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连铸结晶器凝固传热模型研究

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本文以连铸结晶器内凝固传热过程作为研究对象，结合高温钢液在结晶器内的实际热传

输过程，建立连铸结晶器凝固传热通用仿真模型。模型充分考虑凝固铸坯与结晶器间的缝隙

对传热的影响。利用VisualBasic6.0程序开发出相应的结晶器凝固传热仿真软件，计算得到

铸坯表面温度，坯壳厚度，结晶器锥度等与生产相关数据，并利用钢厂连铸机结晶器的生产

数据对模型进行验证，所得结果均与实测值相符。该模型能够为连铸生产工艺的确定和调整

提供理论依据。

：结晶器，凝固传热模型，连铸

Researchonthesolidificationandheattransfermodelofmoldfor

continuouscaster

:

Basedontheheattransferprocessinmold,thesolidificationandheattransfermodelin

continuouscastingmoldhasbeendevelopedcombiningwiththephenomenaofheattransferofhigh

temperatureliquidsteel.Theeffectofgapbetweenthesolidificationshellandmoldhasbeen

considered.VisualBasic6.0,acomputerlanguage,areusedtoprogramforthemodel.Thedata,

suchassurfacetemperatureoftheslab,solidificationslabthicknessandmoldtaperareobtained,

andareaccordancewiththeactualproductiondata.Finally,theproductionprocesscanbeguided

bythismodel

Keywords:mold,solidificationandheattransfermodel,continuouscasting

1.引言

作为连铸的心脏，结晶器内的连铸过程是一个关联着传热，凝固，流动和溶质再分配等

现象的复杂过程[1,2]。现象之间相互关联，交互作用，使结晶器内的传热行为变得异常复

杂。通过由结晶器内传导出的热量，可以获知铸坯在结晶器中生长得到的凝固坯壳厚度，铸

坯表面温度分布，结晶器冷却水量及其温差等重要的冶金参数，这对整个连铸过程工艺参数

的优化，铸坯质量的改善等又都具有十分重要的意义。

国内外学者对连铸结晶器内铸坯的凝固传热行为进行了大量的研究，早在上世纪六、七

十年代，Lait，Brimacombe和Weinberg等人就认为沿高度方向热传导较小，可以忽略，并

且板坯远离角部位置处的传热也可以忽略，因此利用显示有限差分方法，建立一维数学

模型，计算铸坯温度场和连铸坯的凝固状态，以及熔池的深度等。通过向熔池添加性元

素，获得坯壳形状，发现计算坯壳厚度和现场观测一致[3]。Thomas等利用铸坯和结晶器之

间固，液渣的质量守恒和动量守恒，并考虑振痕的影响，计算了结晶器铸坯温度，坯壳厚度，

固液渣膜厚度以及热流分布等[4]。此外，也有学者通过考虑气隙，保护渣，电磁场，拉坯

速度等与钢液凝固传热相关的影响因素，建立模拟凝固传热行为和铸坯凝固状态的数学

模型，分析结晶器内的凝固传热过程，并