安航航等：板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开发及应用 ·1661 1.1 0.180 1.0 0.178 Calculated mass fraction of C/ 0 Measured mass fraction of C/ s0176 End mixing rate 0.7 0.174 50.172 Tail of fixed 0.6 length slab Mixing rate of molten steel 0.5 in the tundish:MR Head of fixed 0.4 length slab Mixing rate of molten steel 0.3 in the strand:MRI 016 0.2 0.164 0.1 Start mixing rate 0.162 0.160 1503004506007509001050120013501500 28129130131132133134135136137138139140 Time of mixing casting/s Tarcked slab casted length/m 图5模型计算的混浇过程不同时刻中间包内钢液的平均混合率以 图8模型计算的混浇坯不同位置C质量分数与实际铸坯测量结果 及铸流混合率 的对比 Fig.5 Mixing rate at different times in the tundish and strand during Fig.8 Comparison of C content between mixing prediction model continuous casting grade transition using a mixing prediction model calculation and actual measurement 1.0 现场应用结果显示，混浇坯长度及成分变化 0.9 模型计算的与采用铸坯取样检测获得的混浇坯长 0 End mixing rate 度偏差小于5%，混浇坯成分取样与模型预测的成 0.7 0.6 分偏差小于5%，充分说明了本文建立的混浇坯长 05 度及成分变化模型的精确性 0.4 0.3 3 结果讨论 0.2 0.1 Start mixing rate 基于以上建立的异钢种连浇过程混浇坯长度 925 及成分变化模型及混浇坯成分计算公式，针对 130 135140145 150 155 Tarcked slab casted length/m 220mm×1560mm断面板坯连铸Q235以及Q335Ti 图6模型计算的不同浇注长度铸坯对应的铸流混合率 钢的混浇过程，分别研究了中间包内剩余钢液质 Fig.6 Mixing rate at different casting lengths in the strand during 量及拉速对混浇坯长度和铸流上不同浇注长度铸 continuous casting grade transition using a mixing prediction model 坯C元素质量分数变化规律的影响 可知，混合过程各元素质量分数的变化规律基本 3.1中间包内剩余钢液质量对混浇坯长度及铸流上 一致.图8为混浇坯预测模型计算的混浇坯上 不同浇注长度铸坯元素含量变化的影响规律 C元素质量分数与铸坯实测结果的对比，由图可 图9为模型计算的拉速为1.2mmin时，中间 知，混浇坯预测模型计算的混浇坯C元素质量分 包内剩余钢液质量分别为15、20、25和30t时不 数与实测铸坯检测的误差在5%以内 同浇注长度铸坯沿拉坯方向对应的混合率.根据 定义的混浇坯混合率标准：初始混合率为017以 0.40 及结束混合率为0.83.由图可知，不同中间包内剩 0.35 余钢液质量对应的混浇坯长度依次为8.96、12.08、 Calculated mass fraction of Ti/ Calculated mass fraction of Al/% 14.82和17.74m.当拉速保持不变时，中间包内剩 .Calculated mass fraction of Si/ Calculated mass fraction of Mn/% 余钢液越多，混浇坯越长.因此要获得较少的混浇 Calculated mass fraction of C/ 坯，要求异钢种混浇时，中间包内降低液位保证较 少的剩余钢液 图10为模型计算的不同中间包内剩余钢液 0.05 质量时不同铸坯浇注长度沿拉坯方向C元素成分 128 130 132134136138140 变化.结合定义的混浇坯混合率标准，对于Q235 Tarcked slab casted length/m 与Q355Ti钢混浇，C元素质量分数在0.1634%~ 图7混浇模型计算的混浇坯不同位置各元素质量分数变化 Fig.7 Mass fraction of elements in intermixed slab during continuous 0.1765%时对应的混浇坯不属于任意钢种.C元素 casting grade transition using a mixing prediction model 质量分数在0.16%~0.1634%的铸坯判定为Q235可知，混合过程各元素质量分数的变化规律基本 一致. 图 8 为混浇坯预测模型计算的混浇坯上 C 元素质量分数与铸坯实测结果的对比，由图可 知，混浇坯预测模型计算的混浇坯 C 元素质量分 数与实测铸坯检测的误差在 5% 以内. 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 128 130 132 134 136 138 Tarcked slab casted length/m Calculated mass fraction of Ti/% Calculated mass fraction of Als /% Calculated mass fraction of Si/% Calculated mass fraction of Mn/% Calculated mass fraction of C/% Mass fraction of element/ % 140 图 7    混浇模型计算的混浇坯不同位置各元素质量分数变化 Fig.7    Mass fraction of elements in intermixed slab during continuous casting grade transition using a mixing prediction model 0.180 0.178 0.176 0.174 0.168 0.170 0.172 0.166 0.164 0.162 0.160 128 130 132 134 136 138 129 131 133 135 137 139 Tarcked slab casted length/m Calculated mass fraction of C/% Measured mass fraction of C/% Head of fixed length slab Tail of fixed length slab Mass fraction of C/ % 140 图 8    模型计算的混浇坯不同位置 C 质量分数与实际铸坯测量结果 的对比 Fig.8     Comparison  of  C  content  between  mixing  prediction  model calculation and actual measurement 现场应用结果显示，混浇坯长度及成分变化 模型计算的与采用铸坯取样检测获得的混浇坯长 度偏差小于 5%，混浇坯成分取样与模型预测的成 分偏差小于 5%，充分说明了本文建立的混浇坯长 度及成分变化模型的精确性. 3    结果讨论 基于以上建立的异钢种连浇过程混浇坯长度 及成分变化模型及混浇坯成分计算公式，针对 220 mm×1560 mm 断面板坯连铸 Q235 以及 Q335Ti 钢的混浇过程，分别研究了中间包内剩余钢液质 量及拉速对混浇坯长度和铸流上不同浇注长度铸 坯 C 元素质量分数变化规律的影响. 3.1    中间包内剩余钢液质量对混浇坯长度及铸流上 不同浇注长度铸坯元素含量变化的影响规律 图 9 为模型计算的拉速为 1.2 m∙min−1 时，中间 包内剩余钢液质量分别为 15、20、25 和 30 t 时不 同浇注长度铸坯沿拉坯方向对应的混合率. 根据 定义的混浇坯混合率标准：初始混合率为 0.17 以 及结束混合率为 0.83. 由图可知，不同中间包内剩 余钢液质量对应的混浇坯长度依次为 8.96、12.08、 14.82 和 17.74 m. 当拉速保持不变时，中间包内剩 余钢液越多，混浇坯越长. 因此要获得较少的混浇 坯，要求异钢种混浇时，中间包内降低液位保证较 少的剩余钢液. 图 10 为模型计算的不同中间包内剩余钢液 质量时不同铸坯浇注长度沿拉坯方向 C 元素成分 变化. 结合定义的混浇坯混合率标准，对于 Q235 与 Q355Ti 钢混浇，C 元素质量分数在 0.1634%～ 0.1765%时对应的混浇坯不属于任意钢种. C 元素 质量分数在 0.16%～0.1634% 的铸坯判定为 Q235 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 150 300 450 600 750 900 Time of mixing casting/s End mixing rate Mixing rate of molten steel in the tundish: MR Mixing rate of molten steel in the strand: MR1 Start mixing rate Mixing rate of molten steel 1050 1200 1350 1500 图 5    模型计算的混浇过程不同时刻中间包内钢液的平均混合率以 及铸流混合率 Fig.5     Mixing  rate  at  different  times  in  the  tundish  and  strand  during continuous casting grade transition using a mixing prediction model 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 125 130 135 140 145 150 Tarcked slab casted length/m End mixing rate Start mixing rate Calculated mixing rate 155 图 6    模型计算的不同浇注长度铸坯对应的铸流混合率 Fig.6     Mixing  rate  at  different  casting  lengths  in  the  strand  during continuous casting grade transition using a mixing prediction model 安航航等： 板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开发及应用 · 1661 ·