本發(fā)明屬于連鑄坯熱送熱裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝?yán)鋮s水流量的確定方法。

背景技術(shù)：

高效而節(jié)能的生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品是鋼鐵企業(yè)一直追求的目標(biāo)。連鑄坯熱送熱裝技術(shù)有效利用了鑄坯本身余熱，減少鑄坯在爐時(shí)間，從而降低噸鋼煤氣消耗量，達(dá)到節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率的目的。目前，連鑄坯熱送熱裝技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可和使用，但是，將該技術(shù)應(yīng)用于含鋁鋼等微合金鋼時(shí)容易造成熱送裂紋問(wèn)題。為了解決熱送裂紋問(wèn)題，連鑄坯表面淬火工藝被引入鑄坯熱送熱裝過(guò)程。冷卻水流量是鑄坯表面淬火工藝中的重要控制參數(shù)，它是影響鑄坯表層降溫速度的主要因素，直接決定了鑄坯表面淬火工藝應(yīng)用效果，對(duì)解決鑄坯熱送裂紋問(wèn)題至關(guān)重要。

熱送裂紋現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生。限于現(xiàn)有生產(chǎn)條件，難以保證熱裝溫度在A_r3(A_r3為奧氏體開(kāi)始向鐵素體轉(zhuǎn)變的臨界溫度，在此溫度以上鋼材為奧氏體組織；A_r1為奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度，下同)以上，一般在A_r1～A_r3溫度范圍，對(duì)于亞共析鋼，此時(shí)鋼材組織一般為奧氏體+沿晶界網(wǎng)狀鐵素體組織。對(duì)于一些含有Al、Nb、V、B等合金元素的鋼種，當(dāng)熱裝溫度在A_r1～A_r3溫度范圍時(shí)，軋后鋼板裂紋發(fā)生率明顯提高，表面質(zhì)量問(wèn)題嚴(yán)重。有研究表明，進(jìn)入兩相溫度區(qū)，合金元素以氮化鋁(AlN)、碳氮化鈮(NbCN)等碳氮化物顆粒的形式沿奧氏體晶界大量析出，晶界處的細(xì)小析出物會(huì)降低晶界的結(jié)合力；同時(shí)，此溫度段也是兩相共存區(qū)，沿晶界析出的鐵素體薄層有利于微裂紋的產(chǎn)生；再有，在鑄坯熱送熱裝過(guò)程中，鑄坯表面與內(nèi)部的溫度差異使得相變不同步，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力以及組織應(yīng)力；以上因素共同作用造成了微合金鋼的熱送裂紋問(wèn)題。

連鑄坯表面淬火工藝是解決微合金鋼熱送裂紋問(wèn)題的有效方法之一。連鑄坯表面淬火工藝是指：在鑄坯矯直后，對(duì)鑄坯表層噴水冷卻，之后的輸送過(guò)程中利用較高的鑄坯心部溫度使鑄坯表層回溫，從而得到適宜的表面組織和較高的熱裝溫度。達(dá)涅利公司在意大利ABS工廠(chǎng)針對(duì)含鋁鋼第一次使用連鑄坯表面淬火工藝，實(shí)驗(yàn)顯示，鑄坯表面淬火工藝的應(yīng)用提高了微合金鋼在熱送過(guò)程中的塑性，降低了熱送裂紋發(fā)生率。

中國(guó)專(zhuān)利“CN 1022289668 A”公布了一種實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度低合金鋼連鑄坯直接送裝的方法，該方法給出了連鑄坯冷卻速度的控制范圍為2～5℃，并根據(jù)鋼的溫度是否高于A_r3將冷卻速度范圍分為兩段，鑄坯表面冷卻的目標(biāo)溫度在500℃左右，限定了回溫時(shí)間。中國(guó)專(zhuān)利“CN 103341607 A”公布了一種微合金元素厚板坯直裝的方法，專(zhuān)利給出的針對(duì)Q345B、AH32厚板坯表面淬火工藝參數(shù)除了冷卻速度、冷卻時(shí)間、冷卻目標(biāo)溫度外，還要求鑄坯出矯直區(qū)時(shí)溫度為900～950℃。

中國(guó)專(zhuān)利“CN 103302262 A”公開(kāi)了一種連鑄坯表面淬火工藝裝置，即在連鑄坯火焰切割輸送軌道上安裝數(shù)個(gè)噴水組，平行于輸送輥方向1～3排，垂直于輸送輥方向4～10列噴嘴，噴水冷卻時(shí)使鑄坯表面溫度迅速降低到600℃以下，達(dá)到避免表面裂紋的目的。中國(guó)專(zhuān)利“CN 204711141 U”公布了一種防止連鑄坯在低溫脆性區(qū)出現(xiàn)裂紋的裝置，裝置方案為：使用支架支撐冷卻水條，并在冷卻水條下表面安裝噴嘴，使用電磁流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)壓閥調(diào)節(jié)冷卻水流量，通過(guò)噴水冷卻避免鑄坯出現(xiàn)低溫脆性，從而消除熱送裂紋現(xiàn)象。

以上所述四個(gè)中國(guó)專(zhuān)利都涉及鑄坯表面淬火技術(shù)，其中，前兩個(gè)專(zhuān)利給出了鑄坯表面淬火工藝實(shí)施的工藝參數(shù)要求，后兩個(gè)專(zhuān)利分別設(shè)計(jì)了兩種連鑄坯表面淬火工藝具體實(shí)施裝置。但是，以上四個(gè)專(zhuān)利均沒(méi)有給出表面淬火工藝?yán)鋮s水流量的具體確定方法。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論使用何種鑄坯表面淬火裝置，為了達(dá)到目標(biāo)冷卻效果，直接控制參數(shù)都是冷卻水流量和冷卻時(shí)間，由此才能使鑄坯表面以需要的冷卻速度冷卻到預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度。冷卻時(shí)間取決于冷卻初始溫度、冷卻目標(biāo)溫度和冷卻速度。由此可知，鑄坯表面冷卻速度是鑄坯表面淬火工藝的首要控制因素，而冷卻速度主要受冷卻水流量的影響。因此，只有控制適當(dāng)?shù)睦鋮s水流量，才能保證良好的鑄坯表面淬火效果，避免熱送裂紋發(fā)生的同時(shí)保證較高的熱裝溫度。另外，連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，鋼水過(guò)熱度、拉速、比水量等連鑄工藝條件發(fā)生變化時(shí)，鑄坯溫度也要發(fā)生變化，相應(yīng)的鑄坯表面淬火工藝?yán)鋮s水流量也要調(diào)整。為了充分發(fā)揮鑄坯表面淬火工藝效果，適應(yīng)連鑄工藝條件的實(shí)時(shí)變化，準(zhǔn)確而且實(shí)時(shí)的得出鑄坯表面淬火過(guò)程冷卻水流量十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝?yán)鋮s水流量的確定方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝?yán)鋮s水流量的確定方法，包括：

步驟1：確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝的各項(xiàng)工藝參數(shù)；

步驟2：穩(wěn)定澆鑄時(shí)，在連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝的水冷區(qū)域給予冷卻水流量，測(cè)量連鑄二冷各區(qū)出口位置、矯直區(qū)出口位置以及連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度；

步驟3：建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型并利用步驟2測(cè)量的鑄坯溫度進(jìn)行修正；

步驟4：利用修正的連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型計(jì)算不同工藝條件下連鑄坯溫度場(chǎng)，提取得到矯直區(qū)出口位置的多個(gè)連鑄坯溫度場(chǎng)；

步驟5：在確定的連鑄坯表面冷卻速度下，利用連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型，將步驟4中得到的矯直區(qū)出口位置連鑄坯溫度場(chǎng)作為冷卻初始溫度場(chǎng)，采用二分法求解各冷卻初始溫度下連鑄坯表面達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度所需要的冷卻水流量，進(jìn)而得到當(dāng)前鋼種冷卻初始溫度與鑄坯表面達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度所需要的冷卻水流量之間的關(guān)系曲線(xiàn)；

步驟6：測(cè)量矯直區(qū)出口位置的鑄坯表面中心溫度，以此作為連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻初始溫度，利用步驟5得到的關(guān)系曲線(xiàn)，計(jì)算得出鑄坯表面達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度所需要的冷卻水流量。

所述連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝的各項(xiàng)工藝參數(shù)，包括連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的連鑄坯表面冷卻速度、冷卻目標(biāo)溫度、行進(jìn)速度、水冷區(qū)域最大長(zhǎng)度。

所述步驟3具體包括如下子步驟：

步驟3-1：建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型；

步驟3-2：利用連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型，分別采用步驟2測(cè)量得到的各位置的鑄坯溫度作為目標(biāo)溫度，采用二分法，按照連鑄坯經(jīng)過(guò)的順序，從前往后逐個(gè)求解連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)的鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流換熱系數(shù)；

步驟3-3：使用步驟3-2中求得的連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)的鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流換熱系數(shù)求出Nozaki傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式中的修正系數(shù)，修正Nozaki公式；

步驟3-4：使用修正后的Nozaki公式計(jì)算連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型的對(duì)流換熱系數(shù)，至此，連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型得到修正。

所述連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火鑄坯傳熱數(shù)值模型的建立方法如下：

連鑄階段、連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的傳熱均受二維非穩(wěn)態(tài)傳熱微分方程控制，采用有限元方法將二維非穩(wěn)態(tài)傳熱微分方程離散，結(jié)合連鑄生產(chǎn)工藝條件建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型。

所述步驟3-2，具體包括：

步驟3-2-1：設(shè)定第i區(qū)對(duì)流換熱系數(shù)范圍h_i0～h_i1；

步驟3-2-2：將h_i2＝(h_i0+h_i1)/2作為第i區(qū)對(duì)流換熱系數(shù)，帶入對(duì)應(yīng)的數(shù)值模型，求解出第i區(qū)出口的鑄坯溫度；

步驟3-2-3：若求解得到的連鑄坯溫度與目標(biāo)溫度差值的絕度值小于10^-2，則停止迭代，此時(shí)的h_i2即求得的最終的對(duì)流換熱系數(shù)；否則，依據(jù)二分法基本原理，重新確定第i區(qū)鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流傳熱系數(shù)范圍，返回步驟3-2-1繼續(xù)迭代；

步驟3-2-4：繼續(xù)計(jì)算第i+1區(qū)的對(duì)流換熱系數(shù)，最終計(jì)算得到鑄坯連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)的連鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流換熱系數(shù)。

所述步驟5，具體包括：

步驟5-1：將步驟4計(jì)算得到的矯直區(qū)出口鑄坯的溫度場(chǎng)作為連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段連鑄坯傳熱數(shù)值模型的初始條件；將矯直區(qū)出口鑄坯上表面中心位置的溫度作為鑄坯冷卻初始溫度T_s，另外，已知冷卻目標(biāo)溫度T_e和鑄坯表面冷卻速度V，由此確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段所需時(shí)間t＝(T_s-T_e)/V；

步驟5-2：利用連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型求解連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的鑄坯溫度場(chǎng)：確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍W₀～W₁，將冷卻水流量W₂＝(W₀+W₁)/2加載到連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型中，求解出連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段結(jié)束位置的鑄坯溫度場(chǎng)；

步驟5-3：若步驟5-2求解得到的連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段結(jié)束位置的鑄坯溫度T_cal即矯直區(qū)出口鑄坯上表面中心位置的溫度與目標(biāo)冷卻溫度T_e的誤差不高于10^-2℃時(shí)，即|T_cal-T_e|≤10^-2，停止迭代，此時(shí)鑄坯冷卻初始溫度T_s所對(duì)應(yīng)的冷卻水流量即該鑄坯冷卻初始溫度T_s下鑄坯表面達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度所需要的冷卻水流量W，得到一組W-T_s對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)；否則，返回步驟5-2，根據(jù)二分法基本原理，重新確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍：如果連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度T_cal＞＝T_e，則重新確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍是W₂～W₁，如果連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度T_cal＜＝T_e，則重新確定的連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍是W₀～W₂，繼續(xù)迭代；

步驟5-4：將步驟4計(jì)算得到的多個(gè)矯直區(qū)出口位置連鑄坯溫度場(chǎng)作為連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型的初始條件，重復(fù)步驟5-2～5-3，從而得到多組W-T_s對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前鋼種的W-T_s之間的關(guān)系曲線(xiàn)，執(zhí)行步驟6。

步驟1中所述鑄坯表面冷卻速度V滿(mǎn)足V＞＝(T_s-T_e)*V_L/L_max，T_e為冷卻目標(biāo)溫度，L_max為水冷區(qū)域最大長(zhǎng)度，V_L為拉速。

有益效果：

連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝通過(guò)控制冷卻水流量改變鑄坯表面冷卻速度，利用相變?cè)砀纳畦T坯表層組織性能，本發(fā)明給出了連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量的確定方法，可以實(shí)時(shí)確定當(dāng)前工藝條件下所需要的冷卻水流量，從而保證良好的連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火效果，避免熱送裂紋發(fā)生，并且保證較高的熱裝溫度，使鑄坯的熱送熱裝過(guò)程順利進(jìn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝?yán)鋮s水流量的確定方法流程圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中步驟3-2的流程圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式中步驟5的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施方式在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法時(shí)在連鑄機(jī)矯直區(qū)出口位置安裝一套紅外測(cè)溫裝置，用來(lái)測(cè)量連鑄機(jī)矯直區(qū)出口的鑄坯表面中心溫度，即冷卻初始溫度；另外準(zhǔn)備一套手持紅外測(cè)溫裝置，測(cè)量連鑄二冷各區(qū)出口位置、矯直區(qū)出口位置以及鑄坯表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度，用于數(shù)值模型建立過(guò)程；準(zhǔn)備一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于建立數(shù)值模型和計(jì)算。連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝通過(guò)控制冷卻水流量改變鑄坯表面冷卻速度，利用相變?cè)砀纳畦T坯表層組織狀況，從而避免鑄坯在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面裂紋，使鑄坯的熱送熱裝過(guò)程順利進(jìn)行。本發(fā)明采用數(shù)值模擬技術(shù)手段，分別建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型；利用連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型求解不同拉速、過(guò)熱度等工藝參數(shù)下連鑄機(jī)矯直區(qū)出口位置鑄坯溫度場(chǎng)，作為熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型的初始溫度，即熱送過(guò)程表面淬火階段的冷卻初始溫度；在一定的冷卻速度和目標(biāo)冷卻溫度條件下，利用熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型求解不同冷卻初始溫度下表面淬火過(guò)程需要的冷卻水流量，建立連鑄階段及熱送過(guò)程表面淬火階段中冷卻初始溫度-冷卻水流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；生產(chǎn)過(guò)程中，在連鑄機(jī)矯直區(qū)出口安裝紅外測(cè)溫裝置測(cè)量鑄坯溫度，即為冷卻初始溫度，利用冷卻初始溫度-冷卻水流量對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算當(dāng)前需要的冷卻水流量。一般情況下，冷卻初始溫度相同時(shí)，鑄坯冷卻目標(biāo)溫度隨冷卻水流量的增加而降低，即與冷卻水流量呈反比例關(guān)系。因此，本發(fā)明在計(jì)算冷卻水流量時(shí)采用二分法進(jìn)行迭代求解，使計(jì)算結(jié)果逐次逼近目標(biāo)溫度對(duì)應(yīng)的冷卻水流量。

本實(shí)施方式針對(duì)低碳含鋁鋼實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝?yán)鋮s水流量的確定方法，如圖1所示，包括：

步驟1：根據(jù)鋼的性質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件，確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝的各項(xiàng)工藝參數(shù)。

所述連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝的各項(xiàng)工藝參數(shù)，包括連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的連鑄坯表面冷卻速度V、冷卻目標(biāo)溫度T_e、行進(jìn)速度V_t、水冷區(qū)域最大長(zhǎng)度L_max。

依據(jù)鋼種信息，確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的鑄坯表面冷卻速度V和冷卻目標(biāo)溫度T_e；實(shí)際操作中連鑄坯表面冷卻速度V控制在3～5℃/s，冷卻目標(biāo)溫度T_e范圍在400～500℃。

根據(jù)拉速確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的行進(jìn)速度V_t，可以設(shè)定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的行進(jìn)速度V_t等于拉速V_L，即V_t＝V_L。

步驟2：在穩(wěn)定澆鑄條件下，在實(shí)施連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火工藝的水冷區(qū)域給予300～400L/min冷卻水流量，使用手持紅外測(cè)溫裝置測(cè)量連鑄二冷各區(qū)出口位置、矯直區(qū)出口位置以及連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度，每個(gè)位置數(shù)據(jù)采集時(shí)間為3～4min，將數(shù)據(jù)采集時(shí)間內(nèi)的最大值作為該位置的實(shí)測(cè)溫度并記錄。

步驟3：采用ANSYS有限元軟件建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型，并使用步驟2中得到的溫度對(duì)兩個(gè)模型做出修正。

所述步驟3具體包括如下子步驟：

步驟3-1：結(jié)合連鑄機(jī)設(shè)備條件(連鑄機(jī)各區(qū)域長(zhǎng)度)、連鑄工藝條件(拉速、過(guò)熱度、鋼種和各二冷區(qū)水量等)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段工藝條件(表面淬火區(qū)域的長(zhǎng)度)，利用有限元軟件建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型；

所述連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火鑄坯傳熱數(shù)值模型的建立方法如下：

連鑄階段、連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的傳熱均受二維非穩(wěn)態(tài)傳熱微分方程控制，采用有限元方法將二維非穩(wěn)態(tài)傳熱微分方程離散，結(jié)合連鑄生產(chǎn)工藝條件建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型。下面是用到的主要方程：

二維非穩(wěn)態(tài)傳熱微分方程：

其中的凝固潛熱采用應(yīng)用廣泛的等效比熱法處理：

式中，ρ(T)為鑄坯密度，λ(T)為鑄坯導(dǎo)熱系數(shù)，T為鑄坯溫度，c_eff(T)為等效熱容，c_S(T)、c_L(T)分別為所求鋼種在固態(tài)、液態(tài)的比熱容，f_s為固相率，ΔH_f為單位體積凝固潛熱。

步驟3-2：利用連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型，分別采用步驟2測(cè)量得到的各位置的鑄坯溫度作為目標(biāo)溫度，采用二分法，按照連鑄坯經(jīng)過(guò)的順序，從前往后逐個(gè)求解連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)的鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流換熱系數(shù)h_i(i表示連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)編號(hào)，如果有8個(gè)二冷區(qū)，則從前往后依次編號(hào)為1-8，連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)編號(hào)為9，下同)；

所述步驟3-2，如圖2所示，具體包括：

步驟3-2-1：設(shè)定第i區(qū)對(duì)流換熱系數(shù)范圍h_i0～h_i1，初始范圍可以設(shè)定為1～2000W·m^-2·℃^-1；

步驟3-2-2：將h_i2＝(h_i0+h_i1)/2作為第i區(qū)對(duì)流換熱系數(shù)，帶入對(duì)應(yīng)的數(shù)值模型，求解出第i區(qū)出口的鑄坯溫度；

步驟3-2-3：若求解得到的連鑄坯溫度與目標(biāo)溫度差值的絕度值小于10^-2，則停止迭代，此時(shí)的h_i2即求得的最終的對(duì)流換熱系數(shù)，執(zhí)行步驟3-3；否則，依據(jù)二分法基本原理，重新確定第i區(qū)鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流傳熱系數(shù)范圍，返回步驟3-2-2繼續(xù)迭代。

步驟3-2-4：采用同樣的方法繼續(xù)計(jì)算第i+1區(qū)的對(duì)流換熱系數(shù)，最終計(jì)算得到鑄坯連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)的連鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流換熱系數(shù)。

步驟3-3：使用步驟3-2中求得的連鑄階段各個(gè)二冷區(qū)和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段水冷區(qū)的鑄坯與冷卻水之間的對(duì)流換熱系數(shù)求出Nozaki傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式(見(jiàn)Transactions ISIJ，1978，18(6)：330-338)中的修正系數(shù)，修正Nozaki公式；

h_i＝1570w_i^0.55(1-0.0075T_w)/a_i

其中，a_i為連鑄階段或連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段求得的修正系數(shù)，w_i為連鑄階段或連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水水流密度，T_w為連鑄階段或連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水溫度；

步驟3-4：使用修正后的Nozaki公式計(jì)算連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型的對(duì)流換熱系數(shù)，至此，連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型和連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型得到修正。

步驟4：利用修正的連鑄階段鑄坯凝固傳熱數(shù)值模型計(jì)算不同拉速、過(guò)熱度等工藝條件下連鑄坯溫度場(chǎng)，提取得到矯直區(qū)出口位置多個(gè)連鑄坯溫度場(chǎng)。

步驟5：在確定的連鑄坯表面冷卻速度下，利用連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型，將步驟4中得到的矯直區(qū)出口位置連鑄坯溫度場(chǎng)作為初始溫度場(chǎng)，采用二分法求解各冷卻初始溫度下連鑄坯表面達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度所需要的冷卻水流量，進(jìn)而得到當(dāng)前鋼種冷卻初始溫度與鑄坯表面達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度所需要的冷卻水流量之間的關(guān)系曲線(xiàn)；

所述步驟5，如圖3所示，具體包括：

步驟5-1：將步驟4計(jì)算得到的矯直區(qū)出口鑄坯的溫度場(chǎng)作為連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段連鑄坯傳熱數(shù)值模型的初始條件；將矯直區(qū)出口鑄坯上表面中心位置的溫度作為鑄坯冷卻初始溫度T_s，另外，已知冷卻目標(biāo)溫度T_e和鑄坯表面冷卻速度V，由此確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段所需時(shí)間t＝(T_s-T_e)/V；

步驟5-2：利用連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型求解連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段的鑄坯溫度場(chǎng)：確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍W₀～W₁，將冷卻水流量W₂＝(W₀+W₁)/2加載到連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型中，求解出連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段結(jié)束位置的鑄坯溫度場(chǎng)；

步驟5-3：若步驟5-2求解得到的連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段結(jié)束位置的鑄坯溫度T_cal(上表面中心位置的溫度)與目標(biāo)冷卻溫度T_e的誤差不高于10^-2℃時(shí)，即|T_cal-T_e|≤10^-2，停止迭代，此時(shí)鑄坯冷卻初始溫度T_s所對(duì)應(yīng)的冷卻水流量即該鑄坯冷卻初始溫度T_s下鑄坯表面達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度所需要的冷卻水流量W，得到一組W-T_s對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)；否則，返回步驟5-2，根據(jù)二分法基本原理，重新確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍：如果連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度T_cal＞＝T_e，則重新確定連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍是W₂～W₁，如果連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火水冷結(jié)束位置的鑄坯溫度T_cal＜＝T_e，則重新確定的連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻水流量范圍是W₀～W₂，繼續(xù)迭代；

步驟5-4：將步驟4計(jì)算得到的多個(gè)矯直區(qū)出口位置連鑄坯溫度場(chǎng)分別作為連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段鑄坯傳熱數(shù)值模型的初始條件，重復(fù)步驟5-2～5-3，從而得到多組W-T_s對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前鋼種的W-T_s之間的關(guān)系曲線(xiàn)，執(zhí)行步驟6。

步驟6：利用安裝于矯直區(qū)出口的紅外測(cè)溫裝置測(cè)量該位置的鑄坯表面中心溫度，以此作為連鑄坯熱送過(guò)程表面淬火階段冷卻初始溫度T_s，利用步驟5得到的當(dāng)前鋼種的W-T_s之間的關(guān)系曲線(xiàn)，計(jì)算得出鑄坯表面達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度所需要的冷卻水流量W。

步驟1中所述鑄坯表面冷卻速度滿(mǎn)足V＞＝(T_s-T_e)*V_L/L_max，式中各項(xiàng)含義如前面所述。