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影响连铸中间包钢水温度变化的多因素分析与研究

作　者: 李光明
导　师: 梅国晖
学　校: 东北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 中间包钢水温度有限元传热模型
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

中间包钢水温度是连铸生产中的关键参数之一,其高低和稳定性直接影响铸坯质量和生产率。掌握浇铸过程中间包的温降变化规律,对于控制炼钢流程钢水温度和连铸生产工艺参数都有重要的指导作用。因此本课题以南京电炉厂的中间包浇铸过程为例,建立了中间包温度变化数学模型,分析影响温度变化的因素,并建立了炼钢流程的温度流信息系统,为最终实现中间包钢水浇注时温度稳定在合理的范围之内打下基础。首先,建立了中间包的三维传热模型。根据现场实际情况,确定了覆盖剂、包盖、中间包热状态等不同工艺条件下的边界条件和初始条件,并对相关的热物性参数进行了研究和确定,并采用ANASYS软件对建立的模型进行求解。其次,对影响中间包温度变化的主要因素进行分析。1)覆盖剂的影响：对目前两种流行的碱性覆盖剂和酸性覆盖进行模拟计算后指出,酸性覆盖剂比碱性覆盖剂对中间包保温作用明显；并且指出覆盖剂厚度大于30mm时,厚度对中间包保温效果有一定的影响,但是影响不大。2)中间包初始热状态的影响：开始浇铸的中包预热状态与连浇达到稳态情况(充分预热)的中间包热状态相比,温降有较大的变化。3)包壁隔热层厚度的影响：虽然增加中间包隔热层可减少中间包向包外散热,适当增加隔热层厚度对中间包的保温效果有一定的影响,但增加到一定程度后在增加隔热层厚度对中间包保温效果影响已经不大。最后,为将中间包温度控制合理的浇注温度范围之内,对整个流程的温度进行监控,设计了炼钢过程温度流信息平台。该系统实现了流程生产的温度流信息管理,并且直观地将信息显示在界面上,为流程温度和系统能耗分析奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题研究的意义  10-11
  1.2 中间包数值模拟国内外研究现状  11-13
  1.3 数值模拟方法及模拟软件的介绍  13-18
    1.3.1 数值模拟方法介绍  13-15
    1.3.2 ANSYS软件介绍  15-18
  1.4 本课题研究的主要内容  18-20
第2章中间包温度模型的建立  20-36
  2.1 中间包传热过程分析  20
  2.2 中间包浇铸过程温度数学模型的建立  20-25
    2.2.1 模型的假设条件  20-21
    2.2.2 热量传递的基本方式  21
    2.2.3 中间包传热微分方程  21-22
    2.2.4 边界条件及初始条件  22-23
    2.2.5 中间包内的能量守恒  23-24
    2.2.6 辐射换热的计算  24-25
  2.3 中间包参数的选择与确定  25-28
    2.3.1 对流换热系数的求解  25-27
    2.3.2 中间包结构参数的确定  27-28
  2.4 中间包温度模型的ANSYS数值求解  28-36
    2.4.1 ANSYS模拟的过程  28-30
    2.4.2 利用ANSYS建立中间包实体模型  30-31
    2.4.3 利用ANSYS进行网格划分  31-33
    2.4.4 无盖无覆盖剂中间包数值模拟过程  33
    2.4.5 无盖有覆盖剂中间包数值模拟过程  33
    2.4.6 有盖有覆盖剂中间包数值模拟过程  33-36
第3章影响中间包温度的因素分析  36-52
  3.1 中间包覆盖剂对温度变化的影响  36-40
    3.1.1 有无覆盖剂对中间包温度的影响  37-38
    3.1.2 酸性与碱性覆盖剂对中间包温度的影响  38-39
    3.1.3 覆盖剂厚度对中间包温度的影响  39-40
  3.2 加包盖对中间包温度变化趋势的影响  40-42
  3.3 中包初始热状态对温度的影响  42-46
  3.4 包壁隔热层厚度对中间包温的度影响  46-47
  3.5 外界环境温度对中间包温度的影响  47-49
  3.6 模型误差综合分析  49-52
第4章炼钢过程温度流信息系统  52-66
  4.1 系统总体设计  52-54
    4.1.1 系统设计原则  52
    4.1.2 系统架构模型  52-53
    4.1.3 ADO.NET与ADO  53
    4.1.4 分层的程序设计  53-54
  4.2 炼钢过程温度流信息系统功能设计  54-56
  4.3 数据库的设计  56-59
    4.3.1 数据模型的建立  56-57
    4.3.2 逻辑结构的设计  57-59
    4.3.3 系统基础类的实现  59
  4.4 系统各个功能的实现  59-66
    4.4.1 系统登录功能  59-60
    4.4.2 用户管理功能  60-62
    4.4.3 离线数据录入模块  62
    4.4.4 中间包内温度曲线功能  62-63
    4.4.5 数据查询模块  63-66
第5章结论与展望  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72

影响连铸中间包钢水温度变化的多因素分析与研究

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