板坯连铸二冷配水及通用软件开发.pdfVIP

第 3l卷 第4期 河北理工大学学报 (自然科学版) Vo1．31 No．4 20()9年 11月 Jour~m!ofHebeiPolytechnicUniversity(NaturalScienceEdition) Nov．2009 文毒翁 晕：167-t026220(0)04-0022-07 板坯连铸二冷配水及通用软件的开发 赵俊花，朱立光，孙 亮，宋雅贤 (1溺北理工大学冶金与能源学皖，铡j￡唐山063009；2，唐钢青龙炉料有限公司，河北秦皇岛066501) 关键词：扳坯连铸 ；二次冷却；数学模型 摘 要：沦述了板坯连铸二次冷却技术研究的进展，针对板坯连铸工艺及钢水凝 固过程 ，建立 丁板坯凝 固传热通用数学仿真模型。按照连铸工艺要求及铸坯质量准则，应用VB6．0开发了 板坯连铸二次冷却计算机通用仿真软件。通过软件的模拟仿真计算，对连铸工艺参数进行优 化设计 软件界面直观友好 ，准确度高。 中图分类号 ：r、777．1 文献标志码 ：A 铸坯=次冷却技术是连铸的关键技术之一，对铸坯的质量和产量有重要影响。通过改善二次冷却制度， 优化二次冷却配水，以达到优质高产的 目的。因此，连铸过程中优化和控制二次冷却非常重要。 目前对板坯连铸凝固传热仿真模型的研究较多 ，但在连铸结构和边界条件和兼容性上仍未达到通 用，不能真实的反映不同连铸条件的实际冷却效果的差异性，本文通过充分考虑各种连铸工艺及铸机结构情 况，细化边界条件 ，设置满足各钢种热物性参数等手段，开发出了通用性强、通用面广的板坯连铸二冷配水软 件。 l 板坯连铸凝固传热模型的建立 关于板坯连诲二次冷却凝固传热数学模型，国内外研究学者已经进行了大量的研究 引。由于连铸边界 条件比较复杂，模型做了如下简化处理： (1)由于拉坯方向散热量很小，大约占3％～6％，故忽略z方向传热，将连铸坯的传热简化为二维非稳 态传导传热； (2)忽略凝固冷却收缩引起的铸坯尺寸的变化； (3)考虑了钢液强制对流对铸坯传热的影响，强制对流传热的影响处理成有效导热系数； (4)凝固潜热平均的计人两相区的比热中，即在两相区采用等效比热 代替钢的比热C。 简化后二二维板坯连铸凝固传热微分方程数学表达式如下： pc=警丁=兰d(Ad)+oy(Aoy) (1) 针对不同的连铸机其边界条件有很大的差异这一特点，模型充分的考虑了各种边界条件来计算结晶器 传热和二冷区传热。为了计算准确，在二冷区考虑了辐射传热、喷淋区喷淋水传热、水聚集蒸发传热和夹辊 传热四种类型；并在确定物性参数时，将导热系数、凝固潜热及钢的比热容、密度等处理成温度和化学组元成 分的函数，以满足各种连铸条件和不同钢种的需要。 本研究采用显式差分法和比热容法对连铸传热微分方程进行处理，由于板坯连铸冷却具有对称性的特 点，模拟计算中只取铸坯断面的二分之一。根据板坯连铸的二冷特点，将上述微分方程用泰勒级数展开，进 收稿 日期 ：2008—12—30 第4期 赵俊花，等：板坯连铸二冷配水及通用软件的开发 ( ．t U- n ． _ ．J 0 、 ， ， 图1 铸坯断面差分网格的划分 行显式差分后可以化成九个差分方程，铸坯断面差分网格的划分见图1 ，差分网格中的空间步长在铸坯宽面 方向x：0．0101TI，在铸坯厚度方向Y=O．010m。 I)中心节点(i=0√=0)差分方程 ：