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船板钢中厚板坯连铸二冷配水优化研究

作　者: 赵俊花
导　师: 朱立光
学　校: 河北理工大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 板坯连铸二冷配水高温力学性能
分类号: TF777.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

二次冷却是板坯连铸生产中的一项重要工艺,其设计合理性关系到浇注过程的顺行状况和连铸板坯的质量状况。生产实践表明:铸坯的绝大多数质量缺陷都与二冷制度有关,因此,设计合理的二冷制度已成为连铸生产者关注的焦点问题。针对唐山中厚板厂船板钢连铸板坯表面裂纹问题,通过优化二冷配水制度,解决铸坯质量问题,实现板坯连铸的优质高效生产。在对板坯连铸工艺和铸机结构进行深入研究的基础上,从根本的传热制度入手,建立了板坯连铸凝固传热仿真模型,用面向对象的Visual Basic 6.0语言开发了板坯连铸二冷配水通用软件。该软件的特点是:综合考虑各种边界条件,使得计算条件与实际铸机条件更接近,可靠性和通用性强;软件功能强大,该软件集数据计算、结果处理于一体,包括连铸过程仿真、迭代反算二冷水表、水量经验公式回归和数据自动绘图显示等模块,能直观地反映出各种凝固参数在连铸过程中的变化规律;界面友好,可以方便地进行数据的输入及修改,计算时间短,便于现场应用。采用Gleeble-1500热模拟机对唐山中厚板生产的船板钢CCSD36的高温力学性能进行了测试,研究了变形温度、变形速率和冷却速率等因素对钢的影响。研究表明:在1300～900℃这段温度范围内,试样具有很高的延塑性,RA值都在80%以上,没有出现第二脆性区,第三脆性区温度范围为:850～720℃。为确定铸坯在二冷区各段的最佳目标表面温度提供科学依据。开发出铸坯坯龄模型,将连铸坯分为若干单元切片,分别对各个切片进行跟踪,根据切片的生成时间进行配水。即以虚拟拉速为控制参数,克服了传统控制法水量容易随拉速波动而急剧变化导致铸坯表面温度剧烈变化,采用目标温度控制法对水量进行校正,进一步减小了铸坯表面温度波动。研究结果将对提高铸机的铸坯质量和生产能力、对开发的新钢种二冷配水方案设计提供重要的技术支持,同时对板坯二次冷却设计理论的完善和发展有重要贡献。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
引言  11-12
1 文献综述  12-24
  1.1 中厚板坯连铸生产特点  12-14
    1.1.1 国外中厚板坯连铸技术发展现状  12-13
    1.1.2 国内中厚板坯连铸技术发展现状  13-14
    1.1.3 中厚板坯连铸技术发展的趋势  14
  1.2 板坯连铸二冷重要性及控制技术  14-19
    1.2.1 连铸二冷的重要性  14-16
    1.2.2 板坯连铸二冷控制技术  16-17
    1.2.3 二冷区的传热及影响因素  17-19
  1.3 二冷喷嘴性能分析  19-22
    1.3.1 二冷喷嘴冷态性能测试原理  19-20
    1.3.2 二冷喷嘴热态性能测试原理  20-21
    1.3.3 连铸对二冷喷嘴的性能要求  21-22
  1.4 中厚板坯表面裂纹影响因素分析  22
  1.5 研究内容及目的  22-24
    1.5.1 研究目的  22-23
    1.5.2 研究内容  23
    1.5.3 创新点  23-24
2 唐山中厚板坯表面裂纹的研究  24-30
  2.1 连铸机主要参数  24
  2.2 中厚板表面裂纹试验研究  24-26
    2.2.1 中厚板裂纹统计分析  24-25
    2.2.2 中厚板裂纹试验研究  25-26
  2.3 中厚板表面裂纹形成机理分析  26
  2.4 影响中厚板表面裂纹的因素分析  26-29
    2.4.1 结晶器振动及扇形段精度  27
    2.4.2 结晶器液面的状况  27
    2.4.3 保护渣性能  27-28
    2.4.4 冷却制度  28
    2.4.5 钢种及钢种合金元素的影响  28-29
  2.5 小结  29-30
3 CCSD36 中厚板坯高温力学性能研究  30-40
  3.1 CCSD36 高温力学性能试验方案  30-33
    3.1.1 试样的选取及加工  30-32
    3.1.2 试验方法  32-33
  3.2 CCSD36 高温力学性能分析  33-35
    3.2.1 试验结果  33-34
    3.2.2 试验数据分析  34-35
  3.3 高温脆化机理及敏感性分析  35-37
    3.3.1 第Ⅰ脆性区  36-37
    3.3.2 第Ⅲ脆性区  37
    3.3.3 钢的裂纹敏感性分析  37
  3.4 高温力学性能在连铸中的应用  37-38
  3.5 小结  38-40
4 中厚板坯连铸凝固数学模型  40-50
  4.1 凝固传热微分方程的建立  40-41
    4.1.1 坐标系的建立  40-41
    4.1.2 模型的简化  41
  4.2 初始条件和边界条件  41-45
    4.2.1 初始条件  41
    4.2.2 边界条件  41-45
  4.3 差分方程的建立  45-47
  4.4 物性参数的选择与处理  47-49
    4.4.1 钢的液相线、固相线温度  47
    4.4.2 导热系数的处理  47-48
    4.4.3 密度和比热的处理  48
    4.4.4 凝固潜热的处理  48-49
    4.4.5 过热度  49
  4.5 小结  49-50
5 连铸二冷动态配水方案研究  50-59
  5.1 非稳态过程控制的实现  50-53
    5.1.1 非稳态过程控制的理论依据  50
    5.1.2 铸坯切片模型的建立  50-52
    5.1.3 二冷水动态控制的实现  52-53
  5.2 连铸二冷水量的优化  53-56
    5.2.1 二冷冶金准则  53-54
    5.2.2 目标表面温度的确定  54-55
    5.2.4 二冷水量的迭代优化  55-56
  5.3 二冷水量的确定  56-58
  5.4 小结  58-59
6 板坯连铸二冷通用仿真软件的开发  59-68
  6.1 仿真软件的设计  59
  6.2 仿真软件的功能和特点  59-61
  6.3 仿真软件的运行实例  61-67
    6.3.1 启动及参数界面  61-63
    6.3.2 求解铸坯表面温度的实现  63-64
    6.3.3 二冷水量优化的实现  64-65
    6.3.4 二冷水量回归的实现  65-67
  6.4 小结  67-68
7 板坯连铸二冷仿真软件的应用及验证  68-81
  7.1 中厚板铸机具体条件  68-69
    7.1.1 铸机二冷参数的确定  68
    7.1.2 二冷目标表面温度的确定  68-69
  7.2 影响铸坯凝固的主要因素分析  69-71
    7.2.1 拉速的影响  69-70
    7.2.2 浇注温度的影响  70
    7.2.3 二冷比水量的影响  70-71
  7.3 唐山中厚板厂现行二冷制度分析  71-74
  7.4 中厚板坯连铸二冷凝固过程优化  74-78
    7.4.1 二冷工艺过程优化  74-76
    7.4.2 二冷仿真优化计算结果  76-78
  7.5 模型的验证  78-79
    7.5.1 二冷仿真模型的验证  78-79
    7.5.2 铸坯表面温度的验证  79
  7.6 小结  79-81
结论  81-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
导师简介  87-88
作者简介  88-89
学位论文数据集  89

船板钢中厚板坯连铸二冷配水优化研究

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