為了讓我們了解鋼液的凝固伴隨著復雜的傳熱過程,為方便起見,一般都由一維凝固人手進行討論,再加以一些特定的假設,使問題得到簡化。這些假定條件有:
(1)鋼液凝固溫度是一個常數ti.(避免由液相線溫度到固相線溫度區間的困難);
(2)液態金屬無過熱度,且溫度均勻;
(3)在已凝固的金屬殼層內的傳熱,符合導熱微分方程式(式3-15)。
(4)鋼液在凝固時,釋放出凝固潛熱Lf(J/kg);
(5)金屬液量非常大,接近半無限。這符合凝固前期一段時間的實際情況。無過熱的鋼液注人結晶器(水冷模),邊界金屬突然冷卻到環境溫度‘,傳熱模型如圖作為一維凝固,**類邊界條件,結晶器的熱流密度結晶器的熱流密度是結晶器的重要參數,據此可求出結晶器坯殼厚度。
熱流密度的計算式
沃爾夫(Wolf)統計了不同條件下的數據,得出結晶器平均熱流密度與鋼水在結晶器內停留時間r的經驗式:必須指出,熱流密度值受工藝因家影響很大。連鑄坯的拉速及鋼水澆注速度等均直接影響熱流密度。其次,鑄坯對結晶器的熱流量主要是通過鑄坯與銅管熱面間的氣隙,以輻射與傳導方式進行。在以上的熱分析中,為了使問題簡化,沒有涉及氣隙對傳熱系數的影響,其實氣隙的熱阻是很大的,所以在設計連鑄機時,必須考慮氣隙間隔的影響因素。由于結晶器的設計已非本書討論的范疇,不再贅述。