ASP连铸结晶器传热反问题研究

发布时间：2025-03-17 22:47

　　连铸是目前钢铁生产中广泛采用的生产方式,而薄板坯连铸拉速高、热流大和铸坯断面宽厚比大等特点,使得其在连铸过程中容易出现铸坯表面纵裂、结晶器铜板裂纹等问题。相关研究表明,铸坯表面质量以及结晶器寿命与结晶器内热流密度密切相关,其中影响结晶器铜板裂纹的重要原因就是结晶器铜板受热不均产生热应力所造成的。所以,研究结晶器内热流密度分布以及温度场的分布对提高铸坯质量和延长结晶器使用寿命具有重要意义。由于连铸生产的特殊性,想通过直接测量准确得到结晶器内热流密度分布受到现有检测技术的限制。因此,通过结晶器内热电偶的检测温度数据,利用传热反问题的方法计算结晶器与铸坯之间的热流密度具有重要的实际意义。首先,针对ASP薄板坯连铸结晶器,建立了结晶器二维传热正问题模型,采用有限体积法对计算区域进行离散,使用MATLAB对离散方程编程计算,并验证了正问题模型的正确性。其次,采用L-M法建立了传热反问题模型,利用小波分析对ASP薄板坯连铸结晶器上安装的热电偶所测温度进行降噪处理,基于降噪处理之后的数据对结晶器内热流密度分布进行反演。将计算结果与热流密度经验公式相结合,给出了结晶器与铸坯之间整体热流密度分布。改进后的...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 ASP连铸简介
    1.3 结晶器传热简述
        1.3.1 结晶器结构
        1.3.2 结晶器传热分析
    1.4 传热反问题
        1.4.1 传热反问题国外研究现状
        1.4.2 传热反问题国内研究现状
    1.5 本文研究内容与意义
第2章 传热正问题数学模型
    2.1 传热正问题的数值解法简介
    2.2 ASP薄板坯连铸结晶器传热正问题数学模型
        2.2.1 几何模型描述
        2.2.2 结晶器传热数学模型
    2.3 结晶器传热正问题数学模型的求解
        2.3.1 计算区域离散及节点划分
        2.3.2 导热微分方程的离散
        2.3.3 边界条件的处理
        2.3.4 代数方程的求解
    2.4 正问题方法验证
    2.5 本章小结
第3章 ASP薄板坯结晶器传热反问题数学模型
    3.1 反问题模型简介
    3.2 基于L-M算法的反问题数学模型
        3.2.1 Levenberg-Marquardt算法
        3.2.2 L-M算法增量参数计算
        3.2.3 反演参数
    3.3 计算结果评价
    3.4 本章小结
第4章 ASP薄板坯连铸结晶器传热反问题计算
    4.1 数据采集及处理
        4.1.1 温度数据采集
        4.1.2 温度数据处理方法
        4.1.3 温度数据处理过程及结果
    4.2 反问题计算
        4.2.1 热物性参数
        4.2.2 反问题计算结果
        4.2.3 结晶器铜板热电偶截面温度分布
        4.2.4 热流密度纵向拟合
    4.3 计算结果影响分析
        4.3.1 反问题数学模型影响分析
        4.3.2 工艺参数对热流密度的影响
    4.4 本章小结
第5章 基于反问题结果的铸坯凝固传热计算
    5.1 铸坯凝固传热数学模型
        5.1.1 基本假设
        5.1.2 凝固传热控制微分方程
        5.1.3 初始条件及边界条件
        5.1.4 钢液的凝固潜热处理
        5.1.5 钢液的导热系数
        5.1.6 钢液的其它热物性参数
    5.2 铸坯凝固传热控制方程的求解
        5.2.1 有限体积法对铸坯凝固传热控制方程的离散
        5.2.2 铸坯凝固传热边界条件的处理
        5.2.3 铸坯界面当量导热系数的处理
    5.3 计算结果分析
        5.3.1 铸坯坯壳温度分布
        5.3.2 铸坯坯壳厚度分布
    5.4 坯壳与结晶器之间的热阻计算
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：4035591