CSP連鑄熱過程數(shù)值模擬.pdf

1、CSP(compact strip production)薄板坯連鑄連軋技術是20世紀80年代開發(fā)成功的生產(chǎn)熱軋板卷的全新的短流程工藝,是繼氧氣轉爐煉鋼、連續(xù)鑄鋼之后鋼鐵工業(yè)最重大的革命性技術之一.它集科學、技術和工程為一體,將熱軋板卷的生產(chǎn)在一條短流程的生產(chǎn)線上完成,充分顯示出科學性和先進性,已經(jīng)成為目前鋼鐵界的技術熱點.中國的CSP技術均引自國外,其中,生產(chǎn)過程軟件(在線控制和離線指導)是引進技術的重要組成部分.為了加快中國CSP引

2、進技術的國產(chǎn)化進程,消化吸收并開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝過程控制和管理軟件,是中國鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)跳躍式進步的關鍵,是實現(xiàn)薄板坯連鑄連軋技術自立開發(fā)和現(xiàn)有生產(chǎn)線優(yōu)化管理的重要環(huán)節(jié).薄板坯連鑄連軋工藝熱過程數(shù)字化正是這個軟件的重要組成部分.該文主要針對連鑄熱過程進行研究和數(shù)值模擬.連鑄熱過程主要為鑄坯凝固冷卻過程,該文依據(jù)在線模型的特點,結合包鋼CSP生產(chǎn)線的具體特點,考慮多種因素諸如保護渣、二冷區(qū)鑄坯表面換熱系數(shù)及凝固率

3、模型對鑄坯凝固冷卻的影響,首先嘗試建立了被細化的連鑄過程數(shù)學模型,通過數(shù)值計算,分析了部分操作、模型參數(shù)對板坯溫度的影響.該文在采用熱源函數(shù)法處理凝固潛熱、選用能反映兩相區(qū)內(nèi)溶質(zhì)再分配的凝固率方程、考慮溶質(zhì)運動的對流熱的基礎上,通過對連鑄熱過程模型的簡化,建立了描述沿拉坯方向鑄坯橫斷面在各個時刻溫度變化的二維數(shù)學模型.通過計算,模型對多種操作和模型參數(shù)進行了數(shù)值模擬研究和分析,數(shù)字化鑄坯斷面上三個典型溫度點的變化規(guī)律,同時給出結晶器出口

4、處、二冷區(qū)和空冷區(qū)的出口處斷面溫度分布.數(shù)值計算結果表明:(1)模型比較全面地反映了連鑄熱過程坯殼的生長過程、液芯長度和鑄坯溫度變化,計算結果較真實,具有一定的實用價值;(2)拉坯速度、二冷區(qū)的冷卻水量對鑄坯溫度分布、坯殼厚度和液芯長度影響較大;鋼液澆注溫度僅對液芯長度有較大影響.(3)氣隙厚度和保護渣吸收系數(shù)對結晶器內(nèi)坯殼厚度的生長影響較大,并進一步討論它們對板坯表面質(zhì)量的影響,減小氣隙寬度、增加保護渣吸收系數(shù)有利于包晶鋼的澆鑄;凝固