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CSP连铸热过程数值模拟

作　者: 金光
导　师: 李安桂；武文斐
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: CSP连铸连轧技术数学模型数值模拟拉坯速度气隙厚度二冷区综合换热系数凝固率
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

CSP(contract strip production)薄板坯连铸连轧技术是20世纪80年代开发成功的生产热轧板卷的全新的短流程工艺，是继氧气转炉炼钢、连续铸钢之后钢铁工业最重大的革命性技术之一。它集科学、技术和工程为一体，将热轧板卷的生产在一条短流程的生产线上完成，充分显示出科学性和先进性，已经成为目前钢铁界的技术热点。我国的CSP技术均引自国外，其中，生产过程软件(在线控制和离线指导)是引进技术的重要组成部分。为了加快我国CSP引进技术的国产化进程，消化吸收并开发出具有自主知识产权的薄板坯连铸连轧生产工艺过程控制和管理软件，是我国钢铁企业实现跳跃式进步的关键，是实现薄板坯连铸连轧技术自立开发和现有生产线优化管理的重要环节。薄板坯连铸连轧工艺热过程数字化正是这个软件的重要组成部分。本文主要针对连铸热过程进行研究和数值模拟。连铸热过程主要为铸坯凝固冷却过程，本文依据在线模型的特点，结合包钢CSP生产线的具体特点，考虑多种因素诸如保护渣、二冷区铸坯表面换热系数及凝固率模型对铸坯凝固冷却的影响，首先尝试建立了被细化的连铸过程数学模型，通过数值计算，分析了部分操作、模型参数对板坯温度的影响。本文在采用热源函数法处理凝固潜热、选用能反映两相区内溶质再分配的凝固率方程、考虑溶质运动的对流热的基础上，通过对连铸热过程模型的简化，建立了描述沿拉坯方向铸坯横断面在各个时刻温度变化的二维数学模型。通过计算，模型对多种操作和模型参数进行了数值模拟研究和分析，数字化铸坯断面上三个典型温度点的变化规律，同时给出结晶器出口处、二冷区和空冷区的出口处断面温度分布。数值计算结果表明： (1)模型比较全面地反映了连铸热过程坯壳的生长过程、液芯长度和铸坯温度变化，计算结果较真实，具有一定的实用价值；门）拉坯速度、二冷区的冷却水量对铸坯温度分布、坯壳厚度和液芯长度影响较大；钢液浇注温度仅对液芯长度有较大影响。（3）气隙厚度和保护渣吸收系数对结晶器内坯壳厚度的生长影响较大，并进一步讨论它们对板坯表面质量的影响，减小气隙宽度、增加保护渣吸收系数有利于包晶钢的浇铸；凝固率模型仅对液芯长度有一定的影响，而对铸坯温度的影响可以不计。

全文目录

前言  12-13
1 文献综述  13-24
  1.1 CSP薄板坯连铸连轧工艺  13-15
    1.1.1 CSP工艺流程及特点  13-14
    1.1.2 CSP工艺主要现状  14
    1.1.3 薄板坯连铸连轧工艺在我国的推广  14-15
  1.2 连铸热过程  15-22
    1.2.1 离线模型  17-19
    1.2.2 在线模型  19-20
    1.2.3 二冷区对流换热系数  20-22
  1.3 本章小结  22-24
2 连铸热过程数值模拟及其结果分析  24-53
  2.1 数学模型的建立  25-34
    2.1.1 温度模型  25-31
      2.1.1.1 基本假设  25
      2.1.1.2 控制方程  25-27
      2.1.1.3 定解条件  27-31
      2.1.1.4 两相区物性参数计算  31
    2.1.2 气隙层传热的数学描述  31-33
    2.1.3 薄板坯凝固率的数学描述  33-34
  2.2 数值模拟的结果分析  34-52
    2.2.1 网格的划分及方程的离散和求解  34-36
    2.2.2 操作参数和模型参数对温度场的影响  36-52
      2.2.2.1 操作参数的影响  40-46
      2.2.2.2 模型参数的影响  46-52
  2.3 本章小结  52-53
3 结论及后续工作  53-57
致谢  57-58
参考文献  58-59

CSP连铸热过程数值模拟

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