连铸结晶器中钢液行为数值模拟研究进展

用数值模拟的方法对连铸结晶器内钢液的流动和传热过程进行研究是近年来该学科发展的前沿领域 ,其重要目的是掌握结晶器内钢液流动的特点和凝固壳分布情况 ,为工业生产控制、结晶器设计提供可靠的理论依据 ;在三维流场数值模拟走向成熟的同时 ,对传热过程的数值计算仍然是该领域的重点和难点。     

基于多场耦合模型的连铸结晶器内钢液凝固行为分析

针对连铸结晶器内钢液的流动、传热、凝固耦合变化问题,应用连续介质力学和能量守恒理论,建立了板坯连铸结晶器内钢液流动、传热和凝固的三维非稳态数学模型。在此基础上,应用COMSOL软件进行数值模拟和分析。将耦合模型计算得到的凝固坯壳厚度与经验公式进行对比验证,总体符合较好。结果表明,结晶器内钢液流动的基本特征与单流场模型相比并没有发生变化。但是,钢液的上、下回流涡心到自由面的距离及流股冲击深度均有所减小。在靠近结晶器窄面的部分区域由于凝固坯壳的形成,不会出现钢液流动现象。由于凝固坯壳的存在,自由面钢液流速变大,自由面钢流波动更加剧烈。由于钢液的强制对流传热,结晶器内部钢液温度并不是由内到外逐渐降低的,而是出现了小幅度的波动。在结晶器出口处钢液温度较低,且分布不均匀,部分区域温度梯度较大。由于钢液的对流作用促进了钢液的热量传递,结晶器出口处窄面、宽面及角部凝固坯壳更厚。     

内冷却器对方坯连铸结晶器内钢水流动影响的数值模拟

采用CFD软件Fluent对0．2％碳钢165mm方坯连铸结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下钢水流动状况进行数值模拟并考察结晶器内冷却器的作用。结果表明内冷却器可以明显的减缓钢液的波动状况，降低钢液的流动速度。而使钢液的流动变得均匀。     

基于C++ Builder的连铸模拟软件开发

结晶器内钢液的流动情况十分复杂,伴随着液态金属的流动、凝固传热、相变等现象。应用商业软件对流场进行数值模拟很难体现每个模型的特殊性,并且成本较高。采用SIMPLE算法,即求解压力耦合方程的半隐式法,来求解方程组。运用C++Builder软件开发了结晶器内流场的数值模拟软件包,模拟出结晶器内钢液流场和温度场的分布,并与国内外文献结果进行了对比,结果表明,计算出的流场和温度场特征与相关资料研究成果是基本相符合的。     

一种新的旋流连铸技术——电磁旋流水口

日本及中国的学者研究表明,在连铸过程中浸入式水口内的旋转流动可以有效改善结晶器内的流体流动状态并提高钢坯的表面和内部质量。笔者提出一种新的旋流连铸技术,即利用水口外的旋转电磁场对钢液的洛伦兹力,使水口内钢液形成旋转流动。对圆形电磁旋流装置作用下圆坯及方坯连铸过程结晶器内钢液流场进行了三维数值模拟,分析了350 A电磁旋流作用下圆坯及方坯结晶器内钢液流场。结果表明：①水口电磁旋流使得圆坯结晶器内的钢液都处于旋转状态。②有旋流时,在方坯结晶器角部的附近可以观察到水平流动;钢液的冲击深度更小,上返流增强。     

水口位置对电磁偏心搅拌作用下大圆坯连铸结晶器内流动及传热的影响

为消除电磁偏心搅拌给φ380 mm断面圆坯质量造成的不利影响,采用数值模拟方法研究了水口位置对大圆坯连铸结晶器和足辊区内钢液流动和传热的影响。结果表明:在电磁偏心搅拌作用下,大圆坯外弧侧更大的电磁力使从水口进入结晶器的钢液流向外弧侧,并使外弧侧钢液温度升高。将水口向内弧侧偏移后,水口内钢液流向内弧侧,碰到结晶器壁后形成一个较大的回流区,结晶器上部回流区缩小;钢液温度尤其是弯月面处钢液温度明显降低,同时内、外弧侧钢液温差增大。虽然改变水口位置有利于消散钢液热量,但不利于保护渣熔化且增加内、外弧钢液温差,所以改变水口位置的方法不宜用于消除电磁偏心搅拌的不利影响。     

水口结构对超宽板坯连铸结晶器内流场和温度场的影响

建立了超宽板坯结晶器两相热流耦合模型,对比计算了4孔和5孔的浸入式水口与传统二分式水口结晶器内钢液流动和温度分布情况,重点比较了采用3种水口结晶器内自由液面波动情况和该处钢液的流动与传热行为以及结晶器出口处钢液温度分布情况。研究表明,对于超宽板坯连铸结晶器,5孔水口和4孔水口结晶器的流动和传热行为都优于传统二分式水口,而且5孔水口结晶器出口处的温度分布更有利于铸坯凝固,改善中心偏析。     

连续铸钢结晶器温度场的试验研究及其数值模拟

连铸钢坯过程中,结晶器处于高温钢液和高速冷却水的综合作用下,结晶器温度场的合理分布是保证连铸正常进行的关键.为得到结晶器内壁界面温度分布规律,设计了模拟结晶器工作过程的试验装置,进行了动态水流和静态水流对结晶器壁温度影响的测试试验.结果表明,结晶器内壁温度趋近于冷却水温度.结合试验数据推导了结晶器界面等效导热系数,用等效导热系数处理钢液与结晶器内壁的边界传热,对连铸钢坯结晶器温度场进行数值模拟,模拟结果与有关研究结果符合.     

薄板坯连铸漏斗型结晶器内流动、传热和凝固行为的数值研究

针对薄板坯连铸漏斗型结晶器,建立了钢液流动与凝固传热的三维耦合模型,在不改变造型复杂的水口和漏斗型结晶器的尺寸和结构的前提下,计算分析了不同操作参数——拉坯速度和浇注温度对结晶器内流场、温度场和凝壳的影响,同时采用了第二类和第三类两种不同的热边界条件进行了流场和温度场的分析。计算结果表明,钢液凝固壳及糊状区对结晶器内钢液的流动有很大影响,采用第二类热边界条件能够更真实地反映出结晶器内流动对传热的影响。     

薄板坯连铸结晶器模拟的现状和发展趋势

从薄板坯连铸结晶器铜板及铸坯的传热和应力数值模拟研究入手,分析目前应用数值模拟方法在模拟薄板坯连铸结晶器内钢水的流动传热及应力状态的研究现状,并展望薄板坯连铸结晶器数值模拟的研究方向.     

冬季低温环境焊接

本文详细分析了低温环境下电厂钢结构焊接和管道焊接产生冷裂纹及延迟裂纹的各种因素,并从焊接方法的选择、焊前预热、层间温度的控制、焊接热输入量、焊后保温等方面采取了质量控制措施,从而防止了焊接冷裂纹和延迟裂纹的产生,保证了低温环境下的焊接质量。     

Mobilities in Diffusion in Alpha Brass

Diffusion coefficients and mobilities were determined as functions of concentration in the a phase of the Cu-Zn system. Use was made of incremental diffusion couples to determine the Kirkendall effect at various concentrations. Darken’s analysis was used to calculate the individual diffusion coefficients and mobilities from these data. The general diffusion coefficient is a single-valued function of the concentration in this system to within the limits of accuracy of the experimental methods used. The form of the various functions (diffusion coefficients and mobilities) of concentration is the same in every case: it is essentially the same as the usual D vs c curve.     

激光焊接在欧洲造船业的应用

为了在竞争中获胜，欧洲造船业必须提高生产速度和效率，同时降低成本。因此，他们投入了巨大的人力和财力来研发激光焊接并将其应用到造船生产实践中，以达到维持和重建欧洲船厂在全球高附加值船舶市场的优势地位。     

Changes in mechanical properties in metal-forming processes

This article presents a paradigm for the mechanical properties of a metal that result from the plastic deformation that occurs in forming processes, including multiple-step or cyclic processes. Some of the new concepts included are a new strength designation that includes the sense (tensile or compressive), the direction (longitudinal, transverse, etc.), the specific type of deformation (tensile, compressive, etc.); a concept of an equivalent strain; and the apparent rules of strain strengthening. Examples of strength     

春之韵 秋之实

踏过严冬的人总盼望春天尽快到来，赏过雪花的人更向往春天的烂漫。     

The Soret effect in diffusion in crystals

The Soret effect, as it occurs in the diffusion of solutes in crystals, is analyzed using the principle of microscopic reversibility whereby an approach is developed for interpreting and computing Q¹, the heat of transport. To compute the transport of energy during the diffusion jump process, and then Q¹, the processes of thermal activation to the transition state and the decay from the transition state are considered to be inverses; thus the net process is reduced to the analysis of the purely mechanical decay process. Molecular statics and dynamics are then suggested as the means to simulate the decay process and the case of carbon diffusion in body-centered cubic α-iron is so analyzed as an example. Our results show that, for the case Q¹ ≈ −Q_m, where Q_m is the activation energy for carbon diffusion, this is in agreement with experimental evidence reported in the literature. Thus both the sign and magnitude of Q¹ are correctly predicted. Various cases, such as the diffusion of substitutional solutes and vacancies, are also considered within our approach along with implications for future study.