保护渣是连铸工艺的关键技术之一,其性能对连铸操作和铸坯质量有着重要的影响。对保护渣的研究,按照几何区域不同,可分为缝隙保护渣和表面保护渣两部分。缝隙内渣膜的润滑和流动行为一直是冶金工作者关注的焦点,研究的比较充分,然而弯月面处保护渣行为对钢液的初期凝固和铸坯表面质量有着很大影响,并直接影响渣子的流入进而影响其润滑。正是基于这种需要,本论文建立了针对圆坯连铸过程中表面保护渣的热行为建立了3维的数学模型,以圆坯和结晶器温度计算为基础,进行了相应的数值计算,并以实测的某钢厂连铸圆坯生产结晶器数据作为模型计算的原始输入和模型正确性验证的依据,着重分析了保护渣物理性能和相关的连铸工艺参数对其热分布的影响。并且通过引入并修正渣膜经验公式,计算了缝隙内保护渣膜的厚度分布以及渣耗量。 计算结果表明:弯月面上保护渣温度沿高度方向由上而下逐渐升高,在接近熔点附近温升加快;其液态渣层厚度在9mm左右,烧结层厚度与此大致相仿。保护渣导热性能、熔化热、熔化温度对各渣层的温度和厚度分布影响较为明显,随着熔化温度的降低、导热性能增加、熔化热的减小,液态渣层逐渐增厚,同时烧结层厚度也有不同程度的增加;提高拉速可适当增加弯月面上液渣层厚度并使其较快达到稳定值;缝隙内液态渣膜厚度在0.1mm量级,渣膜总厚度在mm的量级,直径为180mm的圆坯渣耗量为0.135Kg/m~2,而这个数据与文献中提到的实测数据基本一致。 此外,利用上述计算数据,基于Visual C++软件开发平台结合OpenGL技术实现了高质量、交互式凝固过程温度场后处理图像显示,提供了一种直观的铸坯/结晶器/保护渣温度变化的静态显示的后处理方法,并实现了表面保护渣热分布的动态显示。在加快了数据的处理速度的同时,使时刻都在产生的海量数据得到有效利用,使得人与数据之间的图像通信成为可能。