一种钢连铸过程中二冷区传热系数的确定方法

摘要

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种钢连铸过程中二冷区传热系数的确定方法。本发明基于浇铸钢种二冷各区出口的实测温度，提出一种同时适合板坯和方坯连铸的二冷区传热系数的确定方法，利用一台计算机作为连铸过程服务器，并使该过程服务器与一台红外热成像仪相连，将各区出口实测温度作为其目标温度，采用数值模拟手段，迭代求解铸坯与冷却水之间的传热系数，以修正传热系数经验公式，确定不同拉速条件下的传热系数。本发明提出的钢连铸二冷区传热系数的确定方法得到的坯壳厚度和空冷区温度的计算值与实测值均能很好地吻合，即能有效地应用于不同类型铸机的连铸过程。

主权项

一种钢连铸过程中二冷区传热系数的确定方法，该方法利用一台计算机作为连铸过程服务器，并使该过程服务器与一台红外热成像仪相连，其特征在于按如下步骤进行：步骤1：在稳定浇铸条件下，采用红外热成像仪采集连铸过程铸坯图像信息；步骤2：采用计算机对采集的图像进行识别与数字化处理，确定二冷各区出口位置温度，并将一段时间内的记录数据的最大值作为该监测位置处的实测温度值，即模型求解的目标温度值；步骤3：采用在线校验方法确定钢连铸过程中二冷区传热系数，具体方法如下：步骤3‑1：建立连铸过程凝固传热数学模型：根据铸坯结构参数，建立铸坯的实体模型，并将其离散，连铸过程铸坯凝固传热受二维非稳态传热微分方程控制，其中凝固潜热采用等效比热法处理， ρ ( T ) c ( T ) ∂ T ∂ t = ∂ ∂ x ( k ( T ) ∂ T ∂ x ) + ∂ ∂ y ( k ( T ) ∂ T ∂ y ) c ( T ) = c S ( T ) T ≤ T s c m ( T ) - L ∂ f s ∂ T T s < T < T L c L ( T ) T L ≤ T 式中，T为温度，t为时间，x和y分别为宽度方向和厚度方向坐标，ρ(T)为密度，c(T)为比热，k(T)为热导率，L为凝固潜热，cS(T)、cL(T)和cm(T)为固相、液相和糊状区的比热容，TS和TL分别为固相线和液相线，fs为固相率；步骤3‑2：确定铸坯与冷却水之间的传热系数初始范围(hi1~hi2)，hi1和hi2取为1和1500W/(m2·℃)；步骤3‑3：根据二分法的基本原理，采用hi1与hi2的平均值hi3作为二冷区求解边界条件，计算该二冷区铸坯温度场；步骤3‑4：当连铸凝固传热模型求解得到二冷区温度与目标温度之差的绝对值小于或等于0.01℃时，即|Tcal‑Taim|≤0.01，迭代停止，此时的hi3即为该区铸坯与冷却水之间的实际传热系数。然后，模型移至下一区，此过程重复直至铸坯截面移出二冷区，最后得出传热系数值；步骤4：利用上述求得的一定拉速条件下的传热系数，确定Nozaki传热系 数经验公式中的修正系数，得到其他拉速条件下的传热系数。