中厚板坯连铸冷却凝固过程数值模拟

发布时间：2021-04-21 15:23

　　本文主要针对某钢厂中厚板坯的连铸冷却凝固过程进行数值模拟研究，研究对象为2900×150mm的Q345钢。主要通过二维切片法对连铸各环节板坯的表面、内部温度场及坯壳厚度进行跟踪研究。分析了拉速、冷却强度及过热度等相关影响因素对板坯冷却凝固过程的影响。本文模拟结果对现场工艺调试及控制板坯质量等具有一定的指导意义。通过红外摄像仪在二冷出口处对板坯的表面进行测温。将表面温度测量值与模拟值对比得到模拟最大误差为2.9%，平均误差为1.47%。验证了模型及相关边界条件的准确性。模拟结果表明在典型生产工况下（板坯拉速为1m/min，过热度为20℃）：板坯出结晶器时坯壳厚度约为17.1mm；板坯在进矫直区前宽面的中部温度为1069℃；板坯凝固终点距离弯月面距离为7m，说明板坯采取的是未带液芯矫直。对比不同拉速、冷却强度及过热度下板坯的冷却各环节的表面及内部温度分布得到以下结论：拉速对板坯的表面温度分布及坯壳生长影响很大，在二冷区当拉速由0.85m/min增至1m/min时，板坯表面中部温度、角部温度分别增大80℃、65℃；拉速由1m/min增至1.15m/min时，表面中部温度、角部温度分别增大70... 

【文章来源】：安徽工业大学安徽省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的意义
    1.2 板坯连铸技术的发展
        1.2.1 连铸技术简介
        1.2.2 中厚板坯连铸技术发展
    1.3 连铸板坯模拟研究现状
    1.4 研究内容
第二章 连铸板坯冷却传热原理
    2.1 热量传递基本方式
        2.1.1 热传导
        2.1.2 热对流
        2.1.3 热辐射
    2.2 连铸板坯冷却传热特性
        2.2.1 连铸板坯的冷却凝固传热
        2.2.2 结晶器冷却传热
        2.2.3 二冷区冷却传热
        2.2.4 空冷区冷却传热
    2.3 小结
第三章 板坯冷却传热模型的建立及基本参数的选择
    3.1 板坯冷却传热模型的建立
        3.1.1 前提条件
        3.1.2 数学模型简介
        3.1.3 板坯冷却微分方程的建立
    3.2 传热方程的初始条件和边界条件
        3.2.1 初始条件
        3.2.2 边界条件
    3.3 模型中相关物性参数选择与处理
        3.3.0 钢种液相线和固相线计算
        3.3.1 钢种导热系数选择与处理
        3.3.2 比热容
        3.3.3 密度
        3.3.4 潜热
    3.4 小结
第四章 连铸板坯冷却过程温度和坯壳分布
    4.1 连铸机相关参数
    4.2 模拟相关参数计算
        4.2.1 结晶器热流密度
        4.2.2 二冷各段换热系数
        4.2.3 空冷段参数
    4.3 典型工况下板坯连铸生产模拟结果
        4.3.1 板坯出结晶器温度分布
        4.3.2 板坯出结晶器坯壳分布
        4.3.3 板坯进矫直前温度分布
        4.3.4 板坯出二冷段温度分布
        4.3.5 空冷区板坯温度分布
        4.3.6 板坯表面中部及角部温度降低过程
        4.3.7 板坯中心温度降低过程
        4.3.8 板坯坯壳冷却凝固过程
    4.4 小结
第五章 模型的验证及变因素模拟结果
    5.1 模型的验证
        5.1.1 红外热像仪测温原理
        5.1.2 红外热像测温及图像处理方案
        5.1.3 测量值与模拟值对比
    5.2 变工况模拟结果
        5.2.1 变拉速下模拟结果
        5.2.2 变过热度下模拟结果
        5.2.3 变冷却强度下模拟结果
    5.3 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
在校期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]连铸坯凝固过程中温度场数值模拟[J]. 孙蓟泉,许望炎,苏岚,王岩.  热加工工艺. 2010(03)
[2]红外热像仪测温技术发展综述[J]. 孙晓刚,李云红.  激光与红外. 2008(02)
[3]宝钢1930mm板坯连铸凝固传热模型的研究与开发[J]. 梅峰,阮晓明,文光华,唐萍,韩志伟.  宝钢技术. 2007(03)
[4]连铸板坯凝固传热模型研究及应用[J]. 李波,王宏明.  江苏冶金. 2005(03)
[5]板坯连铸技术的发展及应用[J]. 韩国瑞,许宏伟.  连铸. 2004(01)
[6]连铸二冷区凝固传热及冷却控制[J]. 蔡开科.  河南冶金. 2003(01)
[7]连铸板坯凝固传热过程的计算机模拟[J]. 刘旭东,朱苗勇,邹俊苏,宋景欣,程乃良.  材料与冶金学报. 2002(03)
[8]冷连轧机带钢在线温度场的测量及其对板形的影响[J]. 卿伟杰,杨荃,贾生晖,王元仲,黄涛,徐泷,黄勇.  冶金设备. 2000(03)
[9]攀钢板坯连铸二冷区换热系数与水量关系的研究[J]. 陈永.  连铸. 1999(01)
[10]钢铁厂热成象技术的开发应用[J]. 张理齐,张定基.  钢铁. 1995(09)

硕士论文
[1]板坯连铸二冷配水与铸坯质量的研究[D]. 柳素芬.燕山大学 2012
[2]基于热成像测温的连铸二冷传热系数反算研究[D]. 杨跃标.东北大学 2010
[3]连铸坯凝固传热过程的数值模拟[D]. 李慧春.兰州理工大学 2008
[4]连铸板坯凝固传热数学模型的研究与应用[D]. 胡燕.重庆大学 2005



本文编号：3152007