电磁软接触连铸圆坯结晶器磁场分布数值模拟研究(Ⅰ)——数学物理模型及数值计算结果的实验验证

描述了自行设计的电磁软接触圆坯连铸结晶器,给出了相应的三维圆坯连铸结晶器电磁软接触电磁场的数学模型.采用有限元方法对数学模型进行数值求解,在对数值计算结果进行实验验证后,系统地研究三维圆坯连铸结晶器内磁场分布.数值解与实验结果误差小于5%.分别考察了结晶器结构参数,钢液液面高度、电流强度等参数对结晶器内磁场分布的影响.定量地得到了结晶器内磁感应强度随各种结构参数和操作参数变化的规律.为电磁软接触连铸圆坯结晶器的设计和实际操作提供了理论依据.     

连铸结晶器弯月面区温度波动的模拟研究

作者设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验 ,并测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度 ,发现该温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化 .基于这种温度波动现象 ,讨论了包括热顶结晶器、高频小振幅振动、软接触结晶器电磁连铸等诸多技术改善铸坯质量的机理     

铜包铝复合棒充芯连铸设备的开发

为了实现以铝代铜,开发铜铝复合材料,设计和制造了一台制备铜包铝复合棒坯的充芯连铸试验机.该机器的特点为:结晶器为水冷铜套内衬石墨套;在高度方向上设置一高一低直径不同的加热器,下加热器与结晶器相连接在此试验机上;充芯与连铸同时进行.利用该设备,成功地连铸出芯部直径为φ24mm,外层厚度为8mm的铜包铝双金属复合棒.     

水平连铸结晶器合理锥度的计算

结晶器是水平连铸的关键部件,其合理的锥度对改善结晶器的冷却效果、提高铸坯的质量和产量、发展水平连铸技术有着重要意义。本文根据结晶器内铸坯凝固过程中的气隙分布规律,提出了浇铸20~#钢时圆坯断面的结晶器锥度计算方法。     

电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟

通过简化条件下的理论推导和实验测试分别对交变磁场和静磁场计算方法进行了验证,在此基础上对电磁连铸复合式结晶器内的磁场进行计算,并分析了有无结晶器条件下两种磁场的相互影响·分析结果表明,该项技术是可行的     

伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统模糊自整定PID控制

伺服电机驱动连铸结晶器按期望规律振动是一种新型的驱动方式。本文针对常规PID控制对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移非线性系统难以实现理想控制效果的问题,设计了一种连铸结晶器振动系统的模糊自整定PID控制器。仿真结果表明,与常规PID控制相比,采用模糊自整定PID控制器能够实现连铸结晶器振动位移系统对期望波形的精确跟踪,且系统对外部负载转矩扰动、减速比不确定性和偏心轴机械零位初始偏差具有较强的鲁棒性。     

太钢新炼钢连铸结晶器新技术及应用

从结晶器设备构造、结晶器专家系统简介、结晶器液位控制、结晶器液压振动、结晶器在线调宽简介及故障处理等方面,介绍了太钢新炼钢连铸结晶器新技术及应用。     

薄板坯结晶器内卷渣现象的研究

基于相似原理,采用１：１的水模型,模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液－保护渣界面的流场,通过采用ＳＧ２００水工数据采集系统对液面波动进行了定理测量。结合流场显示研究了薄板坯连铸结晶器内钢液的卷渣机理,得出了薄板坯连铸结晶器内钢液的主要卷渣方式为旋涡卷渣和剪切卷渣。     

考虑气隙的电磁连铸圆坯传热凝固数值模拟

通过双向迭代耦合的方法,建立了电磁连铸结晶器区域内的传热凝固有限元分析模型.通过对凝固坯壳与结晶器接触状态的数学描述,来模拟软接触结晶器内的热和力学状态,研究了高频交变电磁场对气隙分布及铸坯温度场的作用规律.结果表明,采用双向迭代耦合的方法,可更准确地描述电磁软接触连铸结晶器内的热-力学行为;高频交变磁场下,钢液的初始凝固点位置较常规连铸下移,初始凝固壳减薄,气隙生长延迟;在结晶器下段,由于电磁力的搅拌作用凝壳厚度又有所增加,气隙量大于常规连铸.     

结晶器液位控制与应用

本文介绍了冶金连铸系统对结晶器液位稳定的要求,连铸机已广泛应用于钢铁冶金行业,而结晶器是连铸机上的一个关键设备,其液位控制精度对提高钢产量、降低钢坯生产事故率有着重要的意义。     

圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

薄板坯连铸结晶器内流场的三维数值模拟

针对薄板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动特征,利用商业软件ＣＦＸ４．２建立了一个三维有限差分模型,计算这一限定空间射流的紊流时均场,采用均相流模型,模拟了结晶器内钢液液面形状及速度场,通过计算,分析了浸入式水口形状、拉速等工艺参数对薄板坯连铸结晶器流场的影响,同时,研究了结晶器出口处速度分布对结晶器内钢液流动的影响。     

连铸结晶器与铸坯传热的有限元分析

钢坯连铸过程中,钢水经过结晶器冷却后,形成了具有一定厚度的凝固坯壳,坯壳厚度取决于结晶器材料、厚度、长度,冷却水流量以及拉坯速度。利用有限元方法对铸坯在结晶器内的形成过程建立模型,结晶器界面使用等效导热系数,用等效导热系数处理钢液与结晶器内壁的边界传热,并对连铸钢坯与结晶器温度场建立模型进行数值模拟,参考模拟结果可以对设备进行优化设计。     

包晶钢宽厚板坯连铸结晶器的热流密度与热行为

基于热电偶实测温度,建立了包晶钢宽厚板坯连铸结晶器有限元传热模型和热流密度非线性估算模型.应用模型反算获得包晶钢宽厚板坯结晶器的热流密度,在与热平衡计算得到的平均热流密度进行比较后,阐述了模型的有效性,并分析了实际生产条件下结晶器铜板的温度分布规律.结晶器宽面和窄面的平均热流密度分别为1.141和1.119 MW·m^-2.温度在靠近结晶器背面呈波浪形分布,最大温差为29.6℃,然而在远离背面位置,温度变化平缓.随距弯月面距离的增加,温度呈降低趋势,然而在距结晶器出口附近出现回温现象.同时宽厚板坯连铸结晶器的热流密度和温度分布均有别于传统板坯连铸.     

连铸结晶器内铸坯温度场和应力场耦合过程数值模拟

针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑坯和铜板间接触状态,建立了完全热力耦合的二维热－弹塑性有限元模型,利用ＭＡＲＣ商用软件包在微机上求解,模拟出了连铸结晶器区域热和力学状态,特别是铸坯和结晶器壁界面状态,包括铸坯表面温度,界面热流和气隙分布规律等,本模拟工作可以为优势结晶器锥度,开发高拉速曲面结晶器提供理论依据和技术基础。     

薄板坯连铸连轧技术的进展

扼要介绍了薄板坯连铸技术的特点，阐述并分析了薄板坯连铸与连轧技术发展的若干关键技术，包括液芯压下及动态软压下、薄板坯连铸结晶器、薄壁浸入式水口、结晶器液面控制技术、电磁制动技术、半无头轧制和铁素体轧制等新技术的发展动向。     

软接触气膜连铸的实验研究

通过实验研究了软接触气膜连铸方法 .在连铸过程中 ,该气膜减少了结晶器壁与金属的接触 ,增加了界面热阻 ,对铸坯质量有重要影响 .研究了气膜连铸稳定操作的必要条件 ,发现气体的背压随气体流量的增大而增大、随拉坯速度的增大而减小 ,这为进一步改进连铸工艺和结晶器的设计提供了重要实验依据 .     

板坯连铸结晶器摩擦力计算与影响因素研究

结晶器摩擦力是反映坯壳与结晶器润滑摩擦状况的一个重要参数。因此提出了计算结晶器摩擦力的物理和数学模型，讨论了主要连铸工艺参数如拉坯速度、保护渣、碳质量分数、板坯尺寸和振频等对摩擦力的影响。现场监测结晶器摩擦力的结果验证表明，该模型是可行的，可为深入研究连铸坯的热力学行为提供有利手段。     

板坯连铸结晶器吹氩对铸坯卷渣的影响

板坯连铸结晶器浸入式水口吹氩使结晶器流场发生改变,引起液面波动,造成铸坯卷渣.为了的这一问题,采用大样电解方法结合扫描电镜技术,研究了板坯连铸结晶器浸入式水口不同吹氩量和吹氩分配方式对铸坯夹杂物的数量和类型的影响,提出了减少卷渣的合理结晶器吹氩量和吹氩分配方式,得出了卷渣占结晶器夹杂物的比例超过半数的结论.分析表明合理的吹氩参数对减少结晶器卷渣有着重要的意义.     

氢气泡测速法在连铸水模拟实验中的应用

用自制的测试装置首次将氢气泡定量测速技术用于水模拟连铸结晶器中。利用氢气泡团的时间－脉线组合图谱所提供的时间、位移信息测定了不同拉坯速度下水模拟结晶器中若干点的流速，用以验证水模拟连铸结晶器中流体流动数值模拟的结果。