连铸坯坯壳厚度的射钉测试及凝固系数的修正

针对目前采用射钉测量铸坯坯壳厚度的方法中没有考虑钉子射入铸坯后熔化时间的问题,建立了钉子在铸坯内部的传热数学模型,同时应用有限元软件MSC.Marc对钉子熔化过程进行数值模拟,提出了凝固系数的修正方法和计算式,以实际算例说明了凝固系数、凝固终点位置在修正前后分别有0.5%和1.2%的偏差,采用修正以后的计算式,凝固系数和凝固终点的计算更为准确,对实际生产具有指导意义。     

马钢大圆坯连铸结晶器内钢水流动与凝固过程的数学模拟

建立了大圆坯连铸过程中结晶器内钢水流动、传热及凝固过程的数学模型,对马钢车轮轮箍钢连铸过程中钢水宏观凝固过程进行数值模拟分析,数值模拟的结果与射钉试验和铸坯表面温度测定的结果很相近,说明该模型具有很高的可靠性与准确性,对连铸工艺有很大的指导作用.     

马钢大圆坯连铸结晶器内钢水流动与凝固过程的数学模拟

建立了大圆坯连铸过程中结晶器内钢水流动、传热及凝固过程的数学模型,对马钢车轮轮箍钢连铸过程中钢水宏观凝固过程进行数值模拟分析,数值模拟的结果与射钉试验和铸坯表面温度测定的结果很相近,说明该模型具有很高的可靠性与准确性,对连铸工艺有很大的指导作用.     

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310mm×360mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17mm大压下量的轻压下技术生产310mm×360mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.     

40Cr大方坯凝固传热行为研究

针对某钢厂40Cr大方坯连铸工艺生产条件,建立二维非稳态传热模型,利用射钉实验结果修正传热模型。传热模型计算分析结果表明,工况配水方案下,二冷一区、二冷二区回热速率偏高,铸坯出结晶器坯壳厚度较厚,结晶器冷却强度有降低空间;随距铸坯表面中心距离的增大,铸坯内温度梯度逐渐减小,到铸坯中心区域,温度梯度差异很小;随距弯月面距离的增大,铸坯表面到中心连线上某一相同位置的温度梯度先逐渐减小,后逐渐增大;随冷却强度增大,铸坯柱状晶向等轴晶转变区域温度梯度增大,但单纯增大二冷五区冷却强度,温度梯度增大效果不明显。     

圆坯连铸过程中坯壳生长规律

采用 ANSYS 软件建立了圆坯连铸过程的二维凝固传热模型,通过射钉实验以及表面温度的测定对模型进行了实验验证。结果表明模型能较准确地得到任意位置处铸坯坯壳厚度以及预测凝固终点位置。在传热模型的基础上结合铸坯低倍观察着重分析了圆坯坯壳生长规律。发现圆坯凝固过程中柱状晶区坯壳的厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,并对平方根定律进行了修正,修正项与过热度和凝固速率有关;铸坯中心等轴区坯壳厚度与凝固时间平方根为非线性关系,凝固坯壳的生长不再符合平方根定律;间接证明了圆坯柱状晶生长是单方向传热,等轴晶生长时传热方向不唯一。     

电磁搅拌提高铸坯等轴晶比率的数值模拟

采用单侧线性电磁搅拌技术进行了铸坯的静态浇铸实验,并对电磁搅拌过程中的电磁场和流场进行了数值模拟,确定了实验条件下获得全等轴晶铸坯的电磁搅拌参数·结果表明,在本实验条件下,当最大电磁搅拌强度为1414AHz,钢液中的最大电磁力及最大流动速度分别达到6386N/m3和022m/s时,获得了等轴晶比率几乎为100%的铸坯·     

Q420 C角钢铸坯凝固传热分析及AlN析出控制

为研究Q420C角钢在大矫直应变过程中的铸坯凝固传热行为以及AlN析出对铸坯和轧材质量的影响,本文通过ProCAST模拟软件和射钉试验,对不同参数条件下铸坯表面和角部温度以及坯壳厚度等进行模拟计算,并提出了凝固坯壳厚度修正公式.通过Gleeble实验得出,铸坯在1008~1364℃温度范围内时具有较好的热塑性.对AlN析出的热力学和动力学研究表明,铸坯应避开在AlN析出"窗口"内矫直,轧制前加热炉均热温度控制在1160~1200℃,终轧温度控制在850℃以上可减少AlN在奥氏体晶界沉淀析出.经过工艺试验,成功开发出Q420C角钢,轧材平均合格率达到90%,综合性能指标满足要求.     

薄板坯二冷区电磁搅拌铸坯内磁场分布和钢液流动

针对特定设计的搅拌器建立了包含钢液流动、传热和电磁场的三维耦合非稳态数学模型,计算了CSP薄板坯二冷区液芯在电磁搅拌作用下的传输行为,其中考虑了感应电流和搅拌器线圈上下端部对磁场强度的影响.结果表明:电磁力改变了铸坯液相穴内钢液流场,对钢液起到水平搅拌作用;搅拌器产生的磁场不均匀,在不同厚度处幅度和相位都不同,且幅度随着穿透深度的增加而减小;感应磁场移动方向与外部磁场相同且不宜忽略;单侧搅拌器对铸坯内钢液搅拌比较均匀.     

组合搅拌在合金钢连铸中的应用

介绍了连铸过程中应用电磁搅拌技术的主要作用及安装形式,提出了应用过程中存在的一些问题,概述了连铸电磁搅拌技术的发展方向。电磁搅拌的实质是借助电磁力控制铸坯液相穴中钢水的运动,强化钢水的传热,从而控制凝固过程。     

方坯连铸二次冷却数值仿真商用软件

基于二维方坯连铸凝固传热数学模型,使用VB语言设计开发了方坯连铸计算机数值仿真商用软件,从而为连铸生产提供了一个有效的计算机"实验平台".运用该软件仿真,可对铸机结构乖连铸工艺参数进行设计与优化.通过对多台铸机的实例运算及生产应用表明,文中所开发的方坯连铸二次冷却数值仿真商用软件具有较好的准确性、实用性、通用性和易操作性,其仿真结果已成功应用于国内多台铸机高效化改造的设计和生产.     

1045钢淬火时温度场的数值模拟

基于实验测定的1045钢淬火冷却曲线,应用有限差分原理和非线性估计法对非线性导热方程的逆问题进行了求解,给出了一种求解钢淬火时非线性表面换热系数的方法;应用数学转换方法计算了1045钢在连续冷却时奥氏体、珠光体、贝氏体和马氏体的体积百分数.应用有限元分析软件ANSYS计算了1045钢淬火时具有相变和非线性表面换热系数的温度场.研究表明,钢淬火时的温度场、导热与换热是非线性的,温度场的计算结果和实验结果比较吻合.     

基于神经网络的板坯连铸二冷水动态控制模型

以缩小板坯表面实际温度和目标温度的差异为目标,基于神经网络技术,建立以BP神经网络进行连铸二冷段的温度预测和运用模糊神经网络对二冷段的水量进行实时控制的动态控制模型,模型能及时根据拉速、温度的变化做出水量的动态调整和分配.针对某钢厂2#板坯连铸过程进行了仿真计算和现场应用测试,结果表明:该模型将二冷水量控制问题与铸坯在冷却过程中的温度状态相结合,能很好的响应现场的变化,及时给出二冷段水量的动态调节量.     

合金钢板坯连铸凝圆过程的计算机模拟

本文从热传导偏微分方程出发，以太钢第二炼钢厂合金钢板坯连铸机为目标机型，建立了板坯连铸凝固数学模型，推导出计算铸坯温度场的显式、隐式差分公式，并采用等价比热及温度回复法处理潜热，对铸坯凝固过程进行了数值模拟；全部模拟过程均在图形状态下完成，每一步的计算结果都以温度曲线的方式即时显示在ＣＲＴ上，直观性强。     

水平连铸钢坯凝固过程的计算机仿真

在介绍水平连铸机基本结构和工作原理的基础上分析了水平连铸钢坯凝固过程的传热特点,依据传热定律建立了描述水平连铸钢坯凝固过程的数学模型,并对其进行了仿真计算,得到了实际相吻合的结果。     

宽厚板生产中加速冷却过程的建模与仿真

通过对某钢铁厂宽厚板生产中加速冷却过程的深入研究,在对冷却对象进行传热分析的基础上,构建了冷却对象的传热数学模型,并用有限差分法求解,建立了仿真模型,并对其进行了仿真实现.模型的计算结果与现场实测值基本吻合,表明此仿真模型能够较好地模拟现场实际,具有实用价值.     

方坯连铸机结晶器凝固传热的数学模型

研究和开发了方坯连铸机结晶器非稳态凝固传热的数学模型,预测铸坯温度分布和凝固状态,模型考虑了凝固时结晶器气隙的存在,使得传热不均匀,同时,采用等效比热法处理了凝固前沿产生的结晶潜热·以生产厂方坯为研究对象,得出了温度分布规律、凝固坯壳生成规律,分析了拉速对铸坯温度和坯壳厚度的影响·结果表明,经模型计算得出的温度、坯壳厚度值与现场测定的温度、拉漏数据基本相符·     

基于粒子群算法的连铸二次冷却区冷却水量的确定

针对连铸过程中影响铸坯内部质量的二冷区冷却水量的确定,提出一种基于粒子群优化水量的新方法.首先应用凝固原理和控制容积方法建立凝固过程数学模型,运用射钉硫印坯壳测厚法对模型进行验证.将冷却过程中的矫直温度,以及在各冷却段的温升温降控制限等作为优化目标,运用粒子群优化人工智能方法优化连铸过程二冷区冷却水量,获得拉速-水量的优化关系曲线.现场实际运用于Q235钢,结果显示,中心裂纹由1.5级降为0.5级,缩孔缺陷降低了7.2%,裂纹缺陷降低了3.6%,获得良好的效果.     

Temperature distribution and dynamic control of secondary cooling in slab continuous casting

To predict and optimize the temperature distribution of slab continuous casting in steady operational state, a three-dimensional model (named "offline model") based on the heat transfer and solidification theories was developed. Both heat transfer and flux distribution characteristics of the nozzle sprays on the slab were considered, and the complicated boundary conditions, such as spray cooling, natural convection, thermal radiation as well as contact cooling of individual rolls were involved in the model. By using the calibrated caster dependent model factors, the calculated temperature and shell thickness accorded well with the measured. Furthermore, a dynamic secondary water cooling control system was also developed on the basis of a two-dimensional transient heat transfer model (named "online model") and incremental PID control algorithm to reduce slab surface temperature fluctuation in unsteady state. Compared with the traditional spray table control method, the present online model and dynamic PID control demonstrate a higher capability and flexibility to adjust cooling water flowrate and reduce slab surface temperature fluctuation when the casting speed is changed.     

板坯连铸机二冷区喷嘴的选型及布置原则

本文介绍了板坯连铸机二冷区水喷嘴,气水雾化喷嘴选型的要求,及喷嘴布置的原则。阐述了二冷区喷嘴布置与铸坯质量的关系。