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基于ProCAST的高炉铸铜冷却壁铸造工艺优化
摘要
随着工艺技术不断的进步和发展，高炉铸铜冷却壁铸造技术也得以大力发展和推广。然而在实际应用中，由于工艺设备、材料以及工艺参数的复杂性，高炉铸铜冷却壁铸造工艺造成了很大的生产难题。因此，本文旨在基于ProCAST软件对高炉铸铜冷却壁铸造工艺优化进行分析研究，详细探讨了工艺优化的方法和策略，为高效高质地铸造出高炉铸铜冷却壁提供理论依据。
关键词：高炉铸铜冷却壁，铸造工艺优化，ProCAST软件，模拟分析
Abstract
Withthecontinuousprogressanddevelopmentoftechnology,thecastingtechnologyofhigh-temperaturefurnacecoppercoolingwallshasalsobeenvigorouslydevelopedandpromoted.However,inpracticalapplications,duetothecomplexityofprocessequipment,materials,andprocessparameters,thecastingprocessofhigh-temperaturefurnacecoppercoolingwallshascausedgreatproductionproblems.Therefore,thisarticleaimstouseProCASTsoftwaretoanalyzeandstudytheoptimizationofthecastingprocessofhigh-temperaturefurnacecoppercoolingwalls,anddiscussesindetailthemethodsandstrategiesofprocessoptimization,providingtheoreticalbasisfortheefficientandhigh-qualitycastingofhigh-temperaturefurnacecoppercoolingwalls.
Keywords:High-temperaturefurnacecoppercoolingwall,castingprocessoptimization,ProCASTsoftware,simulationanalysis
1.引言
炼钢工业是当今重要的基础行业之一，其中高炉炼钢是主要生产线之一。高炉冷却壁的质量直接影响到炉内温度控制和环境保护，尤其是高炉的稳定性和耐用性的发挥。
高炉铸铜冷却壁是一种重要的炉内降温措施，具有强度高、耐蚀、无漏水等优点，因此受到炼钢企业的青睐。但是由于高炉铸铜冷却壁的铸造制程复杂，尤其是模具设计和生产难度较高，导致出现质量问题的概率较大，诸如铸坯表面裂纹、气孔、夹杂等等。同时，这种问题不仅会增加后续工序的工作量，并且还会增加公司的成本，影响生产效益。
因此，优化高炉铸铜冷却壁的铸造制程至关重要。本文将通过ProCAST软件对高炉铸铜冷却壁欧型的铸造模拟，探究铸造参数对高炉铸铜冷却壁质量的影响，为生产过程中的参数优化提供参考意见。
2.理论分析
高炉铸铜冷却壁多采用微孔铸造工艺，铸造中会加入保护钢卷来保证铸坯表面光洁无氧化皮。现代工艺中，多采用可转覆式容器，冷却水的自然显热以及保温材料的有效利用。这种工艺使用炭素钢模具和铜浇口，避免了模具热裂纹的产生，并且精确铸造尺寸，提高了铸造效率和产品质量。但是，在铸造过程中，如何控制温度分布和金属流动，以提高产品的质量和可靠性？
对于铸造工艺进行优化，本文采用了数值模拟的方法。数值模拟是一种有效的方法，可以优化铸造工艺参数，使得冷却壁具有合适的凝固组织和组织均匀性，并保证制品的质量。在优化铸造工艺时，其中一个关键点是如何确定沿用何种计算模型。本文采用了ProCAST软件进行模拟分析。
3.模拟实验
为了分析高炉铸铜冷却壁的温度和金属流动情况，基于ProCAST软件进行了数值模拟。
3.1模型的简述
为了简化模拟，考虑高炉铸铜冷却壁的欧型，采用了薄模型。该模型包括铜液和保护钢卷，铜液采用了标准的铜铸造材料模型，而保护钢卷采用了CE3模型。
铜液和保护钢卷通过恒定流动速度分别注入模型中。铜液和保护钢卷的质量分别为4.2kg和0.1kg。恒定流动速度为125mm/s和40mm/s。
这是一个二维模型，其基本结构和尺寸如下。图1：高炉铸铜冷却壁的欧型示意图
3.2模拟结果分析
通过优化铸造参数，我们可以得到如下的模拟结果。
图2：高炉铸铜冷却壁在铸造过程中温度的变化趋势
从图2中可以看出，高炉铸铜冷却壁的温度在整个铸造过程中呈先升高后下降的趋势，最高温度达到了约1160℃。这符合铸造过程的物理规律。
图