D0I:10.13374/j.issn1001053x.1999.06.004 第21卷第6期 北京科技大学学报 Vol.21 No,6 1999年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1999 板坯连铸二冷区凝固传热过程与控制 韩传基》 蔡开科”赵家贵》 徐荣军”吴巍) 1)北京科技大学治金学院，北京1000832)安阳钢铁公司，安阳4550043)北京科技大学信息工程学院 摘要依据安钢板坯连铸机的具体条件，建立了连铸板坯凝固传热数学模型，实现了随铸坯 钢种，断面尺寸及拉速变化对各回路水量连续实时控制.经现场应用表明，利用配水模型所制 定的二冷配水制度是合理的，效果良好. 关键词板坯连铸：二冷区；凝固传热过程 分类号TF777.1 国内外研究者先后对连铸坯二冷区进行过 H=∫c(T)dr (3) 研究，并在连铸坯生产实践中取得了良好的 式中：p为转换温度；H为转换热焓；(T),c(T)为 效果.安阳钢铁公司于1998年4月对4板坯连 温度T时钢的导热系数、比热容；为温度为T, 铸机进行改造，铸机为超低头连铸机，其冶金长 时钢的导热系数， 度为1.46km,二冷区共有10个回路，生产铸坯 将式(2)和式(3)代入(1)，其传热的微分方程 断面尺寸为150mm×1050mm,180mm×1050 为： mm.本文结合安钢板坯连铸机的设备情况，开 发出二冷配水数学模型，制定出了合理的二冷 -() (4) 区配水制度，借助计算机实现了实时动态控制. 液面 1数学模型的建立 结 1.1传热微分方程 器 为建立导热微分方程，作如下假定：(1)传 凝 热条件不随拉速变化；(2)结晶器拉坯方向导热 量很小，大约占总热量的3%~6%，故主要考虑 水平方向导热；(3)由于液相穴中钢液对流运动， 液相穴的导热系数大于固相区的导热系数，且 随温度而变；(4)各相的密度视为常数；(5)凝固 图1铸坯微元体 过程中，比热容c的变化用转换热焓法处理. 1.2边界条件 在结晶器液面处取一铸坯片作为微元体， (1)结晶器热流密度的确定， 如图1所示，并得到： 利用现场测定的结晶器冷却水量和进出口 部-()) (1) 处的温差，求出结晶器平均热流密度： 根据假设，模型计算引进转换温度与转换 q=Cw.qm(AT)w/Serr J/(m2.s) (5) 热焓： 沿结晶器拉坯方向瞬时热流密度的分布可表示 中= XDat 为： (2) g=268-b/Lm/v (6) 将此式积分并与式(4)相等，求出： 1999-07-13收稿韩传基男，33岁.工程师 b=3(268-q)(2√Lm/w).第 21 卷 第 6 期 1 9 9 9 年 1 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r s i yt o f s e i e n e e a n d eT e h n o l o gy B e ij i n g V 心1 . 2 1 N 0 . 6 D e e . 1 9 9 9 板坯连铸二冷 区凝固传热过程 与控制 韩传基 ` , 蔡开 科 ` , l )北京科技大学冶金学院 , 北京 1 0 00 83 赵家贵 ” 徐 荣军 2 , 吴 巍 2 , 2) 安阳钢铁公司 , 安阳 4 5 5 0 04 3 )北京科技大学信息工程学院 摘 要 依据安钢板 坯连铸机 的具体条 件 , 建 立 了连 铸板 坯 凝 固传热数 学 模型 , 实现 了随铸坯 钢种 、 断面尺 寸及 拉速变化 对各 回路水量连 续 实时控 制 . 经现 场应 用表 明 , 利用 配水 模 型所制 定的二 冷配水制 度是合理 的 , 效果 良好 . 关键词 板坯连铸; 二冷 区; 凝 固传热过程 分类号 T F 777 . 1 国内外研 究者 先后对连铸坯 二 冷区进行过 研 究 〔,州 , 并在 连 铸坯 生 产实践 中取得 了 良好 的 效果 . 安阳钢铁 公司 于 19 9 8 年 4 月 对 4 #板坯连 铸机进 行 改造 , 铸机为超低头连铸机 , 其冶金长 度为 1 . 46 ikn , 二冷 区共有 10 个 回路 , 生产铸坯 断面 尺 寸 为 1 50 m m x l 0 5 Om m , 1 8 0 m m x 1 0 5 0 m m . 本文 结 合安钢板坯 连 铸机 的 设备情况 , 开 发出二 冷配 水数学 模型 , 制定 出 了合理 的二冷 区配水 制度 , 借助计算机实现了 实时动 态控制 . H 一 打 e (乃d T ( 3 ) 式 中 : 价为转换温度 ; H 为转 换热烩 ; 双乃 , 试力 为 温度 T 时钢 的导热 系数 、 比热容 ; 又 。为温度 为 0T 时钢 的导热系数 . 将式 (2 )和 式 (3 )代入( l) , 其传热 的微分方程 为 : 刁H 。 了 己 2必 . 己沁 、 p愉 一 试神 +带 , (4) 液面 结器晶 1 数学模型的建立 1 . 1传热微分方程 为建立 导热微分方程 , 作如下 假定 : ( l) 传 热条件不随拉速变化 ; (2 ) 结晶器拉坯方 向导热 量 很小 , 大约 占总热量 的 3% 一 6 % , 故主 要考虑 水平方向导热; (3 ) 由于液相 穴 中钢液对流运动 , 液相 穴的导 热系数大于 固相 区 的导热 系数 , 且 随温度而 变; (4 ) 各相 的密度视为常数 ; ( 5) 凝固 过程 中 , 比热 容 c 的变化用 转换热 焙法处 理 . 在 结晶器 液面处 取 一 铸坯 片作 为微 元体 , 如 图 1 所示 , 并得到 : 水 冷 刁T 刁 z , 刁T 、 . 己 了 , 刁T 、 p c - 而 一 一 丽U 下少十万、 式万少 以 少 根 据 假设 , 模型 计 算引进转换温度与转换 热 烩 : , 一 买华dT (2) 19 9 一 0 7 一 玛 收稿 韩 传纂 男 , 3 岁 , _ L 程 师 图 1 铸 坯微 元体 1 . 2 边界条件 ( 1) 结 晶器热流 密度 的确 定 . 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 : 可二 wC · q m · (△力 w /又 。 J/ (m , · s) (5 ) 沿 结晶器拉坯方 向瞬 时热流 密度 的分布可表示 为 : 。 一 2 6 5 一 吞在蕊兀 ( 6 ) 将 此式积分 并 与式 (4 )相 等 , 求出 : 方一 3 ( 2 6 5 一 动( 2寸Z万石) . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 06. 004