张炯明等：连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用 .1675· 5 (a) 15.85min 1.2 35 2.00 1.1 (b 27.05 min h 42.90 min 1.0 3.0 1.75 0.9 1.50 0.8 1320 1.25 0.7 0.6 1.00 8 0.5 0 15 (-uw.w)/paods 0.75 0.50 0 Reduction 83 82 Casting speed 0.5 Time from enrty to 0 -Casting exit the segment 0 0 0.1 -5 0 510152025303540455055606501 -1001020304050607080901000.25 Time/min Time/min 图16非稳态压下控制对比.(a)常规压下方式非稳态过程控制：(b)本技术非稳态压下控制 Fig.16 Comparison of different controls of reduction at the nonsteady state:(a)regular control of reduction at the nonsteady state;(b)this research control of reduction at the nonsteady state 连铸过程钢水的温度及凝固状况，跟踪液芯长度、 表2中列出了AH36与Q345两个钢种的成分.图17 压下起止位置的变化，仍按照模型的计算结果进 为混合浇注数值模拟计算的中间包内钢水碳含量 行压下，同时本技术的压下方式中锁死前三段，使 分布及进入结晶器钢水的碳含量、固-液相线温度 其不可执行压下，以这样的方式进行，降低拉速时 随时间变化曲线.可以看出，混合浇注开始后100s 凝固终点沿拉坯方向反向移动，若移动到前三段 内，从中间包进入结晶器内的钢水依然是AH36 位置处，则不再执行压下，以保证结品器液面稳定 混合浇注100s后，进入结晶器内钢水的成分、固- 和生产安全 液相线温度开始发生变化，逐渐变为Q345钢.将 2.1.6异钢种混浇二冷及压下技术 数值模拟计算的混合浇注时间、混合浇注过程中 异钢种混合浇注在连铸生产中普遍存在.异 的钢水成分及固-液相线温度变化特征嵌入数据 钢种钢水在中间混合后，其固-液相线温度、导热 库中，对现场生产中混合浇注过程的钢水成分、固- 系数、热焓值等热物性参数势必发生变化，成分的 液相线温度、中心固相率及混浇坯长度进行预 变化就要求目标温度做相应调整，二冷控制中考 报，进而对铸坯目标温度和压下区间进行相应的 虑这一变化，首先对连铸中间包中的混浇过程进 调整 行数值模拟，计算了混浇时中间包内钢水溶质组 表2混合浇注钢种成分及其固-液相线温度 元的扩散过程，在中间包出口处对钢水溶质组元、 Table 2 Composition of mixed cast steel and solid-liquid phase 固-液相线温度进行监测，从而确定混浇过程时间 line temperature 及钢水溶质组元变化特征.溶质组元传输方程见 w/% T/℃T/℃ 文献[34].钢水中各溶质组元扩散过程基本是一 Steel grades C Si Mn P S 致的，而且钢水固液相线温度主要由C、Si、Mn、 Before mixed(AH360.160.151.500.0150.01 15141482 S、P决定.计算中对钢水中五个组元进行求解，根 After mixed (Q345) 0.080.271.300.020.025 15201486 据五个组元的浓度计算钢水的固-液相线温度. 0.165 1520 11488 1.5 (a) (b) 0.160 [CV% [C:0.080.090.100.110.120.130.140.150.16 1519 S0.155 1487 0 昌0150 1518 0145 1517 1486 0.5 1516R 1485 1515 1484 0.125 1514 0.5 0.12 1513 J1483 00.51.01.52.02.53.03.5 0100200300400500600 Width/m Mixed casting time/s 图17混合浇注数值计算结果.（ā）碳元素质量分数分布：(b)碳含量和固-液相线温度变化 Fig.17 Results of numerical calculation:(a)distribution of C mass fraction:(b)variation of carbon content and solid-liquid line连铸过程钢水的温度及凝固状况，跟踪液芯长度、 压下起止位置的变化，仍按照模型的计算结果进 行压下，同时本技术的压下方式中锁死前三段，使 其不可执行压下，以这样的方式进行，降低拉速时 凝固终点沿拉坯方向反向移动，若移动到前三段 位置处，则不再执行压下，以保证结晶器液面稳定 和生产安全. 2.1.6 异钢种混浇二冷及压下技术 异钢种混合浇注在连铸生产中普遍存在. 异 钢种钢水在中间混合后，其固−液相线温度、导热 系数、热焓值等热物性参数势必发生变化，成分的 变化就要求目标温度做相应调整，二冷控制中考 虑这一变化，首先对连铸中间包中的混浇过程进 行数值模拟，计算了混浇时中间包内钢水溶质组 元的扩散过程，在中间包出口处对钢水溶质组元、 固−液相线温度进行监测，从而确定混浇过程时间 及钢水溶质组元变化特征. 溶质组元传输方程见 文献 [34]. 钢水中各溶质组元扩散过程基本是一 致的，而且钢水固液相线温度主要由 C、Si、Mn、 S、P 决定. 计算中对钢水中五个组元进行求解，根 据五个组元的浓度计算钢水的固−液相线温度. 表 2 中列出了 AH36 与 Q345 两个钢种的成分. 图 17 为混合浇注数值模拟计算的中间包内钢水碳含量 分布及进入结晶器钢水的碳含量、固−液相线温度 随时间变化曲线. 可以看出，混合浇注开始后 100 s 内，从中间包进入结晶器内的钢水依然是 AH36. 混合浇注 100 s 后，进入结晶器内钢水的成分、固− 液相线温度开始发生变化，逐渐变为 Q345 钢. 将 数值模拟计算的混合浇注时间、混合浇注过程中 的钢水成分及固−液相线温度变化特征嵌入数据 库中，对现场生产中混合浇注过程的钢水成分、固− 液相线温度、中心固相率及混浇坯长度进行预 报，进而对铸坯目标温度和压下区间进行相应的 调整. 表 2 混合浇注钢种成分及其固−液相线温度 Table 2 Composition of mixed cast steel and solid–liquid phase line temperature Steel grades w/% Tl /℃ Ts /℃ C Si Mn P S Before mixed (AH36) 0.16 0.15 1.50 0.015 0.01 1514 1482 After mixed (Q345) 0.08 0.27 1.30 0.02 0.025 1520 1486 0.165 (b) 0.160 0.155 0.150 0.145 0.140 0.135 0.130 0.125 0.120 Mixed casting time/s 0 100 200 300 400 500 600 Carbon content/ % 1520 1519 1518 1517 1516 1515 1514 1513 1488 1487 1486 1485 1484 1483 [C]/% Tl /℃ Ts /℃ Tl /℃ Ts /℃ (a) 1.5 1.0 0.5 Height/m 0 −0.5 Width/m 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 [C]: 0.08 0.09 0.10 0.11 0.13 0.14 0.15 0.16 0.12 图 17 混合浇注数值计算结果. （a）碳元素质量分数分布；（b）碳含量和固−液相线温度变化 Fig.17 Results of numerical calculation：(a) distribution of C mass fraction; (b) variation of carbon content and solid-liquid line −5 0 5 10 15 20 25 30 Time/min 35 40 45 50 55 60 65 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 −0.1 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 −0.1 Segment.6 reduction/mm Casting speed/(m·min−1 ) (a) Reduction Casting speed Time from enrty to exit the segment 15.85 min 27.05 min 42.90 min Time/min −10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Reduction/mm Casting speed/(m·min−1 ) (b) 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0 −0.25 Reduction Casting speed 图 16 非稳态压下控制对比. （a）常规压下方式非稳态过程控制；（b）本技术非稳态压下控制 Fig.16 Comparison of different controls of reduction at the nonsteady state：(a)regular control of reduction at the nonsteady state;(b) this research control of reduction at the nonsteady state 张炯明等： 连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用 · 1675 ·