圓坯連鑄凝固傳熱模型及二冷動態(tài)控制研究.pdf

1、連鑄二次冷卻在連鑄生產(chǎn)中占有非常重要的地位，二次冷卻過程很大程度上影響著鑄坯的熱狀態(tài)，進而影響鑄坯凝固組織的形成。連鑄坯中間裂紋、中心裂紋、偏析和鼓肚等缺陷的形成通常與不恰當?shù)亩卫鋮s有關。二次冷卻系統(tǒng)應同時具有合理的鑄機結構和冷卻工藝制度，滿足鑄坯均勻冷卻的要求。
　　本文針對某鋼廠新建圓坯連鑄機，建立了圓坯連鑄二維傳熱數(shù)學模型。模型中采用變間距網(wǎng)格劃分，并運用有限差分法離散求解。根據(jù)圓鑄坯噴淋的實際情況，確定了噴嘴的有效噴淋系

2、數(shù)；同時考慮圓坯圓周方向冷卻的差異，將測試的平板水流密度分布結果轉化為圓坯周向水流密度分布。
　　采用面向對象的編程語言Visual Basic開發(fā)了圓坯連鑄二次冷卻通用仿真軟件(SSRBCC version1.0)。軟件界面設計友好，操作簡捷，人機交互動能力強，集成了仿真連鑄過程、迭代反算二冷水量、水量公式回歸及強大的數(shù)據(jù)后處理功能。
　　應用開發(fā)的圓坯二冷仿真軟件，結合冶金準則的要求，對鑄機二冷結構和鋼種冷卻制度進行優(yōu)化

3、設計。分析了鑄機過渡區(qū)域設計和圓坯二冷區(qū)周向噴嘴布置情況。在鑄機結構確定后，結合37Mn2鋼高溫力學性能測試結果，反復優(yōu)化調整二冷區(qū)水量，確定了相應鋼種的二次冷卻制度。在此基礎上，分析了過熱度、拉速和冷卻強度等工藝參數(shù)對圓坯凝固的影響(鑄坯溫度、液心長度以及全凝固時間)，探討圓坯凝固的規(guī)律。
　　本研究還針對變拉速和變澆注溫度的非穩(wěn)態(tài)過程，開發(fā)了具有實時跟蹤功能(分定坯長和定時間間隔跟蹤)的圓坯二冷動態(tài)配水模型。模型中采用跟蹤獲得

4、各冷卻區(qū)虛擬拉速代替實際拉速進行配水，同時考慮鋼液過熱度變化對二冷水量的影響。從圓坯動態(tài)傳熱仿真計算結果看，采用虛擬拉速調控的二次冷卻動態(tài)配水相比于靜態(tài)配水更有利于穩(wěn)定鑄坯的熱狀態(tài)，對于提高鑄坯質量，減少裂紋形成意義明顯。
　　鑄機投產(chǎn)后，對實際生產(chǎn)鑄坯情況進行跟蹤。跟蹤結果表明，實測鑄坯表面溫度分布合理，二冷區(qū)表面溫度基本呈平緩下降趨勢；鑄坯質量控制良好，尤其是鑄坯裂紋缺陷得到很好控制。實際生產(chǎn)效果驗證了鑄機二冷系統(tǒng)結構設計、鋼