板坯连铸二冷计算机仿真通用软件的开发及应用
【摘要】:
应用二维非稳态传热数学模型建立板坯连铸的凝固传热模型进行仿真研究是连铸技术研究的重要手段。现有的二冷传热数学模型在求解时简化过多,所用的边界条件大多是采用经验公式,计算软件通用性差,不便于操作及推广应用。
本文在对板坯连铸机进行深入研究的基础上,建立了较为全面的板坯连铸凝固传热模型,用面向对象的Visual Basic 6.0高级语言开发了板坯连铸二冷计算机仿真通用软件。该软件的特点是:模型简化少,计算条件与实际铸机条件接近;适用于任何板坯连铸机,界面友好,可以方便地进行数据的输入及修改,查看结果方便,计算时间短,便于掌握。
针对宝钢1930铸机现用的24种国产喷嘴和同型号进口喷嘴,利用重庆大学研制的HTC-202型喷嘴性能测定仪对喷嘴性能进行了系统的测试,得到了3万多个实验数据,对测试结果进行分析,并得到仿真计算所需的边界条件——水流密度和传热系数的表达式。
应用仿真软件和实验数据对宝钢1930铸机进行了仿真计算,分析了拉速、配水制度、过热度对铸坯温度场和坯壳厚度的影响;对宝钢1930铸机的二冷制度进行了评估,分析了产生裂纹的原因;并对二冷制度进行优化,提出了改进建议。还在宝钢现场测试了铸坯的温度,与仿真计算结果比较,偏差小于3%,说明仿真结果可靠,板坯连铸二冷计算机仿真通用软件可行。
【关键词】:板坯连铸 二冷 喷嘴 边界条件 计算机仿真 通用软件 【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TF345;TP311.5
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2001.014094
【目录】:
- 引言8-10
- 1 文献综述10-29
- 1.1 国内外连铸技术的发展现状10-13
- 1.1.1 国外连铸技术发展现状10-12
- 1.1.2 我国连铸发展过程与现状12-13
- 1.2 二次冷却的重要性和特点13-16
- 1.2.1 二次冷却对铸坯质量的影响14-15
- 1.2.2 板坯连铸的二次冷却制度15-16
- 1.3 喷嘴的冷态和热态特性16-19
- 1.3.1 冷态特性16-17
- 1.3.2 热态特性17-19
- 1.3.3 连铸二冷区对喷嘴的要求19
- 1.4 连铸二冷过程凝固传热的研究19-24
- 1.4.1 结晶器传热20-21
- 1.4.2 二冷区传热21-24
- 1.5 连铸二冷过程计算机仿真的应用24-27
- 1.5.1 连铸二冷凝固传热数学模型25-26
- 1.5.2 计算机仿真模型26-27
- 1.6 本课题研究的主要内容和任务27-29
- 1.6.1 课题来源27
- 1.6.2 课题研究的主要内容27-29
- 2 连铸机二冷喷嘴冷态和热态性能测试29-60
- 2.1 连铸二冷喷嘴性能测试装置29-30
- 2.2 测试原理与方法30-34
- 2.2.1 喷嘴冷态性能测试30-33
- 2.2.2 喷嘴热态性能测试原理和方法33-34
- 2.3 数据处理方法34-35
- 2.4 喷嘴性能测试结果与分析35-48
- 2.4.1 扁平型水喷嘴测试结果和分析35-38
- 2.4.2 椭圆型水喷嘴测试结果和分析38-42
- 2.4.3 气水喷嘴测试结果和分析42-46
- 2.4.4 热态测试结果46-48
- 2.5 1930铸机二冷喷嘴布置方式的评估与分析48-54
- 2.5.1 1区窄边48
- 2.5.2 1区宽面48-49
- 2.5.3 2区宽面49-50
- 2.5.4 3区宽面50-51
- 2.5.5 4区宽面51-52
- 2.5.6 5区宽面52
- 2.5.7 6、7区宽面52-53
- 2.5.8 8区宽面53-54
- 2.5.9 9区宽面54
- 2.6 1930铸机二冷喷嘴布置方式对铸坯质量的影响分析54-60
- 2.6.1 断面250×1450~1600mm~2铸坯质量缺陷类型55
- 2.6.2 喷嘴布置方式对铸坯三角区裂纹和角部横裂纹的影响55-60
- 3 连铸二冷过程凝固传热数学模型60-68
- 3.1 二冷凝固传热的基本微分方程60-61
- 3.2 建立差分方程61-65
- 3.3 确定模型边界条件65-66
- 3.3.1 结晶器冷却水传热65
- 3.3.2 夹辊传热65
- 3.3.3 水冲击区喷淋水传热65-66
- 3.3.4 辐射区和空冷段传热66
- 3.3.5 水聚集蒸发传热66
- 3.4 钢种物性参数66-67
- 3.5 板坯连铸机铸坯冷却控制冶金准则67-68
- 4 连铸二冷过程计算机仿真通用软件68-76
- 4.1 仿真软件的设计68-70
- 4.2 仿真软件的功能和特点70
- 4.3 仿真软件运行实例70-76
- 5 连铸二冷过程计算机仿真通用软件的应用76-115
- 5.1 宝钢1930连铸机的具体条件76-83
- 5.2 连铸二冷凝固传热模型解析83-91
- 5.2.1 拉速对铸坯温度场及凝固壳厚度的影响83-85
- 5.2.2 浇注温度对铸坯温度场及凝固壳厚度的影响85-88
- 5.2.3 不同配水方式对铸坯温度场及凝固壳厚度的影响88-91
- 5.3 宝钢现有二冷制度分析91-100
- 5.3.1 冷却方式191-95
- 5.3.2 冷却方式595-100
- 5.4 二冷凝固过程的工艺优化100-114
- 5.4.1 GR钢模拟优化结果100-104
- 5.4.2 GR钢模拟优化结果分析104-109
- 5.4.3 JT钢模拟优化结果109-114
- 5.5 仿真通用软件在其它铸机上的应用114-115
- 6 现场表面温度测试和计算机仿真结果的验证115-120
- 6.1 测试设备简介115
- 6.2 现场测试条件和方法115-117
- 6.3 测试结果117-120
- 7 结论120-122
- 致谢122-123
- 参考文献123-128
- 附录128
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