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基于实测的板坯连铸结晶器传热反问题研究

商晓东  
【摘要】: 连铸生产中,结晶器铜板与铸坯间的传热状况对于铸坯的表面质量具有重要的影响,实时、准确了解结晶器传热与铸坯凝固的特性对漏钢预报、铸坯表面质量的预测具有重要意义。由于检测手段的局限性,实际生产中结晶器内的热流分布和凝固的状态很难通过实验获得,数值模拟是研究结晶器传热与铸坯凝固的重要手段。针对理想状态下的结晶器传热行为及铸坯凝固状态的模拟研究已取得很大进展,但经验热流公式仅给出了沿结晶器高度方向的热流变化,不能反映实际生产中结晶器横向热流的变化以及传热的非对称状态,在模拟针对实测数据的结晶器传热行为时存在很大的限制。 为克服这一问题,本文通过建立基于实测数据的板坯连铸结晶器传热反问题模型,模拟实际生产条件下结晶器与铸坯的传热行为。对实际生产中两个不同的铸坯模型的结晶器温度、热流和铸坯凝固状况进行计算,分析了拉坯速度对结晶器传热的影响,并对反问题模型的计算方法进行研究,讨论了不同反算方法及参数下的模型收敛行为。 结果表明:本文建立的传热反问题模型能够比较真实地反映结晶器传热与铸坯的凝固状况,针对两种规格的铸坯,反问题模型计算出的结晶器温度与实测值符合较好,所采用的两种热流调整方法均能使反算较快收敛,并具有较高的计算精度;生产稳定状态下,热流从弯月面向下逐渐降低,弯月面以下的热流沿高度变化不大,在结晶器中下部传热有可能回升;在结晶器同一高度截面内,结晶器热流和坯壳厚度沿横向呈非均匀非对称分布特征,钢水通过结晶器向外散热量的大小决定结晶器出口处坯壳厚度分布;随着拉速的增加,结晶器温度及热流值随之增加。 本文建立的传热反问题模型能够较准确地反映板坯实际生产情况,为研究真实状况下的结晶器传热行为及其可视化技术提供了可行方法。


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