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连铸板坯凝固过程的研究 The Research on the Solidification Processing of Continuous Casting Blank 田陆 詹志伟 江兵 杨建桃 王战峰 刘青松 Tianlu zhanzhiwei jiangbin yangjiantao wangzhanfeng liuqingsong （镭目公司北京研究所,北京，100080） (Beijing research institute of ramon，beijing ，100080) Abstract：It summarized the research of the Solidification Processing of Continuous Casting Blank, and analyzed the central macro-segregation, porosity and crack in continuous casting blank. Based on the Solidification Processing of Continuous Casting Blank，a mathematical model hermal transmission model for Continuous Casting Solidification has been established．This work can give theoretical reference for the design ofContinuous Casting. 关键词：连铸 凝固模型 数值模拟 传热 Key words: Continuous casting Solidification model Mathematical Simulation Heat transfer 一 前言 钢铁连铸是衔接炼钢与轧钢之间的重要工序。连铸比体现了一个国家的工业化水平，连铸的发展关系到整个国家的发展。而连铸设备和工艺技术的进步与连铸坯凝固过程的控制是紧密相关的，所以对连铸坯凝固过程的研究与控制是很有意义而且极其重要的。 与模铸相比，连铸过程有以下特点(1)： (1)连铸坯凝固实质上是动态传热过程，分为结晶器冷却区、二次冷却区和空冷区； (2)连铸坯凝固实质上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。连铸坯运行过程中坯壳所承的外力作用(如热应力、钢水静压力、弯曲矫直力等)，对铸坯裂纹的形成有决定性影响； (3)连铸坯是在分阶段凝固过程中形成的，即结晶器形成初生坯壳，二冷区接受喷水冷却坯壳稳定生长，液相穴末端凝固结束。因此，为分区域采用不同的技术控制铸坯质量提供了条件； (4)已凝固坯壳在连铸机运行过程中接受喷水冷却，同时液芯热量又传给坯壳，因此可把凝固坯壳看成经历“形变热处理”的过程，因此相变和质点在晶界的析出对铸坯裂纹有重要影响。 二 连铸坯凝固过程分析 1，连铸凝固过程介绍 连铸过程是包含流动、传质、传热等复杂现象的液态金属凝固成形的过程，流动、传质、传热过程相互作用，相互影响。连铸过程是一个钢水连续填充、连续凝固的过程。在这个过程中，钢从液态转变为固态，并伴随着热量的传输。 连铸过程中，在铸机中运行的铸坯要经历三个冷却区： (1)结晶器：钢水在结晶器中冷却时，钢水传给结晶器铜板的热量被高速流动的冷却水带走，并形成足够厚度的坯壳。坯壳厚度以不发生漏钢，且出结晶器后足以抵抗钢水静压力的作用为原则。 (2)二次冷却区：从结晶器拉出来的铸坯只是一个薄的外壳，其中心仍为高温液体，在二冷区对铸坯表面施加喷水或气雾冷却，使铸坯继续散热、凝固。 (3)空冷区：出二冷区以后，铸坯在空气中冷却，热量主要以辐射方式散失，铸坯内外温度很快趋于均匀，随后逐渐降低。 在这三个区间，钢坯所放出的热量包括三部分： (1)过热：钢水从浇注温度冷却到液相线温度所放出的热量。 (2)潜热：钢从液相转变为固相这一相变过程中放出的热量。 (3)显热：钢凝固后在进一步的冷却过程中所放出的热量。 在传热学中，把热量的传输方式分成三种，即传导、对流和辐射。在铸坯的凝固和冷却过程中，这三种热量传输方式都存在： (1)传导：由温度梯度引起，热量由温度高的地方传递到温度低的地方。连铸过程坯壳中的热量传递、坯壳表面与导辊之间的热量传递，以及液芯中由于温度分布不均匀而引起的热量传输都属于热传导。 (2)对流：由流体流动引起的热量传输。连铸过程中，结晶器中钢液流动引起的热量传输、二冷水与铸坯表面的换热等都属于对流传热。 (3)辐射：一种非接触式的传热方式，能量以电磁波的形式传递。连铸过程中铸坯表面一直存在着向周围环境的辐射传热。 2，连铸坯的质量分析 连铸坯最终质量在很