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连铸板坯变拉速过程凝固传热数学模型研究

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第一章绪论

1.1课题研究的意义及来源

1.2连铸控制过程简介

1.2.1连铸过程

1.2.2连铸二次冷却区基本结构

1.3 二冷与铸坯质量

1.4 二冷区比水量的确定

1.5 二冷配水控制方法

1.6本文研究的内容

1.6.1课题来源

1.6.2课题研究主要内容

第二章凝固传热数学模型

2.1概述

2.2建立凝固传热数学模型

2.2.1基本假设

2.2.2冶金准则

2.3控制方程与边界条件

2.3.1控制方程

2.3.2边界条件

2.4离散求解

2.4.1离散化方程

2.4.2离散化方程的推导

2.4.3网格划分

2.4.4非稳态一维传热方程离散

2.5小结

第三章二冷过程控制

3.1控制方法比较与选取

3.1.1参数控制法

3.1.2目标表面温度控制法

3.2铸坯动态追踪模型

3.3过程数据计算

3.3.1对流换热系数

3.3.2固相率

3.3.3超松弛与欠松弛

3.4有效拉速与温度场

3.4.1有效拉速设计

3.4.2温度场求解

3.5小结

第四章板坯连铸动态仿真软件

4.1软件设计

4.1.1架构设计

4.1.2算法步骤

4.1.3模块设计

4.2数据库设计

4.2.1数据库关系

4.2.2存储过程

4.3小结

第五章应用模拟测试

5.1测试条件

5.2设计方法

5.2.1设计方法确立

5.2.2过程条件选择

5.3控制制度与测试结果

5.4小结

第六章结论与展望

6.1课题结论

6.2课题展望

参考文献

致谢

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摘要

板坯连铸二次冷却控制是连续铸造过程中一个重要环节。因拉坯过程中拉速时变性造成铸坯凝固与传热过程温度场稳定性下降,将直接影响到铸坯质量。同时,拉速的时变也给自动控制实施增加了一定的难度。因此如何在变拉速条件下找到有效的平衡点以保证铸坯质量成为一个亟待解决的问题。 针对板坯连铸拉坯过程中拉速的时变问题,开发了一种基于实时动态连铸控制方面的软件。课题研究过程中:第一,对二冷过程中静态控制方法进行分析,并将其与动态控制方法加以比较,从而将二者有效的结合,使之既满足连铸过程的稳定性,又不失实效性;第二,在铸坯追踪处理方面,充分考虑拉坯过程拉速变化要求,采用了实时追踪定位、均匀切割铸坯时间片的思想;第三,结合铸坯在连铸二冷区的实际散热规律,并以铸坯实际水流密度分布传热作为边界条件,通过建立板坯凝固传热数学模型来分析铸坯的凝固过程;最后,选取较为合理的控制策略,对凝固传热方程离散化处理后,优化出合理的温度场分布模型。本系统经模块化处理,集动态铸坯追踪、二冷水量优化、铸坯温度场计算于一体。经验证,该软件在动态二冷控制过程中由于参数设计合理、控制得当、温度场分布基本符合预定要求,使得系统的稳定性与实时性较强、精度较高,实际应用前景广阔。

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