方坯連鑄過程溫度場仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展,目前我國鋼鐵冶金行業(yè)的主要任務(wù)已經(jīng)變?yōu)榕μ岣弋a(chǎn)品的市場競爭力,大力開發(fā)高品質(zhì)鋼材[1],要生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼材,就必須對鋼的連鑄過程進(jìn)行合理控制,特別是要對鑄坯的冷卻過程進(jìn)行有效控制,因此有必要對鑄坯的溫度場進(jìn)行定量分析。
　　 本文描述的方坯連鑄過程溫度場仿真系統(tǒng)把鑄坯冷卻過程中溫度場的求解作為重中之重,首先對連鑄坯冷卻過程中的傳熱影響因素進(jìn)行了分析,然后利用能量守恒法及傅立葉傳熱定律對鑄坯凝固傳熱

2、的偏微分方程進(jìn)行了推導(dǎo),在對方程的初始條件和邊界條件進(jìn)行討論后確定出本文采取的解決方法。對于方程中需要帶入的熱物性參數(shù),也進(jìn)行了必要的設(shè)定。建立鑄坯凝固傳熱模型以后,用交替方向隱式差分法(ADI)對模型求解。總的思想是,在恒定拉速下,選取鑄坯的一個切片,通過模擬這個切片從結(jié)晶器彎月面到空冷區(qū)的溫度場的變化過程,來得到整個鑄坯溫度場的分布。此外,對于模型的求解結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。以寶鋼某廠生產(chǎn)的斷面為160mm×160mm的某型號高碳鋼的數(shù)據(jù)

3、為例,帶入模型計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果利用Matlab繪制出關(guān)鍵工位的溫度場分布圖,計(jì)算結(jié)果表明模型計(jì)算帶來的誤差在實(shí)用精度的要求范圍之內(nèi)。
　　 本文與其它文獻(xiàn)中的傳熱模型相比,最大的區(qū)別在于采用ADI算法求解傳熱模型的同時將內(nèi)弧、外弧和側(cè)面的邊界熱流密度分別設(shè)置,這樣做的好處是使邊界條件更貼近實(shí)際情況,可以模擬鑄坯內(nèi)弧、外弧、側(cè)面的熱流密度各不相同的情況下鑄坯的傳熱情況。另外,分別設(shè)置三個面的熱流密度函數(shù),不僅可以使模型應(yīng)用于方