连铸板坯坯壳厚度测定及凝固壳形貌模拟研究.docx

连铸板坯坯壳厚度测定及凝固壳形貌模拟研究
连铸板坯坯壳厚度测定及凝固壳形貌模拟研究
摘要
连铸板坯生产是大规模生产高质量板材的关键方法，其制备过程中壳厚度和凝固壳形貌对其性能有直接影响。本文以某钢厂1350mm带钢生产线连铸机连铸板坯为研究对象，利用非接触式涡流测厚仪对其壳厚度进行测定，并通过数值模拟软件对其凝固壳形貌进行分析。结果表明，在条件相同的情况下，液面高度与壳厚度成显著的正相关关系。而随着凝固过程的进行，壳厚度逐渐增加。数值模拟的结果进一步验证了实验现象，表明壳厚度随着冷却时间的增加而逐渐加厚，同时凝固壳的形貌也逐渐呈现出钝角形式。
关键词：连铸板坯；壳厚度测定；凝固壳模拟
Abstract
Continuouscastingslabproductionisakeymethodformassproductionofhigh-qualityplates.Thethicknessofthemoldshellandthesolidificationshellmorphologyhaveadirectimpactontheperformanceofthecontinuouscastingslab.Inthispaper,thecontinuouscastingslabof1350mmbeltproductionlineofasteelplantwastakenastheresearchobject.Thenon-contacteddycurrentthicknessgaugewasusedtomeasurethethicknessoftheshell,andthenumericalsimulationsoftwarewasusedtoanalyzethesolidificationshellmorphology.Theresultsshowthatunderthesameconditions,theliquidlevelheighthasasignificantpositivecorrelationwiththeshellthickness.Asthesolidificationprocessprogresses,theshellthicknessgraduallyincreases.Theresultsofnumericalsimulationfurtherverifytheexperimentalphenomenon,indicatingthattheshellthicknessgraduallythickenswiththeincreaseofcoolingtime,andtheshapeofthesolidificationshellgraduallypresentsanobtuseangle.
Keywords:continuouscastingslab;shellthicknessmeasurement;solidificationshellsimulation
引言
连铸板坯是制备高强度、高精度板材的关键方法，在现代钢铁工业中得到广泛应用。其制备过程中，坯壳厚度和凝固壳形貌对其性能和外观质量有着直接影响。因此，对连铸板坯的坯壳厚度进行实时监测和定量分析，对于优化生产工艺和提高产品质量具有重要意义。
在国内外，针对连铸板坯的壳厚度测定和凝固壳形貌分析已经有很多相关研究。Wang等通过声学信号测量实验，研究了铝连铸板坯的凝固壳形貌变化规律[1]。Ma等利用多点探测器实时监测连铸板坯上下表面的温度变化，进而分析其凝固过程形貌[2]。但是，这些实验方式都存在精度较低、受初始条件影响大等问题。因此，开展非接触式坯壳厚度测定和数值模拟形貌分析的研究显得十分必要。
本文以某钢厂1350mm带钢生产线连铸机连铸板坯为研究对象，利用非接触式涡流测厚仪对其坯壳厚度进行测定，并通过数值模拟软件对其凝固壳形貌进行分析。旨在探究坯壳厚度变化规律和凝固壳形貌的演变过程，为优化生产工艺提供科学依据。
实验及方法
1.连铸板坯的制备
本次实验采用某钢厂1350mm带钢生产线连铸机连铸板坯作为研究对象。生产过程中，液体钢经过出钢口进入到连铸模具中，通过连续冷却和凝固，最后形成板坯。坯壳厚度和凝固壳形貌是影响板坯性能和品质的重要因素。
2.坯壳厚度的测定
本实验采用非接触式涡流测厚仪对板坯壳厚度进行测定。首先，将涡流测厚仪与电脑进行连接，并在软件中设置相应的测量参数。然后，将传感器先与标准样品进行校准，调整最佳工作状态。最后，把涡流测厚仪采样头对准板坯表面，进行坯壳厚度的测量。
3.凝固壳形貌模拟
本实验采用数值模拟软件对连铸板坯的凝固壳形貌进行模拟。首先，建立相应的凝固模型，设置凝固过程中各种物理参数和边界条件，将坯壳分割成若干个单元，再进行有