李 璐，任劲宇，王文豪，姜芳芳,娄一博

(中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

0 前言

棒线材免加热直接轧制技术(简称DROF[1])的大力推广应用，使提高铸坯拉速以尽可能提高入口轧制温度显得尤为关键。影响连铸坯温度提高的关键因素较多，如拉速、二冷区配水量、结晶器结构设计等，其中拉速对铸坯温度的影响尤为显著。相关学者对连铸段进行了大量研究[2-5]，特别是结晶器改进方面取得了较好的成果，但由于很多研究均将热物性参数处理为常数[6]，或设定边界条件时并未考虑角部热流量变化[7]，或并未将整个连铸段综合考虑[8-9]，所以建立的数学模型与实际应用偏差较大，从而影响研究铸坯温度的因素量化。

本文针对某钢厂120 t连铸段生产线，基于有限元软件ANSYS和材料性能软件Jmatpro,综合考虑了二冷区辊热问题以及结晶器角部热流量变化并动态采集了热物性参数，建立了小方坯在连铸段的温度场模型，定量分析了连铸段影响拉速的壳厚和二冷区配水量两大关键因素。将模拟所得数据与现场实际进行了对比，两者相对误差低于3%，验证了模拟的准确性，所得数据为提高连铸拉速提供了重要参考。

1 小方坯凝固传热模型的建立

小方坯凝固过程是一个随温度的降低而液态逐渐转变为固态的过程,如图1所示。由于内部温度高，凝固过程复杂，检测仪器难以观察，因此，对方坯的温度场及内坯壳形成进行有限元仿真，可清楚地分析随温度变化坯壳的形成、增加过程，便于准确地确定小方坯连铸工艺参数以及对产品质量的控制。……