电加热冒口铸钢辊凝固过程数值模拟及优化

为提高某铸钢轧辊的工艺出品率,节约能源消耗,本研究针对该轧辊铸造过程进行数值模拟,依据无损探伤缺陷位置确定合理的换热边界换热条件,再现了缩孔缩松的位置,并评估了冒口降低的可行性。结果表明,在冒口上表面换热系数为2.4 W/(m2·K)、发热效率为25%时,该铸钢辊的缺陷模拟结果与实际探伤结果最为接近。基于此,当减小冒口高度低于100 mm时,铸件本体内凝固缺陷并未加重;而当冒口减少高度超过150 mm时,冒口内部凝固缺陷有进入铸件本体的风险。     

球铁轧辊凝固过程中的计算机模拟

采用直接差分方法对球墨铸铁轧辊凝固过程中不同时刻的温度场进行计算机模拟。在此基础上对不同时刻的体积变化也进行了模拟。利用计算机模拟可以定量地、准确地揭示出球铁轧辊凝固过程中体积变化的动态过程,为球铁轧辊无冒口铸造工艺提供了科学根据。试验表明,在计算机帮助下,采用无冒口铸造能可靠地生产出无缩孔、无缩松的致密球墨铸铁轧辊。     

稀土在铸钢轧辊中的应用

本文介绍在轧辊中加入稀土的方法。通过化学分析、金相分析、机械性能试验以及使用效果,证明稀土元几素对去除钢中有害杂质,减少轧辊废品和提高轧辊的使用寿命都有显著作用。     

稀土在铸钢轧辊中的应用研究

在70Mn2钢成分基础上添加钇基重稀土和含铈轻稀土合金,冶炼了21炉70Mn2RE钢,浇成轧辊。试验和应用表明加入稀土元素后钢的珠光体层片距离缩小8.1％,常温机械性能改善、高温压缩强度峰值应力提高15％,结果使轧辊耐磨性提高30％,从而降低了轧辊消耗,经济效益显著。     

高铬铸钢轧辊外层凝固组织研究

 本文详细研究了高铬铸钢轧辊的铸态组织、成分分布,通过Thermo-Calc(TCW2)软件对高铬铸钢的平衡、非平衡凝固过程相图进行了计算,系统分析了高铬铸钢离心铸造条件下的凝固过程;总结了铸态组织在热处理过程中的变化规律,为改进轧辊的成分设计,控制轧辊铸造组织、优化轧辊的热处理工艺提供了参考数据。     

大型铸钢轧辊铸造及热处理应力的数值模拟

本文用热弹塑性方法对ZG75CrMo(φ1180mm)铸钢轧辊的铸造及热处理应力的形成及变化过程进行了数值模拟。结果表明辊身部分采用敷砂的金属型,辊颈部分采用砂型的铸造工艺,不会形成危险的应力值,而升温或降温速度为50K/h左右的热处理工艺,会引起危险的热应力值,甚至使轧辊断裂。     

CAE数值模拟在铸钢车轮件铸造中的应用

应用华铸CAE铸造工艺分析软件对铸件凝固过程进行数值模拟,通过计算机直接观察其充型与凝固过程,预测铸造缺陷的部位及其大小,根据缺陷优化调整工艺,制定出最佳工艺方案,生产出合格的铸件。     

厚板坯连铸凝固过程数值模拟

将鞍钢股份有限公司一炼钢厚板坯连铸结晶器、二冷水导热的实际情况与铸坯凝固导热过程的理论分析相结合,采用VisualBasic语言对厚板坯连铸凝固过程进行了模拟计算,模拟计算结果与铸坯射钉测厚结果基本一致。数值模拟结果表明,一炼钢新购置的动态配水系统实际运行满足铸坯凝固需要。     

连铸异型坯凝固过程的数值模拟

为了解决连铸异形坯的表面及内部裂纹问题,以实测异形坯连铸工艺参数作边界条件,采用有限元方法,利用ANSYS商业软件对铸坯的凝固发展过程进行了数值模拟,模拟结果与实测铸坯表面温度吻合.计算结果表明,对于SS400异型坯,在当前的工艺条件下,仅有圆角处的表面温度在二冷区中前段,温度处于高温塑性区,铸坯的其他部位表面温度均落在相应钢种的低温脆性区.因此二冷区可以进一步采用弱冷方式,使异型坯在二冷段和矫直辊前的表面温度处于高温塑性区.     

水平连铸凝固过程的数值模拟

为了获得较优的拉坯参数组合,基于轴对称热平衡方程,提出了一个可以用于描述铸坏初生凝壳的生长和形状的数学模型。采用Crank-Nicolson格式(ADI法),方程可以在计算机上快速而准确地求解。对于低碳镇静钢φ90mm圆坯,平均拉速为2m/min时,计算的拉坯周期终了时的凝壳形状与实际相符。     

铸钢轧辊生产中的温度控制

铸钢轧辊生产中,温度是影响轧辊质量的最重要工艺参数,对其优化和控制贯穿于轧辊生产全过程。铸钢轧辊生产由钢水熔炼、铸造成形、和热处理等工艺步骤完成。文章根据多年轧辊生产经验,提出了在钢水熔炼、铸造成形、热处理各个阶段的温度控制重点和控制要求。     

ANSYS对离心复合轧辊凝固过程温度场仿真模拟

应用ANSYS软件结合现有的生产实践,对离心复合轧辊凝固过程的温度场进行了仿真模拟,研究结果可为制定科学的工艺参数、提高产品质量稳定性、开发高质量高性能的离心复合轧辊生产技术提供直观、形象、量化的设计依据.     

复合型保温帽口在铸钢轧辊生产中的应用

本文叙述铸钢轧辊生产中保温帽口的使用情况，对漂珠保温复合型保温帽口进行对比试验分析，为合理制定轧辊工艺提供了科学的依据。     

高碳钢小方坯凝固过程的数值模拟

结合首钢三炼钢现场条件，利用传热学基本原理建立了小方坯凝固传热的二维非稳态数学模型．采用科学与工程计算语言MATLAB开发，通过现场测温验证了模型的准确性和实用性。该模型模拟了铸坯凝固的整个过程，发现过热度对铸坯的凝固终点以及表面温度的变化影响较小，而拉速、比水量影响较大，对小方坯凝固有了定性、定量的认识，从而寻求合适的工艺参数来控制铸机生产以提高铸坯的质量。     

铝合金铸件定向凝固过程的数值模拟

为了研究铝合金定向凝固组织的变化规律,采用有限元软件ProCAST对Al Si Cu合金定向凝固过程进行模拟,分析了不同浇注温度和抽拉速率对铸件定向凝固过程中的温度梯度、固液界面前沿、糊状区宽度、枝晶生长速率和二次枝晶臂间距的影响。结果表明,当浇注温度越高时,温度梯度越大,而固液界面前沿下凹越小,糊状区宽度也越窄,从而越有利于顺序凝固的发生;随着抽拉速率的增大,枝晶生长速率先增大后减小,当抽拉速率为200 μm/s时,最大生长速度达到0.093 mm/s,铸件凝固组织最佳;当抽拉速率大于300或小于200 μm/s时,都会导致枝晶生长速率缓慢,枝晶生长不平稳,二次枝晶臂粗大。对模拟得到较优的工艺参数进行试验验证,可以制备出具有较好力学性能的铸件。     

铸铁轧辊凝固过程的计算机模拟及无冒口铸造

对铸铁轧辊凝固过程的温度场及体积变化规律进行了计算机模拟。经过大量的试验确认铸铁轧辊的无冒口铸造是可行的，并实际生产了无冒口铸铁轧辊。该工艺操作方便，适用性强，经济效益显著。     

双辊板带铸轧凝固过程的数值模拟

根据双辊板带铸轧工艺中金属熔池内的传热特点,建立了笛卡尔坐标系下的传热数学模型,并利用有限差分法对其凝固过程进行了数学求解,从而对双辊板带铸轧凝固过程的传热特点及其影响因素进行总结,并对其加工工艺提出了一些见解,最后将该方法的求解结果和文献中的结果进行了对比。通过本方法的研究,为控制带钢铸轧的凝固过程提供了理论基础。     

70钢小方坯凝固过程数值模拟研究

为控制线材轧制用连铸小方坯质量,应用数值模拟软件对鞍钢股份有限公司炼钢总厂120 mm×120 mm小方坯连铸凝固过程进行模拟。模拟结果表明,在合理的冷却制度下,过热度低于35℃,拉速约为3.0 m/min的条件下,可以将结晶器出口坯壳厚度、铸坯液芯长度和铸坯表面温度控制在合适的范围内,并防止铸坯表面及内部产生缺陷、保证浇铸安全。     

基于有限元的板坯连铸凝固过程数值模拟

利用有限元分析软件Marc2003建立了板坯连铸凝固过程的二维数学模型.通过计算,可以得到连铸坯在任意段截面的温度场分布、凝固坯壳的厚度和相应的冶金参数.拉坯速度、过热度等工艺参数对温度场分布和凝固坯壳的生成影响很大,可以利用模型对工艺参数进行优化配置.     

异形坯连铸充型凝固过程数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对单双水口Q215钢750 mm×450 mm×120 mm异形坯连铸结晶器内钢水充型凝固过程进行数值模拟,得到了速度场、温度场的分布图和充填过程自由表面的位置和形状图。分析了单双水口模型对速度场及凝固的影响。结果表明,双水口模型可以减轻结晶器上部回流的强度,减小冲击深度,提高传热效率,加快结晶器内钢液的凝固速度,有助于提高铸坯的质量和提高拉速。