连铸异型坯结晶器铜板冷却水缝优化设计

摘要

连铸结晶器冷却水缝布置方式对铜板温度峰值和温度梯度具有决定性的作用，从而对铜板使用寿命和铸坯质量产生重要的影响。本研究利用ABAQUS软件建立异形坯结晶器铜板的二维稳态传热模型，分析了几种不同水缝设计方式下铜板的热行为，重点考察了结晶器铜板热面的温度峰值和温度均匀性。结果表明，现用异形坯结晶器铜板温度峰值为339.6 ℃，位于R角处，结晶器铜板翼缘顶端两侧同时出现温度低谷。增加R角附近水孔内限流杆直径或将R角处限流杆由光滑杆改成螺旋杆均可以显著降低铜板温度峰值和温度梯度。此外，在R角处增加小孔或将R角处小孔改成大孔也可以强化R处传热，提高铜板温度均匀性。但是，改善铜板传热效果的最佳办法是重新设计水缝，type D和type E两种水缝设计可以大幅度改善铜板工作温度条件。特别是type E水缝，与传统水缝相比铜板温度峰值和Tfillet-Tcorner值分别降低32.5 ℃和 83.8 ℃，是一种非常理想的水缝设计方案。