导热数值模型,分析结晶器内铸坯稳态温度场。运用建立的分析模型,对浇注SPHC板坯凝固过程进行模型分析,阐述了分析方法和过程。     

铸铁水平连铸圆结晶器优化设计数值模拟

建立了铸铁水平连铸用结晶器水冷套的传热模型，并用有限差分法模拟计算了不同高度比水道结构的水冷套系统传热过程。水道高度比K值对水冷套冷却能力的影响规律是：K值增加，水道内水流速、等效传热面积均减小，水套的冷却能力降低。并根据计算结果提出了圆结晶器水冷套的设计原则。     

Al-Pb-钢背轴瓦材料连铸复合结晶器的设计

介绍了连铸复合工艺对连铸复合结晶器的要求,选用了石墨结晶器外加水冷铜套的复合系统生产,给出了石墨结晶器的主要尺寸。实验结果表明:采用该连铸复合结晶器所获得的冷却速度为-50~-95℃/s、轴瓦材料的Pb相颗粒尺寸<10μm,粘结强度≥0.95×102MPa,完全可以满足实际生产的要求。     

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.     

薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数值模拟

为研究薄板坯连铸高拉速下结晶器内坯壳生长过程,利用ANSYS有限元模拟软件,建立了CSP薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数学模型,并通过实际测量得到的凝固坯壳厚度验证了模型的合理性。对结构用钢Q235B钢种,1 500 mm×60 mm规格在结晶器内凝固过程进行了模拟,研究了不同拉速、不同结晶器冷却水量对凝固的影响。研究结果表明,随着拉速降低,坯壳厚度增加;随着结晶器水量增大,坯壳厚度增加,模拟结果与实测结果相符合,为实际生产优化工艺参数提供了理论参考。     

二维结晶器铜板传热及力学行为研究

结晶器是连铸的核心部件,其传热状态及力学行为直接影响到铸坯的质量以及结晶器的寿命。基于有限元方法,建立了全尺寸结晶器模型,模型考虑了宽面铜板、窄面铜板、弧形水槽、镍镀层等结构,基于热电偶获得的实测数据,利用反问题算法求解热流,将数值模拟与实际数据相结合。通过此模型,全面分析了结晶器的温度、应力及变形情况,为连铸过程优化及结晶器设计提供理论依据及指导。     

EXPERIMENTAL RESEARCH AND NUMERICAL SIMULATION OF MOLD TEMPERATURE FIELD IN CONTINUOUS CASTING OF STEEL

Mold is the heart of the continuous casting machine. Heat transfer and solidification in a water cooled mold are the most important factors during the continuous casting of steel. For studying the temperature distribution of a mold wall, a simulated apparatus of mold was designed and experiments were performed by it. The measured results indicated that the mold wall temperature approaches the temperature of cooling-water. An equivalent thermal-conductivity coefficient was proposed and deduced on the basis of the conclusion of the experiments. This coefficient was applied to solve the heat transfer between the melt and cooling water, and to characterize the heat transfer capacity of the mold. By this equivalent thermal-conductivity coefficient, it is very easy and convenient to numerically simulate the solidification process of continuous casting. And the calculation results are in agreement with the experiments. The effects of casting speed and water flow rate on the mold temperature field were also discussed.     

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。     

连铸结晶器内热-力耦合状态有限元模拟

针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑铸坯和钢板间接触状态,建立了完全热力耦合的二维非稳态有限元模型,利用ＭＡＲＣ软件在微机上求解。模拟出了结晶器区域热和力学状态,包括铸坯温度场,包括铸坯温度场,应力场,铸坯－钢板界面热流和气隙分布规律等,本模拟工作可为优化结晶器锥度、开发高拉速曲面结晶器提供理论依据和技术基础。     

保护渣碱度对薄板坯结晶器平均热流量的影响

在钢的连铸过程中,钢水在结晶器内的凝固对铸坯的产量和质量均有很大影响,几乎所有的铸坯表面缺陷均形成于结晶器内。近年来,随着连铸拉速的增加及对铸坯表面质量要求的提高,有关结晶器冷却、传热对钢水的初始凝固及表面纵裂纹影响的研究成为连铸科学研究的重点。结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境,保护渣控制传热为常用的措施。薄板坯浇铸时由于拉速高,为获得表面无缺陷铸坯,对保护渣控制传热的要求更高,同时也需协调保护渣的润滑功能。通过生产试验,研究比较3种碱度保护渣（CaO/SiO2分别为1.06、1.26和1.48）对薄板坯结晶器平均热流量的影响,发现与低碱度保护渣相比,使用高碱度保护渣时,结晶器热流量最低,有利于实现弱冷却,形成均匀凝固坯壳,在一定拉速条件下浇铸裂纹敏感钢种时有助于获得良好表面质量的铸坯。     

H型钢坯水冷金属型铸造充型凝固过程数值模拟

提出了处理水冷铸型边界条件的等效换热系数法，该法综合考虑了铸件与铸型问的辐射换热、间隙热阻及水冷铸型边界条件。获得了H型钢的充型流动过程及凝固过程的温叟场，并采用Xue判据预测了H型钢的缩松缺陷位置。为进一步改进H型钢水冷金属型铸造工艺提供了理论依据。     

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。     

板坯连铸结晶器传热系数

采用数学解析方法对连铸结晶器壁的热流量及结晶器和冷却水之间的传热进行了详细的分析，对炼钢厂连铸过程计算机(DKS)中现有换热系数的计算公式的来源进行了详细阐述和推导，并对现有计算公式作了改进．     

BFe10白铜管材热冷组合铸型水平连铸凝固温度场模拟

建立了热冷组合铸型(HCCM)水平连铸管材温度场模拟模型,采用实验与模拟相结合的方法修正界面的换热系数条件。所建立的HCCM水平连铸全尺寸模拟模型和所施加边界条件的误差小于6%,可较好地模拟实际传热过程的温度场。模拟结果表明:当拉坯速度由20 mm/min增加到110 mm/min时,两相区宽度由20 mm增加至30 mm;当热型段加热温度由1 150℃提高到1 300℃时,两相区宽度由30 mm减小至12 mm;当冷型段冷却水流量由300 L/h增加到900 L/h时,两相区宽度由30 mm减小至20 mm;当采用增加热阻的改进铸型结构时,两相区宽度由25 mm减小至12 mm。d 50 mm×5 mm BFe10管材HCCM水平连铸合理的制备参数为:熔体保温温度1 250℃,连铸拉坯速度50~80 mm/min,热型段加热温度1 200~1 300℃,冷型段冷却水流量500~700 L/h。     

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。