连铸板坯结晶器温度分布的研究
连铸坯热装热送中的温度分布监测与控制
连铸坯热装热送中的温度分布监测与控制连铸坯热装热送是指通过连铸技术将熔融金属直接浇铸成坯料,并在高温状态下将坯料送往下一工序或下一生产线。
温度分布的监测与控制是保证坯料质量和产品性能的关键环节。
本文将从温度分布监测的技术手段、温度分布控制的影响因素以及温度分布监测与控制的应用实例等方面进行阐述。
一、温度分布监测的技术手段1. 红外热像仪红外热像仪是一种常用于非接触式温度测量和成像的设备,通过检测物体发出的红外辐射能量,可以实时观察连铸坯料的温度分布情况。
利用红外热像仪可以快速、准确地获取坯料表面的温度信息,对于监测连铸坯料的温度分布非常有效。
2. 线性数组温度计线性数组温度计由多个红外温度探头组成,可以在一次将物体表面的温度进行测量。
通过将温度探头放置在连铸坯料的表面,可以实时监测坯料不同位置的温度,进一步了解坯料的温度分布情况。
3. 热电偶热电偶是一种将温度转换为电压信号的传感器,可以实时测量连铸坯料的表面温度。
通过在坯料表面插入热电偶,可以精确监测不同位置的温度,并将信号传输到监测系统进行处理和分析。
二、温度分布控制的影响因素1. 浇注温度连铸坯料的浇注温度直接影响到坯料的温度分布。
合理控制浇注温度,保持坯料内部温度的均匀性,可以避免出现过热或过冷现象,保证坯料的质量和性能。
2. 浇注速度连铸坯料的浇注速度也会对温度分布产生影响。
过大的浇注速度会导致坯料温度不均匀,过小的浇注速度则容易引起过热。
因此,合理控制浇注速度,保持坯料温度的稳定性,对温度分布控制至关重要。
3. 坯料形状与尺寸连铸坯料的形状与尺寸也会对温度分布产生一定的影响。
不同形状的坯料会使得温度分布存在差异,而不同尺寸的坯料则会导致温度传导速度的变化。
因此,在连铸过程中要根据实际情况合理选择坯料的形状与尺寸,以实现温度分布的有效控制。
三、温度分布监测与控制的应用实例温度分布监测与控制技术在连铸坯热装热送中有着广泛的应用。
以某钢铁企业为例,通过安装红外热像仪和线性数组温度计在连铸坯料转运过程中进行实时监测,可以及时发现温度分布不均匀的情况,并通过调整浇注温度和浇注速度等参数,实现坯料温度分布的优化控制。
板坯连铸机结晶器内三维流场和温度场的有限元分析的开题报告
板坯连铸机结晶器内三维流场和温度场的有限元分析的开题报告1. 研究背景板坯连铸技术在冶金工业中广泛应用,其中结晶器是板坯连铸机的一个重要部件,决定了板坯的质量和直径。
为了进一步提高板坯连铸机生产效率和产品质量,需要对结晶器内部的流场和温度场进行深入研究。
2. 研究内容本研究旨在通过有限元分析方法,对板坯连铸机结晶器内的三维流场和温度场进行分析,探究结晶器内局部的流动规律和热传递特性,为优化连铸机结构和操作参数提供理论支持。
具体研究内容包括:(1)建立板坯连铸机结晶器的三维模型,包括结晶器下部、侧壁和顶部的几何形状和结构特点等。
(2)采用FLUENT软件对结晶器内部的三维流场进行模拟和计算,考虑板坯连续坯流动、自由液面、宽度变化等实际工况因素,研究结晶器内局部流动规律。
(3)基于ANSYS软件对结晶器内的三维温度场进行模拟和计算,分析板坯在连铸过程中的温度分布情况,并研究热传递特性对板坯成形质量的影响。
3. 研究意义通过对板坯连铸机结晶器内部流场和温度场的有限元分析,可以更加深入地了解结晶器的结构特点和板坯成形过程中关键参数的影响规律,为优化连铸机的生产效率和产品质量提供参考和优化建议。
研究成果可为铸造工艺的科学发展提供重要理论支持。
4. 研究方法本研究主要采用有限元分析方法,包括建立结晶器的三维几何模型、采用FLUENT软件模拟结晶器内的三维流场、采用ANSYS软件模拟结晶器内的三维温度场等。
5. 预期成果经过对板坯连铸机结晶器流场和温度场的有限元分析,本研究将得到以下预期成果:(1)结晶器内部的流场和温度场分布规律图;(2)不同结构和操作参数对流场和温度场的影响规律;(3)结晶器内不同部位的流动规律和温度特性分析和优化建议。
6. 研究进度和计划目前,本研究正在进行模型建立和初步模拟,预计在6个月内完成有限元分析计算和数据处理,整理成篇有关结晶器内的流场和温度场分析的研究论文。
具体研究计划如下:(1)第1-2个月:建立板坯连铸机结晶器的三维模型;(2)第3-4个月:采用FLUENT软件模拟结晶器内的三维流场;(3)第5-6个月:采用ANSYS软件模拟结晶器内的三维温度场,并对数据进行分析和处理;(4)第7个月:编写研究论文并进行修改、定稿及提交。
板坯连铸结晶器内热状态的有限元分析
板坯连铸机结晶器研究分解
摘要结晶器是钢坯连续铸造的关键设备,其设计和制造的优劣直接影响到连铸生产的正常与稳定。
本文就目前连铸结晶器采用的铜板材料及铜板材料表面处理技术的发展现状进行了总结和分析。
指出针对板坯结晶器窄面铜板易高温变形、磨损的情况,采用高强度、高导热率的弥散强化铜材料,进而延长结晶器的维修周期,提高生产效率。
同时针对现有结晶器铜板表面改性技术的优缺点,发展新型合金涂、镀层技术,进一步提高涂、镀层的硬度,耐磨和耐腐蚀性能。
目前结晶器铜板表面处理的几种方法:电镀法、热喷涂法、化学热处理法以及具有潜在发展前景的激光熔覆法。
激光熔覆法由于具有清洁无污染,成品率高以及性价比高等特点,具有广阔的发展和应用空间。
而且,通过优化熔覆工艺参数,设计合理的熔覆材料体系,能够形成与铜板呈冶金结合的优良抗热耐磨复合涂层,从而显著提高结晶器的使用寿命。
关键词:结晶器;化学热处理;激光熔覆;铜板AbstractThe progress of mould plates was reviewed in continuous casting. The techniques such a solution or aging or forming or fine crystal and their combination were an effect tiveme thod which benefit for high conductivity and high strengthen of copper base alloy. Copper base composite maerial through dispersion technique and composite hardening and surface strengthening have more promising for mouldes in the future.Based on the current study stat of surface strength ening on copper crystallizer, several surface treatment means,such as electro plating thermal spraying,penetration and laserclad dingte chnique with potential development are described. Because of cleanliness without any pollution, high finished product ratio and high performance costratio, laser cladding has wide development and application range. Moreover, by optimizing process parameters and designing suitable material system, fine hea-t resistant and wear-resistant coating having metallurgy bonding with copper substrate can be fabricated, therefore, it may notably improve the service life of copper crystallizer.Key words:Copper crystallizer; Electroplating; Thermal Chemical heat treatme;Copper plate目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1连扎连铸简介 (1)1.2工艺流程 (3)1.3板坯连铸机质量优势 (4)1.4研究背景 (5)1.5国内外状况 (6)1.6结晶器概述 (7)1.7结晶器存在的问题 (9)1.8结晶器使用前的安全检查 (9)1.9本章小结 (10)第2章结晶器夹紧装置的选择计算 (11)2.1结晶器夹紧装置简介 (11)2.2结晶器夹紧受力分析及计算选择 (12)2.3结晶器宽边调整机构的安装 (14)2.4本章小结 (14)第3章结晶器调宽装置的选择计算 (15)3.1调宽装置简介 (15)3.2调宽装置的确定和基本参数的选择 (16)3.3调宽装置驱动选择 (18)3.4窄边调整机构的安装 (18)3.5本章小结 (19)第4章结晶器铜板及水箱的选择计算 (20)4.1结晶器铜板的设计 (20)4.1.1结晶器长度的选择 (20)4.1.2结晶器断面尺寸和倒锥度 (22)4.1.3结晶器铜板材质及表面镀层的选择 (23)4.1.4铜板厚度计算 (24)4.2水箱设计 (25)4.3本章小结 (26)第五章结晶器振动装置的应用和发展 (27)5.1振动装置的概述 (27)5.2结晶器的振动方式 (27)5.3总结 (30)5.4本章小结 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)第1章绪论1.1连扎连铸简介连铸连轧全称连续铸造连续轧制(Continue Casting Direct Rolling,简称CCDR),是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯(称为连铸坯),然后不经冷却,在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。
常规板坯连铸机结晶器技巧
常规板坯连铸机结晶器技术结晶器是连铸机中的铸坯成型设备, 是连铸机的核心设备之一。
其作用是将连续不断地注入其内腔的钢液通过水冷铜壁强制冷却,导出钢液的热量,使之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯,并使这种芯部仍为液相的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出,为其在以后的二冷区域内完全凝固创造条件。
在钢水注入结晶器逐渐形成一定厚度坯壳的凝固过程中,结晶器一直承受着钢水静压力、摩檫力、钢水热量的传递等诸多因素引起的的影响,使结晶器同时处于机械应力和热应力的综合作用之下,工作条件极为恶劣,在此恶劣条件下结晶器长时间地工作,其使用状况直接关系到连铸机的性能,并与铸坯的质量与产量密切相关。
因此,除了规范生产操作、选择合适的保护渣和避免机械损伤外,合理的设计是保证铸坯质量、减小溢漏率、提高其使用寿命的基础和关键。
板坯连铸机一般采用四壁组合式(亦称板式)结晶器,也有一个结晶器浇多流铸坯的插装式结构。
结晶器主要参数的确定1 结晶器长度H结晶器长度主要根据结晶器出口的坯壳最小厚度确定。
若坯壳过薄,铸坯就会出现鼓肚变形,对于板坯连铸机,要求坯壳厚度大于10~15mm。
结晶器长度也可按下式进行核算:H=(δ/K)2Vc+S1+S2 (mm)式中δ——结晶器出口处坯壳的最小厚度,mmK——凝固系数,一般取K=18~22 mm/min0.5Vc——拉速,mm/minS1——结晶器铜板顶面至液面的距离,多取S1=100 mmS2——安全余量,S=50~100 mm对常规板坯连铸机可参考下述经验:当浇铸速度≤2.0m/min时,结晶器长度可采用900~950mm。
当浇铸速度2.0~3.0m/min时,结晶器长度可采用950~1100mm。
当浇铸速度≥3.0m/min时,结晶器长度可采用1100~1200mm。
2 结晶器铜板厚度h铜板厚度的确定是依据热量传热原理和高温下的使用性能,具体说,与铜板材质、镀层、机械性能、拉速、冷却水量的大小和分布等有关。
连铸坯热装热送中的温度分布监测与调控方案
连铸坯热装热送中的温度分布监测与调控方案连铸坯热装热送是钢铁行业中常用的一种生产工艺,其在实际应用中,对温度分布的监测与调控显得尤为重要。
本文将介绍连铸坯热装热送中温度分布的监测与调控方案,以提高生产效率和产品质量。
一、温度分布监测方案连铸坯热装热送过程中的温度分布是影响产品质量的重要因素之一。
因此,必须建立有效的温度分布监测方案,确保对生产过程中的温度变化有准确的了解。
1. 温度传感器的选择与布置为了实现对连铸坯温度分布的准确监测,首先要选择合适的温度传感器。
常用的温度传感器有红外线测温仪、热电偶和红外热像仪等。
根据连铸坯的特点和生产环境,可以选择适合的温度传感器。
在布置温度传感器时,需要考虑连铸坯的几何形状和尺寸,以及温度分布的非均匀性。
通常,将温度传感器均匀布置在连铸坯表面,并确保其与连铸坯接触良好,以获取准确的温度数据。
2. 温度数据采集与处理在温度分布监测过程中,需要采集大量的温度数据,并对这些数据进行及时的处理与分析。
可以通过使用计算机软件来实现温度数据的采集与处理,以便于生成温度分布图和趋势曲线等可视化的结果。
此外,还可以采用远程监测系统,将温度数据实时传输到操作中心,以方便生产人员实时掌握温度分布情况,并作出相应的调控措施。
二、温度分布调控方案基于温度分布的监测结果,需要采取相应的调控方案,以保证连铸坯的温度分布符合要求,提高钢铁产品的质量。
1. 闭环控制系统的建立连铸坯温度分布调控可以采用闭环控制系统来实现,即通过根据实时监测的温度数据,对连铸坯的加热功率进行调节,以达到预设的温度分布要求。
闭环控制系统的核心是温度反馈控制,该控制方法可以根据温度分布的反馈信息,自动调节连铸坯的加热功率,并实时地纠正温度偏差,从而保持连铸坯的温度分布稳定。
2. 加热功率的调节与优化连铸坯的温度分布受到加热功率的影响,因此,合理调节和优化加热功率分布是实现温度调控的关键。
在调节加热功率时,可以根据连铸坯不同部位的温度需求,对加热源进行分区控制,即根据温度分布情况,分别调节不同位置的加热功率,以实现温度均匀分布。
宽板坯连铸结晶器流场和温度场的数值模拟
宽板坯连铸结晶器流场和温度场的数值模拟
随着工业生产技术的不断发展,连铸技术已经成为宽板坯的主要生产方式,特别是在钢铁行业中,大量的钢铁产品均采用连铸工艺生产。
宽板坯连铸技术的核心是结晶器,结晶器的流场和温度场是宽板坯质量的关键因素,因此对流场和温度场进行数值模拟研究是必要的。
数值模拟能够对结晶器内部的流场和温度场进行快速、准确的计算,揭示了结晶器内的流场和温度场在宽板坯生产中的重要作用。
本文通过对结晶器内流场和温度场的数值模拟分析,提出了一种优化结晶器设计的方法。
首先,本文基于Navier-Stokes方程和热传导方程,建立了数学模型,考虑结晶器内部的流动载荷、热辐射、传导热和对流换热等因素。
其次,利用Fluent软件进行流场和温度场计算,得到了流场和温度场的数值解。
通过对数值模拟结果的分析,发现结晶器内部的流动较为复杂,主要存在四个涡旋,其中两个涡旋在底部,两个涡旋在上部。
涡旋的存在使得物料在结晶器内部获得了良好的混合,进一步提高了结晶器内物料的质量。
另外,结晶器内部的温度场也十分关键。
通过数值模拟结果可以看出,结晶器内部温度分布不均匀,底部温度较高,而顶部温度较低。
这是由于底部邻近铸坯熔池温度较高,导致底部结晶器的温度较高;而顶部的散热较快,导致顶部结晶器的温度较低。
最后,通过对数值模拟结果的分析得出,改变结晶器底部的形状,减少对流热损失,可以提高结晶器内部的温度分布均匀性,进而提高宽板坯的质量,同时也可以减少不必要的生产成本。
连铸坯热装热送中的温度分布监测与控制技术改进
连铸坯热装热送中的温度分布监测与控制技术改进连铸坯热装热送是钢铁生产过程中的重要环节,对于保证产品质量、提高生产效率至关重要。
然而,在传统的连铸坯热装热送过程中,存在着温度分布不均匀的问题,这导致了产品的质量波动和能源的浪费。
因此,开展温度分布监测与控制技术改进具有重要的理论和实际意义。
一、温度分布监测技术的改进传统的温度分布监测主要依靠人工测量和经验判断,但这种方法存在着人为因素的干扰和不准确性。
为了解决这一问题,现代科技为我们提供了更先进的温度分布监测技术,如红外热像仪、热电偶等。
1. 红外热像仪红外热像仪能够实时检测连铸坯表面的温度分布情况,并将其以图像的形式显示出来。
通过红外热像仪,操作人员可以直观地观察到连铸坯不同部位的温度差异,从而及时采取措施来调整温度均衡。
2. 热电偶热电偶是一种常用的温度测量传感器,它可以直接插入连铸坯中进行温度监测。
通过在连铸坯不同部位插入多个热电偶,可以实时地采集温度数据,并将其传输到监控系统中进行分析和处理。
二、温度分布控制技术的改进温度分布控制是在监测的基础上,采取相应的措施来调整和控制连铸坯的温度分布。
传统的控制方法通常是通过调整水冷壳板或调整辊道速度来实现,但这种方法调节范围有限且响应速度较慢。
为了改进温度分布控制技术,需要引入先进的控制策略和装置。
1. 控制策略控制策略是温度分布控制的关键。
目前常用的控制策略有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
通过对温度传感器采集到的数据进行实时分析,控制器可以根据预设的控制策略来调整水冷壳板和辊道速度,以实现连铸坯温度的均衡。
2. 控制装置控制装置是实现温度分布控制的工具。
一般采用PLC(可编程逻辑控制器)作为控制装置,通过与温度传感器和执行器(如液压系统、电动调节阀等)的连接,实现温度控制策略的执行。
同时,PLC还可以将温度数据和控制结果传输给监控系统,以实现对连铸坯温度分布的实时监测和远程控制。
三、温度分布监测与控制技术改进的效益温度分布监测与控制技术改进对于连铸坯热装热送过程具有重要的经济和环保价值。
连铸大包内钢液温度分布及分层现象的模拟
连铸大包内钢液温度分布及分层现象的模拟示例文章篇一:《连铸大包内钢液温度分布及分层现象的模拟》嗨,你知道连铸大包吗?那里面装着钢液呢,就像一个超级热的大容器装着神奇的液体。
我今天就想跟你唠唠这里面钢液的温度分布还有分层现象的模拟,可有趣啦。
我先来说说这个连铸大包吧。
它就像一个超级大的锅,只不过这个锅装的不是汤,而是钢液。
钢液可热啦,热得像太阳一样,红彤彤的。
我想象自己站在旁边,那热浪肯定能把我给掀翻。
在这个大包里啊,钢液的温度可不是到处都一样的。
你想啊,就像我们家里的热水壶,上面的水和下面的水温度有时候就有点差别。
连铸大包里的钢液也是这样。
有的地方热一点,有的地方稍微凉一点。
这是为啥呢?这就跟很多东西有关啦。
比如说,大包周围的环境会影响它。
就好像我们在冬天,靠着暖气的地方就暖和,离得远就冷一点。
大包壁就像那个暖气,会影响钢液的温度。
那这个温度分布到底是啥样的呢?这就得靠模拟啦。
模拟就像是一场魔法,能让我们看到眼睛看不到的东西。
科学家们用电脑来做这个模拟。
就像我们玩游戏一样,不过这个游戏是关于钢液的。
他们在电脑里建立一个大包的模型,就像搭积木一样,把大包的样子搭出来。
然后呢,把钢液的各种性质也放进去,比如说钢液有多热,它是怎么流动的。
我来给你讲讲我想象中的模拟过程吧。
我觉得那些科学家就像超级魔法师。
他们坐在电脑前,手指在键盘上噼里啪啦地敲着。
他们输入各种数字和指令,就像在念咒语一样。
然后呢,电脑屏幕上就出现了大包里钢液的样子。
我仿佛能看到那些红色的钢液在大包里流动着,有的地方热得发红光,有的地方稍微暗一点。
再来说说分层现象。
分层就像我们喝的果汁分层一样。
钢液也会分层哦。
上面的钢液和下面的钢液温度不一样,性质也有点差别。
这是怎么造成的呢?我觉得就像我们把油和水放在一起,油会浮在水上一样。
钢液里不同温度的部分也会像这样分开。
我问我的科学老师,老师说呀,这分层现象可复杂啦。
有好多因素在捣乱呢。
比如说钢液里的成分不一样,就像我们做蛋糕,放的材料不一样,蛋糕的样子和味道就不一样。
唐钢FTSC工艺薄板坯连铸结晶器温度场分析
唐钢FTSC工艺薄板坯连铸结晶器温度场分析
杨杰;杨晓江;杜洪波;孙彩军
【期刊名称】《河北冶金》
【年(卷),期】2005(000)002
【摘要】通过对唐钢FTSC工艺薄板坯连铸结晶器温度场的分析,研究了薄板坯粘结、裂纹等事故状态下结晶器各点的温度变化规律,提出了最佳结晶器温度场状态和弯月面区域最佳温度范围,对如何获得最佳结晶器温度场、减少薄板坯粘结和裂纹漏钢提出了建议.
【总页数】3页(P53-55)
【作者】杨杰;杨晓江;杜洪波;孙彩军
【作者单位】唐山钢铁公司,热轧薄板厂,河北,唐山,063016;唐山钢铁公司,热轧薄板厂,河北,唐山,063016;唐山钢铁公司,热轧薄板厂,河北,唐山,063016;唐山钢铁公司,热轧薄板厂,河北,唐山,063016
【正文语种】中文
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1.唐钢FTSC工艺薄板坯纵裂原因分析及改进 [J], 杨杰;胡庆利;李军
2.唐钢FTSC工艺薄板坯表面纵裂原因分析 [J], 胡庆利;杨杰;李军
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5.唐钢FTSC工艺薄板坯连铸浸入式水口堵塞的原因分析 [J], 杨晓江;郝华强因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
连铸板坯表面温度在线实测研究报告
连铸板坯表面温度在线实测的研究刘庆国孙蓟泉温崇哲曾小平(燕山大学> (天津钢厂>摘要介绍了天津钢厂超低头板坯连铸机的铸坯表面温度在线实测方法、原理及结果分析,其结果对调节拉坯速度、改进二冷区冷却模式、预防拉漏及提高铸坯质量均提供了可靠的依据。
关键词连铸板坯光纤比色式测温仪传感器STUDY OF ON-LINE MEASUREMENT OF SURFACETEMPERATUREOF CONTINUOUS CAST SLAB LIU QingguoSUN JiquanWENChongzheZENG Xiaoping(Yanshan University>(Tianjin Steel Works>ABSTRACT In this paper,the method,principle and result of surface temperature measur-ement of continuous cast slab are discussed.It provided reliable basis for adjusting casting speed,improving cooling pattern and quality of slab.KEY WORDS continuous cast slab,optical fiber,sensor1 前言连铸时板坯表面温度是调节拉坯速度、调节二冷配水、确定液相穴深度的一个重要参数。
而铸坯表面温度不仅决定于结晶器和二冷区的冷却强度,还与板坯断面尺寸、钢种、拉坯速度、坯壳厚度等因素有关。
由于现场连铸机安装空间狭小而又封闭,二冷区环境高温,铸坯周围有汽水雾化冷却形成的高温蒸气,铸坯表面又有冷却水形成的水膜和氧化铁皮,常常影响测温的精度,因此准确地测出连铸板坯表面温度,特别是在线实测存在着较大的难度。
这也是迄今仍无法根据铸坯表面温度这一参数进行二冷水控制的原因。
舞阳钢铁公司板坯连铸机结晶器的流场和温度场研究
舞阳钢铁公司板坯连铸机结晶器的流场和温度场研究
贺友多;胡德志
【期刊名称】《包头钢铁学院学报》
【年(卷),期】1997(016)003
【摘要】舞阳钢铁公司开发特宽特厚板,与包头钢铁学院合作研究不同工艺条件下结晶器内的流场温度场,这些工艺因素包括坯尺寸,拉坯速度,水口插入深度,水口倾角,水口面积,过热度等,得出了一些对漏钢及结果状态有意义的结论。
【总页数】7页(P173-179)
【作者】贺友多;胡德志
【作者单位】包头钢铁学院冶金工程研究所;舞阳钢铁公司
【正文语种】中文
【中图分类】TF341.601
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1.加拿大钢铁公司使用有镀层的板坯连铸机结晶器的经验 [J], Otte.,BA;刘艳霞
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连铸坯热装热送中的温度分布分析与调控
连铸坯热装热送中的温度分布分析与调控连铸坯热装热送是钢铁生产过程中的重要环节,它直接影响到连铸坯的质量和后续工艺的顺利进行。
因此,对于连铸坯热装热送中的温度分布进行准确分析和合理调控是十分重要的。
本文将从分析温度分布的原因、调控温度分布的方法以及温度分布的优化等方面进行探讨。
一、温度分布的原因在连铸坯热装热送过程中,温度分布不均匀的原因主要包括两个方面:连铸坯本身的结构特点以及连铸过程中的热交换过程。
1. 连铸坯的结构特点连铸坯由于其自身的结构特点,导致了温度分布的不均匀。
在连铸过程中,坯内部的不均匀结构或缺陷将使得热量传递不均匀,进而影响到坯面的温度。
2. 连铸过程中的热交换在连铸过程中,连铸坯与机具表面以及空气之间的热交换也是导致温度分布不均匀的一个重要原因。
连铸坯表面与机具的接触情况、距离以及连铸坯周围的气体流动等因素都会对热交换造成影响,从而导致温度分布不均匀。
二、温度分布的调控方法针对连铸坯热装热送中温度分布不均匀的问题,可以采取以下方法进行调控。
1. 优化连铸过程参数通过合理调整连铸过程中的参数,如浇注速度、结晶器的冷却水量、结晶器轧制速度等,可以使得连铸坯的温度分布更加均匀。
例如,适当降低浇注速度可以减少连铸坯内部的温度梯度,从而提高温度的均匀性。
2. 调整连铸机具设计改变连铸机具的设计,优化连铸机具与连铸坯的接触方式,可以改善热交换的效果,使得温度分布更加均匀。
例如,采用具有特殊表面涂层的连铸机具,可以提高与连铸坯之间的热交换效率,从而改善温度分布。
3. 控制环境温度和气体流动在连铸过程中,合理控制连铸坯周围的环境温度和气体流动,可以改变热交换的条件,从而调控温度分布。
例如,在连铸过程中增加局部的冷却气流,可以减少连铸坯表面的温度差异。
三、温度分布的优化通过以上的方法进行温度分布的调控后,可以进一步优化温度分布,以满足后续工艺的需要。
1. 温度均匀性控制通过调整连铸参数和机具设计,使得整个连铸坯的温度分布均匀,并且不同位置的温度差异尽量小。
连铸结晶器弯月面区温度波动的模拟研究
作 用 模 型 等 . 这 些 模 型 都 各 有 其 缺 陷 和 与 生 产 实 但
际 不 吻 合 的 地 方 一 .
在 连 铸 过 程 中 , 坯 的 初 始 凝 固 点 被 认 为 是 至 铸 关 重 要 的 地 方 , 为它 既 是 初 始 凝 壳 的 生 长 点 , 是 因 又 各种表 面缺陷的孕 育地. 时 , 同 连铸 时 随着 结 晶 器 周
中 圄 分 类 号 : TF 1 文献 标识 码 : A
M od l St e udy o e s u m pe a ur uc u t o n M ni c s Te r t e Fl t a i n dur ng M o d O s il t o n Co i ous Cas i i ul c la i n i ntnu tng
在 连 铸 生 产 中 , 痕 是 影 响 铸 坯 表 面 质 量 的 一 振
归 根 结 底 是 一 个 传 热 过 程 和 传 质 过 程 . 质 的 不 平 传 衡 导 致 了宏 观 或 微 观 的 偏 析 , 传 热 的 不 平 衡 则 导 而 致 铸 坯 温 度 的 波 动 , 终 影 响 铸 坯 凝 固过 程 的 正 常 最
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( a g a h n e b r t r f F r o— e a l y,S a g a n v r iy.Sh n ha 2 0 7 Sh n h i En a c d La o a o y o e r M t lu g r h n h iU i e s t a g i 0 0 2.Ch n ) i a
《CSP薄板坯结晶器钢液流动、传热凝固及溶质分布研究》范文
《CSP薄板坯结晶器钢液流动、传热凝固及溶质分布研究》篇一CSP薄板坯结晶器中钢液流动、传热凝固及溶质分布研究一、引言随着现代钢铁工业的快速发展,连续铸钢工艺作为钢铁生产的关键环节,其技术水平和产品质量直接关系到钢铁企业的竞争力。
CSP(连续铸钢薄板坯)技术作为现代钢铁生产的重要技术之一,其结晶器内钢液的流动、传热凝固及溶质分布等过程的研究,对于优化生产流程、提高产品质量具有重要意义。
本文旨在研究CSP薄板坯结晶器中钢液流动、传热凝固及溶质分布的特性及规律,为钢铁生产的优化提供理论依据。
二、钢液流动特性研究在CSP薄板坯结晶器中,钢液的流动特性对铸坯的质量有着重要影响。
钢液流动的稳定性、速度分布及湍流强度等参数的合理控制,对于避免铸坯表面裂纹、夹渣等缺陷具有重要意义。
通过数值模拟和实验研究,我们发现钢液在结晶器内的流动受到多种因素的影响,包括结晶器结构、浇注速度、温度梯度等。
合理的结晶器设计可以优化钢液的流动路径,使钢液在结晶器内均匀分布,减少流动阻力。
同时,通过控制浇注速度和温度梯度,可以进一步调整钢液的流动特性,使其满足生产需求。
三、传热凝固过程研究传热凝固过程是CSP薄板坯结晶器中钢液凝固成型的关键过程。
在传热过程中,钢液与结晶器壁之间的热量传递、钢液内部的热传导及对流换热等过程相互影响,共同决定了钢液的凝固速度和凝固组织。
研究表明,结晶器壁的材质、表面粗糙度、温度分布等因素对传热过程有着显著影响。
此外,钢液的化学成分、浇注温度、凝固速度等also play crucial roles in the heat transfer and solidification process. 通过优化这些参数,可以控制钢液的凝固速度和凝固组织,从而得到具有良好组织和性能的铸坯。
四、溶质分布研究在CSP薄板坯结晶器中,钢液中的溶质分布对铸坯的质量和性能有着重要影响。
溶质的分布受到多种因素的影响,包括钢液的化学成分、浇注温度、结晶器内的流动和传热过程等。
宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟的开题报告
宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟的开题报告一、选题背景和意义宽板坯连铸技术目前已在钢铁工业的生产中广泛应用。
连铸过程中,结晶器的性能直接影响铸坯的质量和表面质量。
因此,研究宽板坯连铸结晶器内部的流场与温度场,对提高宽板坯连铸的生产效率和质量具有重要的意义。
目前,结晶器内部流场与温度场的研究主要依赖于实验方法,但实验成本高、周期长,而且实验过程存在难以控制的因素。
因此,采用数值模拟方法,结合计算机技术,可以有效地研究结晶器内部流场与温度场。
二、研究内容和方法本文主要研究宽板坯连铸结晶器内部的流场与温度场,依据宽板坯连铸结晶器的结构特点,建立三维流场模型和温度场模型。
对结晶器内部的流动和传热过程进行模拟,得到流体运动状态和液相/固相相变过程的温度分布规律,并分析钢坯内部组织结构的变化。
本文计划采用计算流体力学(CFD)方法,结合有限元法(FEM)对宽板坯连铸结晶器内部的流场与温度场进行数值模拟。
具体操作分为以下几个步骤:1. 根据实际情况建立宽板坯连铸结晶器模型,并确定模拟的范围和边界条件。
2. 进行网格划分,将结晶器模型离散化,生成计算网格。
3. 根据有限元法和控制方程建立数学模型,并进行求解。
4. 根据计算结果分析流场和温度场内部的变化规律,展开数值仿真计算。
三、研究目标和预期成果1. 建立宽板坯连铸结晶器的三维流场和温度场数学模型。
2. 对结晶器内部的流动和传热过程进行数值模拟,得到流体运动状态和液相/固相相变过程的温度分布规律,并分析钢坯内部组织结构的变化。
3. 在数值模拟的基础上,对结晶器内部的结构参数和工艺参数进行优化和分析,提高铸坯的质量和表面质量。
预期成果:基于数值模拟技术对宽板坯连铸结晶器结构参数和工艺参数进行优化和分析,提高铸坯的品质和表面质量。
四、工作计划和进度安排本研究计划分为以下四个阶段:1. 研究阶段一(前期准备阶段)、制定计划和开题报告、收集文献资料,2022年9月-11月完成。
R9m连铸机小方坯结晶器流场和温度场的数值模拟
度 00 62k /m・) 导热 系数 3 ( K)热 膨胀 . g( s ; 0 4W/m・ ;
系数 0 0 K 。 . 01 ~ 0 21 基 本假设 .
A otl i 人耦合 计算 了结 晶器 内流场 、 buae 等 b 温度 场 以
及溶 质 的输运 行 为 , 算得 到 的结 果与试 验 测量 数 计
生 凝 固坯 壳厚 度 降低 。伴 随着 水 口浸入 深 度 的增 加, 内外 弧侧环 流 区均逐 渐增 大 。较 浅 的浸入 深度 导致 环 流区未 获得很 好 的发展 , 钢水 向上 回流速度 快 , 晶器 中钢 液 面易受 强烈 扰 动 , 成卷 渣 。 浸 结 造
收敛 标准要 求 , 各节 点质量残差 控制在 R S 0 。 M <1~
况, 分析 了不 同条件下 的结晶器 内流场 、 面波动 、 液 温度 分布及坯 壳厚度 。结 果表明 , 较小尺寸和浸入 深度 的水 口作用 在 下, 钢液对外弧壁面 的冲刷作用 明显 , 易降低 结晶器寿命 。随着水 口内径 和浸入深度 的增大 , 钢液面扰动减弱 , 易于防止卷
渣 。试验 条件下 , 采用 3 n 0I n内径水 口、0 10mm浸入深度较为合理。 关键词 : 小方 坯结晶器 ; 浸人式水 日; 流场 ; 温度场 ; 数值模拟
徐 永斌 , 马春武 , 幸 伟, 徐海伦
( 中冶南方T程技术有 限公 司 技术研究 院, 湖北 武汉 4 0 2 ) 3 2 3 摘 要 : 用 A S SC X 1 .软件 , 采 N Y F 21 对结晶器浸入式水 口的尺 寸和浸入深度进行建模 , 研究 了相应 的流场 和温度场分布情
23 数值求解 .
考 虑铸 坯 流 场 和 温度 场 分 布 的 对称 性 , 1 以 / 2 结 晶器 为模型 , 利用 A S SC X1.软件计算 。收 N Y F 21
板坯连铸结晶器热态调宽系统关键技术的理论研究
板坯连铸结晶器热态调宽系统关键技术的理论研究板坯连铸结晶器热态调宽系统关键技术的理论研究随着连铸技术的快速发展,板坯连铸已成为钢铁工业中最主要的连铸工艺之一。
在板坯连铸过程中,结晶器的热态调宽系统起着至关重要的作用。
这个系统能够根据板坯的厚度和宽度变化,自动调整结晶器的工作状态,保证板坯的均匀结晶和合格品质。
板坯连铸结晶器热态调宽系统是一个复杂的系统工程,需要涉及热力学、传热学、控制理论等多个学科的知识。
在理论研究中,我们主要关注以下几个关键技术。
首先,热力学模型是研究和分析板坯连铸结晶器热态调宽系统的基础。
通过建立热力学模型,可以计算不同工况下结晶器的温度分布和热应力分布等重要参数,为结晶器的优化设计提供理论指导。
其次,传热模型也是研究板坯连铸结晶器热态调宽系统的重要组成部分。
传热模型可以揭示结晶器与板坯之间的热传递规律,例如传热过程中的对流、辐射、对流传热系数的计算等。
通过传热模型,可以评估结晶器的导热性能,为结晶器的优化设计和工艺参数的选择提供依据。
再次,控制策略研究是实现板坯连铸结晶器热态调宽系统的关键环节。
控制策略需要考虑到板坯的尺寸变化、结晶器的响应速度和控制精度等因素,以实现快速、准确的调宽功能。
常见的控制策略有比例控制、模糊控制、模型预测控制等,通过对比和分析不同策略的优缺点,选择合适的控制策略是关键。
最后,结晶器的结构设计也是研究板坯连铸结晶器热态调宽系统的重要内容。
结晶器的结构设计需要考虑到板坯的尺寸范围、板坯的导热性能、结晶器材料的选择等因素。
通过优化结晶器的结构设计,可以提高结晶器的热态调宽能力和稳定性。
综上所述,《板坯连铸结晶器热态调宽系统关键技术的理论研究》是一个复杂而重要的课题。
在理论研究中,热力学模型、传热模型、控制策略研究和结构设计是关键的研究内容。
通过理论研究,我们可以深入了解板坯连铸结晶器热态调宽系统的工作原理和规律,为实际应用提供理论指导和技术支持综合上述所述,板坯连铸结晶器热态调宽系统的研究涉及热力学模型、传热模型、控制策略研究和结构设计等关键技术。
基于实测的板坯连铸结晶器传热反问题研究的开题报告
基于实测的板坯连铸结晶器传热反问题研究的开题
报告
一、研究背景和目的
板坯连铸过程中,结晶器是传热的关键部件。
结晶器内熔体的非均匀对流,尤其是在结晶前的凝固壳触及后,熔体流动的涡流、边界层等对结晶器传热的影响非常重要。
本课题的目的是通过实测结果,研究板坯连铸结晶器内部的传热反应,为优化结晶器性能提供理论依据。
二、国内外研究现状
板坯连铸结晶器的传热问题一直是研究的热点,国内外学者在此领域进行了大量的研究。
传统的方法是基于理论计算,但理论计算的结果距离真实情况还有一定的差距,在保证条件下得出可靠的结果也很难。
最近,一些国内外研究人员利用数字化技术,结合实测数据进行数值模拟,增加了计算的精度。
然而,这种方法仍然不能解决所有问题,需要更多的实测数据进行验证。
三、研究方法和步骤
本课题的研究方法主要是通过实测数据分析,发现结晶器传热中存在的问题,并寻找解决问题的方法。
具体步骤如下:
1.建立结晶器的物理模型
2.设计实验方案,采集实测数据
3.利用实测数据进行数值模拟
4.分析模拟结果,发现问题
5.提出解决问题的方案
四、研究意义和创新点
本课题的研究有着非常重要的实践意义,可以为板坯连铸生产提供理论依据和实际操作指导。
其创新点主要在于:通过实测数据对板坯连铸结晶器传热问题进行了深入的研究,并提出了解决问题的方案。
这为优化结晶器性能,提高板坯连铸产量和质量,提供了有力的科学支撑。
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连铸板坯结晶器温度分布的研究崔立新张家泉陈志平北京科技大学冶金学院炼钢所宝钢集团上海梅山有限公司连铸板坯结晶器温度分布的研究The Research for the Distribution of Temperature in the Mould of the SlabContinuous Caster崔立新1 张家泉1陈志平2(1- 北京科技大学冶金学院炼钢所; 2-宝钢集团上海梅山有限公司)摘要:本研究利用MSC.Marc软件建立了连铸结晶器内热状态有限元分析模型,从物理现象的本质特征出发,掌握了结晶器铜板的温度分布。
利用工厂实测数据对模型进行了验证。
讨论了拉速、冷却水流速、铜板厚度对铜板温度分布的影响,进而准确实施漏钢预报并得到提高结晶器寿命的措施。
关键词:板坯连铸结晶器温度场 MSC.MarcAbstract: Using MSC. Marc software, this paper studied and established the casting thermal field FEM analysis model in mould, from the essential feature of physical phenomenon modeling the temperature field of the copper mould wall. Qualitative agreement was found between model and operating temperature data.The effect of following variables on mould temperature distribution was studied:speed,water velocity and wall thickness in order to gain accurate enforcement leaks steel forecast, and get the measure that raises mould life.Key words: s lab continuous casting;mould;temperature field;MSC.Marcl前言结晶器是连铸机的“心脏”,钢水在结晶器的凝固实质上是把钢水热量通过铜板传给冷却水的过程,铜板的传热状况对铸机产量和铸坯质量有重要影响。
板坯结晶器是由两块宽面铜板和两块窄面铜板组合而成所需浇铸的断面。
结晶器铜板的温度分布对于热量传递,提供坯壳与铜板接触状态的信息,渣膜润滑层的形成以及铜板寿命都有十分重要的影响。
为了解铜板的温度分布,通常是在铜板厚度方向的不同高度处设置热电偶,测定拉坯过程中铜板温度变化。
板坯结晶器铜板中有水槽和螺钉,传热状态较复杂,可用数值计算方法模拟铜板的温度分布来开展研究工作。
本文目的是利用所建立的连铸坯在结晶器内温度场的有限元分析模型,研究铜板温度分布并讨论工艺参数对铜板温度分布的影响。
2数学模型的描述如图1所示,在建立数学模型时,对于结晶器铜板作了如下假设:(1)铜板导热系数λ各向同性;(2)铜板密度ρ和比热C视为常数;(3)拉坯方向(Z向)铜板传热忽略不计。
图1板坯结晶器示意图图2铜板边界条件和网格划分示意图取铜板中一个微元体做热平衡,可导出:t T yT x T C ∂∂=∂∂+∂∂)(2222ρλ 求解此方程的条件: 初始条件:(x,y)0),(T y x T =边界条件:如图2所示,结晶器铜板宽面温度场求解的边界条件有以下几种情况;(1)钢水与铜板交界面(AB 、AC 面)q y T=∂∂−λ(1)(2)结晶器宽面铜板与窄面铜板交结面(AD 面)0=∂∂−=∂∂−y T x T λλ(2)(3)结晶器铜板与支持钢板接触面(IJ 面):0=∂∂−=∂∂−y T x T λλ(3)(4)铜板水槽与冷却水接触面(EG 、FH 面):)(w w T T h y T x T −=∂∂−=∂∂−λλ(4)4.05.0Re 023.0P dh ww λ= (5)综合以上各式,便得到求解板坯结晶器铜板温度场的二维传热数学模型。
3模型求解与验证3.1网格划分把沿结晶器高度方向整个结晶器和连铸板坯作为研究对象,考虑到对称性,取1/4作为计算域进行研究。
有限单元网格全部划分为四边形单元,单元总数为1036个,节点总数为1286个。
所计算的结晶器铜板宽面尺寸为45mm ×1150mm ,窄面尺寸为40mm ×215mm ,重点考虑了结晶器的水槽分布。
其结构尺寸和网格划分如图2所示。
图中AC 面为与钢水接触面,BD 面为与固定钢板接触面,为非均匀网格。
3.2计算参数选取(1) 结晶器铜板外表面与冷却水进行对流换热,其对流换热系数,有相关文献[1]得到其值。
)./(106952.224K m W h out M ×=−(2) 结晶器锥度本模型中,结晶器铜板被处理成不发生变形的刚性体,对其施加随时间变化的刚体运动,通过控制其运动轨迹来模拟结晶器锥度。
由于结晶器在铸坯厚度方向上没有锥度,所以对于控制铸坯厚度的铜板的位置为固定值,即速度为零。
结晶器在铸坯宽度方向上刚体移动速度取决于结晶器锥度。
对于梅山实际铸机的结晶器的锥度为1.2%/m 。
(3) 结晶器铜板的热和力学参数[2]导热系数取常数:℃⋅=m W k Cu 380比热取常数:℃⋅=kg J C Cu 700密度取常数:38940m kg Cu =ρ弹性模量取常数:GPa E 110= 泊松比取常数:36.0=ν热膨胀系数α随温度变化,其变化关系见表1。
表1 铜的热膨胀系数温度 (℃) 15 71 127227 327热膨胀系数×10-6(1/℃) 15.215.716.517.6 18.33.3模型的验证对于宝钢集团上海梅山炼钢厂2#连铸机,在结晶器宽面和窄面铜板上,距铜板顶部200、400、600mm 处分别装有28个热电偶(离铜板冷面23mm ),康铜热电偶从螺栓中心孔插入与仪表连接,在控制室的屏幕上显示所测点的温度瞬时值,可起漏钢预报的作用。
在现场记录了拉速为 1.0m/min 、1.2 m/min 、1.4m/min 三种工况下离铜板上口 200mm 、400 mm 、600mm 处的温度值。
以拉速为 1.2m/min 为例,计算铜板温度与实测温度如图3所示。
图3计算的铜板温度与测定值比较由图可知,计算值与实测值基本接近,其相对误差<10%。
说明建立的模型是可行的。
4结果分析与讨论本课题的研究中共计算了整个结晶器的温度场,并作出了其等温度线图。
4.1沿铜板厚度方向温度分布如图4所示,沿铜板厚度从热面到冷面铜板温度分布基本上为一簇平行的等温曲线。
由图可知:①铜板热面温度为302.7℃,在冷却水槽区域铜板温度曲线呈弓形。
②水槽两边铜板温度比中间铜板温度低约15℃。
③与冷却水接触的铜板温度<70℃,不会使水沸腾。
图4铜板温度分布4.2拉速对铜板温度的影响如图5所示,拉速从0.8m/min增加到1.6m/min,铜板热面温度明显增加,最大相差50 ℃。
图5拉速对铜板热面温度的影响拉速为1.0m/min 时沿结晶器高度热面和冷面的铜板温度如图6所示。
在弯月面区铜板热面温度最高约为335℃,出结晶器铜板温度约为180℃;弯月面区冷面铜板温度约为100℃。
图6沿结晶器高度铜板温度分布4.3冷却水流速对铜板温度的影响冷却水流速从3m/s 增加到11m/s ,铜板热面温度大大降低,如图 7所示。
由边界换热系数公式可知,水流速度增加,传热系数h 增大,使铜板与冷却水传热效率增加,铜板温度降低。
当水速为3m/s 时,铜板热面温度大大提高,而使铜板的强度和硬度降低。
当水速为11m/s 时铜板热面温度为240℃左右。
若再增加冷却水流速,对铜板传热便无多大影响。
因此采用冷却水流速为7~8m/s ,可使铜板热面和冷面达到合适的温度值,取得良好的传热效果。
结晶器冷却水的流速对于铸坯和结晶器铜板的温度分布具有重要的影响。
水流速度增加,传热系数会明显增大,使得铜板与冷却水之间的传热效率增加,铜板温度明显降低。
图7 冷却水速度对铜板热面温度的影响4.4铜板厚度的影响当拉速为1.0m/min,冷却水流速为7m/s时计算结果表明:随铜板厚度变小,铜板热面温度呈下降趋势。
铜板厚度从45mm减小到30mm,铜板热面温度下降约50℃。
但是选择结晶器铜板厚度时还应考虑水槽尺寸和固定螺栓的安装,以保证使用过程中铜板所需的强度和刚度。
图8 铜板厚度对铜板热面温度的影响5结论(l)本文利用所建立的连铸坯在结晶器内温度场有限元分析模型,计算的铜板温度分布与现厂结晶器漏钢预报实测的温度基本接近,其相对误差小于10%,说明模型是可行的。
(2)拉速是影响铜板温度场的主要因素。
拉速增大,钢板温度升高。
计算表明,对250mm厚板坯,拉速由1.4m/min增加到1.6m/min,铜板热面温度不会超过再结晶温度,铜板冷面温度不会达到水的沸点。
(3)冷却水流速增大,可使铜板温度降低。
冷却水流速由5m/s增加到8m/s,铜板温度下降28℃;而由8m/s增加到11m/s,铜板温度仅下降10℃;冷却水再增加,铜板温度变化更小。
因此保持冷却水7~8m/s的水速是适宜的。
(4)铜板厚度越薄,铜板温度越低,但选择铜板厚度还应同时考虑水槽大小和结晶器强度和刚性,以保证必需的抗变形能力。
6参考文献[1] W. H. Acadams. Heat transmission. McGraw-Hill. New York. 195[2] J. K. Brimacombe, I. V. Samarasekera and R. B. Mahapatra, Basic knowledge and the achievement of quality in continuous casting, Proceedings. 6th Internat. Iron and Steel Congress, Nagoya, Japan, Vol.3, Oct.1990, 246~255。