第9期 肖超等：大方还连铸过程凝固规律 ·1013· 式中：m为常数，一般为1~4. 进出口处的温差，℃；：S为有效受热面积，m2. 两相区的导热系数回为： 瞬时热流密度沿结晶器浇铸方向的分布用下式 Am=A(T)[1+(m-1)( (15) 计算： 9=2680000-b√L/元， (21) 式中：入、入(T)分别为两相有效导热系数和固相导 b=1.5×(2680000-q)/√Lm/. (22) 热系数. 式中：L为所求瞬时热流位置距弯月面的距离，m;v 固相区密度为7400kg·m-3,液相区密度为 为拉速，m·min1;L.为结晶器的有效长度，m 7000kgm-3,两相区密度为7200kg·m-3.二冷各 1.5模型界面 区换热系数公式0-司如下. 图2为模型监控主界面和数据库主界面.主界 足辊区：h=0.420wa35: (16) 面上显示的是钢种、拉速、中间包温度、结晶器进出 活动段：h=0.5510a615: (17) 口温度和二冷区水量等基本连铸工艺参数，并且能 1"扇形段：h=0.551wa.615 (18) 够对连铸坯的凝固情况进行实时的显示.模型在界 2"扇形段：h=0.6010615 (19) 面上不提供关键参数及工艺数据的修改，以防错误 式中，w为水流密度，Lm2s. 操作导致不良后果，因此编制了数据库管理程序进 利用现场测定的结晶器冷却水量和进出口处的 行Access数据库中数据的更新和维护，提高了系统 温差，求出结晶器平均热流密度为 的安全性.该数据库管理程序可以查看并修改数据 q=cnq.·(△T）./Sm (20) 库中的各类数据，包括各类钢种的化学成分、物性参 式中：c.为水的比热容，4180Jkg1℃-：g.为结 数、工艺参数、目标温度曲线、开浇水量和传热系 晶器冷却水量，m3·min-1;(△T).为结晶器冷却水 数等 ■田9出YH田0田2c0m217(a) 的特梦数日行温发出调开德水量传热数及道三净表面当领分有 (b) 化学武分 0.05Q30.400000.30□ 国里一有a年山e有E水s 物 组水理可一型速新亡有面百 图志拼密度：1400 宽道密度0 夜老钢比热：7圆 凝西错热：2的00 工7数 日行温度线：5网率02固s球07 轻正下裙端号： 56 化第两我大季 压下量121812121212121212“ 谁个与春王准季能 州建并金 界路母塑摩啊博特的 图2模型监控主界面(a)和数据库界面(b) Fig.2 Main monitoring interface (a)and database interface (b)of the model 1.6计算结果分析 加工后进行酸浸低倍处理.硫化物熔点低，进入铸 图3为模型计算得到的GCr15钢种，在拉速为 坯液相穴后，会迅速扩散，酸浸低倍处理能够将硫化 0.65m·min,过热度为41℃，比水量为0.26L· 物的扩散情况很好的显现，从而测出连铸坯的液芯厚 kg-1条件下，距弯月面18.084m处1/4横截面的温 度，得到凝固还壳的厚度值，具体分析方法见图40 度和固相率分布图.由图可见，模型能够精确反映 本次射钉实验选择了GCrl5、B82LX、B55SiCr、 任意位置处铸坯的凝固情况，从而得到整个横截面 22 CrMoH1和20 CrMoH五个典型钢种，横断面为 的坯壳厚度分布.铸坯宽窄面的凝固速率是不相同 425mm×320mm,拉速为0.65m'min-l,测试点位置 的，窄面凝固快，平均凝固速率约为5.31 mm*min-1,宽 分别为距结晶器弯月面16.735、18.084和19.245m 面凝固慢，平均凝固速率约为4 mm*min- 的窄面中心处. 本次射钉实验的大方坯实际上是断面为425 2射钉实验 mm×320mm的矩形坯，矩形坯的凝固具有板坯凝 射钉实验是将带有低熔点硫化物的钢钉击入正 固的特点.由图3可知宽窄面凝固速率并不相同， 在凝固的连铸坯，然后在铸坯相应位置取样，刨、磨 而射钉测试点位于窄面中心处，若仅按测得的窄面第 9 期 肖 超等: 大方坯连铸过程凝固规律 式中: m 为常数，一般为 1 ～ 4． 两相区的导热系数［9］为: λeff = λ( T [ ) 1 + ( m － 1 ( ) T － Ts Tl － T ) s ] 2 ． ( 15) 式中: λeff、λ( T) 分别为两相有效导热系数和固相导 热系数． 固相区 密 度 为 7 400 kg·m － 3 ，液 相 区 密 度 为 7 000 kg·m － 3 ，两相区密度为 7 200 kg·m － 3 ． 二冷各 区换热系数公式［10--13］如下． 足辊区: h = 0. 420w0. 355 ; ( 16) 活动段: h = 0. 551w0. 615 ; ( 17) 1# 扇形段: h = 0. 551w0. 615 ; ( 18) 2# 扇形段: h = 0. 601w0. 615 ． ( 19) 式中，w 为水流密度，L·m － 2 ·s － 1 ． 利用现场测定的结晶器冷却水量和进出口处的 温差，求出结晶器平均热流密度为 q = cw ·qw ·( ΔT) w /Seff ． ( 20) 式中: cw 为水的比热容，4 180 J·kg － 1 ·℃ － 1 ; qw 为结 晶器冷却水量，m3 ·min － 1 ; ( ΔT) w 为结晶器冷却水 进出口处的温差，℃ ; Seff为有效受热面积，m2 ． 瞬时热流密度沿结晶器浇铸方向的分布用下式 计算: q = 2 680 000 － b 槡L /v， ( 21) b = 1． 5 × ( 2 680 000 － q) / 槡Lm /v． ( 22) 式中: L 为所求瞬时热流位置距弯月面的距离，m; v 为拉速，m·min － 1 ; Lm 为结晶器的有效长度，m． 1. 5 模型界面 图 2 为模型监控主界面和数据库主界面． 主界 面上显示的是钢种、拉速、中间包温度、结晶器进出 口温度和二冷区水量等基本连铸工艺参数，并且能 够对连铸坯的凝固情况进行实时的显示． 模型在界 面上不提供关键参数及工艺数据的修改，以防错误 操作导致不良后果，因此编制了数据库管理程序进 行 Access 数据库中数据的更新和维护，提高了系统 的安全性． 该数据库管理程序可以查看并修改数据 库中的各类数据，包括各类钢种的化学成分、物性参 数、工艺参数、目标温度曲线、开浇水量和传热系 数等． 图 2 模型监控主界面( a) 和数据库界面( b) Fig． 2 Main monitoring interface ( a) and database interface ( b) of the model 1. 6 计算结果分析 图 3 为模型计算得到的 GCr15 钢种，在拉速为 0. 65 m·min － 1 ，过热度为 41 ℃，比水量为 0. 26 L· kg － 1 条件下，距弯月面 18. 084 m 处 1 /4 横截面的温 度和固相率分布图． 由图可见，模型能够精确反映 任意位置处铸坯的凝固情况，从而得到整个横截面 的坯壳厚度分布． 铸坯宽窄面的凝固速率是不相同 的，窄面凝固快，平均凝固速率约为 5. 31 mm·min －1 ，宽 面凝固慢，平均凝固速率约为 4 mm·min － 1 ． 2 射钉实验 射钉实验是将带有低熔点硫化物的钢钉击入正 在凝固的连铸坯，然后在铸坯相应位置取样，刨、磨 加工后进行酸浸低倍处理． 硫化物熔点低，进入铸 坯液相穴后，会迅速扩散，酸浸低倍处理能够将硫化 物的扩散情况很好的显现，从而测出连铸坯的液芯厚 度，得到凝固坯壳的厚度值，具体分析方法见图4 ［4］． 本次射钉实验选择了 GCr15、B82LX、B55SiCr、 22CrMoH1 和 20CrMoH 五 个 典 型 钢 种，横 断 面 为 425 mm × 320 mm，拉速为0. 65 m·min － 1 ，测试点位置 分别为距结晶器弯月面 16. 735、18. 084 和 19. 245 m 的窄面中心处． 本次射钉实验的大方坯实际上是断面为 425 mm × 320 mm 的矩形坯，矩形坯的凝固具有板坯凝 固的特点． 由图 3 可知宽窄面凝固速率并不相同， 而射钉测试点位于窄面中心处，若仅按测得的窄面 ·1013·