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![第3章 凝固过程的传热[23页]](https://uimg.taocdn.com/0059e3a9294ac850ad02de80d4d8d15abe2300f6.webp)
连铸坯凝固与传热连铸过程中铸坯的凝固和传热是连铸设备设计工艺、工艺控制和质量控制的基础，是连铸工作必须掌握的知识。
第1节连铸坯凝固传热的特点钢液在连铸过程中的凝固是一个热量释放和传递的过程，有两个特点。
*在运动（动态）过程中凝固放热*在不同时期散热和传热的方式是不同的一、连铸坯的凝固过程实质上是一个传热的过程。
钢液在转变成固态过程中是分为几个过程。
热量Q包括：1．过热：从浇注温度T C冷却到液相线温度T L放出的热量，C1(T C-T L）;2．潜热：从液相线温度T L冷却至固相线温度T S放出的热量以L f表示；3．显热：从固相线温度T S冷却到环境温度To放出的热量C S(Y S-T O);大约有1/3的热量是从液态→固态放出的, 而其余热量是完全凝固后冷却放出的。
连铸过程中钢液凝固可分三个传热冷却区。
*一次冷却区：形成足够厚度的坯壳以保证铸坯出结晶器不漏钢。
*二次冷却区：使铸坯完全凝固。
*三次冷却区：空冷区。
从热平衡来看*钢水结晶器→二冷区→空冷区大约有60%的热量放出来，铸坯才能完全凝固。
这部分热量放出的速度决定了铸机的生产率和铸坯的质量。
*铸坯切割后还有40%热量要放出来，为了利用这部分热量，节约能源，采用热装直轧或连浇连轧工艺。
二钢热凝固过程是液体转变固体的加工过程凝固是发生在铸坯传热过程中的主要现象，铸坯在运动过程中凝固，实质是固——液交界面潜热的释放和传递过程。
1．凝固温度区间（T L-T S）将液体转变成固体加工过程。
这时在固——液交界面有个脆性区，其强度σ=0；收缩率ψ=0。
极易在此区产生裂纹，因此称裂纹敏感区。
固——液界面糊状区。
晶体强度和塑性都非低或称临界强度，如这时受到外力作用。
如热应力，鼓肚应力，矫直力等超上述临界值（ó为1-3N/mm2,由应变到断裂的临界应变为0.2-0.4%）产生裂纹和偏析裂纹。
2．在二冷区受喷水冷却时在这个区已凝固坯壳不断进行线收缩和坯壳温度分布不均匀性及坯壳鼓胀和夹辊不完全对中等原因，是坯壳受到机械和热应力的作用（有时是反复的）也易使铸坯产生裂纹。
连铸坯的凝固与传热过程研究作者：肖强来源：《中国新技术新产品》2012年第19期摘要：凝固过程实质是传热过程，钢水的凝固实际上是一个强制冷却、加速钢液传热的过程。
钢水从结晶器开始凝固，使铸坯形成均匀且具有一定厚度的坯壳，保证足够的强度。
凝固过程是在凝固温度区间液体转变为固体的加工过程，已凝固坯壳的冷却是经历形变“热处理”过程。
关键词：凝固；结晶器；二冷系统；传热中图分类号：TF77 文献标识码：A二、结晶器冷却1结晶器的热交换结晶器是一个非常强的热交换器，结晶器内坯壳厚度的生长取决于钢水向结晶器冷却水的传热速率，而传热速率又受到整个过程所需克服的热阻影响，热阻包括：（1）钢水与坯壳界面的对流传热；（2）凝固壳本身的传导传热；（3）坯壳与铜管界面的热阻，坯壳26%、气隙71%、铜管壁1%。
气隙起到决定性作用。
坯壳厚度与凝固时间成平方根关系；（4）结晶器铜壁的热传导；（5）冷却水与结晶器铜管壁的热传导。
2铸坯在结晶器内的凝固可用平方根公式计算3结晶器长度的确定确定结晶器长度的主要依据是铸坯出结晶器下口时的坯壳最小厚度。
若坯壳过薄，铸坯就会出现鼓肚变形，甚至拉漏。
对于大断面铸坯，要求坯壳厚度大于15mm；小断面铸坯为8～10mm。
结晶器长度一般在700～900 比较合适；但也有1200mm长的；现在大多数倾向于把结晶器长度增加到900mm，以适应高拉速的需要。
理论计算表明，结晶器热量的50%是从上部导出的，结晶器下部只起到支持作用；因而过长的结晶器无益于坯壳的增厚，所以没有必要选用过长的结晶器。
4结晶器的倒锥度5影响结晶器传热的因素（1）坯壳、坯壳与结晶器壁之间气隙、结晶器壁、结晶器与冷却水间界面。
（2）设计参数对结晶器传热的影响结晶器锥度、结晶器长度、结晶器内表面形状、结晶器材质、结晶器壁厚度。
（3）操作工艺对结晶器传热的影响：拉速、过热度、结晶器润滑剂、结晶器冷却水流速和温度.三、二冷区冷却1 在二冷区内铸坯的冷却情况与在结晶器内有很大的不同在二冷区，主要的散热方式是表面喷水强制冷却。
单位：授课人培训名称：铸坯的凝固理论铸坯的凝固理论培训讲义培训目的：增强拉钢工和主控工对铸坯凝固过程的了解，掌握铸坯凝固过程的传热特性，提高拉钢工和主控工在铸坯质量控制方面的理论知识和操作技能。
培训对象：拉钢工、主控工培训内容：一、连铸坯凝固与传热特点1、连铸坯凝固过程实质是热量传递过程2、连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度区间把液体转变为固体的加工过程3、铸坯凝固是分阶段的凝固过程二、结晶器传热机制和热流特点1、结晶器传热机制2、结晶器热流三、二冷区的凝固与传热四、连铸坯凝固结构1、连铸坯低倍结构特征2、低倍结构模型3、连铸坯结构的控制4、控制措施5、连铸坯凝固冷却的冶金准则培训时间：4月17、18日9：00-11：00培训地点：车间会议室铸坯的凝固理论一、连铸坯凝固与传热特点1、连铸坯凝固过程实质是热量传递过程过热；浇注温度TC→液相线温度TL潜热；液相线温度TL →固相线温度TS显热；固相线温度TS →环境温度TO对低碳钢，浇注温度一般控制在1540℃左右，总热量为：1386kJ/kg；过热：25.2kJ/kg，在总热量中占2%；潜热：268kJ/kg，占19%；显热：1092kJ/kg，占79%。
由此认为：钢水在连铸机中的凝固是一个热量释放和传递的过程。
2、连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度区间把液体转变为固体的加工过程凝固脆化区：TRN为强度σ=0的温度，零强度温度；TDN为断面收缩率ψ=0的温度，零塑性温度。
温度区间存在裂纹敏感区。
固-液交界面的糊状区可认为是裂纹敏感区。
当作用于凝固坯壳的外部应力（热应力、鼓肚力、矫直力）使其变形超过临界值，产生偏析线裂纹。
3、铸坯凝固是分阶段的凝固过程一次冷却区；（结晶器）二次冷却区；（喷水加速冷却）三次冷却区；（向空气中辐射）切割前：819kJ/kg（84，462，273）切割后：567kJ/kg在连铸——连轧生产模式时（铸坯热装），铸坯切后大约剩余40%的热量。
铸坯凝固传热模型的研究连铸过程是一个连续的散热过程，在这个过程中，只有建立准确的铸坯凝固传热数学模型，才能模拟铸坯的凝固过程，对不同冷却段的铸坯的表面温度进行预测，从而帮助建立更为可控和准确的二冷配水制度，提高铸坯质量。
文章从传热、钢水流动和凝固三个阶段建立起铸坯的冷却凝固传热数学模型，弥补了单纯根据传热现象建立凝固传热数学模型的不足之处，使模型更为准确地预测铸坯的表面温度。
标签：铸坯凝固传热数学模型；传热；钢水流动；凝固连铸过程是将液态钢变为固态钢的过程，在这个过程中，钢水的固态化是散发了大量的热量实现的，且连铸过程是一个连续的非线性过程，因此，建立准确的铸坯凝固过程数学模型对铸坯冷却控制，提高铸坯质量都是很重要的。
目前常用的铸坯凝固传热数学模型大多是根据铸坯的凝固传热过程建立的偏微分方程，然后根据一定的初始条件和边界条件采用有限差分法对其进行求解。
但是在实际应用中这种方法由于没有考虑钢液液芯中钢水的对流散热问题而使建立的数学模型不能准确地描述铸坯的凝固过程，也不能准确地预测铸坯的表面温度。
因此，如何补偿液相区和两相区中钢水的对流散热就成为建立铸坯凝固传热数学模型中急需解决的一个关键问题。
在本文中综合考虑了铸坯在凝固过程中存在的传热、流动和凝固三种现象，建立起能够准确描述铸坯凝固传热过程的铸坯凝固传热数学模型。
1 铸坯凝固传热数学模型为了便于分析，方坯凝固传热数学模型的假设条件进行如下设定：（1）只考虑铸坯厚度方向的传热，忽略宽度和拉坯方向的传热；（2）在沿拉坯方向上铸坯内各点温度处于非稳态；（3）钢的密度ρ和热熔C等效为常数，固定不变；（4）液相温度和固相温度固定不变；（5）铸坯在二冷区的同一个冷却段内被认为是冷却均匀的；（6）对二冷区拉辊与铸坯的接触传热和铸坯自身的辐射传热忽略不计。
基于上述假设条件，建立铸坯的凝固传热偏微分方程如下：为了简化方程，设对应于i=1，2，3，si分别表示x，y和z方向上的拉速u，v，w；Ci分别表示x，y和z坐标方向，该方程可以写为：式中，ρ表示钢液密度；C表示比热容；T表示温度；x，y和t分别表示铸坯宽度方向、厚度方向和凝固时间；S表示由凝固潜热引起的热流，其计算如下：式中，Lt为凝固潜热，δ=δ（t）为凝固壳厚度，它与铸坯温度场密切相关。
第一章连铸坯凝固传热与凝固方式1. 客观题（40题）（1）连铸坯在凝固传热过程中下面那些特点的描述是正确的呢？①大传热量；②在运动中传热；③在外力作用下传热；④伴随固态下相变；（2）连铸坯凝固传热过程中下面哪一种提法是不对的？①释放全部的过热量；②释放全部的凝固潜热；③释放全部的显热；（3）连铸坯结晶器凝固传热过程下面哪一种分析是正确的？①结晶器凝固传热过程中90%以上热量是通过结晶器的冷却水带走的；②结晶器凝固传热过程中30%以上热量是通过结晶器液面释放的；（4）连铸坯在结晶器凝固传热过程中下面的传热顺序哪一种分析是正确的？①钢水→坯壳→气隙→渣层→结晶器铜壁→冷却水；②钢水→坯壳→渣层→气隙→结晶器铜壁→冷却水；（5）高碳钢和低碳钢相比，在结晶器凝固过程中，哪一种钢形成的气隙大一点？①低碳钢大一点；②高碳钢大一点；（6）相同的结晶器水量与拉速，高碳钢和低碳钢在连铸工艺过程中，结晶器的进出水温差哪一个高？①高碳钢高；②低碳钢高；（7）一般情况下亚包晶钢连铸时结晶器冷却强度大好？还是小好？①冷却强度大好；②冷却强度小好；（8）亚包晶钢与高碳钢相比连铸时铸坯表面的渣层厚度哪一种钢的厚？①亚包晶钢比高碳钢渣层厚；②高碳钢比亚包晶钢渣层厚；（9）高碳钢和低碳钢相比连铸时结晶器内凝固时气隙小、坯壳较厚、拉坯阻力大，要注意使用旧结晶器，稳定拉速，论述是否正确？①论述正确；②论述不正确；（10）连铸坯在结晶器凝固传热过程中遇到的热阻下面指出的哪一种最大？①渣层的热阻；②气隙的热阻；③坯壳的热阻；（11）当钢种确定结晶器的换热强度下面的分析哪几种是正确的？①进出水温差越大换热强度越大；②拉速越快换热强度越大；③过热度越高换热强度越大；④液面波动约大换热强度越大；（12）方坯结晶器传热与板坯结晶器传热有什么不同，下面分析哪一种是正确的？①方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，扳坯结晶器宽面更容易不均匀；②方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，方坯结晶器换热强度更大；③方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，板坯结晶器的液面释放热量更大；（13）连铸坯二冷区传热方式以下哪几种是正确的？①对流传热方式；②辐射传热方式；③传导传热方式；④等离子传热；（14）连铸坯二冷区的长度是指下面哪一种说法？①从结晶器出口到进拉矫机的长度；②从结晶器出口到铸坯切割点的长度；③从结晶器出口到二冷墙的长度；（15）方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是下面哪一种叙述？①方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是方坯主要是只有对流传热；②方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是板坯只有传导传热；③方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是它们的传热强度不同；（16）方坯二冷区传热最主要的形式是是对流传热与辐射传热，此种论述是否正确？①正确；②不正确；（17）二冷传热过程中铸坯的表面温度对传热过程中的换热系数的影响是下面哪一种叙述？①铸坯的表面温度越高换热系数越大；②铸坯的表面温度越低换热系数越小；③换热系数随铸坯的表面温度的降低而升高；（18）二冷区的水流密度越高传热过程中的换热系数越大此种论述是否正确？①正确；②不正确；（19）连铸坯凝固传热模型中的换热系数的取值一般来说都可以依据推荐值确定，不会影响它的准确性和实用性？判断对错？①对；②错；（20）修正铸坯凝固传热模型中的换热系数的方法下面那几种是不正确的？①铸坯表面温度测量方法；②射钉测量坯壳厚度方法；③铸坯液芯长度测量方法；④铸坯表面硬度测量方法；⑤铸坯磁性测量方法；（21）金属凝固动态曲线是把凝固体的断面上不同位置的点在不同时间达到相同温度的点的连线，此种叙述是否准确？①不准确；②准确；（22）金属凝固动态曲线的绘制方法，下面哪一种是正确的？①用测温仪表在金属凝固过程中直接测量获得；②用凝固传热模型计算获得；③用测温仪表在金属凝固过程中直接测量获得断面上不同位置的点随时间变化曲线，然后参照断面上不同位置点随时间变化曲线绘制而获得；（23）用合金凝固动态曲线可以直接分析合金凝固过程的质量，此种说法对吗？①对；②不对；（24）金属凝固动态曲线是由液相边界线和固相边界线组成的，参照它可以分析金属凝固过程，判断凝固方式，该论述是否正确？①正确；②不正确；（25）连铸坯的凝固方式有下面哪几种？①逐层凝固方式；②快速凝固方式；③中间凝固方式；④体积凝固方式；（26）决定连铸坯的凝固方式的主要因素下面哪一种表述是错误的？①钢的成分；②凝固过程断面的液相厚度；③凝固过程断面的温度梯度；（27）高碳钢在连铸工艺过程中容易出现逐层凝固方式，形成发达的柱状晶，该结论是否正确？①结论正确；②结论不正确；（28）低碳钢在连铸工艺过程中容易出现逐层凝固方式，形成发达的柱状晶，该论述是否正确？①论述正确；②论述不正确；（29）连铸坯在凝固过程中出现“小铸锭”凝固，是产生铸坯中心缺陷的重要因素，产生“小铸锭”凝固的原因，下面哪一种分析是正确的？①拉速不稳定，二冷不均匀；②结晶焕热过强；③钢的过热度不稳定；（30）铸坯中心产生集中缩孔缺陷的主要原因是下面哪一种分析？①逐层凝固，且形成发达的柱状晶；②发达的枝晶所形成；③粗大的等轴晶所形成；（31）在连铸工艺过程中调整铸坯凝固方式的方法是改变钢的成分，论述是否正确？①论述正确；②论述不正确；（32）在连铸中尽量采取一切措施使铸坯形成体积凝固，不出现中心缩孔，全面提高铸坯质量，论述正确吗？①论述正确；②论述不正确；（33）钢的高温塑性曲线是由哪两条曲线组成的？①钢在不同温度下的拉伸曲线；②钢在不同温度下的强度曲线；③钢在不同温度下的塑性曲线；（34）钢的高温塑性曲线在连铸工艺中的最主要的用途是什么？①确定铸坯进拉矫机的温度；②确定铸坯的拉速；③确定二冷水量；（35）钢的高温塑性曲线是如何获得的，下面哪一种结论是对的？①是模型计算获得；②实验测试获得；③经验积累获得；（36）连铸坯凝固速度是由中间包钢水温度、拉速和二冷水量决定的，论述是否正确？①论述不正确；②论述正确；（37）适当降低浇铸温度铸坯凝固速度是增加还是减小？①凝固速度减小；②凝固速度增加；（38）结晶器电磁搅拌对铸坯凝固速度的影响是下面哪一种结论？①凝固速度减小；②凝固速度增加；③凝固速度不变；（39）一般来说普碳钢连铸坯的凝固速度比合金钢铸坯的凝固速度要快，结论是否正确？①结论不正确；②结论正确；（40）两个钢种比较，甲钢种凝固潜热高，乙钢种低，在连铸时哪一个工艺方案适合甲钢种？①低过热度，慢拉速；①低过热度，快拉速；②高过热度，慢拉速；2．主观题（25题）（1）连铸坯凝固传热有什么特点?（2）如何理解连铸坯在运动中传热、在运动中凝固？（3）连铸坯凝固传热过程中释放全部的过热量、全部的凝固潜热、部分的显热其中哪一部分热量释放时间最长，为什么？（4）说明结晶器的传热机构为什么是复杂的？（5）影响结晶器传热有哪些主要因素?（6）结晶器传热过程中最大的热阻是哪一部分？为什么？（7）在结晶器内部上中下不同阶段传热机构有什么不同？（8）影响连铸坯二冷区传热有哪些主要因素?（9）板坯凝固传热与方坯相比最主要的不同特点是什么？（10）影响铸坯凝固传热模型中的换热系数有什么主要因素？（11）为什么要修正连铸坯凝固传热模型中的换热系数？（12）简述射钉方法是如何确定坯壳厚度的？（13）金属凝固动态曲线的主要用途是什么？（14）决定连铸坯的凝固方式的主要因素是什么？（15）在连铸工艺过程中高碳钢容易出现什么凝固方式？为什么？（16）高碳钢连铸工艺过程中铸坯容易出现什么缺陷？（17）什么钢种在连铸工艺中容易以逐层凝固方式进行？对铸坯质量的主要影响是什么? （18）对于某一限定的钢种在连铸工艺中如何调整其凝固方式？（19）举例说明钢的高温塑性曲线是由哪两条曲线组成的？分析其应用价值？（20）钢的高温塑性曲线在连铸工艺中的最主要的用途是什么？（21）连铸工艺过程中凝固传热最主要的冶金原则是什么？（22）写出连铸坯凝固速度的表达式，并说明各符号的物理意义是什么？（23）适当降低浇注温度对铸坯凝固速度的影响是什么？为什么？（24）为什么增加二冷强度对提高铸坯凝固速度的影响是有限的？（25）铸坯到空冷区后虽然没有水冷但凝固速度会加快，为什么？【答案】1. 客观题（40题）（1）连铸坯在凝固传热过程中下面那些特点的描述是正确的呢？①大传热量；（√）②在运动中传热；（√）③在外力作用下传热；（√）④伴随固态下相变；（√）（2）连铸坯凝固传热过程中下面哪一种提法是不对的？①释放全部的过热量；②释放全部的凝固潜热；③释放全部的显热；（√）（3）连铸坯结晶器凝固传热过程下面哪一种分析是正确的？①结晶器凝固传热过程中90%以上热量是通过结晶器的冷却水带走的；（√）②结晶器凝固传热过程中30%以上热量是通过结晶器液面释放的；（4）连铸坯在结晶器凝固传热过程中下面的传热顺序哪一种分析是正确的？①钢水→坯壳→气隙→渣层→结晶器铜壁→冷却水；②钢水→坯壳→渣层→气隙→结晶器铜壁→冷却水；（√）（5）高碳钢和低碳钢相比，在结晶器凝固过程中，哪一种钢形成的气隙大一点？①低碳钢大一点；（√）②高碳钢大一点；（6）相同的结晶器水量与拉速，高碳钢和低碳钢在连铸工艺过程中，结晶器的进出水温差哪一个高？①高碳钢高；（√）②低碳钢高；（7）一般情况下亚包晶钢连铸时结晶器冷却强度大好？还是小好？①冷却强度大好；②冷却强度小好；（√）（8）亚包晶钢与高碳钢相比连铸时铸坯表面的渣层厚度哪一种钢的厚？①亚包晶钢比高碳钢渣层厚；（√）②高碳钢比亚包晶钢渣层厚；（9）高碳钢和低碳钢相比连铸时结晶器内凝固时气隙小、坯壳较厚、拉坯阻力大，要注意使用旧结晶器，稳定拉速，论述是否正确？①论述正确；（√）②论述不正确；（10）连铸坯在结晶器凝固传热过程中遇到的热阻下面指出的哪一种最大？①渣层的热阻；②气隙的热阻；（√）③坯壳的热阻；（11）当钢种确定结晶器的换热强度下面的分析哪几种是正确的？①进出水温差越大换热强度越大；（√）②拉速越快换热强度越大；（√）③过热度越高换热强度越大；（√）④液面波动约大换热强度越大；（12）方坯结晶器传热与板坯结晶器传热有什么不同，下面分析哪一种是正确的？①方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，扳坯结晶器宽面更容易不均匀；（√）②方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，方坯结晶器换热强度更大；③方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，板坯结晶器的液面释放热量更大；（13）连铸坯二冷区传热方式以下哪几种是正确的？①对流传热方式；（√）②辐射传热方式；（√）③传导传热方式；（√）④等离子传热；（14）连铸坯二冷区的长度是指下面哪一种说法？①从结晶器出口到进拉矫机的长度；（√）②从结晶器出口到铸坯切割点的长度；③从结晶器出口到二冷墙的长度；（15）方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是下面哪一种叙述？①方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是方坯主要是只有对流传热；②方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是板坯只有传导传热；③方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是它们的传热强度不同；（√）（16）方坯二冷区传热最主要的形式是是对流传热与辐射传热，此种论述是否正确？①正确；（√）②不正确；（17）二冷传热过程中铸坯的表面温度对传热过程中的换热系数的影响是下面哪一种叙述？①铸坯的表面温度越高换热系数越大；②铸坯的表面温度越低换热系数越小；③换热系数随铸坯的表面温度的降低而升高；（√）（18）二冷区的水流密度越高传热过程中的换热系数越大此种论述是否正确？①正确；（√）②不正确；（19）连铸坯凝固传热模型中的换热系数的取值一般来说都可以依据推荐值确定，不会影响它的准确性和实用性？判断对错？①对；②错；（√）（20）修正铸坯凝固传热模型中的换热系数的方法下面那几种是不正确的？①铸坯表面温度测量方法；②射钉测量坯壳厚度方法；③铸坯液芯长度测量方法；④铸坯表面硬度测量方法；（√）⑤铸坯磁性测量方法；（√）（21）金属凝固动态曲线是把凝固体的断面上不同位置的点在不同时间达到相同温度的点的连线，此种叙述是否准确？①不准确；②准确；（√）（22）金属凝固动态曲线的绘制方法，下面哪一种是正确的？①用测温仪表在金属凝固过程中直接测量获得；②用凝固传热模型计算获得；③用测温仪表在金属凝固过程中直接测量获得断面上不同位置的点随时间变化曲线，然后参照断面上不同位置点随时间变化曲线绘制而获得；（√）（23）用合金凝固动态曲线可以直接分析合金凝固过程的质量，此种说法对吗？①对；（√）②不对；（24）金属凝固动态曲线是由液相边界线和固相边界线组成的，参照它可以分析金属凝固过程，判断凝固方式，该论述是否正确？①正确；（√）②不正确；（25）连铸坯的凝固方式有下面哪几种？①逐层凝固方式；（√）②快速凝固方式；③中间凝固方式；（√）④体积凝固方式；（√）（26）决定连铸坯的凝固方式的主要因素下面哪一种表述是错误的？①钢的成分；②凝固过程断面的液相厚度；（√）③凝固过程断面的温度梯度；（27）高碳钢在连铸工艺过程中容易出现逐层凝固方式，形成发达的柱状晶，该结论是否正确？①结论正确；②结论不正确；（√）（28）低碳钢在连铸工艺过程中容易出现逐层凝固方式，形成发达的柱状晶，该论述是否正确？①论述正确；（√）②论述不正确；（29）连铸坯在凝固过程中出现“小铸锭”凝固，是产生铸坯中心缺陷的重要因素，产生“小铸锭”凝固的原因，下面哪一种分析是正确的？①拉速不稳定，二冷不均匀；（√）②结晶焕热过强；③钢的过热度不稳定；（30）铸坯中心产生集中缩孔缺陷的主要原因是下面哪一种分析？①逐层凝固，且形成发达的柱状晶；（√）②发达的枝晶所形成；④粗大的等轴晶所形成；（31）在连铸工艺过程中调整铸坯凝固方式的方法是改变钢的成分，论述是否正确？③论述正确；④论述不正确；（√）（32）在连铸中尽量采取一切措施使铸坯形成体积凝固，不出现中心缩孔，全面提高铸坯质量，论述正确吗？③论述正确；④论述不正确；（√）（33）钢的高温塑性曲线是由哪两条曲线组成的？④钢在不同温度下的拉伸曲线；⑤钢在不同温度下的强度曲线；（√）⑥钢在不同温度下的塑性曲线；（√）（34）钢的高温塑性曲线在连铸工艺中的最主要的用途是什么？④确定铸坯进拉矫机的温度；（√）⑤确定铸坯的拉速；⑥确定二冷水量；（35）钢的高温塑性曲线是如何获得的，下面哪一种结论是对的？①是模型计算获得；②实验测试获得；（√）③经验积累获得；（36）连铸坯凝固速度是由中间包钢水温度、拉速和二冷水量决定的，论述是否正确？③论述不正确；④论述正确；（√）（37）适当降低浇铸温度铸坯凝固速度是增加还是减小？③凝固速度减小；④凝固速度增加；（√）（38）结晶器电磁搅拌对铸坯凝固速度的影响是下面哪一种结论？④凝固速度减小；⑤凝固速度增加；（√）⑥凝固速度不变；（39）一般来说普碳钢连铸坯的凝固速度比合金钢铸坯的凝固速度要快，结论是否正确？③结论不正确；④结论正确；（√）（40）两个钢种比较，甲钢种凝固潜热高，乙钢种低，在连铸时哪一个工艺方案适合甲钢种？③低过热度，慢拉速；（√）④低过热度，快拉速；⑤高过热度，慢拉速；2．主观题（25题）（1）连铸坯凝固传热有什么特点?答：铸坯一般是在较短的时间凝固完成；凝固过程中，大传热量，运动中传热，在外力作用下传热；先凝固的固相还伴随相变热处理过程；（2）如何理解连铸坯在运动中传热、在运动中凝固？答：连铸坯，首先就是在一定的拉速下边运动边凝固；另外，铸坯在凝固时里面的液相一直存在着运动；（3）连铸坯凝固传热过程中释放全部的过热量、全部的凝固潜热、部分的显热其中哪一部分热量释放时间最长，为什么？答：连铸坯凝固传热过程中释放全部的凝固潜热时间最长，原因从凝固开始，释放全部的凝固潜热既凝固结束；（4）说明结晶器的传热机构为什么是复杂的？答：首先钢水在结晶器内凝固从里向外传热要经过多种介质：钢水→坯壳→渣层→气隙→结晶器铜壁→冷却水；这些介质由结晶器上部、中部、下部都很大变化；因此，结晶器的传热机构是复杂的；（5）影响结晶器传热有哪些主要因素?答：结晶器冷却强度；结晶器的倒锥度；渣层厚度；钢的收缩形成的气隙；（6）结晶器传热过程中最大的热阻是哪一部分？为什么？答：钢的收缩形成的气隙的热阻最大，气隙是绝热的；（7）在结晶器内部上中下不同阶段传热机构有什么不同？答：钢水→坯壳→渣层→气隙→结晶器铜壁→冷却水；坯壳、渣层、气隙，从结晶器内部上中下逐渐增加；（8）影响连铸坯二冷区传热有哪些主要因素?答：有效区长度；铸坯表面温度；水量密度、气化及分布；冷却形式；二冷的流通情况；（9）板坯凝固传热与方坯相比最主要的不同特点是什么？答：主要在二冷区，板坯凝固传热与方坯相比辊子接触的传导传热大，辐射传热小；（10）影响铸坯凝固传热模型中的换热系数有什么主要因素？答：水流密度；铸坯表面温度；二冷段长度；水嘴形式；工艺条件；（11）为什么要修正连铸坯凝固传热模型中的换热系数？答：换热系数受诸多因素影响；每台铸机各有不同；模型应用需要比较准确；一定要修正；（12）简述射钉方法是如何确定坯壳厚度的？答：射钉上带硫化亚铁；利用射钉抢打入正在凝固的铸坯；铸坯凝固后将射钉刨开做成试样；对试样制作硫印；通过分析硫化亚铁的扩散判定射钉时铸坯的坯壳厚度；（13）金属凝固动态曲线的主要用途是什么？答：确定凝固区的宽窄；确定凝固方式；分析凝固过程；（14）决定连铸坯的凝固方式的主要因素是什么？答：钢种成分；断面温度分布；（15）在连铸工艺过程中高碳钢容易出现什么凝固方式？为什么？答：体积凝固方式；凝固温度范围大；断面温度分布容易平缓；（16）高碳钢连铸工艺过程中铸坯容易出现什么缺陷？答：由于容易出现体积凝固方式；中心疏松、偏析；（17）什么钢种在连铸工艺中容易以逐层凝固方式进行？对铸坯质量的主要影响是什么?答：低碳钢；强冷；中心缩孔、裂纹、偏析；（18）对于某一限定的钢种在连铸工艺中如何调整其凝固方式？答：主要是调整二冷强度；钢水的运动；（19）举例说明钢的高温塑性曲线是由哪两条曲线组成的？分析其应用价值？答：钢在不同温度下强度曲线；钢在不同温度下塑性曲线；确定连铸工艺；（20）钢的高温塑性曲线在连铸工艺中的最主要的用途是什么？答：确定铸坯进拉矫机的温度；塑性好大变形不出缺陷；（21）连铸工艺过程中凝固传热最主要的冶金原则是什么？答：温度逐渐降低；回温小于120℃/米；温降200℃/米；进拉矫机是塑性最好温度；（22）写出连铸坯凝固速度的表达式，并说明各符号的物理意义是什么？答： 混合导热系数；钢的密度；潜热；固相温度梯度；液相温度梯度；（23）适当降低浇注温度对铸坯凝固速度的影响是什么？为什么？ ()()L S L S L L S S G G L L G G R λλρλρλλ≈-=-=;答：凝固速度增加；液相温度梯度减小；（24）为什么增加二冷强度对提高铸坯凝固速度的影响是有限的？答：坯壳增厚；增加二冷强度固相温度梯度不是逐渐增加；（25）铸坯到空冷区后虽然没有水冷但凝固速度会加快，为什么？答：铸坯到空冷区后液相温度梯度迅速减小；第二章连铸坯凝固过程的非自发形核1. 客观题（16题）（1）金属在凝固过程中自发形核理论的要点哪一描述是正确的？①一定要有过冷度；②在形核中有传热；③体系自由能降低；（2）金属凝固时自发形核功是什么提供的，下面哪一种提法是不对的？①金属内部的能量起伏；②金属的凝固潜热；③显热的释放；（3）自发形核在实际金属凝固过程是不可能的，下面哪种分析是正确的？①实际金属不可能非常纯净，在凝固过程中杂质要起作用；②计算表明实际金属自发形核需要的过冷度非常大；③实际金属熔点高；（4）自发形核半径与非自发形核半径相比，哪一个大？①自发形核半径；②非自发形核半径；③一样大；（5）一般来说，纯金属与合金相比在凝固过程中形核能力哪一种强？①合金强；②纯金属强；（6）铸锭工艺与连铸工艺相比，在凝固过程形核时哪一种工艺形核功大？①铸锭工艺形核功大；②连铸工艺形核功大；（7）亚包晶钢在凝固时形核过程的最大特点是两次形核，分析是否正确？①分析正确；②分析不正确；（8）金属在凝固过程中形核速率与形核功关系，下面那一种分析是正确的？①形核功大形核速率小；②形核功大形核速率大；（9）金属在凝固过程中形核功与过冷度关系，下面那一种分析是不正确的？①过冷度大形核功小；②过冷度大形核功大；③过冷度小形核功不变；（10）金属在凝固过程中随着过冷度增加原子激活能不断增加，形核速率降低，当过冷度大到一定数值时形核速率为零，即金属凝固过程变成非晶凝固，分析是否正确？①分析不正确；②分析正确；（11）依据金属凝固的形核理论，制备非晶态金属下面哪些工艺是正确的？①利用某种工艺措施增加金属原子的激活能；②实现大过冷度的工艺；③提高金属的过热度；（12）结晶器电磁搅拌是增加铸坯凝固过程非自发形核的好办法，下面哪一种分析是正确的？①电磁搅拌促进钢水流动，模拟低温浇注，使流动冲断枝晶作为晶核；②电磁搅拌的电离促进了非自发形核；（13）结晶器内增加非自发形核的方法，下面哪些工艺是可行的？①利用微量元素在结晶器内对钢水进行处理；②直接加入接近钢成分的碎铁粉；③通过保护渣对钢水进行变质处理；（14）固体金属料连续不断喂入结晶器，不但可以增加非自发核心，还可以提高铸坯内部质量，此种工艺可行吗？①此种工艺不可行；②此种工艺可行；③此种工艺有待进一步试验；（15）强成分过冷元素在连铸凝固过程的主要作用，下面哪些分析是正确的？①加入钢水后不能改变钢的成分；②加入钢水后能改变钢的凝固过程；③加入钢水后在凝固界面前沿增加成分过冷度；（16）共晶合金在凝固时形核过程“搭桥”机理的依据是下面哪些分析？。
