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 ，
（） ２ 采用对流影响系数 来描述钢液流动对液相有
效导热系数的影响效果，并根据过热度、拉坯距离以及
固相分数来对 其值加 以近似确定［；
要从事连铸冶金过程中凝 固传输现象的数值仿真研究．
３ ６
工 艺研 究
（）采用多元合金两相区凝固计算微观偏析模型来 ３ 确定铸坯的非平衡凝 固路径 【 ３ ；
Ｆ ＮＧ ’。 ＫＯＮＧ － ｎ・ Ｅ Ｋｅ，， Ｙｉ ｗｅ ’ ，ＣＡＯ ｉｎ ｆｎ ’２ Ｊａ —ｅ ｇ ， ＨＡＮ ｉ ｉ 。 Ｚｈ— ，ＷＡＮＧ ｈ ｉｇ ｎ ， ｗｅ ， Ｓ ｕ－ ｅ ’
（． ｔ ｎ ｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ｅｅｒｈＣ ｍｅ ｒｒｎ＆ Ｓｅｌ ｋｎ ｌ ｔｍｅ ｔ ｎ ｈ ｎ ｑｎ ０ １ ２ ｈｎ ； １ Ｎａ ｏａ ｇｎ ｒ ｇＲ ｓａ ｅ ｒｏ ｏ ｉ Ｅ ｅｉ ｃ ｆ Ｉ ｔ ｍａｉｇＰａ ￣ａ ｏ ，Ｃ ｏ ｇ ｉｇ ４ １２ ，Ｃ ｉａ ｅ ｎＩ ｉ
时，考虑 到连铸过程包含着众 多复 杂物理现象 以及 在线
得 良好 的铸坯质量，必须保 证铸坯冷却 的均匀性及 温度 控 制的合理 性 。目前 ，钢厂 普遍 采用的二冷控 制方 法有 两种 ：二 冷水 表和动态二冷 配水模 型 。当采用传统 的二
冷水表控 制方 法时，若拉速 发生较大变化，则冷 却水量 随之按变化拉 速进行设置，使得铸 坯温度场发生较大 波 动，铸坯产 生明显的过冷或 过热现象，这样将容易导 致
相 、） ， 相和三 ） ； 相
工业加热》 Ｏ卷２ １ 年第 ６ 第４ ０１ 期
确定 的，其定义可充 分反映 出铸坯各切片 单元 的拉坯历 史 （ 从生成时刻开始算 ）及 其对铸机二冷 区传 热总量的 总体影 响效果，计算方法如下：
ｖｆ ｅ
，
产 ｅｉ ，
（） （ 一 ａ ｉ） ｆ＋ １ 瓶（）
Ｐａ ｔ ｎ ｄｈ ｓｏ ｔｉｅ ｏ ｄｍｅ ｌ ｒ ｉａ ｆｅ ｔ ｏ ｏ ｔｏ ｆ ｌｂｓ ｒａ ｅｉｔｒ ａ ｕ ｌ ．Ｓ ，ｉｈ ｓｇｅ ｔ ｎ ｕ ｔ ａ ｒｃ ｃ ｌ ａｕ ，ａ ｄ ｌ ，ａ ａ ｂ ｎ ｄｇ ｏ ｔ ｌ ｇｃ ｌ ｎ ａ ａ ｕ ｅ ｃｓｆｒ ｎ ｌ ａ ｕ ｆｃ ／ ｅｎ ｌ ａｉ ｃ ｒ ｏｓ ｎ ｑ ｔ ｏ ｔ ａ ｒａ ｄ ｓ ｉｌ ａ ｔ ａ ｌ ｅ ｎ ｙ ｉ ｒ ｐ ｉ ｖ
ｃ ｎｂ ｕ ｔ ｒ ｃ ｃ ｄ ｌ ． ａ ｅｐ ｔ ｎ ｏ ｐ ａ ｔ ｅｗｉ ｅｙ ｉ ｉ
Ｋｅ ｒ ： ｓａ ｏ ｉ ｕ ｕ ａ ｔ ｇ ｅ － ａ ｓ ｅ ｙｗｏ ｄｓ ｌｂ ｃ ｎ ｎ ｏ ｓ ｓｉ ；ｈ ａ ｔ ｎ ｆｒ＆ ｓ ｌ ｉ ｃ ｔｏ ；ｄ ｎ ｉ ｅ ｏ ｄ ｒ ｏ ｌ ｇ ｎ ｕ ｔ ａ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｔｒ ｏ ｉ ｆ ａ ｉ ｎ ｙ ａ ｃｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｃ ｏｉ ；ｉ ｄ ｓｒ ｌ ｐ ｉ ｔ ｄｉ ｍ ｎ ｉ ａ ｃ ｏ
计算的实时性要求，很难在数学模型中引入所有的影响
因素，因此，针对研 究的主要 目标进行合理的简化处理， 内容如下： （）忽略拉坯方 向和铸坯宽度方 向上的传 热，仅考 １ 虑铸坯厚度 方 向上的传热 ，且 通过微观单元体 的总体热
裂纹缺陷的生成或扩大。而动态二冷配水模型则有着显 著的技术优势：①在拉速或浇铸温度发生变化时可以尽
结构 。在 实际生产 中的非恒 定的浇铸工艺条件下 ，为获
１ 数学模型简述
ＣＳ 板坯连铸动态二冷配水模型建立 的基本思路是 ＩＤＩ 基于有 限薄片层概念 ，即取铸 坯 中心纵 向断面为研究对 象 ，并 按一定 的规格将其离散成数 个具有有 限厚度 的薄 片层单元， 且认 为其沿铸机方 向以拉坯速度朝下移动 。 同
量保持铸坯 温度分布 的稳定性 ；② 通过对拉坯历 史的全 程跟踪可以充分抑制铸坯过冷／ 过热现象；③在 工艺操作
收稿 日期：２ １－６１；修回 日期 ：２ １．７１ ０ １ －４ ０ ０ １ －５ ０ 作者简介 ：冯 科 （９ ４ ，男，重庆人，博士，高级工程师，主 １７一）
量平衡关系推导获得一维形式的傅里叶传热方程［ ；
Ｉ ｄ ｓｒ ａ ｐ ｉ ａ ｏ ｆ ｈ ｎ ｍ ｉ ｅ ｏ ｄ ｒ ｏ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｌ ｂ Ｃｏ ｔｎ ｏ ｓＣａ ｔｎ ｎ ｕ ｔ ｉｌ Ａｐ ｌｃ ｔ ｎ ｏ ｅＤｙ ａ ｃＳ ｃ ｎ ａ ｙ Ｃｏ ｌ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒＳ ａ ｎ ｕ ｕ ｓ ｇ ｉ ｔ ｎ ｉ ｉ
（．国家钢铁 冶炼 装备 系统集成工程技术研究 中心，重庆 ４ １２； １ ０１２ ２ 中冶赛迪工程技术股份有限公司 连铸事业部 ，重庆 ４０ １） ． ００ ３ 摘要 ： 基于耦合 多元合金两相 区凝 固模型的板坯连铸凝 固传热数学模型和恒间距切片单元 跟踪方法 ， 开发 了板坯连铸动态二冷配水 软件平台 ， 中内嵌二冷分区有效拉速 和 目 其 标表面温度曲线两种控制模式 ， 前者充分考虑 了铸坯 的冷却历史 ， 后者则关 注对铸坯表 面温度沿铸流方向的合理控制 ， 在实际生产 中可 以方便灵活地加以选择 应用 。 该技术控制功能丰富、 安全机制完善 、 系统运行稳定 、 人机界面友好 ，具有较强的现场适应性 ，目前已成功应用于重钢长寿新区一号板坯连铸机 ，在板坯表面及 内部质量 的控制方 面取得 了 良好的冶金效果 ， 具备较好 的工业应用实用价值和推广前景 。 关键词 ：板坯连铸 ；凝 固传 热；动态二冷配水；工业应用 中图分类号 ：Ｔ ５ 。４ Ｇ１ ５ ３ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０—６ ９２ １）６０ ３—４ ０ ２１３ （０ １０ －０ ６０
ｅ ｈ ｓｓｏ ｅｒａ ｏ ａ ｌ ｏ ｔ ｌ ｆｓａ ｕ ｆｃ ｍｐ ｒｔｒ ｌｎ ａｔ ｇｄｒｃｉｎ ｏ ａ ｅｃ ｏ ｅ ｐ ｌ ｃｕ ｌ ａｔ ｇｐ ｏ ｅ ｓ ｍｐ ａｉ ｎｔ ｅ ｓ ｎ ｂｅｃ ｎｒ ｂｓ ｒａ ｅｔ ｈ ｏｏ ｌ ｅ ｅａｕ ｅａｏ ｇｃ ｓｉ ｉ ｔ ．ｂ ｔ ｃ ｎｂ ｈ ｓｎｔ ａ ｐｙｉ ａｔ ａ ｓ ｎ ｒｃ ｓ ｎ ｅ ｏ ｈ ｏ ｎ ｃ ｉ ｃ ｎ ｅ ｉｎｌ ｎ ｅ ｉｌ．Ｔ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｓａ ｕ ｄ ｔｃ ｎ ｏ ｕ ｃｉｎ ｌ ａｏ ｎ ａｅｙ ｍｅ ｈ ｉｍ，ｓａ ｌ ｕ ｎｎ ｙ ｔｍ，ｆｉｎ ｌ ｏ ｖ ｎｅ ｔ ａ ｄ ｆ ｘｂｙ ｈ ｓｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｂ ｎ ａ ｏ ｔ ｌｆ ｎ ｔ ，ａｌ ｒｕ ｄ ｓｆｔ ｃ ａ ｓ ｙ ｌ ｎ ｒ ｏ － ｎ ｔｂｅｒ ｎ ｉｇ ｓ ｓｅ ｒｅ ｄｙ
（） １
式 中： ｅ 沩 当前时刻二冷分 区相应的有效拉速， ｒｉ； ｖｆ ｆ ， ｍ／ ｎ ａ
Ｖａ 。 ｖ
，
ｉ 为当前 时刻二冷分 区ｉ 相应的总体平均拉速，ｍ ｍｉ； ／ ｎ
（ 为二冷分 Βιβλιοθήκη ｉ 应的调 和因子 ； 为当前时刻相应 ｉ ） ＊ ｌ
的实 际拉速 ，ｍ ｍｉ。 ／ ｎ
在计算 出二冷分 区的有 效拉速 后， 即可结合基 础二 冷水 表回归系数按 以下理论 计算公式对二冷 回路水 量进
２ Ｃ ｎｉ ｏ ｓ ａｔ ｇＳｃｉ ，Ｃ Ｓ Ｉ ｎ ｉｅｒ ｇ ｏ ｔ． ｈ ｎ ｑｎ ００ ｈｎ ） ． ｏ ｔ ｕ ｕ ｓｎ ｅｔ ｎ ＩＤ ｇｎ ｅ ｎ ．Ｌｄ，Ｃ ｏ ｇ ｉｇ ４ ０ １，Ｃ ｉａ ｎ Ｃ ｉ ｏ Ｅ ｉ Ｃ ３
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅｓ ｌ ｉ ｃ ｔ ｎ＆ ｈ ａ－ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｆ ｌｂ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔ ｇ ｃ ｕ ｌｄｗｉ ｅｍｕ ｔ ａ ｌｙ ｍ ｉｒ ｓ ｇ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄｏ ｏ ｉ ｆ ａ ｉ ｈ ｄｉ ｏ ｅ ｔ ａ ｓｅ ｈ ｍａｉ ｌ ｔ ｍａ ｃ ｍｏ ｅ ａ ｏ ｔ ｏ ｓ ｓ ｎ ｏ ｐ ｅ ｔ ｔ ｌ － ｌ ｃ ｏ ｅ － ｏ ｓ ｎ ｃ ｉ ｈ ｈ ｉ ｏ ｒｇ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ｎ ｅｔａ ｋ ｎ ￣ｏ ｔ ｌ ｅｅ ｅ ｎ ｓｉ ｏ ｓ ｎ ｔｒ ａ，ｔ ｅＣＩ ＤＩ ｙ ａ ｃｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｃ ｏｉ ｇ ｓ ｔ ｖ ｒ ｌｔｏ ｍ ａ ｅ ａ ｉ ｄ ｌ ｄ ｔ ｃ ｉ ｇ ｍｅ ｄ ｗｉ ｓｉ ｌ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｔ ｔ ｎ ｅ ｖ ｌ ｈ Ｓ ｎ ｍｉ ｅ ｏ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｈ ａ ｐ ａ ｆ ｒ ｈ ｓ ｏ ａ ｈ ｒ ｈ ｃ ｎ ａ ｉ ｄ ｎ ｅ ｂ ｅ ｅ ｅｏ ｅ ，ｗｈ ｃ ｏ ｒｓ ｓ ｆ ｗｏｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｓ ｉ ． ｈ ｆｅ ｔ ｅ ａ ｔ ｇ ｓ ｅ ｄ ｏ ｓ ｃ ｎ ａｙ ｃ ｏ ｉ ｇｚ ｎ ｓ ｎ ｄｔ ｅｔｒ ｅ ｅ ｕ ｆ ｃ ｅ ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｉｈ ｃ ｍｐ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｉ ｏ ｍｏ ｅ ，ｖ ａ ，ｔ ｅｅ ｃ ｉ ｓ ｎ ｐ ｅ ｆ ｅ ｏ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｅ ，ａ ｇ ｔ ｄｓ ｒａ ｅ ｖ ｃ ｉ ｎ ｈ ａ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ａ Ｖ ｆｓａ ，ａ ｏ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ Ｃ ｌ ｅ ｏ ｌｂ ｓｆ ｒｔ ｍ，ｔ ｅ ｆ ｒ ｅ ｎ ｋ ｓｆ ｌ ｃ ｎ ｉ ｅ ａｉ ｎ ｂ ｕ ｅ ｃ ｏ ｉ ｇ ｈ ｓｏ ｙ ｏ ｌｂ ｎ ｈ ａｔ ｒｏ ｅ ｔｋ ｓ ｈ ｈ ｏ ｍ ｒｏ ｅ ｔ ｅ ｕ ｌ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｓａ ｏ ｔ ｏ ｌ ｉ ｒ ｆｓａ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｌ ｔ ｎ ａ ｅ ａ ｏ ｈ ｔ ｎ ｔ ｅ