基于熱成像測(cè)溫的連鑄二冷傳熱系數(shù)反算研究.pdf

1、二冷傳熱系數(shù)作為連鑄過(guò)程中的重要工藝參數(shù)，對(duì)鑄坯在線凝固傳熱模型計(jì)算的準(zhǔn)確性和二冷配水及動(dòng)態(tài)控制模型的精度均有著至關(guān)重要的影響。因此，必須準(zhǔn)確確定出連鑄二冷段各區(qū)的傳熱系數(shù)。本文以國(guó)內(nèi)某鋼廠的280mm×325mm大方坯連鑄機(jī)為研究對(duì)象，基于熱成像測(cè)溫建立了連鑄二冷傳熱系數(shù)的反算模型，并考察了拉速、過(guò)熱度和水流密度對(duì)二冷傳熱系數(shù)的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容和獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)建立了紅外熱像儀的校核機(jī)制和鑄坯表面實(shí)測(cè)溫度

2、的篩選策略，并采用FLIR紅外熱成像儀對(duì)不同拉澆鑄工藝條件的鑄坯表面溫度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。
　　(2)建立了二維大方坯凝固傳熱模型和二冷傳熱系數(shù)的反算模型。基于有限元軟件ANSYS，采用切片跟蹤單元法，建立了計(jì)算整個(gè)鑄機(jī)流線上溫度分布的凝固傳熱模型;基于凝固傳熱模型和鑄坯表面的實(shí)測(cè)溫度，建立了求解大方坯連鑄二冷段各區(qū)傳熱系數(shù)的反算模型。
　　(3)討論了二冷傳熱系數(shù)反算模型求解的收斂行為，通過(guò)比較三種不同的傳熱系數(shù)迭代增量的計(jì)

3、算方法對(duì)收斂速度的影響，可以選擇合適的計(jì)算松弛因子能夠顯著提高反算模型的求解效率。
　　(4)分析了拉速、過(guò)熱度和二冷水流密度對(duì)二冷段各區(qū)鑄坯表面對(duì)流傳熱系數(shù)的影響。隨著鑄坯表面溫度的升高，二冷傳熱系數(shù)略微降低。與拉速和過(guò)熱度相比，水流密度對(duì)二冷傳熱系數(shù)的影響最為顯著，隨著水流密度的提高，傳熱系數(shù)明顯增加。本文忽略鑄坯表面溫度的影響，對(duì)二冷段各區(qū)的傳熱系數(shù)h(W/m2·℃)和水流密度w(L/m2·min)進(jìn)行了擬合并得到如下表達(dá)式

4、:zone1:h=29.953w0.699(R=0.9986)zone2:h=56.739w0.526(R=0.9990)zone3:h=87.053w0.371(R=0.9969)zone4:h=109.753w0.260(R=0.9955)zone5:h=118.218w0.209(R=0.9966)
　　(5)分別采用采用測(cè)溫法和射釘法對(duì)反算模型進(jìn)行了驗(yàn)證。計(jì)算溫度和實(shí)測(cè)溫度的偏差量控制在±6℃以內(nèi)，偏差率小于1％;計(jì)算坯殼