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(jìn)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(dāng)?shù)亩卫鋮s有關(guān)。二次冷卻系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)具有合理的鑄機(jī)結(jié)構(gòu)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(jī)，建立了圓坯連鑄二維傳熱數(shù)學(xué)模型。模型中采用變間距網(wǎng)格劃分，并運(yùn)用有限差分法離散求解。根據(jù)圓鑄坯噴淋的實(shí)際情況，確定了噴嘴的有效噴淋系

2、數(shù)；同時(shí)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(jié)果轉(zhuǎn)化為圓坯周向水流密度分布。
　　采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z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(shè)計(jì)友好，操作簡捷，人機(jī)交互動能力強(qiáng)，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(qiáng)大的數(shù)據(jù)后處理功能。
　　應(yīng)用開發(fā)的圓坯二冷仿真軟件，結(jié)合冶金準(zhǔn)則的要求，對鑄機(jī)二冷結(jié)構(gòu)和鋼種冷卻制度進(jìn)行優(yōu)化

3、設(shè)計(jì)。分析了鑄機(jī)過渡區(qū)域設(shè)計(jì)和圓坯二冷區(qū)周向噴嘴布置情況。在鑄機(jī)結(jié)構(gòu)確定后，結(jié)合37Mn2鋼高溫力學(xué)性能測試結(jié)果，反復(fù)優(yōu)化調(diào)整二冷區(qū)水量，確定了相應(yīng)鋼種的二次冷卻制度。在此基礎(chǔ)上，分析了過熱度、拉速和冷卻強(qiáng)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(shí)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(shí)時(shí)跟蹤功能(分定坯長和定時(shí)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(shí)際拉速進(jìn)行配水，同時(shí)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(jì)算結(jié)果看，采用虛擬拉速調(diào)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(zhì)量，減少裂紋形成意義明顯。
　　鑄機(jī)投產(chǎn)后，對實(shí)際生產(chǎn)鑄坯情況進(jìn)行跟蹤。跟蹤結(jié)果表明，實(shí)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(zhì)量控制良好，尤其是鑄坯裂紋缺陷得到很好控制。實(shí)際生產(chǎn)效果驗(yàn)證了鑄機(jī)二冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼