攀钢板坯连铸二冷配水模型的开发与应用

《特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺的研究》篇一一、引言随着钢铁工业的快速发展，特厚矩形坯连铸机作为钢铁生产中的重要设备，其生产效率和产品质量直接影响到整个钢铁企业的经济效益。

二冷配水工艺作为连铸机的重要环节，对于提高铸坯质量、减少废品率具有关键作用。

本文将重点研究特厚矩形坯连铸机的二冷配水工艺，旨在通过深入研究和优化该工艺，进一步提高铸坯质量和生产效率。

二、特厚矩形坯连铸机概述特厚矩形坯连铸机是钢铁生产中用于生产特厚矩形坯的重要设备。

其工作原理是通过高温熔融的钢水在结晶器中凝固成坯壳，然后经过二次冷却、三次冷却等过程，最终形成所需的特厚矩形坯。

其中，二冷配水工艺是连铸机的重要环节，对铸坯的质量和尺寸精度具有重要影响。

三、二冷配水工艺现状及问题目前，特厚矩形坯连铸机的二冷配水工艺主要采用喷水冷却方式。

然而，在实际生产过程中，存在以下问题：1. 配水不均匀：由于喷嘴布置不合理、水流分布不均等原因，导致铸坯在二冷区冷却不均匀，容易造成铸坯变形、裂纹等质量问题。

2. 配水系统维护困难：喷嘴易堵塞、磨损，导致配水效果下降，影响铸坯质量。

3. 能源浪费：喷水冷却需要消耗大量水资源和电能，存在能源浪费问题。

四、二冷配水工艺优化措施针对上述问题，本文提出以下二冷配水工艺优化措施：1. 优化喷嘴布置：通过优化喷嘴的布局和角度，确保水流在二冷区均匀分布，避免铸坯冷却不均的问题。

2. 引入智能配水系统：通过引入智能控制系统，实现二冷配水的自动调节和优化，提高配水系统的稳定性和可靠性。

3. 优化水质处理：对水质进行优化处理，减少喷嘴堵塞和磨损，延长喷嘴使用寿命，提高配水效果。

4. 节能减排：通过改进冷却水的循环利用，减少水资源和电能的消耗，实现节能减排。

五、结论通过对特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺的研究和优化，可以显著提高铸坯的质量和尺寸精度，降低废品率。

同时，优化措施的实施还可以减少能源消耗和环境污染，实现钢铁生产的可持续发展。

连铸二冷配水工艺技术北京科技大学冶金工程研究院 刘建华liujianhua@主要内容1 二冷控制的重要性 2 铸坯凝固传热模型 3 二冷配水原理及方法简介 4 连铸二冷动态配水系统1. 二冷控制的重要性 出结晶器的连铸坯凝固坯壳厚度仅有8～15mm， 铸坯的中心仍为液态钢水 为使铸坯快速凝固及实行顺利拉坯，结晶器之后 设置二次冷却装置，在该区域铸坯的凝固坯壳厚 度继续增加； 铸坯在二次冷却区中可能经受弯曲、矫直的变化， 同时液态钢水的大部分（或全部）发生凝固。

1. 二冷控制的重要性生产普钢为主向生产优钢、品种钢、特钢转变， 对连铸机的二冷控制要求也越来越高必须根据钢种、浇注断面、浇注温度、拉坯 速度和铸机几何尺寸等参数来制定连铸机二冷区合 适的冷却制度。

提高配水计算的适时性、可靠性，优化二冷控制1. 二冷控制的重要性1.1 二次冷却对铸坯质量的影响各段之间的冷却不均匀，导致铸坯表面温度呈现 周期性的回升导致凝固壳发生反复相变，是铸坯皮下裂纹 形成的原因。

1.1 二次冷却对铸坯质量的影响回温引起坯壳膨胀 当施加到凝固前沿的张应力超过钢的高温允许强度和临界应变时，铸坯表面和中心之间就会出现中间裂纹。

粗大纵裂纹较细小的纵裂纹1.1 二次冷却对铸坯质量的影响二冷不当，矫直时刚好位于脆性区，在矫直力作用下，容易在振痕波 谷出现表面横裂纹。

局部的强冷会使表面产生张应力而产生表面裂纹。

1.1 二次冷却对铸坯质量的影响二次冷却太弱，易产生鼓肚 二冷区内铸坯四个面的非对称性冷却，会加重铸坯菱变 二冷冷却强度对铸坯中心偏析也有影响1.1 二次冷却对铸坯质量的影响 二冷较易调整，但对铸坯质量影响显著  二冷对表面质量和内部质量影响不一致  二冷技术的发展较为迅速扒皮率,%70 60.06050 40 30 2010 0 150.0抽样板坯34块16.7 4.8234试验方案1. 二冷控制的重要性1.2 二冷的主要工艺参数 冷却强度 根据所浇注的钢种决定 冷却方式和装备 水喷雾冷却、气－水喷雾冷却、干式冷却、半干式冷 却等 冷却水的分配 二冷区整个长度上的分配要与铸坯的凝固相适应；在 宽度方向上的分布要求温度尽可能均匀。

《特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺的研究》篇一一、引言随着钢铁工业的快速发展，特厚矩形坯连铸机作为钢铁生产中的重要设备，其生产效率和产品质量直接影响到整个钢铁企业的经济效益。

二冷配水工艺作为连铸机的重要环节，对铸坯的质量和性能具有重要影响。

因此，对特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、特厚矩形坯连铸机概述特厚矩形坯连铸机是钢铁生产中的重要设备，主要用于生产特厚矩形坯。

其工作原理是通过熔融金属的连续浇注和凝固，形成一定规格的铸坯。

特厚矩形坯连铸机的运行效率和产品质量，直接影响到钢铁企业的经济效益。

三、二冷配水工艺的重要性二冷配水工艺是连铸机生产过程中的重要环节，对铸坯的质量和性能具有重要影响。

在二冷区，通过喷水冷却的方式对铸坯进行冷却，以达到控制铸坯质量和提高生产效率的目的。

二冷配水工艺的合理与否，直接影响到铸坯的质量和生产成本。

四、特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺研究（一）研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和实际生产相结合的方法，对特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺进行研究。

首先，通过理论分析，研究二冷配水工艺的基本原理和影响因素；其次，利用数值模拟软件，对二冷配水工艺进行模拟分析；最后，结合实际生产数据，对模拟结果进行验证和优化。

（二）研究内容1. 二冷配水工艺的基本原理和影响因素研究。

通过理论分析，研究二冷配水工艺的基本原理和影响因素，包括喷水压力、喷水量、喷水角度等。

2. 数值模拟分析。

利用数值模拟软件，对特厚矩形坯连铸机二冷配水工艺进行模拟分析。

通过建立数学模型，模拟二冷区的喷水过程和铸坯的冷却过程，分析喷水参数对铸坯质量和生产效率的影响。

3. 实际生产数据验证与优化。

结合实际生产数据，对数值模拟结果进行验证和优化。

通过对比实际生产和模拟结果的差异，调整喷水参数和工艺流程，以达到优化生产的目的。

（三）研究结果通过本研究，得出以下结论：1. 二冷配水工艺的喷水压力、喷水量和喷水角度等参数对铸坯的质量和生产成本具有重要影响。

连铸机二冷水动态控制系统研究与应用作者：杨叶来源：《经济技术协作信息》 2018年第27期杨叶连铸二次冷却配水一直采用静态配水法，即“水表法”。

这种控制方法不适应拉速波动时浇注，对连铸正常生产造成困难，温度上下波动引发的热应力也会使表面纵裂纹扩展和延伸。

首秦公司建立了设计了二次冷却动态控制流程，并利用vc++编制完成实现了动态配水模型，开发了基于OPC的通用数据采集和过程跟踪系统，很好的适应了产品结构调整步伐的加快，具备浇铸高附加产品的能力、提高了浇铸质量及提高铸机作业率。

一、系统数据采集首秦2*板坯铸机的计算机控制系统为以PLC为主的集散控制系统，生产部分的联网方式为专用工业局域网，使用的协议为Profibus-DP工业局域网协议。

数据处理及管理部分为局域以太网，使用TCP/IP协议，做为首秦生产信息管理系统的一个子网。

用专用工业以太网的数据处理机为管理信息系统提供生产过程数据。

整个生产部分包括了4套PLC，分别是板坯铸机公共PLC、板坯铸机铸流PLC、出坯系统PLC和工艺控制系统PLC，每一套PLC都有对应的HMI系统，为了实现生产过程的统一管理，在网络中加入了生产管理过程机，整个铸机系统的数据也是通过这台过程机将数据传送到首秦MES。

动态水量控制系统是整个板坯铸机生产网的一个节点，包括一二级二套上位监控系统和一套PLC基础控制系统。

系统的通讯是通过Siemens公司的Simatic-Net软件中的OPC来完成的。

另外，原有系统中因为有静态水表的原因，因此每个回路的流量设定值来自于静态水表，现在选用动态控制，流量的设定值地址发生了变化，这些可以通过修改PLC程序来实现；其次是二次冷却动态模型需要一些工艺数据，这些工艺数据可以通过PLC中的数据包传送给模型，因此需要在PLC中做一个数据通讯包。

在动态模型系统中主要有两部分程序，一部分是由VB60编制的通讯及HMI程序，主要作用是与现场PLC通讯及人机接口的实现；另一部分就是用VC60编制的模型部分，包括静态离线模型及动态在线控制模型，这是整个系统的核心部分。

铸坯连铸二次冷却模型的研究与开发连铸二次冷却在连续铸钢过程中占有非常重要的作用，与铸坯的质量和产量都有密切的联系，所以二次冷却模型越来越受到了人们的关注。

随着科学技术的不断进步，计算机技术逐渐应用到了二次冷却当中，为连铸提供了很大的便利。

本文将从二次冷却的重要性出发，分析铸坯二冷配水数学模型的建立，以及铸坯连铸二次冷却仿真软件的开发。

标签：铸坯连铸技术连铸二次冷却模型仿真软件引言伴随着我国产业结构的转型，钢铁工业的发展也受到了一定的影响，为了在降低生产成本的基础上，产出更加优质的钢材，以提高企业的经济效益，必须要对整个生产过程进行优化，其中最先创新的就是连铸二次冷却的过程了，接下来我们就对此进行简要说明。

一、连铸二次冷却的作用1.缩短冷却时间连铸二次冷却对冷却区的设备、冷却工艺以及冷却水等方面都有很大的改进，使其可以在很大程度上缩短铸坯冷却的时间，从而降低时间成本，以提高连铸机的生产能力。

此外，当前我国对于连铸二次冷却的技术要求非常高，可以有效地保证整个连铸过程的安全性，从而可以尽最大可能的降低事故的发生的可能性，使机械设备能够更加高效地运转，达到较高的生产效率。

随着技术的发展，我国逐渐出现了多种多样的二次冷却模型，对于缩短冷却时间的意义十分重大。

2.获得良好的铸坯质量二次冷却最主要的目的是形成铸锭凝壳，这样可以使铸坯在离开结晶器之后，接受连续的冷却，直到铸坯完全凝固，从而使其获得良好的铸坯质量，以提高钢材的质量，比如，连铸二次冷却可以在一定的温度条件下实现弯曲、矫直等过程。

而且，连铸二次冷却可以很好的提高冷却效率，使铸坯表面的温度能够保证均衡，而且还能够根据不同的要求调整冷却的温度，这也就保证了铸坯的质量，从而促进钢铁企业经济效益的提高，使用先进的冷却技术，对于我国钢铁工业的进步有很大的推动作用。

二、数学模型的建立对于连铸二次冷却来说，数学模型是最常用到的，而且设计起来还是较为容易，操作过程也是比较方便快捷的，接下来，我们说明铸坯凝固传热数学模型和铸坯二冷配水数学模型这两种模型的建立。

板坯连铸动态二冷与轻压下建模及控制的研究的开题报告
标题：板坯连铸动态二冷与轻压下建模及控制的研究
研究背景和目的：
板坯连铸是铸造板材的重要工艺之一，具有高效、高品质、低成本等优点，在钢铁制造中应用广泛。

然而，连铸过程中不同的熔体温度、凝固速度和冷却率等因素会
影响板材的形态、质量和性能，因此需要开展相关研究，探索优化连铸过程的方法。

在板坯连铸过程中，二冷和轻压是常用的控制手段，可以改善板材的宽度差、结晶器压力和质量等问题。

研究板坯连铸动态二冷和轻压下的建模和控制，有助于优化
板材形态和质量，并提高生产效率和经济效益。

研究内容：
本研究旨在开展板坯连铸动态二冷与轻压下建模及控制的研究，具体研究内容包括：
1. 分析板材连铸过程中的温度、凝固和形变等因素，建立板材连铸的动态二冷和轻压模型，研究模型参数对板材形态和质量的影响。

2. 采用数值解法，对板材连铸的动态二冷和轻压过程进行仿真，分析不同控制参数对板材形态和质量的影响。

3. 基于仿真结果，设计合理的板材连铸动态二冷和轻压控制策略，建立控制系统框架，实现连铸过程的自动化控制。

研究意义：
本研究可以深入探索板坯连铸的动态二冷和轻压控制方法，优化板材形态与质量，提高生产效率和经济效益，具有重要的实际应用价值和学术意义。

对于板坯 连铸机而言，二 次冷却是其 中一个 非常重 要且关 键的工艺环节 ，钢水 经过二次冷却多个冷却 区域
参数 发生变化时尽量保持铸坯凝 固终点位置不 变 。基于
这些特点，浇铸过程中采用动态二冷配水连铸坯将会获
得相对更好的冶金效果。
由液相 逐渐凝 固最终转变为 固相 。在凝 固过程 中，铸 坯 的外部 冷却边界条件将直接 影响其传热受力行为及 组织
（）采用综合 传热系数来描述 二冷区存在着 的多种 ４ 传热机 制对 铸坯热量散失情 况的综合影响效果 ，且根据 静态仿真分 析模 型在按实 际传 热边界处理条件下 获得 的 相应计算结果对二冷区的综合传热 系数进行理论确定； （）基于 比热 转换方法来考 虑凝 固过程 中潜 热的释 ５ 放效果 ，即在两相糊状 区采用有 效 比热容Ｃｆ 。来代替钢 的 ｆ 比热容 ，且在其 中详细考虑 了各相组成的影响效果 （
ｏ ｅ ａ ｎ ｔ ｒａ ｅ ｎ ｏ ｄ ｉ ｄ ｓ ｉ ｌ ｄ ｐ ｂ ｌ ｙ ｐ ｒ ｔ ｇ ｉ ｅｆ ｃ ，ａ ｄ ｇ ｏ ｕ ｔ ａ ａ ｔ ｉ ｔ ，ｗｈ ｃ ａ ｅ ｎ ｐ ｔｉｔ ｓ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｎ ｔ ｅ Ｎｏ ｌ ｂ ｃ ｓｅ ｆＣｈ ｎ ｑｎ ｍｅ ｉ ｎ ｎ ｒ ａ ａ ｉ ｉ ｈ ｈ ｓｂ ｅ ｕ ｏ ｕ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓｕ ｌ ｏ ．１ ｓａ ａ ｔ ｒ ｏ ｇ ｉ ｇ Ｓ ｌ ｎ ｙ ｈ ｏ
． 艺研 究 工 ＬＺ饼
Ｄ ： １． ６ ／ ｓｎ ０２ １３ ．０ １ ６０ ２ ＯＩ ０３ ９ ．ｉ ．１０ —６ ９２ １． ．１ ９ ｊ ｓ ０
工业加热》 ４ 卷２１ 年第 ６ 第 ０ ０１ 期
板坯连铸动态二冷配水技术的工业应用
冯 科 一，孔意文 一， 曹建峰 一，韩 志伟 一，王水根 ２ ，

s 0
式中, u 为 j 区长度上的变量。这里的密度 ! j 也 是依据 P j 所描述的范围而定, 是 !固, ! 混 和! 液 三 者中的一个。 为热传导
式中, Tz 为 t 时深度为 x 的 z 点的温度 ; h 为热函 , 包括可知热能和潜在热能 ; !为密度; 率。
2 模型的描述
21 模型跟踪 板坯连铸二冷动态配水系统是 L2 级过程控
况下 , 模型计 算机以其强 大的功能 , 利用 文字、 图像、 动画甚至声 音等 , 模拟并展现 连铸二冷 配水中复杂 的热交 换。给出了建立新型的连铸二 冷配水控制动态模型 通过计算机 模拟该模型控制的应用过程。 [ 关键词 ] 连铸机 ; 二冷配水 ; 数 学模型 ; Dynacs; 切片
0
前言
当铸坯移动超过一个切片的 长度时, 一个新 的切片就会增加 , 这个切片移动时, 在 t 时该切片 的可知热能出现的热量散失H ( t ) 可依据切片的当 前位置来判定。当切片在结 晶器中时, 热量散失 的计算公式如下 : H ( t) = H ( T) # ( Ts - Tm) + ∀ # (T4 sT4 a)
m 4 ( T s4 T a)
n , m 是根据经验确定的两个参数。 1 2 积分分析法 积分分析法是运用有限的元素对铸流进行积 分分析的方法。使用积分法 , 每个温度函数 T ( x , t ) 可近似 为关于 x 的 4 个多项式 Pj ( x , t ) |
4 j = 1。
其中两个多项式是有关固 态部分的, 另外两个一 个是有关液态部分的 , 一个是有关混合状态部分 的。
r ∃ %
中由模型跟踪所得到的数据, 如浇铸速度、 铸流规 格等 , 如表 2 给出的是对 Q235B 钢的仿真。

《异形坯连铸二冷区动态配水控制研究》篇一一、引言随着现代冶金工业的快速发展，异形坯连铸技术已成为钢铁生产过程中的关键环节。

在连铸过程中，二冷区作为冷却系统的核心部分，对铸坯的质量具有决定性影响。

动态配水控制技术作为一种先进的技术手段，对于提高二冷区的冷却效果和铸坯质量具有重要意义。

本文将针对异形坯连铸二冷区动态配水控制进行研究，分析其技术原理、实施方法和应用效果。

二、异形坯连铸二冷区概述异形坯连铸二冷区是指连铸过程中，铸坯在完成初冷后进入的第二个冷却区域。

该区域的主要作用是对铸坯进行进一步的冷却，以使其达到所需的物理性能和化学性能。

二冷区的冷却效果直接影响到铸坯的质量，包括表面质量、内部组织结构和力学性能等方面。

三、动态配水控制技术原理动态配水控制技术是一种根据铸坯的实际冷却需求，实时调整配水量的技术手段。

该技术通过传感器实时监测铸坯的温度、形状和移动速度等参数，根据这些参数计算所需的配水量，并通过控制系统实时调整喷嘴的开启数量和喷水压力，以实现动态配水。

四、异形坯连铸二冷区动态配水控制实施方法在异形坯连铸二冷区实施动态配水控制，需要从以下几个方面进行考虑：1. 传感器布置：在二冷区内布置温度传感器、形状传感器和移动速度传感器等，实时监测铸坯的相关参数。

2. 控制系统设计：设计一套能够实时计算配水量并控制喷嘴开启数量和喷水压力的控制系统。

该系统应具备高度的自动化和智能化水平，能够根据实际情况进行自我调整。

3. 配水策略制定：根据铸坯的实际情况，制定合适的配水策略。

例如，对于表面温度较高的区域，应加大配水量；对于形状复杂的区域，应采用多角度、多喷嘴的配水方式。

4. 实施与优化：将传感器、控制系统和配水策略结合起来，在二冷区实施动态配水控制。

在实施过程中，应不断优化控制系统和配水策略，以提高冷却效果和铸坯质量。

五、应用效果分析通过在异形坯连铸二冷区实施动态配水控制，可以获得以下应用效果：1. 提高铸坯的表面质量：动态配水控制能够根据铸坯的实际冷却需求进行实时调整，使铸坯表面更加平整、光滑，减少表面裂纹和夹杂等缺陷。

《连铸H型异型坯二冷配水及凝固规律的研究》篇一一、引言连铸是钢铁生产过程中重要的一环，其产品异型坯的应用广泛。

其中，H型异型坯由于其特殊的断面形状和良好的力学性能，在建筑、桥梁、高速公路等工程中得到了广泛应用。

在连铸H型异型坯的生产过程中，二冷配水和凝固规律是影响产品质量、铸坯质量、能耗以及生产效率的重要因素。

因此，研究连铸H型异型坯二冷配水及凝固规律对于提高生产效率和产品质量具有重要的现实意义。

二、二冷配水的研究2.1 二冷配水的重要性二冷配水是指连铸过程中，对铸坯进行二次冷却的水量分配。

合理的二冷配水能够有效地控制铸坯的冷却速度，从而影响铸坯的凝固组织、内部质量以及表面质量。

2.2 二冷配水的现状及问题目前，连铸H型异型坯的二冷配水大多采用固定配水制度，这种制度无法根据实际生产过程中的变化进行及时调整，导致铸坯容易出现裂纹、缩孔等质量问题。

因此，需要研究更加灵活、智能的二冷配水技术。

2.3 二冷配水的研究方法本研究采用数值模拟和工业试验相结合的方法，对连铸H型异型坯的二冷配水进行研究。

首先，通过建立数学模型，模拟不同配水制度下铸坯的冷却过程；然后，根据模拟结果，设计工业试验方案，对不同配水制度进行实际生产验证。

三、凝固规律的研究3.1 凝固过程分析连铸H型异型坯的凝固过程是一个复杂的物理化学过程，涉及钢水的传热、传质、相变等多方面。

在二冷区域，钢水经过初次冷却后开始凝固，此时钢水的冷却速度、过冷度等因素对凝固组织具有重要影响。

3.2 凝固规律的研究方法本研究通过金相分析、热物性测试等方法，研究连铸H型异型坯的凝固规律。

金相分析可以观察铸坯的显微组织，了解凝固过程中的组织演变；热物性测试则可以获得铸坯的热传导系数、比热容等物理参数，为研究凝固规律提供依据。

四、研究结果及分析4.1 二冷配水优化结果通过数值模拟和工业试验，我们发现合理的二冷配水制度能够有效地控制铸坯的冷却速度和过冷度。

在保证铸坯质量的前提下，适当增加二冷区域的配水量，可以降低铸坯的表面裂纹和缩孔等缺陷的发生率。

板坯连铸二冷动态配水的研究与应用
刘振起;胥明旺;赵一臣;马交成;榭植
【期刊名称】《冶金标准化与质量》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】以津西钢铁集团股份有限公司2#板坯连铸机为研究对象，建立凝固传热数学模型，分析了连铸坯的温度场及其坯壳厚度以及二冷各段的回温，同时通过凝固坯壳射钉测厚对模型进行校正。

采用离线计算在线控制的二冷动态配水模式，在传热模型的基础上通过优化建立拉速、过热度和冷却水量的关系。

经过实际应用验证了配水方案的有效性。

【总页数】4页(P29-32)
【作者】刘振起;胥明旺;赵一臣;马交成;榭植
【作者单位】河北津西钢铁集团股份有限公司,河北唐山064302;东北大学,辽宁沈阳110004
【正文语种】中文
【中图分类】TF777
【相关文献】
1.板坯连铸动态二冷配水技术的工业应用 [J], 冯科;孔意文;曹建峰;韩志伟;王水根
2.板坯连铸二冷配水模型及控制策略研究 [J], 王明毅;李俊;饶俊国;程浩
3.连铸板坯二冷配水动态控制研究 [J], 施晨杰;茅忠明
4.连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用 [J], 张炯明;周青海;尹延斌;
吴星星;刘华阳
5.板坯连铸二冷段的动态配水模型研究与应用 [J], 薛建国;王长松;张玉宝
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《连铸H型异型坯二冷配水及凝固规律的研究》篇一摘要：本文针对连铸过程中H型异型坯的二冷配水及凝固规律进行了深入研究。

通过实验与理论分析相结合的方法，探讨了二冷配水对H型异型坯凝固过程的影响，揭示了其内在的凝固规律。

本文首先介绍了研究背景与意义，然后详细阐述了研究方法与实验设计，接着分析了实验结果，最后总结了研究成果并对未来研究方向进行了展望。

一、引言随着钢铁工业的快速发展，连铸技术作为钢铁生产的重要环节，其效率和产品质量对钢铁企业的竞争力具有重要影响。

H型异型坯作为连铸产品中的一种重要形式，其生产工艺和质量控制对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。

二冷配水作为连铸过程中的关键环节，对H型异型坯的凝固过程具有决定性影响。

因此，研究二冷配水及凝固规律对于优化连铸工艺、提高产品质量具有重要意义。

二、研究方法与实验设计1. 研究方法本研究采用实验研究与理论分析相结合的方法，通过设计不同二冷配水方案，观察H型异型坯的凝固过程，分析二冷配水对凝固过程的影响。

2. 实验设计（1）材料选择：选择合适成分的钢水作为研究对象。

（2）设备准备：搭建连铸实验平台，包括结晶器、二冷区等。

（3）实验方案：设计不同二冷配水方案，包括配水量、配水方式等。

（4）实验过程：进行连铸实验，记录不同条件下的凝固过程数据。

三、二冷配水对H型异型坯凝固过程的影响1. 配水量对凝固过程的影响通过实验发现，适量的二冷配水有利于钢水的均匀凝固，减少缩孔、裂纹等缺陷的产生。

配水量过少会导致钢水凝固不均，配水量过多则可能造成钢水过冷，导致组织疏松。

2. 配水方式对凝固过程的影响不同的配水方式会对H型异型坯的凝固过程产生不同影响。

例如，均匀配水有利于钢水的均匀冷却和凝固，而局部集中配水可能导致局部冷却过快，影响钢水的正常凝固。

四、H型异型坯的凝固规律通过实验观察和分析，我们发现H型异型坯的凝固过程具有一定的规律性。

在二冷区，钢水首先在结晶器内开始凝固，随后在二冷区继续冷却和凝固。

《连铸H型异型坯二冷配水及凝固规律的研究》篇一一、引言连铸是现代钢铁生产过程中的关键技术之一，它涉及将熔融的钢液经过特殊装置处理，将其固化成具有一定形状的铸坯。

在众多类型的连铸中，H型异型坯以其独特的使用特性与广泛的工业应用受到特别关注。

H型异型坯的生产过程中，二冷配水系统的设计及其对凝固规律的影响尤为关键。

本文将围绕连铸H型异型坯的二冷配水技术及凝固规律进行深入研究。

二、H型异型坯二冷配水技术2.1 二冷配水的概念及重要性二冷配水系统是指在连铸过程中，通过调节和控制二次冷却水的分布和流量，以影响铸坯的凝固过程和表面质量的技术。

对于H型异型坯来说，其结构特点决定了合理的二冷配水策略至关重要。

2.2 配水系统设计要素设计二冷配水系统时，需考虑钢种特性、铸坯厚度、拉速等工艺参数，同时需根据H型异型坯的具体结构特点，合理布置喷嘴位置、角度及数量，确保冷却的均匀性和有效性。

2.3 配水策略及优化通过试验和模拟分析，研究不同配水策略对H型异型坯凝固过程的影响，如采用智能控制算法对喷水系统进行实时调节，以达到最佳的冷却效果。

同时，根据实际生产过程中的反馈数据，不断优化配水策略。

三、凝固规律研究3.1 凝固过程的基本原理H型异型坯的凝固过程涉及到钢液的相变、传热等多个物理过程。

研究这些过程的规律，对于理解并优化连铸工艺具有重要意义。

3.2 凝固过程中的相变行为通过热力学分析和相图研究，了解钢液在凝固过程中的相变行为，如固相线温度、液相线温度等关键参数的确定。

3.3 传热过程分析通过数值模拟和现场实测，研究铸坯在凝固过程中的传热规律，包括热量传递的速率、方向及影响因素，为优化二冷配水提供理论依据。

四、实验与结果分析4.1 实验设计与实施设计并实施一系列的实验，包括模拟实验和实际生产实验，以验证二冷配水策略的有效性及凝固规律的准确性。

4.2 实验结果分析通过分析实验数据，得出不同二冷配水策略下H型异型坯的凝固过程、表面质量及内部组织结构的变化规律。

板坯连铸机 二冷模型介绍
• 概述
二冷模型的基本功能是根据连铸机在线过程数据动态计 算各个冷却区的冷却水量。在连铸生产过程中，模型根据钢 种、拉速、钢水温度的变化，动态计算各个冷却区的水量， 以达到工艺要求的目标温度，达到良好的板坯表面和内部质 量。
动态二冷模型中包含铸坯凝固模型，二冷水控制模型， 动态软压下模型等。
• 离线仿真功能： 离线状态下能对浇注过程进行模拟，模拟实际生产的情况，
对指导实际生产和新钢种的开发用重要的作用。
•离线数据显示功能 对浇铸历史过程的进行回放，以图表和数字形式动态显示
水量和温度和软压下计算结果，方便分析来提高产品质量。
• 模型软件功能
• 动态切片计算模型
将铸坯沿铸造方向以100mm划分成若干切片,模型 根据实际的水量动态计算各切片的温度场，从而得到整 个铸流的温度场。模型根据计算的表面温度和目标温度， 计算各个区域的水量，保证铸坯表面温度和目标温度一 致，将计算的水量下传给一级PLC,即可达到动态控制的 目的。每个切片有生命周期，从结晶器液面开始，到出 口结束，这样整个铸坯的温度场就计算出来，并且随着 浇铸动态变化，计算出轻压下位置，实现动态软压下控 制。
• 模型的系统结构测
其它过程数
据
模 型
配水系统
各段水量
软压下系统
通讯
确认模块
PID
阀门
通讯
确认模块
辊缝调节 系统
通讯
各段水量
流量 拉速 其它过程数据
实际辊缝 值
二冷 模型
凝固 模型
软压 下模 型
通讯
设定辊缝值
管理计算 机系统
钢种、化学 成分、炉次
等信息
• 模型硬件系统

攀钢板坯连铸二冷配水模型地开发与应用陈永伍兵赵克文杨素波摘要：通过建立连铸板坯二维非稳态传热数学模型 , 分析了拉速、冷却强度和钢水过热度对铸坯表面温度地影响 , 改进和完善了现行地二冷配水制度 . 为进一步扩大攀钢板坯连铸新品种和提高铸坯质量奠定了基础 . 关键词：板坯连铸二冷配水数学模型Development and Application of Model of Secondary Cooling WaterDistribution in Slab Continuous Casting at Pan ZhihuaIron & Steel CompanyChen YongWu BingZhao KewenYang Subo(Pan Zhihua Iron & Steel Research Institute>Abstract：The effects of casting speed, cooling conditions and superheat on strand surface temperature have been analyzed and the water distribution in secondary cooling zones has been improved by using two-dimensional transient mathematical model of heat transfer, which have provided references for increasing new steel grades and improving slab quality at Pan Zhihua Iron & Steel Company.Keywrods：slab continuous castingsecondary coolingwater distributionmathematical model▲1前言攀钢 1350 板坯连铸机自投产以来 , 将所有生产钢种分为 3 组, 套用意大利提供地 3 组连铸二冷水表 ( 即 3 种配水制度 >, 用于浇注低碳铝镇静钢、普碳钢及优碳钢、低合金钢 . 各水表对应地最高拉速分别为 :1.7 、 1.55 和 1.40m/min. 因此 , 建立和完善离线二冷传热计算模型 ,制定适合以 1.8m/min 拉速生产地二冷配水制度 , 是完成 1.8 m/min 高拉速攻关目标地需要 .2数学模型地建立2.1凝固传热方程地导出连铸坯地凝固过程是通过水冷结晶器和二次喷淋冷却区把钢液热量［1］带走 , 从而使之转变为固体地过程. 为了通过数模研究这一过程, 以铸坯厚度方向为 X 轴, 宽度方向为 Y 轴 , 拉坯方向为 Z 轴. 考虑铸坯冷却地(1> 由于拉坯方向散热量很小, 大约占 3%～6%,故忽略 Z 方向传热。

D esign and applica tion of dynam ic secondary cooling system of slab ca ster a t J iuquan Steel
CHEN Zhiling (CCTEC Engineering Co. , L td. , B eijing 100081)
1 连铸机的工艺特点
1. 1 基本条件 连铸机的设计年产量为 100万 t,与铸机配套的
冶炼条件见表 1。
表 1 铸机配套条件
120 t转炉 120 t精炼炉 (LF) 预留 RH - MFB
平均出钢量
3座 (第一期 1座 ) 3座 (第一期 1座 )
1座 120 t/炉
1. 2 产品大纲 产品大纲如表 2所示 。
酒钢 200万 t工程板坯连铸机投产以来 ,经过 5
个多月的生产实践 ,采用二冷动态配水生产 ,铸坯质
量合格率保持在较高水平 ,各项指标达到设计要求 。 典型铸坯的低倍检验结果如表 3所示 。
表 3 铸坯检验结果
编号
中心 中心 角部 中间 三角区
针孔状 蜂窝状
夹杂
偏析 疏松 裂纹 裂纹 裂纹
气泡 气泡
综合考虑 ,确定合理的二冷制度 。
二冷区喷水冷却铸坯凝固壳的导热为 :
<
λ =m
( TL
-
TS )
e
凝固前沿放出的潜热为 :
ρ de
Lf m dt
凝固前沿放出的潜热 =凝固壳的传导传热
ρ Lf
m
de
λ =m
dt
( TL e
TS )
积分得 : e =
ρ λ m
( TL
-

４６　中国铸造装备与技术　６∕２０１６连铸机二冷配水控制方式的应用与研究鲍红宾　（山东钢铁集团莱芜分公司，山东莱芜　２７１１０４）摘要：连铸机的二冷配水系统，一般有手动和自动两种控制方式，适宜的水量对于铸坯的品质、成材率非常重要。

关键词：连铸机；二冷配水系统；一级配水；二级配水　中图分类号：ＴＧ２４９．７；文献标识码：Ａ；文章编号：１００６－９６５８（２０１６）０６－００４６－０２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－９６５８．２０１６．０６．０１４收稿日期：２０１６－０４－０１稿件编号：１６０４－１３１９作者简介：鲍红宾（１９８２—），男，工程师，主要从事自动化控制工作．0 前言连铸机的冷却水系统有一冷水、二冷水、设备水冷却系统，分别对结晶器、铸坯、机械设备进行冷却。

其中，二冷水直接喷淋在铸坯上，对于铸坯的品质、成材率尤为重要。

目前，二冷配水系统一般有手动和自动两种控制方式，并且两种控制方式可以实现无扰动的切换。

一定生产条件下，不管是何种配水设定源（一级、二级）正在进行配水控制，操作人员都可以在控制画面（HMI ）上，将相应控制回路选择进入手动方式，手动输入流量或是阀开度控制现场阀门开度，实现手动配水。

自动二冷配水系统可分为一级、二级配水控制方式。

本文将对一级、二级配水方式进行简明的分析。

1 一级配水控制方式一级二冷配水采取调用水表的方式进行铸坯冷却，而水表已经根据工艺要求保存在PLC 中。

在水表中，不同的冷却区，不同的拉速对应不同的配水量。

例如，1#异形坯连铸机根据工艺要求总共设置了18种不同的水表。

某时刻的水表如图1所示。

根据工艺要求，可以人为的修改各个拉速下的水量。

图１　水表实例当拉速介于上图水表中任意两个相邻的拉速之间时，以1.05 m/min 拉速为例,假设1.0 m/min(s 1)和1.1 m/min(s 2)拉速对应的水表值分别为y 1、y 2,代入公式y =y 1+v (y 2-y 1)/(s 2-s 1)中求出1.05 m/min 拉速对应的配水值：F 流量= y 1+v (y 2-y 1)/(s 2-s 1)。