用于连铸结晶器凝固传热过程热流密度的计算方法技术

技术编号:6064930 阅读:593 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种用于连铸结晶器凝固传热过程热流密度的计算方法,该方法是:以方坯连铸机结晶器出口处坯壳的厚度和板坯结晶器出口处坯壳的厚度为标准,将其换算成单位体积的钢液;然后通过单位时间内凝固的坯壳体积,换算得到凝固坯壳从结晶器中传递出的热量,并以该热量来计算单位面积上的热流密度。本方法简易可行,为用于大规模连铸生产中的结晶器凝固传热过程提供了便捷的途径。

Calculation method of heat flux density in mold heat transfer process of continuous casting

The invention relates to a method for the heat flux calculation method of mould solidification process of continuous casting, the method is: the thickness of slab crystallizer and outlet Shell Crystal billet continuous casting machine for exit shell thickness as the standard, its conversion into liquid steel per unit volume; and then through the shell volume the conversion time of solidification, solidification shell transfer from the mold in the heat, and the heat to calculate the heat flux per unit area. The method is simple and feasible, and provides a convenient way for the solidification and heat transfer process of mould in large-scale continuous casting production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连铸凝固传热过程,尤其是结晶器内凝固传热模型的热边界条件确定。
技术介绍
作为连铸过程的心脏,连铸钢液在结晶器中的传热行为保证了连铸生产过程的顺 利进行。连铸过程中,液态钢水由水口进入结晶器,经由结晶器冷却,不断将自身热量向外 传递,在弯月面以下便形成具有一定形状的凝固坯壳。从传热学角度出发,钢液的传热过程 对铸坯质量有着很重要的影响。传热速率过快且不均勻,过大的热应力则可能弓I起铸坯裂 纹;相反,若传热不充分,则可能导致薄的坯壳鼓肚,变形,甚至被拉漏。铸坯的凝固行为取 决于钢液向外进行热传递的能力。因此,了解和控制初始凝固坯壳的传热特性,掌握结晶器 内钢液传热行为及热边界条件,对于改善铜板工作条件,实现漏钢预报,提升铸坯表面质量 等都具有极其重要的作用。在连铸坯凝固传热的研究中,人们通过考虑液相对流,振痕,固液渣状态,气隙等 因素得到对应的综合传热系数来计算结晶器内钢液的凝固过程。但在这个过程中,由于 人们对液相对流程度,振痕范围,固液渣分布状态以及气隙等具体过程参数的认识有差 异,且计算过程相当复杂。这对实际生产中,获得简单的热边界条件用于凝固传热计算并 不适用。进一步的,研究人员通过在水冷结晶器内测定热流与钢液停滞时间的关系上, 得到铸坯与结晶器界面间的局部热流密度经验公式,极大地简化了传热研究过程。为获 得公式中的具体参数解,人们或者采用传统的板/方坯计算参数(板坯q=2. 688-0. 2274 ;方坯q=2. 688-0. 335在),固定的参数对不同的机型存在误差。在传统计算方式下,又提出了结合实测数据反向确定热流密度的方法,但这一过程在实际生产中并不能广泛适 用,仅适用于实验室等小规模研究中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于连铸结晶器凝固传热过程热流密度 的计算方法,该方法简易可行,为用于大规模连铸生产中的结晶器凝固传热过程的研究提 供了便捷的途径,从而保证连铸生产过程的顺利进行。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案本专利技术提供的,具体是以方坯连 铸机结晶器出口处坯壳的安全厚度和板坯结晶器出口处坯壳的安全厚度为标准,将其换算 成单位体积的钢液;然后通过单位时间内凝固的坯壳体积,换算得到凝固坯壳从结晶器中 传递出的热量,并以该热量来计算单位面积上的热流密度。所述的热流密度可由下述方法得到,其步骤包括 第一步,确定钢水过热散发热量Q1 单位时间内,一定量的钢水过热散发热量Q1由热量计算公式(1)得出,权利要求1.一种,其特征在于以方坯连铸 机结晶器出口处坯壳的安全厚度和板坯结晶器出口处坯壳的安全厚度为标准,将其换算成 单位体积的钢液;然后通过单位时间内凝固的坯壳体积,换算得到凝固坯壳从结晶器中传 递出的热量,并以该热量来计算单位面积上的热流密度。2.根据权利要求1所述的,其特 征在于所述的热流密度由下述方法得到,其步骤包括第一步,确定钢水过热散发热量Q1 单位时间内,一定量的钢水过热散发热量Q1由热量计算公式(1)得出, Q1=CPHI(TC-TL)(1)式中=Q1为钢液散发的过热量,Cp为钢液的比热容,m为钢液重量,Tc为钢液的浇铸温 度,Tl为浇铸钢种的液相线温度;第二步,确定钢水凝固过程散发热量Q2 单位时间内,一定量的钢水凝固过程散发热量Q2由热量计算公式(2)得出, Q2=CeffHi (Tl-Ts)(2)式中=Q2为钢液凝固过程散发的热量,Crff为钢液凝固过程中,固液两相区的等效比热 容,m为凝固钢液重量,Tl为浇铸钢种的液相线温度,Ts为浇铸钢种的固相线温度; 第三步,确定凝固坯壳冷却过程散发显热热量Q3 单位时间内,凝固坯壳冷却过程散发显热热量Q3由热量计算公式(3)得出, Q3=CsIii (Ts-T0)/2(3)式中=Q3为凝固坯壳冷却过程散发显热热量,Cs为浇铸钢种的比热容,m为凝固钢液重 量,Ts为浇铸钢种的固相线温度,T0为结晶器出口处坯壳表面温度; 第四步,获取凝固坯壳出结晶器后的总散发热量Q 将上述Qp Q2和Q3值代入热量计算公式(4)中,得到单位时间内的一定量凝固坯壳出 结晶器后的总散发热量Q值,Q=Q1+Q2+Q3(4)第五步,计算单位面积上的平均热流密度qQ 经过上述步骤,单位面积上的平均热流密度由热流计算公式(5)得出, q0=Q/A(5)式中为单位面积上的平均热流密度,Q为单位时间内一定量凝固坯壳出结晶器后的 总散发热量值,A为结晶器有效使用面积; 第六步,计算结晶器瞬时热流q 结晶器内的瞬时热流q可由热流计算公式(6)得出,3.根据权利要求2所述的,其特 征在于所述的热流密度,其热流值通过结晶器冷却水温差以及结晶器实测温度进行检验。4.根据权利要求3所述的,其特 征在于采用以下方法进行检验Q0=CmAT(7)式中=Qtl为单位时间内冷却水带走的热量,C为水的比热容,m为单位时间内冷却水的 流量,ΔΤ为进出结晶器冷却水温差;通过比较单位时间内冷却水带走热量就能够检验权利要求2中计算得到的数据,并对 热流数据做进一步的修正。5.根据权利要求1所述的,其 特征在于以方坯连铸机结晶器出口处坯壳的厚度彡10mm,板坯结晶器出口处坯壳厚度 15^20mm为标准,将其换算成单位体积的钢液。全文摘要本专利技术涉及一种,该方法是以方坯连铸机结晶器出口处坯壳的厚度和板坯结晶器出口处坯壳的厚度为标准,将其换算成单位体积的钢液;然后通过单位时间内凝固的坯壳体积,换算得到凝固坯壳从结晶器中传递出的热量,并以该热量来计算单位面积上的热流密度。本方法简易可行,为用于大规模连铸生产中的结晶器凝固传热过程提供了便捷的途径。文档编号B22D11/00GK102078947SQ20111004439公开日2011年6月1日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日专利技术者幸伟, 徐永斌, 马春武 申请人:中冶南方工程技术有限公司本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于连铸结晶器凝固传热过程热流密度的计算方法,其特征在于以方坯连铸机结晶器出口处坯壳的安全厚度和板坯结晶器出口处坯壳的安全厚度为标准,将其换算成单位体积的钢液;然后通过单位时间内凝固的坯壳体积,换算得到凝固坯壳从结晶器中传递出的热量,并以该热量来计算单位面积上的热流密度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:徐永斌马春武幸伟
申请(专利权)人:中冶南方工程技术有限公司
类型:发明
国别省市:83

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