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薄板坯连铸二次冷却制度分析与优化

王秋君  
【摘要】:随着薄板坯连铸技术的发展和进步,连铸机的产量和铸坯质量已成为人们关注的热点问题。连铸的二次冷却对连铸机的产量和质量都有重要的影响。为了获得良好的铸坯质量和较高的产量,有必要对板坯的二冷制度进行深入研究,通过制定连铸机合理的二次冷却制度,使铸坯快速均匀的冷却,在保证铸坯质量的同时,进一步挖掘连铸机的生产潜力。 本文建立了薄板坯凝固的二维传热数学模型,基于邯钢薄板坯连铸的实际生产情况,应用ANSYS有限元分析软件对铸坯的凝固过程进行数值模拟。通过与现场数据相比较,验证了数学模型的可靠性。从模拟得到的铸坯凝固过程的温度分布可以看出,在X.0和X.1的过渡区处由于冷却水量分布不合理导致横向温差过大,这样极易产生裂纹。 依据优化设计基本理论,并结合二次冷却制度应遵循的冶金原则,建立了二冷优化数学模型。以CSP薄板坯连铸机3.8m/min拉速的工况为例,采用两种优化方法进行优化运算,并分析和对比了两种优化算法。在优化运算中,通过调整各冷却段的水量,使铸坯均匀冷却,温度场分布均匀。文本还研究了不同拉速下二冷区各冷却段的最佳水量,采用最小二乘算法分别对二冷各段总水量和各环路水量进行一次线性和二次曲线回归,参照实际生产的配水经验,得到相应的二冷区各段最佳水量分布与拉速的关系,给出二冷的最佳配水工艺。 本文根据铸坯凝固过程中过渡区易产生裂纹的问题,通过大量的数值模拟计算,找出了薄板坯二次冷却制度改善的方法,为指导实际生产提供了重要的参考依据。


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