一种减少板坯w型凝固-偏析现象的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于冶金连铸技术领域，具体为一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固

【技术实现步骤摘要】
一种减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法及系统


[0001]本专利技术属于冶金连铸
，具体涉及一种减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的优化方法及系统，更具体的，涉及一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法及系统。

技术介绍

[0002]板坯连铸时板坯宽面和窄面的横向冷却的均匀性会影响板坯的凝固进程、凝固结构及溶质传输。由于板坯的断面尺寸较大、二冷段喷嘴类型和布置方式的差异，板坯宽面和窄面的横向冷却是不均匀的，这导致板坯中心线区域钢液凝固的先后顺序存在差异，板坯横向1/8处最后凝固，板坯液相穴末端大多呈“w”形，由于凝固收缩和缺乏钢液补缩的原因，最后凝固的位置会出现严重的中心疏松和中心偏析。二冷段喷嘴的型号、布置方式、雾化效果等直接影响板坯宽面和窄面的横向冷却的均匀性。为改善板坯w型凝固
‑
偏析的问题，一般采用调整喷嘴布置、调节喷嘴参数的方法进行工业试验，结合最终板坯的检测结果，判定喷嘴调整措施的效果。这种试错方式的工业试验成本高、见效慢、资源极大浪费，且无法将板坯的横向冷却和钢液凝固进程的信息进行量化结合，如何预测和监控横向冷却不均匀性与凝固进程、板坯质量的关系，为减少板坯w型凝固
‑
偏析现象提供指导，对于铸坯质量的控制有重要意义。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法及系统。
[0004]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0005]一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法，包括如下步骤：
[0006]S1、搭建二冷段喷嘴冷态性能测试系统；
[0007]S2、对二冷段不同布置方式的喷嘴性能进行测试，并记录水流密度分布的结果；
[0008]S3、利用水流密度分布的结果绘制水流密度分布直方图，并进行数据拟合，获得拟合曲线；
[0009]S4、结合拟合曲线、二冷段各区的冷却水量、二冷段各区的长度、二冷段换热系数经验公式，建立板坯宽面和窄面随位置和时间变化的换热系数的相关关系；
[0010]S5、建立板坯连铸全流程传热
‑
传质
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凝固耦合模型，将上述换热系数的相关关系加载到模型的宽面和窄面后，开启模型进行计算；
[0011]S6、利用模型计算的结果分析连铸过程中的温度分布、溶质分布、碳偏析指数等信息，对比连铸过程中的温度分布、溶质分布、碳偏析指数等信息，确定合适的二冷段喷嘴布置方式，减少板坯w型凝固
‑
偏析现象。
[0012]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的
方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，测试系统包括供水系统、空气压缩输送装置、测试平台、控制系统、储存系统。
[0013]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，布置方式包括喷嘴类型和测试参数。
[0014]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，测试系统自动记录水流密度分布的结果，并将水流密度分布的结果传输到储存系统中。
[0015]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，将水流密度分布的结果从储存系统中导出后导入origin软件，绘制水流密度分布直方图，并进行数据拟合，获得拟合曲线，要求拟合度R值大于0.95。
[0016]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，在Visual Studio软件中建立板坯宽面和窄面上随位置和时间变化的换热系数的相关关系。
[0017]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法的优选方案，其中：所述步骤S5中，利用Ansys软件建立板坯连铸全流程传热
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传质
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凝固耦合模型，采用笛卡尔坐标系建模，X、Z分别对应板坯的宽面和窄面，Y为拉坯方向，采用六面体网格进行网格划分；通过Ansys软件的子程序将上述换热系数的相关关系加载到模型的宽面和窄面后，开启模型进行计算。
[0018]作为本专利技术所述的一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法的优选方案，其中：所述步骤S6中，将模型计算的结果导入Tecplot软件，分析连铸过程中的包括温度分布、溶质分布、碳偏析指数的信息。
[0019]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0020]一种实施上述基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法的控制系统。
[0021]一种实施上述基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法的信息数据处理终端。
[0022]一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术提出一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法及系统，通过搭建二冷段喷嘴冷态性能测试系统，对二冷段不同布置方式的喷嘴性能进行测试，并记录水流密度分布的结果，利用水流密度分布的结果绘制水流密度分布直方图，并进行数据拟合，获得拟合曲线；结合拟合曲线、二冷段各区实际的冷却水量、二冷段各区实际的长度、二冷段换热系数经验公式，建立板坯宽面和窄面上随位置和时间变化的换热系数的相关关系，并加载到建立的板坯连铸全流程传热
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传质
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凝固耦合模型的宽面和窄面后，开启模型进行计算；对比利用模型计算的结果分析得到的连铸过程中的温度分布、溶质分布、碳偏析指数等信息，确定合适的二冷段喷嘴布置方式，本专利技术可以减少板坯w型凝固
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偏析现象，对铸坯质量的控制有重要意义。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1的布置方式1的二冷段喷嘴布置方式的示意图；
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
‑
偏析现象的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、搭建二冷段喷嘴冷态性能测试系统；S2、对二冷段不同布置方式的喷嘴性能进行测试，并记录水流密度分布的结果；S3、利用水流密度分布的结果绘制水流密度分布直方图，并进行数据拟合，获得拟合曲线；S4、结合拟合曲线、二冷段各区的冷却水量、二冷段各区的长度、二冷段换热系数经验公式，建立板坯宽面和窄面上随位置和时间变化的换热系数的相关关系；S5、建立板坯连铸全流程传热
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传质
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凝固耦合模型，将上述换热系数的相关关系加载到模型的宽面和窄面后，开启模型进行计算；S6、利用模型计算的结果分析连铸过程中的包括温度分布、溶质分布、碳偏析指数的信息，对比连铸过程中的包括温度分布、溶质分布、碳偏析指数的信息，确定合适的二冷段喷嘴布置方式，减少板坯w型凝固
‑
偏析现象。2.根据权利要求1所述的基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法，其特征在于，所述步骤S1中，测试系统包括供水系统、空气压缩输送装置、测试平台、控制系统、储存系统。3.根据权利要求1所述的基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法，其特征在于，所述步骤S2中，布置方式包括喷嘴类型和测试参数；测试系统自动记录水流密度分布的结果，并将水流密度分布的结果传输到储存系统中。4.根据权利要求1所述的基于横向冷却不均匀性的减少板坯w型凝固
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偏析现象的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将水流密度分布的结果从储存系统中导出后导入origin软件，绘制水流密度分布直方图...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，姚骋，包燕平，张孟昀，杨泽宇，邢立东，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：