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数值连铸板坯在辊道输送和堆冷过程中温度场工作

收藏本文 2024-02-15 点赞:7289 浏览:22705 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:连铸坯热送热装技术不仅能降低能源消耗,还具有减少铸坯堆放场地、缩短生产时间,提升铸坯质量和产量等优点,其运用程度已成为衡量钢铁生产技术水平的新技术指标,它推动了钢铁生产向连续化、低成本和高质量方向进展。重庆钢铁集团(以下简称重钢)新区于2009年12月投产,其工艺设计是要实现连铸坯的热送热装比例大于85%。要实现热送热装,连铸机装面对的首要任务是生产无缺陷坯,在此基础上,合理地提升铸坯温度。为实现该目标,本论文建立了连铸坯凝固历程、辊道输送历程和堆冷传热数学模型,运用有限差分法离散传热微分方程,并在MicrosoftVisualStodio.NET平台上利用C#语言开发了相应的模拟软件。采取模拟软件对某生产工艺条件下连铸板坯温度进行了模拟计算,得到了铸坯凝固、输送和堆冷历程的温度分布和变化,将模拟计算结果与生产现场测得数据进行比较,表明建立的数学模型能够真实反映实际生产历程的传热情况。对凝固传热模型的验证和运用之一是针对300×2000mm2断面的低合金高强度钢铸坯角部横裂纹不足,结合高温延塑性实验和铸坯温度模拟结果浅析了角部横裂纹产生的理由。利用本论文开发的计算软件,对Ⅴ~Ⅷ区的边部喷嘴进行偏喷嘴改造以提升铸坯角部温度的案例进行了计算和论证,最终促成了角横裂不足的基本解决。冷却强度、拉坯速度等浇铸参数对最终铸坯热履历和质量有重要影响。模拟结果表明:若转变二冷区其中某一冷却区的喷水冷却强度时,只会对该冷却区以及与该冷却区域随后相邻的冷却区的连铸板坯表面温度产生大的影响,而随后几个冷却区所受的影响将逐渐被削弱。可根据铸机的具体情况和所浇钢种的特点适当降低二冷喷水强度,延长凝固末端潜热的释放位置,提升连铸坯温度。本论文分别比较了辊道输送历程中铸坯不同初始温度不同输送环境温度对铸坯温降的影响,并进一步浅析认为在现行连铸生产工艺和输送制度下,铸坯表面及皮下一定范围内的温度处于两相区,不宜进行热装。堆冷传热数学模型比较浅析了环境温度、堆垛块数和板坯厚度对堆冷铸坯温度的影响,并计算得出不同规格、不同堆放形式的铸坯达到传统冷装温度所需堆放时间,为实际生产历程中堆放场地、堆放时间的安排提供了论述指导。炼钢厂经常通过铸坯堆冷来降低铸坯中的氢含量。氢的扩散系数与温度有关,本论文依托堆冷传热数学模型建立了氢一维扩散数学模型。该模型有助于计算和浅析堆冷多长时间才可以避开白点、氢脆等不足的产生。关键词:数值模拟论文输送论文堆冷论文氢扩散论文

    摘要3-5

    ABSTRACT5-10

    1 绪论10-27

    1.1 引言10-13

    1.2 连铸坯凝固历程传热探讨13-19

    1.2.1 结晶器传热的特点14-16

    1.2.2 二冷区传热特点16-17

    1.2.3 连铸坯凝固历程对铸坯质量的影响17-19

    1.3 连铸板坯辊道输送和堆冷历程传热探讨19-20

    1.3.1 辊道输送历程铸坯传热特点19-20

    1.3.2 堆冷历程中铸坯传热特点20

    1.4 连铸坯凝固传热数学模型探讨概况20-23

    1.4.1 数值模拟策略的特点20-21

    1.4.2 连铸坯凝固传热数学模型探讨概况21-23

    1.5 连铸坯辊道输送和堆冷传热数学模型探讨概况23-25

    1.5.1 连铸坯辊道输送传热数学模型探讨概况23-24

    1.5.2 连铸坯堆冷传热数学模型探讨概况24-25

    1.6 课题探讨的目的、作用和内容25-27

    1.6.1 课题探讨的目的和作用25

    1.6.2 课题探讨的内容25-27

    2 连铸坯传热数学模型的建立27-37

    2.1 连铸坯凝固传热数学模型的建立27-34

    2.1.1 基本检测设27-28

    2.1.2 差分方程的建立和网格的划分28-30

    2.1.3 初始条件和边界条件30-33

    2.1.4 钢的热物性参数33-34

    2.1.5 冶金准则的确定34

    2.2 连铸坯辊道输送和堆冷传热数学模型的建立34-36

    2.2.1 辊道输送传热数学模型基本检测设34-35

    2.2.2 辊道输送传热数学模型的初始条件和边界条件35

    2.2.3 堆冷传热数学模型的基本检测设35

    2.2.4 堆冷传热数学模型的初始条件和边界条件35-36

    2.2.5 差分方程的建立和网格的划分36

    2.3 本章小结36-37

    3 程序的实现和可视化37-45

    3.1 程序的实现37-40

    3.1.1 主程序的开发37-38

    3.1.2 计算流程38-40

    3.2 板坯凝固传热软件界面40-42

    3.3 板坯堆冷传热软件界面42-43

    3.4 基于 Origin 软件的数据后处理43

    3.5 本章小结43-45

    4 连铸板坯凝固传热数学模型的验证及运用45-61

    4.1 工艺条件概述45

    4.2 连铸板坯表面温度验证45-48

    4.2.1 测温设备46

    4.2.2 测温策略46-47

    4.2.3 测温结果47-48

    4.3 连铸板坯坯壳厚度验证48-52

    4.3.1 试验仪器48-49

    4.3.2 射钉实验案例49

    4.3.3 实验结果及浅析49-52

    4.4 凝固传热数学模型在解决连铸板坯边角横裂纹中的运用52-60

    4.4.1 高温延塑性实验53-56

    4.4.2 连铸板坯二冷工艺浅析56-58

    4.4.3 优化二冷冷却方式58-59

    4.4.5 实施效果59-60

    4.5 本章小结60-61

    5 提升连铸板坯出铸机温度探讨61-67

    5.1 现有水表条件下拉速、过热度对铸坯温度的影响61-63

    5.2 提升连铸板坯出铸机温度的可行性措施浅析63-65

    5.3 本章小结65-67

    6 连铸板坯输送和堆冷传热数学模型的验证及运用67-80

    6.1 连铸板坯输送传热数学模型的验证及运用67-71

    6.1.1 现场测温实验67

    6.1.2 输送条件对铸坯温降的影响67-68

    6.1.3 辊道输送对连铸坯热送热装温度的影响68-71

    6.2 连铸板坯堆冷传热数学模型的验证及运用71-75

    6.2.1 现场测温实验71-73

    6.2.2 堆垛条件对铸坯温降的影响73-75

    6.3 堆冷传热数学模型在模拟氢扩散中的运用75-78

    6.3.1 氢的主要危害75

    6.3.2 依托堆冷传热数学模型预测氢的扩散75-77

    6.3.3 氢扩散模拟结果77-78

    6.4 本章小结78-80

    7 结论80-82

    致谢82-84

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