發(fā)布時間：2020-11-19 18:42

　　 連鑄坯的凝固傳熱是鋼水在連鑄機(jī)內(nèi)經(jīng)結(jié)晶器、二冷區(qū)以及輻射空冷區(qū)，以對流、傳導(dǎo)和輻射等多種方式將熱量從凝固前沿向外傳遞的冷卻過程。由于鋼液的凝固傳熱影響連鑄坯質(zhì)量和連鑄機(jī)生產(chǎn)效率，因此，運用計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)與實驗技術(shù)對連鑄坯凝固傳熱進(jìn)行研究，定量分析熱量在連鑄過程中的傳遞，對控制和改善鑄坯質(zhì)量，實現(xiàn)生產(chǎn)動態(tài)控制有著重要意義。 本文以構(gòu)建具通用性的連鑄板坯凝固傳熱模型軟件為目標(biāo)，以攀鋼提釩煉鋼廠2~#板坯連鑄機(jī)的連鑄坯凝固傳熱計算與控制問題為應(yīng)用背景，通過對鑄坯凝固傳熱過程的分析，構(gòu)建運算速度較快的一維實時控制模型和計算精度較高的二維切片跟蹤模型，模擬計算鋼液在凝固傳熱過程鑄坯的溫度場變化及分布特征、鑄坯液相區(qū)和兩相位置、鑄坯坯殼的厚度及鑄坯凝固末端位置等參量，為連鑄生產(chǎn)的二冷控制及工藝調(diào)試提供支持。 連鑄板坯凝固傳熱模型由沿板坯厚度方向傳熱的一維實時控制模型，與沿板坯寬度方向和厚度方向傳熱的二維切片跟蹤模型構(gòu)成。通過對凝固傳熱微分方程數(shù)值求解方法——有限差分算法的不同差分格式、算法特點、差分方程的穩(wěn)定性以及差分算法解的準(zhǔn)確性等的分析，確定了以混合隱式差分算法(C-N差分算法)作為內(nèi)核算法來構(gòu)建連鑄板坯沿厚度方向傳熱的一維實時控制模型；根據(jù)交替隱式差分算法(ADI差分算法)具有方程無條件穩(wěn)定，算法計算精度優(yōu)于顯式和隱式差分算法的特點，以ADI算法為內(nèi)核算法建立沿連鑄板坯寬度方向和厚度方向傳熱的二維切片跟蹤模型：采用追趕法(TDMA算法)對實時控制模型和切片跟蹤模型進(jìn)行數(shù)值求解。 連鑄板坯凝固傳熱模型軟件基于Windows開發(fā)平臺，選用Microsoft的VisualBasic6.0編程實現(xiàn)，模型界面設(shè)計以可用性、靈活性及可靠性為設(shè)計原則。其中，一維C-N實時控制模型可以實時計算連鑄板坯厚度方向的溫度分布情況，二維ADI切片跟蹤模型可以計算連鑄機(jī)內(nèi)所有切片在連鑄板坯寬度和厚度方向的溫度分布，并可通過定時間步長變切片位置和定切片位置變時間步長的方式完成對連鑄機(jī)內(nèi)的切片跟蹤。 連鑄板坯凝固傳熱模型軟件的離線測試和應(yīng)用效果表明：凝固傳熱模型軟件的運算結(jié)果具有較好的準(zhǔn)確性(計算誤差最大僅為2.08％)，且實時控制傳熱模型的運算速度(模型一次運算的時間約為2.5s)可以滿足在線控制對模型計算時間的要求。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：TF777
【部分圖文】：

①在彈出仿真向?qū)дf明時，模型將加載預(yù)先設(shè)定的澆注鋼種信息，主要包括澆注鋼種的類型、鋼號、鑄坯斷面尺寸、澆注鋼種的熱物性參數(shù)(固相線溫度、液相線溫度、鋼種的密度、導(dǎo)熱系數(shù)及熱容)等物理信息，如圖.43所示;圖.43二冷凝固傳熱模型初始化向?qū)дf明Figu代悶.3nlUnIniationor泣id目讓沮tion，ide運seeond叼eool認(rèn)9solidi爾nghaet一加功serfmdoel②在仿真向?qū)дf明中點擊“下一步，’NU進(jìn)入仿真計算模式選擇界面，如圖.44所示。凝固傳熱模型的仿真計算模式主要包括兩種，即一維控制模型計算模式和二維切片跟蹤模型計算模式。其中，一維控制模型計算模式具有計算速度快、實時性好的特點，而二維切片跟蹤模型計算模式由于計算節(jié)點的數(shù)目增多，所以運算速度較

圖4.4二冷凝固傳熱模型初始化向?qū)У挠嬎隳Ｊ竭x擇Figure.44C側(cè)口puattionmdoeeslectinoof面tial七，tino州de運別沁。。d娜eoolnigsolidi加ngheat.加切云沈m記。1③在選擇好仿真計算模式后，則進(jìn)入切片模型選擇界面，如圖.45所示.凝傳熱模型軟件提供了兩種切片模型，分別為:定時間步長變切片位置模型和定切位置變時間步長切片模型。定時間步長切片模型的切片位置隨連鑄機(jī)拉速的改變變化。在定切片位置模型中，連鑄機(jī)內(nèi)的切片位置固定不變，’但計算的時間步長隨拉速而改變。④如果在切片模型中選擇了“定切片位置變時間步長，模型，系統(tǒng)初始化向?qū)Ыo出模型中對連鑄機(jī)各冷卻段的切片設(shè)置情況(如圖.46所示)，主要包括鑄機(jī)內(nèi)定的總切片數(shù)、最小切片間隔和最大切片間隔。如果選擇了“定時間步長變切片置”模型，則仿真向?qū)崾灸爿斎肽Ｐ头抡嬗嬎愕臅r間間隔。

Figure.44C側(cè)口puattionmdoeeslectinoof面tial七，tino州de運別沁。。d娜eoolnigsolidi加ngheat.加切云沈m記。1③在選擇好仿真計算模式后，則進(jìn)入切片模型選擇界面，如圖.45所示.凝固傳熱模型軟件提供了兩種切片模型，分別為:定時間步長變切片位置模型和定切片位置變時間步長切片模型。定時間步長切片模型的切片位置隨連鑄機(jī)拉速的改變而變化。在定切片位置模型中，連鑄機(jī)內(nèi)的切片位置固定不變，’但計算的時間步長則隨拉速而改變。④如果在切片模型中選擇了“定切片位置變時間步長，模型，系統(tǒng)初始化向?qū)⒔o出模型中對連鑄機(jī)各冷卻段的切片設(shè)置情況(如圖.46所示)，主要包括鑄機(jī)內(nèi)設(shè)定的總切片數(shù)、最小切片間隔和最大切片間隔。如果選擇了“定時間步長變切片位置”模型，則仿真向?qū)崾灸爿斎肽Ｐ头抡嬗嬎愕臅r間間隔。
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉忠鎖;板坯連鑄動態(tài)拉坯過程凝固傳熱數(shù)學(xué)模型研究[D];遼寧科技大學(xué);2008年

本文編號：2890333