鑄坯連鑄二次冷卻模型的研究與開發(fā)

梅美

摘 要：連鑄二次冷卻在連續(xù)鑄鋼過程中占有非常重要的作用，與鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量都有密切的聯(lián)系，所以二次冷卻模型越來越受到了人們的關(guān)注。隨著科學技術(shù)的不斷進步，計算機技術(shù)逐漸應(yīng)用到了二次冷卻當中，為連鑄提供了很大的便利。本文將從二次冷卻的重要性出發(fā)，分析鑄坯二冷配水數(shù)學模型的建立，以及鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：鑄坯連鑄技術(shù) 連鑄二次冷卻模型 仿真軟件

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-0-01

引言

伴隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展也受到了一定的影響，為了在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的鋼材，以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，必須要對整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化，其中最先創(chuàng)新的就是連鑄二次冷卻的過程了，接下來我們就對此進行簡要說明。

一、連鑄二次冷卻的作用

1.縮短冷卻時間

連鑄二次冷卻對冷卻區(qū)的設(shè)備、冷卻工藝以及冷卻水等方面都有很大的改進，使其可以在很大程度上縮短鑄坯冷卻的時間，從而降低時間成本，以提高連鑄機的生產(chǎn)能力。此外，當前我國對于連鑄二次冷卻的技術(shù)要求非常高，可以有效地保證整個連鑄過程的安全性，從而可以盡最大可能的降低事故的發(fā)生的可能性，使機械設(shè)備能夠更加高效地運轉(zhuǎn)，達到較高的生產(chǎn)效率。隨著技術(shù)的發(fā)展，我國逐漸出現(xiàn)了多種多樣的二次冷卻模型，對于縮短冷卻時間的意義十分重大。

2.獲得良好的鑄坯質(zhì)量

二次冷卻最主要的目的是形成鑄錠凝殼，這樣可以使鑄坯在離開結(jié)晶器之后，接受連續(xù)的冷卻，直到鑄坯完全凝固，從而使其獲得良好的鑄坯質(zhì)量，以提高鋼材的質(zhì)量，比如，連鑄二次冷卻可以在一定的溫度條件下實現(xiàn)彎曲、矯直等過程。而且，連鑄二次冷卻可以很好的提高冷卻效率，使鑄坯表面的溫度能夠保證均衡，而且還能夠根據(jù)不同的要求調(diào)整冷卻的溫度，這也就保證了鑄坯的質(zhì)量，從而促進鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟效益的提高，使用先進的冷卻技術(shù)，對于我國鋼鐵工業(yè)的進步有很大的推動作用。

二、數(shù)學模型的建立

對于連鑄二次冷卻來說，數(shù)學模型是最常用到的，而且設(shè)計起來還是較為容易，操作過程也是比較方便快捷的，接下來，我們說明鑄坯凝固傳熱數(shù)學模型和鑄坯二冷配水數(shù)學模型這兩種模型的建立。

1.鑄坯凝固傳熱數(shù)學模型

鑄坯凝固傳熱數(shù)學模型的建立主要分為三個步驟，第一步，設(shè)立一些假定條件，即只考慮鑄坯厚度這一方向上的傳熱，對其他方面的傳熱不作過多的考慮；當生產(chǎn)條件變得穩(wěn)定的時候，鑄坯在沿拉坯這一方向上溫度不會隨著時間而發(fā)生任何的變化；在鑄坯的整個凝固的過程當中，它的尺寸也不因任何情況而發(fā)生任何的變化；在整個鑄坯過程中，二次冷卻區(qū)在某個時間段內(nèi)可以認為溫度是均勻不變的。這幾個假定條件是最為基礎(chǔ)的，由于它們發(fā)生變化時很少會影響到模型的計算結(jié)果，可以為整個冷卻模型的建立做鋪墊。第二步是設(shè)定初必要的初始條件和邊界條件，初始條件也就是要求結(jié)晶器中的鋼水的溫度與澆注的溫度要盡可能的保持一致，這樣才能保證冷卻過程的順利進行；邊界條件是對鑄坯表面在數(shù)值上的具體要求。第三步也就是對模型進行差分處理，以保證數(shù)學模型的準確性。

2.鑄坯二冷配水數(shù)學模型

鑄坯二冷配水數(shù)學模型的建立相對前一個模型來說要簡單很多。這一模型的建立首先要考慮到鑄坯表面的溫度和目標的溫度，并考慮將兩種溫度結(jié)合起來的控制措施。第二步，考慮在企業(yè)連鑄生產(chǎn)過程中的一些影響，并將其加入到模型的建立中，從而建立出完整的鑄坯二冷配水數(shù)學模型。這一模型與前一個模型相比不僅操作簡單，而且考慮到了鋼的品種、過熱度等方面的影響，最終結(jié)果也會相對比較準確，此外，它還能對整個連鑄過程的每一個時段提供適當?shù)呐渌笇?dǎo)，并對生產(chǎn)過程進行適當?shù)目刂?，從而保證鑄坯的質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)量的提升。

除了以上這兩種模型之外，還有連鑄二次冷卻動態(tài)模型，這種模型也是非常好的二次冷卻模型，而且運用非常的方便，效果也很好，對于企業(yè)來說有很大的益處，需要對此進行一定的研究。

三、鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發(fā)

仿真軟件的開發(fā)是很有必要的，可以形象準確的測試出連鑄冷卻的結(jié)果，減少實驗導(dǎo)致的經(jīng)濟損失，接下來對鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件開發(fā)的三個過程進行簡要的說明。

1.設(shè)計整體方案

對于鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發(fā)來說，整體方案的設(shè)計是非常重要的，能夠直接影響到連鑄二次冷卻的效果和鑄坯凝固的時間長短。整體方案的設(shè)計要特別注意以下幾點；第一，仿真軟件的功能必須要以二冷配水控制冶金制度準則作為依據(jù)，這是為了保證連鑄過程符合要求，以減少不必要的損失；第二，對于鑄坯的目標溫度要設(shè)定一定的約束條件，可以通過仿真軟件的計算而得到二次冷卻區(qū)的最佳配水的參數(shù)，從而盡可能的提高鑄坯的質(zhì)量；第三，要特別注意軟件的界面，盡量保持界面的整潔，內(nèi)容要明確，這樣可以有效的節(jié)約工作人員的時間，提高工作效率。

2.對軟件進行改進

之前提到的要保持軟件界面的整潔，減少沒有用的東西，除此之外，還要使軟件中的內(nèi)容詳盡充實，比如，鋼的參數(shù)、配水量等都應(yīng)該有明確的標注；結(jié)構(gòu)層次應(yīng)當合理，使工作人員可以很快的對仿真軟件有簡單的了解，而且便于操作。此外，還要根據(jù)工作人員使用之后的反饋回來的意見，對軟件進行適度的改進，或者軟件還會不可避免的出現(xiàn)性能不穩(wěn)定，或者存在漏洞等問題，也要對此進行優(yōu)化處理，以滿足廣泛的需求，節(jié)約時間成本。

3.對計算進行優(yōu)化

在仿真軟件當中，一定會設(shè)置各種各樣的計算公式，以便于連鑄二次冷卻的順利進行，但是不得不說的是，由于軟件的特殊性，在使用過程中必然會出現(xiàn)一些問題，比如，閃退、反應(yīng)慢等，這些雖然是由軟件不夠穩(wěn)定而造成的，但是，計算過程在其中也起著重要的作用，所以，針對這些情況，我們可以做的就是對計算進行合理的優(yōu)化，即將計算過程做的更加簡便，減少軟件的計算時的反應(yīng)時間，從而使軟件能夠正常運行，這也是對連鑄二次冷卻過程的優(yōu)化措施之一。

結(jié)語

本文將從連鑄二次冷卻的重要作用出發(fā)，簡述了鑄坯二冷配水數(shù)學模型的建立方法，并說明了鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發(fā)，為鑄坯連鑄的發(fā)展打下基礎(chǔ)。以上是根據(jù)本人多年鑄坯連鑄的研究經(jīng)驗總結(jié)而成的，若有任何不妥當?shù)牡胤剑魑煌始皶r提出，并批評指正。

參考文獻

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