二冷水
优秀QC成果——提高连轧二冷水水质合格率
9月
河北集团邯钢公司
活动计划进度表
时间 项目 课题 选择 2月 3月 4月 5月 6月 2009年 7月 8月 9月 10月 11月 12月
目标 确定
P 现状 调查 原因 分析 制定 对策 D C A 注： 对策 实施 效果 检查 巩固 措施 为计划进度 为实际进度
河北集团邯钢公司
制表：胡澄清
时间：2009年2月
2009年度河北钢铁集团 邯钢公司QC成果 发布材料
提高连轧二冷水水质合格率
发布人 胡澄清
河北钢铁集团邯钢公司东区能源中心
河北集团邯钢公司
概
况
连铸过程实际是过热的钢水冷却成型的过程，过
热的钢水进入结晶器后，钢水沿结晶器周边逐渐冷凝
成钢壳，然后进入二次冷却区与喷嘴喷出的雾化水直 接接触进行快速冷凝，后经矫直最终凝固成型。从工 艺过程不难看出，冷却过程进行的好坏直接影响着产 品的质量尤其是二冷区由于循环水需充入空气后经喷
制表：郭瑜娟
连铸二冷水水质要求
连铸二冷水水质要求
嘿，大家知道连铸二冷水水质有多重要吗？这可真不是开玩笑的事儿呀！
想象一下，如果二冷水水质不行，那不就好比让千里马去跑烂泥路嘛！比如水质太脏了，里面有好多杂质，那铸坯表面能光滑吗？肯定不能啊！这就像脸上长满了麻子，多难看呀！而且要是水里有乱七八糟的化学成分，那简直就是在给铸坯下毒呀！就好比给人吃了不好的东西，能不出问题吗？
水质好的二冷水呢，就像是给铸坯洗了个舒服的澡，让它清清爽爽地成长。
咱得要这水干净吧，不能有悬浮物啥的，不然铸坯都得嫌弃啦！还要控制好酸碱度，别太酸太碱了，那铸坯也受不了呀！就跟人一样，太酸太碱的东西咱也不爱吃不是？
再说说硬度吧，水可不能太硬了哟！硬水就好像给铸坯穿上了一双不合脚的鞋子，它能走得舒服吗？肯定不行！这就麻烦大啦！“哎呀，这铸坯咋回事呀，怎么老出问题呢？”咱可不能让这样的抱怨出现呀！
对于二冷水水质呀，咱可得严格把关，就跟守护宝贝似的。
每个环节都不能马虎，稍有不慎，那可能就会出大问题嘞！所以呀，大家一定要重视连铸二冷水水质要求，这可关系到产品的质量和咱们的效益呀！马虎不得呀！别等到出了问题才后悔莫及，那时候可就晚啦！咱得从一开始就把这事儿做好，让铸坯健康成长，这样才能生产出高质量的产品，大家说是不是这个道理呀！
结论就是：连铸二冷水水质要求非常关键，必须认真对待，才能确保生产顺利进行，获得好的产品。
连铸过程的冷却制度
连铸过程的冷却制度1.结晶器冷却（一次冷却）2.二冷区冷却（二次冷却）铸坯冷却的控制钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量。
1、一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。
其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。
2、一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。
通常结晶器周边供水2L/min.mm。
进出水温差不超过8℃，出水温度控制在45-50℃为宜，水压控制在0.4-0.6Mpa.结晶器水质一般达到以下技术条件以免结晶器水槽内铜板表面结垢，影响结晶器传热。
固体不大于10㎎/L。
总悬浮物不大于400㎎/L。
硫酸盐不大于150㎎/L。
氯化物不大于100㎎/L。
总硬度（以CaCO3计）不大于10㎎/L。
PH值为7.5---9.5.小方坯用工业清水，板坯常用软水。
结晶器的作用◆在尽可能的拉速下，保证铸坯出结晶器是形成足够厚度的坯壳，使连铸过程安全的进行下去，同时决定了连铸机的生产能力；◆结晶器内的钢水将热量平稳的传导给铜板，使周边坯壳厚度能均匀的生长，保证铸坯表面质量。
结晶器内坯壳生长的行为特征(1)钢水进入结晶器，与铜板接触就会因为钢水的表面张力和密度在杠爷上部形成一个较小半径的弯月面。
在弯月面的根部由于冷却速度很快（可达100℃/s），初生坯壳迅速形成，钢水不断流入结晶器,新的初生坯壳就连续不断的生成，已生成的坯壳则不断增加厚度。
(2)已凝固的坯壳，因发生δ→γ的相变，使坯壳向内收缩而脱离结晶器铜板，直至与钢水静压力平衡。
(3)由于第（2）条的原因，在初生坯壳与铜板之间产生了气隙，这样坯壳因得不到足够冷却而开始回热，强度降低，钢水静压力又将坯壳贴向铜板。
(4)上述过程反复进行，直至坯壳出结晶器。
坯壳的不均匀性总是存在的，大部分表面缺陷就是起源于这个过程之中。
(5)角部的传热为二维，开始凝固最快，最早收缩，最早形成气隙。
二冷技术介绍PPT课件
天津钢管公司圆坯连铸机采用两套（20号及30号） 喷水表，比水量0.55—0.70L/Kg。
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2.4二冷与铸坯质量
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对二冷的期望与理论
期望:希望它保护设备，希望它提高铸坯质量，希 望它减少漏钢。
理论:1.首先因为喷水冷却只铸坯在机内散热的一
小部分，调节二冷对总冷却效果的作用很有限。
2.提高冷却强度所需的喷水量变化很大，喷嘴
和供水都有问题。3.铸坯表面温度与其冷却强
度有强烈的交互作用，这种交互作用控制不当
会使坯子局部温度降至~250C远低于正常值。
究单位合作开发过气水二冷技术。
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2.2二冷水控制
二冷水的线调节方法主要有: 手工调节 手动仪表调节 仪表和计算机自动控制
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2.3、连铸二冷制度选择
一般铸机在开浇前选定二冷基参数时，要根据钢种 选择预先设置的二冷制度，几台典型铸机的情况如下：
宝钢铸机上预置，7种冷却方式。根据产品等级、碳 含量、Mn/S等因素选用方式1，2，4，5，6，Nb-V钢选方 式7，高磷高选方式3。其中方式3的冷却强度最高，比水 量 1.3—1.4L/Kg 。方式 6冷却绐度最低 ，比水量0.6— 0.7L/Kg。
连铸二次冷却技术
钢铁研究总院 连铸技术国家工程研究中心
2010.4
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连铸二次冷却技术介绍
• 连铸二冷的基本原理 • 连铸二冷技术应用状况 • 连铸钢种的二冷策略 • 连铸机的二冷设计 • 二冷强度的控制方式
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1.二次冷却的基本原理
板坯连铸机二冷水喷嘴堵塞原因分析及对策
板坯连铸机二冷水喷嘴堵塞原因分析及对策二次冷却是连铸生产的重要环节，是使铸坯离开结晶器后接受连续冷却直至完全凝固的过程。
铸坯的中心热量除了通过铸坯的辐射方式带走，更主要是靠喷淋到铸坯表面的水滴的蒸发和升温而带走，影响二次冷却效果的是喷淋冷却水。
目前钢铁企业板坯连铸机二冷水喷嘴普遍存在堵塞的现象，喷嘴的堵塞导致铸坯局部冷却降温不均匀，造成角裂、表面缺陷等一系列的质量问题。
严重的制约著铸坯的质量和产量。
本文分析了板坯连铸机二冷水喷嘴堵塞原因分析及对策。
标签：板坯连铸机；喷嘴；堵塞原因；对策引言：在连铸过程中，大量使用水进行铸坯冷却，二冷区冷却水直接与铸坯接触使得水中含有大量的油、金属粉尘、氧化铁皮、保护渣等。
这些物质进入到冷却水水处理系统中，会恶化水质，造成很大的危害水质恶化会直接导致喷嘴堵塞。
对京唐喷嘴堵塞物进行化验，其主要为铁氧化物和油的混合物、一些大颗粒杂质。
为了减少喷嘴堵塞数量，提高铸坯质量，本文对京唐公司水处理工艺流程和设备进行了调查分析，通过改善水质、提高过滤效果来降低喷嘴堵塞率。
1、喷嘴堵塞原因分析1.1、堵塞物分类喷嘴的堵塞物主要有以下几类，油（包括液压油、润滑油）、氧化铁颗粒（氧化铁和气路中的腐蚀产物）、泥、水体中盐类的析出物（比如碳酸钙、碳酸镁等）、比较大的固体颗粒。
1.2、喷嘴堵塞方式分析1）油泥堵塞：这里的油泥是指在油的作用下将水体中其他细小固体物质粘附在一起而形成。
油泥对喷嘴的堵塞表现在两个方面，一是水体中已经形成的油泥对喷嘴堵塞，比如，连铸系统停止供水，连铸再次复产时，管道中富集的油泥由于水流的冲击而剥落，通过喷嘴时粘附在喷嘴口，直接将喷嘴堵塞。
二是连铸生产时，产生高温区，喷嘴的温度也很高，在此情况下水体中的油发生化学反应，油粘附在喷嘴上，由于油的粘度增加造成其他固形物在此富集，时间累积喷嘴堵塞。
2）结垢堵塞：水体中溶解盐含量高，在通过喷嘴时，高温下析出，富集产生喷嘴堵塞，在循环水高浓缩倍数时容易产生。
连铸二冷区技术原理
148CHINA INSTRUMENTATION2010年 增刊由于铸坯凝固速度比拉坯速度慢很多，随着浇注的进行，铸坯内形成一个很长的液相穴。
铸坯带着液芯进入二冷区接受喷水冷却，目的是使铸坯完全凝固，表面温度分布均匀，内外温度梯度小，然后进入拉矫机。
铸坯在二冷区要全部凝固还需散出 210～294kJ/kg 的热量。
所以，从结晶器出口到拉矫机前的一定范围内设置一个喷水冷却区，叫二冷区，向铸坯表面喷射雾化水滴，铸坯表面温度突然降低，铸坯表面和中心之间形成了较大的温度梯度，这是铸坯向外传热的动力。
二冷水的控制特点是要求流量控制范围大，控制精度高，因此常采用高精度的电磁流量计对水流量进行检测。
凌钢1700ASP 连铸铸坯生产过程中，边角温度下降快，二冷区采取气—水雾化冷却系统控制，借以避免局部水楔和开浇、停浇时残流所造成的冷却不均匀。
2 系统概况凌钢1700ASP 连铸二冷水系统采取气—水雾化冷却控制，即在8个冷却区中，第1区（即结晶器喷水区）喷水冷却，防止拉漏和鼓肚，2~8区采取气—水雾化冷却。
气—水冷却系统分区如图1所示。
以上各冷却区均设置流量调节阀，一级计算机根据钢坯横截面、拉速、钢种等修正参数、设定冷却水、二冷空气流量的设定值，同时控制各区的流量调节阀的开度，实现对气水配比控制。
二次冷却水流量与拉速满足以下关系:Qi A v B v C xax i i i 2=++b ^h 式中：Qi 为某一控制回路的流量设定值;连铸二冷区技术原理The Theory of Second Cooling Zone1 引言众所周知，在连铸生产工艺流程中，从结晶器拉出来的铸坯凝固成一个薄的外壳，而中心仍为高温钢水。
（1）中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2010年 增刊149v 为拉坯速度;α为过冷补偿系数;β为喷水宽度调整补偿系数（仅第三段控制回路有此项）。
3 气水冷却配比控制在汽水冷却段，为了达到气水喷雾冷却的预期效果，必须保证冷却水与压缩空气的正确配比。
邯钢连铸二冷水系统水质改善的措施
邯钢连铸二冷水系统水质改善的措施胡澄清，常静，李占江(河北钢铁集团邯钢公司能源中心，河北邯郸056015)摘要：分析了邯钢连铸二冷水的水质要求、二冷水工艺存在的问题。
通过改进现有工艺，提高了连轧二冷水系统的水质指标，满足了连轧生产要求，二冷水扇形段锥形滤网清理次数大约减少一半，节约了用水费用。
关键词：连铸；二冷水系统；改善；措施1 引言邯钢连铸连轧厂泵站C系统是含油浊环水系统，主供连轧轧机机架和工作辊高压除鳞直接冷却用水及连铸二冷水喷淋冷却，其中连铸二冷水对水质的要求较高。
由于连铸实际是过热的钢水冷却成型过程，过热的钢水进入结晶器后，钢水沿结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，然后进入二次冷却区，与喷嘴喷出的雾化水直接接触进行快速冷凝后经矫直最终凝固成型。
从工艺过程不难看出，冷却过程直接影响产品的质量，尤其在二冷区循环水需充入空气后经喷嘴雾化进行冷却，对水质的要求较高，否则容易造成喷嘴堵塞，影响二冷区冷却效果和钢坯品质。
邯钢连铸连轧生产线投产较早，当时连铸二冷水系统和轧机机架、工作辊直冷水并未分开，致使连轧二冷水的水质始终困扰连铸生产。
2 邯钢连铸二冷水工艺连轧二冷水系统回水含有大量的乳化油，目前国内对含乳化油在100mg/L以下污水的处理是一大难题。
经现有工艺平流沉淀池、刮油刮渣机等物理方法，乳化油难以去除，造成过滤器滤料板结、漏料，出水悬浮物及油含量超标。
连铸二冷水处理工艺流程如图1所示。
3 存在问题由于连铸二冷水和轧机机架、工作辊直冷水没有分开，系统循环水量很大，约为8000m3/h；并且连铸连轧工艺扩容后水系统却维持原设计工艺，使二冷水系统水质经常超标，喷嘴频繁堵塞。
系统要求水质指标如表1所示。
悬浮物是二冷水喷嘴堵塞的重要原因。
由于二冷水系统回水带有大量氧化铁皮、泥沙及油脂，在运行过程中会吸收空气中的大量灰尘、泥沙、微生物等，产生比其他循环水系统更为严重的悬浮物。
同时，由于平流池只能去除浮油(粒径50～100μm)和部分分散油(粒径10～50μm)，而对于粒径在10μm以下的乳化油和溶解油则完全无法去除，经平流池处理后水中油质量浓度仍高达到10mg/L以上。
连铸二冷水喷嘴堵塞原因分 析与对策(武钢)
连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析与对策武汉钢铁(集团)公司 李 英 俞 琴摘要：炼钢连铸二冷水水质问题引起喷嘴堵塞。
造成铸坯表面裂纹。
以昆钢三炼钢板坯连铸机二冷水喷嘴堵塞现状为例，从水处理工艺、水源、水质及运行管理等方面进行分析。
找出二冷水喷嘴堵塞的原因各影响因素。
提出相应整改据施。
关键词：昆钢 连铸二冷水 喷嘴堵塞 原因分析 对策措施 昆钢三炼钢厂板坯连铸机，因连铸喷淋水喷嘴堵塞速度快、面积大，严重影响铸机生产和板坯质量。
武钢工艺优化品种结构小组邀请了武钢能源动力公司供水厂相关专业技术人员，对昆钢三炼钢板坯连铸机二次冷却水系统进行调查，从水系统工艺、水源、水质及运行管理等方面进行分析，找出二冷水喷嘴堵塞的原因和影响因素，提出相应整改措施。
1 现场调查1．1 喷嘴堵塞现状昆钢三炼钢板坯连铸机扇型段分为8区12段，各种直径的喷嘴有665个。
生产过程中，喷嘴堵塞现象十分频繁，在铸机开浇很短时间内，喷嘴被堵个数达100多个，被迫更换喷嘴后不久，又会有大面积喷嘴出水呈线状直至喷嘴堵塞，造成的后果是板坯表面出现裂纹。
1．2 水处理运行现状从各种运行记录得知，目前板坯连铸二冷水处理各个工序处于正常运行状态，经化学除油器处理后的水质达到且优于设计标准要求。
水处理站各项制度比较健全，水质分析、水处理药剂、水处理运行等参数都有较全面记录。
1．3 板坯连铸机二次冷却水系统工艺流程三炼钢扩建时，因受场地等条件限制，板坯连铸机二次冷却水未形成独立的水处理系统，而是并入热轧的浊环水系统。
板坯连铸机设计供水量520 m3／h，板带轧机设计供水量2339 m3／h，系统容积估算约8000～10000 m3，补充水量设计为120 m3／h，系统实际补水量极少。
因有外来水进入本系统，水的循环率无准确数据。
板坯连铸二冷水是敞开式浊循环水。
供出的水与铸机铸坯直接接触，铸坯、铸机表面大量氧化铁皮、润滑油、水乙二醇随水回到水站进行处理。
用户回水进入旋流沉淀池，去除大颗粒氧化铁皮后，进入化学除油器，通过投加混凝剂、絮凝剂，可去除水中大部分细小的氧化铁皮和油。
连铸二冷水系统的优化与改进
主要 由于设备间接冷却水不能形成有效循环大 量泄 露 ， 进 入浊 环二 冷水 的循环 系统 ， 导致 二冷水 大
系统共有喷头 ２ ０ ０ ０ 多个 ， 系统用水 由能源中心的钢 轧泵站供给。 水系统的处理设备包括给水泵 、 自清洗 过滤器 、 旋流井 、 稀土磁盘、 平流池 、 多介质过滤器 、
ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｈ ａ ｎ ｂ ａ ｏ Ｃ ｏ ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ｕ ｇ ｉｎ ｇ ｇ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．
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Ｓ ＨＩ Ｆ ｅ ｎ ｇ － ｈ ｕ ａ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｗａ ｎ ，Ｃ ＨＥ Ｎ Ｘｉ ａ ｏ － ｑ 洗过滤器及管道滤网的堵塞 ，系统循环率降 低， 连铸机喷嘴堵塞 ， 管道腐蚀 等现象 ， 严重影响炼 钢的正常生产 ， 通过对该系统工艺优化 、 技术改进使
连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析及综合解决方案
连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析及综合解决方案杨泽宇【摘要】针对连铸二冷水喷嘴堵塞问题,结合二冷水处理工艺及特点,进行了全面系统的原因分析,并提出了一体化综合解决方案.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P55-58)【关键词】二冷水;喷嘴堵塞;原因分析;解决方案【作者】杨泽宇【作者单位】中冶京诚工程技术有限公司,北京,100176【正文语种】中文【中图分类】TF0851 概述在连铸浊环水运行过程中，二冷水喷嘴堵塞是最常见的问题。
喷嘴堵塞后，冷却效果会降低，由于冷却的不均匀影响钢坯质量。
单位时间内喷嘴堵塞的数量较大时，喷嘴的检修、清理要增加额外的工作量和设备成本。
为了延长喷嘴的在线周期，降低因喷嘴堵塞增加的时间和设备成本，维护生产的安全、高效、稳定、连续，我们做了大量的调查、分析和研究。
喷嘴堵塞给人直观的反应是水处理问题，其实二冷水喷嘴的堵塞因素诸多，有时是单一因素，有时是几种因素共同作用，相互促进，最终导致喷嘴堵塞。
要解决问题就必须综合治理，我们通过对问题的全面分析，提出了综合解决方案。
2 连铸二冷水喷嘴堵塞的原因分析2.1 悬浮物的影响悬浮物是指颗粒直径约在10-4 mm以上的微粒，肉眼可见。
这些微粒主要是由泥沙、黏土、菌藻、病毒以及铁的微粉等组成，常常悬浮在水流之中，产生水的浑浊现象。
这些微粒一般不是很稳定，可以通过沉淀或过滤来除去。
连铸二冷水在运行过程中，水体和空气在各个环节都充分接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物、以及在生产过程中产生的铁的微粉（空气中漂浮的和直接接触铸坯带入的）。
所以会产生比其他循环水系统更严重的悬浮物问题。
这些悬浮物的存在一方面促进了系统中菌藻的滋生，另一方面在菌藻分泌物的配合下，容易粘附沉积在系统喷嘴狭小缝隙处，造成了黏泥的危害，引起堵塞。
悬浮物的去除贯穿于连铸二冷水处理的整个过程，从旋流井（或一次沉淀池）、化学除油器（或二次沉淀池）到高速过滤器。
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• 概述
二冷模型的基本功能是根据连铸机在线过程数据动态计 算各个冷却区的冷却水量。在连铸生产过程中，模型根据钢 种、拉速、钢水温度的变化，动态计算各个冷却区的水量， 以达到工艺要求的目标温度，达到良好的板坯表面和内部质 量。
动态二冷模型中包含铸坯凝固模型，二冷水控制模型， 动态软压下模型等。
• 离线仿真功能： 离线状态下能对浇注过程进行模拟，模拟实际生产的情况，
对指导实际生产和新钢种的开发用重要的作用。
•离线数据显示功能 对浇铸历史过程的进行回放，以图表和数字形式动态显示
水量和温度和软压下计算结果，方便分析来提高产品质量。
• 模型软件功能
• 动态切片计算模型
将铸坯沿铸造方向以100mm划分成若干切片,模型 根据实际的水量动态计算各切片的温度场，从而得到整 个铸流的温度场。模型根据计算的表面温度和目标温度， 计算各个区域的水量，保证铸坯表面温度和目标温度一 致，将计算的水量下传给一级PLC,即可达到动态控制的 目的。每个切片有生命周期，从结晶器液面开始，到出 口结束，这样整个铸坯的温度场就计算出来，并且随着 浇铸动态变化，计算出轻压下位置，实现动态软压下控 制。
• 模型的系统结构测
其它过程数
据
模 型
配水系统
各段水量
软压下系统
通讯
确认模块
PID
阀门
通讯
确认模块
辊缝调节 系统
通讯
各段水量
流量 拉速 其它过程数据
实际辊缝 值
二冷 模型
凝固 模型
软压 下模 型
通讯
设定辊缝值
管理计算 机系统
钢种、化学 成分、炉次
等信息
• 模型硬件系统
硬件系统
模型系统计算机，由一台高端工控机来完成计算。
• 动态二冷模型控制的优势
现在二冷控制方式大体分成模型控制和水表控制两种， 其中模型控制方法具有更大的优势。水表一般只是钢种和 浇铸速度的函数，对于连铸过程的不稳定因素，如钢水温 度变化、拉速波动、更换中间包、漏钢预报时的紧急拉速 降低等，水表控制方法难以抑制这些因素对铸坯表面温度 的影响。
• 动态二冷模型控制的优势
模型能够根据不同的钢种、不同的铸坯断面， 实现二冷水的动态控制，消除因为上述不稳定因 素对铸坯质量的影响。该模型可扩展新钢种，可 实现动态配水与一级水表的无扰动切换。
• 动态软压下
凝固模型根据实际过程数据包括钢种、铸坯断面，拉 速、实际配水量等计算出铸坯中心温度到达液相线和固相 线的位置，从而确定软压下区域。动态软压下模型根据上 述计算结果动态计算轻压下起始和结束位置以及各棍缝间 距，通过调节棍缝实现动态轻压下，降低铸坯中心疏松提 高内部质量。
计算公式
• 动态模型运行演示
１． 正常浇铸 ２． 拉速变化对软压下区的影响 3． 历史回放演示
•一级水表控制和二级模型控制切换
谢谢！
计算机配置 视频显示 网络接口 操作系统 数据库 网络协议
19’’TFT Ethernet adapters WindowsXP Oracle(SQL Server 2000) TCP/IP
• 模型软件功能
• 在线模型功能 实现动态二冷水控制，动态轻压下控制，提高板坯质量。 二冷模型界面： 过程数据：浇铸数据、二冷数据、结晶器数据 计算结果：铸坯热相图、铸坯中心温度、表面温 度、坯壳厚度、软压下信息