鑄坯連鑄二次冷卻模型的研究與開發

梅美

摘 要：連鑄二次冷卻在連續鑄鋼過程中占有非常重要的作用，與鑄坯的質量和產量都有密切的聯系，所以二次冷卻模型越來越受到了人們的關注。隨著科學技術的不斷進步，計算機技術逐漸應用到了二次冷卻當中，為連鑄提供了很大的便利。本文將從二次冷卻的重要性出發，分析鑄坯二冷配水數學模型的建立，以及鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發。

關鍵詞：鑄坯連鑄技術 連鑄二次冷卻模型 仿真軟件

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-0-01

引言

伴隨著我國產業結構的轉型，鋼鐵工業的發展也受到了一定的影響，為了在降低生產成本的基礎上，產出更加優質的鋼材，以提高企業的經濟效益，必須要對整個生產過程進行優化，其中最先創新的就是連鑄二次冷卻的過程了，接下來我們就對此進行簡要說明。

一、連鑄二次冷卻的作用

1.縮短冷卻時間

連鑄二次冷卻對冷卻區的設備、冷卻工藝以及冷卻水等方面都有很大的改進，使其可以在很大程度上縮短鑄坯冷卻的時間，從而降低時間成本，以提高連鑄機的生產能力。此外，當前我國對于連鑄二次冷卻的技術要求非常高，可以有效地保證整個連鑄過程的安全性，從而可以盡最大可能的降低事故的發生的可能性，使機械設備能夠更加高效地運轉，達到較高的生產效率。隨著技術的發展，我國逐漸出現了多種多樣的二次冷卻模型，對于縮短冷卻時間的意義十分重大。

2.獲得良好的鑄坯質量

二次冷卻最主要的目的是形成鑄錠凝殼，這樣可以使鑄坯在離開結晶器之后，接受連續的冷卻，直到鑄坯完全凝固，從而使其獲得良好的鑄坯質量，以提高鋼材的質量，比如，連鑄二次冷卻可以在一定的溫度條件下實現彎曲、矯直等過程。而且，連鑄二次冷卻可以很好的提高冷卻效率，使鑄坯表面的溫度能夠保證均衡，而且還能夠根據不同的要求調整冷卻的溫度，這也就保證了鑄坯的質量，從而促進鋼鐵企業經濟效益的提高，使用先進的冷卻技術，對于我國鋼鐵工業的進步有很大的推動作用。

二、數學模型的建立

對于連鑄二次冷卻來說，數學模型是最常用到的，而且設計起來還是較為容易，操作過程也是比較方便快捷的，接下來，我們說明鑄坯凝固傳熱數學模型和鑄坯二冷配水數學模型這兩種模型的建立。

1.鑄坯凝固傳熱數學模型

鑄坯凝固傳熱數學模型的建立主要分為三個步驟，第一步，設立一些假定條件，即只考慮鑄坯厚度這一方向上的傳熱，對其他方面的傳熱不作過多的考慮；當生產條件變得穩定的時候，鑄坯在沿拉坯這一方向上溫度不會隨著時間而發生任何的變化；在鑄坯的整個凝固的過程當中，它的尺寸也不因任何情況而發生任何的變化；在整個鑄坯過程中，二次冷卻區在某個時間段內可以認為溫度是均勻不變的。這幾個假定條件是最為基礎的，由于它們發生變化時很少會影響到模型的計算結果，可以為整個冷卻模型的建立做鋪墊。第二步是設定初必要的初始條件和邊界條件，初始條件也就是要求結晶器中的鋼水的溫度與澆注的溫度要盡可能的保持一致，這樣才能保證冷卻過程的順利進行；邊界條件是對鑄坯表面在數值上的具體要求。第三步也就是對模型進行差分處理，以保證數學模型的準確性。

2.鑄坯二冷配水數學模型

鑄坯二冷配水數學模型的建立相對前一個模型來說要簡單很多。這一模型的建立首先要考慮到鑄坯表面的溫度和目標的溫度，并考慮將兩種溫度結合起來的控制措施。第二步，考慮在企業連鑄生產過程中的一些影響，并將其加入到模型的建立中，從而建立出完整的鑄坯二冷配水數學模型。這一模型與前一個模型相比不僅操作簡單，而且考慮到了鋼的品種、過熱度等方面的影響，最終結果也會相對比較準確，此外，它還能對整個連鑄過程的每一個時段提供適當的配水指導，并對生產過程進行適當的控制，從而保證鑄坯的質量，實現產量的提升。

除了以上這兩種模型之外，還有連鑄二次冷卻動態模型，這種模型也是非常好的二次冷卻模型，而且運用非常的方便，效果也很好，對于企業來說有很大的益處，需要對此進行一定的研究。

三、鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發

仿真軟件的開發是很有必要的，可以形象準確的測試出連鑄冷卻的結果，減少實驗導致的經濟損失，接下來對鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件開發的三個過程進行簡要的說明。

1.設計整體方案

對于鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發來說，整體方案的設計是非常重要的，能夠直接影響到連鑄二次冷卻的效果和鑄坯凝固的時間長短。整體方案的設計要特別注意以下幾點；第一，仿真軟件的功能必須要以二冷配水控制冶金制度準則作為依據，這是為了保證連鑄過程符合要求，以減少不必要的損失；第二，對于鑄坯的目標溫度要設定一定的約束條件，可以通過仿真軟件的計算而得到二次冷卻區的最佳配水的參數，從而盡可能的提高鑄坯的質量；第三，要特別注意軟件的界面，盡量保持界面的整潔，內容要明確，這樣可以有效的節約工作人員的時間，提高工作效率。

2.對軟件進行改進

之前提到的要保持軟件界面的整潔，減少沒有用的東西，除此之外，還要使軟件中的內容詳盡充實，比如，鋼的參數、配水量等都應該有明確的標注；結構層次應當合理，使工作人員可以很快的對仿真軟件有簡單的了解，而且便于操作。此外，還要根據工作人員使用之后的反饋回來的意見，對軟件進行適度的改進，或者軟件還會不可避免的出現性能不穩定，或者存在漏洞等問題，也要對此進行優化處理，以滿足廣泛的需求，節約時間成本。

3.對計算進行優化

在仿真軟件當中，一定會設置各種各樣的計算公式，以便于連鑄二次冷卻的順利進行，但是不得不說的是，由于軟件的特殊性，在使用過程中必然會出現一些問題，比如，閃退、反應慢等，這些雖然是由軟件不夠穩定而造成的，但是，計算過程在其中也起著重要的作用，所以，針對這些情況，我們可以做的就是對計算進行合理的優化，即將計算過程做的更加簡便，減少軟件的計算時的反應時間，從而使軟件能夠正常運行，這也是對連鑄二次冷卻過程的優化措施之一。

結語

本文將從連鑄二次冷卻的重要作用出發，簡述了鑄坯二冷配水數學模型的建立方法，并說明了鑄坯連鑄二次冷卻仿真軟件的開發，為鑄坯連鑄的發展打下基礎。以上是根據本人多年鑄坯連鑄的研究經驗總結而成的，若有任何不妥當的地方，望各位同仁及時提出，并批評指正。

參考文獻

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