方坯连铸过程仿真软件的研究与开发

【摘要】：经过数十年的发展,我国的连铸比已处于世界前列。但是我国的连铸技术严重地依赖于国外,不仅设备主要依赖于国外,而且工艺技术也是如此。这严重地阻碍了我国的集成创新和相关技术的发展,而自主工艺技术研发则是我国掌握连铸技术的关键所在。宝钢最近引进了方坯连铸生产线,急需掌握相关的工艺技术,为此需要开发出用于指导工艺优化和调整的工具软件。方坯连铸过程仿真软件可以模拟计算铸坯温度场分布和凝壳厚度,可以通过调整工艺参数优化连铸操作,为提高铸坯质量提供定量依据和理论指导。 本文首先回顾了连铸及连铸凝固仿真技术和轻压下技术的发展,然后深入分析了方坯连铸二次冷却和轻压下工艺,并在此基础上建立了方坯连铸凝固传热数学模型,设计并编写出了方坯连铸过程仿真软件。该软件设置了多种数据接口,方便用户设置各种数据以对方坯连铸过程进行深入地仿真分析,为制定二次冷却和轻压下工艺制度提供了有力的手段。 在建立仿真模型中采用了以下方法:将温度方程转化为热焓方程消除了凝固潜热的影响,大大降低了建立模型的复杂性;建立了二维差分模型,并且保证了具有较快的计算速度和精度;应用交替方向隐式法求解差分方程,该求解方法简单可靠且不存在稳定性问题。通过模型软件的应用,得到了一些有益的结论:拉坯速度对凝固终点的位置有显著影响,但不同拉速下铸坯完全凝固的时间基本上是一个定值;钢水过热度的变化引起凝固终点的变化大约为一个辊间距;物性参数,特别是固相线温度对铸坯凝固终点的位置也有较大的影响。