中厚板连铸二冷过程数值模拟的研究

摘要

随着我国钢铁技术的迅猛发展，连铸技术的工艺和装备不断得到发展和完善，各大钢铁企业也开始逐渐向高质量和高产量的双标准方向发展。而近几年，钢铁行业产能过剩，提高连铸坯质量则势在必行。在连铸过程中，拉速和二冷水量是影响铸坯质量的两个重要因素，为了获得优质的连铸产品，关键在于对铸坯传热的把握，合理的二冷制度是提高连铸坯质量的保证。
　　本文以某钢厂连铸中厚板坯为研究对象，并基于Ansys商业软件，取铸坯1/4断面建立冷却凝固传热数学模型，在不同生产工况下进行数值模拟，研究了拉坯速度、二冷水量、过热度等主要影响因素对连铸过程中铸坯温度场分布及凝固坯壳生长状况的影响，为现场工艺的优化、调整工艺参数及提高板坯的质量提供一定的参考。
　　研究结果显示：(1)拉速对铸坯温度分布和坯壳生长有很大影响。拉速增加，铸坯整体温度升高，凝固末端位置后置。当铸坯尺寸为1500mm×200mm、水量保持不变、拉速由1.0m/min增加到1.2m/min时，凝固末端位置从18.1m变化到22.4m。(2)二冷区的冷却强度是影响铸坯温度场的另一个重要因素。冷却强度增加，铸坯的表面温度降低，冷却强度变化10%，铸坯的表面温度变化约5℃，铸坯凝固末端变化约0.5m。(3)过热度也是连铸过程中的一个重要影响因素，但相对于拉速和水量来说影响较弱。过热度每减少10℃，铸坯表面温度降低4℃，铸坯中心温度降低6℃，凝固末端仅后置0.3m。

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1 文献综述

1.1国内外连铸技术的发展概况

1.2连铸板坯的传热过程

1.3连铸板坯模拟研究现状

1.4影响连铸机生产能力的因素

1.5选题背景和研究内容

1.5.1 选题背景

1.5.2 研究内容

2中厚板坯连铸机参数与二冷水量设计

2.1连铸机的设备和工艺参数

2.2铸坯凝固冷却的冶金准则

2.3中厚板坯二冷配水工艺设计

2.4试验钢种16Mn钢的物性参数

2.4.1 固、液相线温度

2.4.2 导热系数

2.4.3 密度

2.4.4 比热容

2.4.5 相变潜热的处理

2.5本章小结

3中厚板坯二次冷却数值模拟

3.1传热模型的建立

3.1.1 模型简化处理

3.1.2 建立模型

3.1.3 初始条件与边界条件

3.2中厚板坯冷却过程的数值模拟与分析

3.2.1 拉速为1.1m/min 时铸坯温度场模拟

3.2.2 不同连铸工艺参数对铸坯凝固温度和坯壳厚度生长的影响

3.3本章小结

结论

参考文献

致谢