基于熱成像測溫的連鑄二冷傳熱系數(shù)反算研究.pdf

1、二冷傳熱系數(shù)作為連鑄過程中的重要工藝參數(shù)，對鑄坯在線凝固傳熱模型計算的準確性和二冷配水及動態(tài)控制模型的精度均有著至關重要的影響。因此，必須準確確定出連鑄二冷段各區(qū)的傳熱系數(shù)。本文以國內某鋼廠的280mm×325mm大方坯連鑄機為研究對象，基于熱成像測溫建立了連鑄二冷傳熱系數(shù)的反算模型，并考察了拉速、過熱度和水流密度對二冷傳熱系數(shù)的影響。本文的主要研究內容和獲得的主要結論如下:
　　(1)建立了紅外熱像儀的校核機制和鑄坯表面實測溫度

2、的篩選策略，并采用FLIR紅外熱成像儀對不同拉澆鑄工藝條件的鑄坯表面溫度進行了現(xiàn)場測定。
　　(2)建立了二維大方坯凝固傳熱模型和二冷傳熱系數(shù)的反算模型。基于有限元軟件ANSYS，采用切片跟蹤單元法，建立了計算整個鑄機流線上溫度分布的凝固傳熱模型;基于凝固傳熱模型和鑄坯表面的實測溫度，建立了求解大方坯連鑄二冷段各區(qū)傳熱系數(shù)的反算模型。
　　(3)討論了二冷傳熱系數(shù)反算模型求解的收斂行為，通過比較三種不同的傳熱系數(shù)迭代增量的計

3、算方法對收斂速度的影響，可以選擇合適的計算松弛因子能夠顯著提高反算模型的求解效率。
　　(4)分析了拉速、過熱度和二冷水流密度對二冷段各區(qū)鑄坯表面對流傳熱系數(shù)的影響。隨著鑄坯表面溫度的升高，二冷傳熱系數(shù)略微降低。與拉速和過熱度相比，水流密度對二冷傳熱系數(shù)的影響最為顯著，隨著水流密度的提高，傳熱系數(shù)明顯增加。本文忽略鑄坯表面溫度的影響，對二冷段各區(qū)的傳熱系數(shù)h(W/m2·℃)和水流密度w(L/m2·min)進行了擬合并得到如下表達式

4、:zone1:h=29.953w0.699(R=0.9986)zone2:h=56.739w0.526(R=0.9990)zone3:h=87.053w0.371(R=0.9969)zone4:h=109.753w0.260(R=0.9955)zone5:h=118.218w0.209(R=0.9966)
　　(5)分別采用采用測溫法和射釘法對反算模型進行了驗證。計算溫度和實測溫度的偏差量控制在±6℃以內，偏差率小于1％;計算坯殼