薄板坯连铸连轧工艺热过程数值模拟的研究

本文针对连铸连轧的热过程，建立了各工艺的热过程的数学模型，并开发了相应的软件。采用该软件对个别典型的工艺进行分析，为连铸连轧生产线的设计提出了有益的建议。     

工艺参数对半固态连铸过程稳定性影响的数值模拟

在已有模拟半固态连铸过程温度场和流场软件的基础上,开发了一个可预测半固态连铸过程能否稳定进行的软件.利用这个软件研究了主要工艺参数对半固态连铸过程拉漏、拉断的影响,结果表明结晶器热流密度及开拉时间对半固态连铸过程稳定性影响最大,热流密度越大及开拉时间越短,半固态连铸过程越趋于稳定.     

板坯连铸浇注过程通用仿真分析软件的开发与应用

基于考虑全面的铸坯传热凝固模型和有限差分数值方法，开发了CISDI板坯连铸浇注过程通用仿真分析软件CCPS0FFLINE。该软件内嵌一维传热和二维传热两大计算模块，包含正向仿真预测、二冷水量优化、二冷回归分析、结晶器振动参数计算和切割定尺计算等重要功能模块。软件具有强大的计算功能，能获得包含铸坯温度场分布状况、铸坯应变分布情况、铸坯凝固生长规律、铸坯热流散失情况、轻压下控制工艺参数、结晶器窄面锥度、铸流锥度、板坯质量缺陷判断以及钢种两相区凝固特性等与板坯连铸浇注过程密切相关的冶金信息。软件具有较好的适用性和通用性，已成功应用于多台板坯连铸机的工程设计实践之中。     

薄板坯连铸连轧过程温度场模拟

基于有限差分法建立薄板坯连铸连轧过程三维传热分析模型，考虑复杂传热边界条件及温度和合金元素对铸坯物性的影响。模拟计算结果同理论分析及商用有限元软件计算结果接近，可以用于铸坯缺陷分析及生产工艺的优化。     

ANSYS软件在连铸过程中的应用

连铸冶金过程非常复杂且伴随着高温,运用人眼法、物理试验法等传统的研究方法难以观测,数值模拟技术恰能弥补这一不足。有限元软件ANSYS以准确、安全、可靠等优点被广泛应用到连铸上。主要介绍了ANSYS在连铸中的研究现状,详细讨论了ANSYS在连铸钢包、中间包、结晶器、二冷区、空冷区中的应用。最后,为了使ANSYS与连铸更好地结合,指出了ANSYS在连铸中的发展趋势。     

板坯连铸凝固过程的数值模拟

利用非线性有限元软件MARC,建立板坯连铸凝固过程的数学模型。利用板坯连铸过程控制软件及运行数据库中的数据作为输入条件,计算了铸坯断面的温度、坯壳厚度等,并与原有系统的结果对比,两者基本吻合,此模型可用于深入分析连铸坯凝固机理及优化连铸工艺参数。     

连铸凝固传热过程的数值模拟

研究和开发了连铸凝固传热过程数值模拟程序,并以生产厂的铸坯为研究对象,计算了铸坯断面温度分布和凝固壳厚度,该模型考虑了结晶器表面散热的不均匀性,处理了凝固时相变所产生的结晶潜热,将计算出的断面温度、坯壳厚度等数据与生产实验测得的数据相比较,吻合性很好.他可用来优化连铸工艺参数,是进一步开发在线控制模型的基础.     

热型连铸工艺的开发应用

热型连铸工艺可实现定向凝固,并且铸件与铸型间的摩擦力很小。本文介绍了用热型连铸工艺开发的单晶铜杆,用于高质量传输数字信号和模拟信号;柱晶组织的CuAlNi形状记忆合金丝,消除了铜基记忆合金的晶界应力集中,大大提高合金的力学性能和记忆性能;具有内肋片的铜管,提高换热效率3~5倍;连铸了塑性加工难度很大的白铜管坯,提高了塑性加工性能和耐海水腐蚀性能。     

常见形状零件气体渗碳过程计算机模拟软件的开发

以软件工程学为指导,以有限差分法和有限元法为基础,开发了几种常见形状零件气体渗碳过程计算机模拟软件。该软件克服了一般气渗碳模拟软件只能模拟一维无限大平板或无限长圆棒的陶缺陷,对平板、圆棒、内孔、矩形截面、内直角、外直角、面、尖角等多种形状零件的渗碳过程均可进行模拟,模拟结果可用等深度线、浓度云图等多种形式输出,形象直观,方便用户使用该软件进行渗碳工艺辅助设计,明显提高工作效率。     

铜薄板连铸过程中的温度场模拟

基于傅立叶导热微分方程,建立了薄板坯连铸过程中凝固传热的数学模型,编制了预测连铸过程中温度场分布的计算机模拟程序.利用该程序计算了不同拉速及冷却条件下,铜薄板连铸过程中温度场的分布,并分析了拉速、冷却条件对铸坯温度的影响.模拟结果表明:拉速提高,出坯温度明显升高,因此为了防止拉漏,关键是选择合理的拉速;同时,冷却条件也是影响结晶器温度场分布的重要工艺参数之一;模型计算得出的铸坯温度与实测值基本相符,温度误差在10℃以下,计算结果可优化连铸工艺参数.     

炼钢与连铸过程数值模拟研究进展

由于钢的冶炼与连铸过程的复杂性以及现场测试条件的限制,数值模拟已成为解析其过程现象和机理不可或缺的手段,自20世纪80年代以来,这种技术得到了飞速发展。在转炉的冶炼方面,利用氧枪超音速射流特性的模拟研究辅助设计了集束、氦气伴随等新型氧枪,通过对转炉熔池内渣-金-气多相流行为模拟研究有效揭示了混匀效率、炉衬冲刷、金属液滴喷溅等物理现象,同时耦合热力学模拟研究了转炉内脱碳、脱磷化学反应过程;在钢的精炼方面,Euler-Euler模型逐渐替代了准单相和Euler-Lagrange模型,成功描述了底吹Ar气钢包内钢液湍流脉动诱导的气泡扩散行为和气泡上浮诱导钢液湍流等现象,而且钢中夹杂物一些新的传输机理和现象也被提出,并利用CFD-PBM模型有效预测了钢液中夹杂物输运、碰撞聚合及去除行为,丰富了钢包精炼夹杂物去除机理,同时CFD-SRM耦合模型实现了钢包精炼多组分参与渣-金反应和脱硫行为的预测,有效揭示了钢液与顶渣的成分、底吹模式对脱硫效率的影响规律;在钢的连铸方面,坯壳-结晶器Cu板热流模型与坯壳热/力模型的耦合成功预测了结晶器周向和高度方向的保护渣和气隙分布特征,奠定了新型内凸型曲面结晶器设计和微合金钢角部裂纹控制的理论基础,结晶器内流场与电磁场耦合模拟研究阐明了电磁搅拌和电磁制动作用下钢液流动行为、液面波动特征以及夹杂物在连铸坯内分布特征,基于体积平均方法的多场/多相凝固模型成功揭示了连铸坯宏观偏析形成机理,定量预测了不同工艺参数下连铸坯中心偏析指数,此外,连铸坯凝固组织演变模拟在晶粒层面上获得了进展,目前正向枝晶领域扩展。整体上讲,钢的冶炼与连铸过程的数值模拟朝着多物理化学/多场耦合方向发展,且研究尺度逐渐向微观层面过渡。     

宽厚板坯连铸凝固过程数值模拟

针对Q345特宽特厚板的生产实际,建立了宽厚板坯传热数学模型,得到了在整个连铸凝固过程中铸坯任意横断面的固相率和温度分布情况。并进行了射钉试验,通过测量铸坯某位置的凝固坯壳厚度,计算出了液芯长度。对测量结果与数值模拟结果进行分析,最后得出在实际生产条件下,断面为370 mm×2 520 mm的Q345连铸坯在拉速为0.54 m/s时液芯长度是27.81 m,为连铸轻压下技术的改进提供了可靠的信息,同时也为企业探究大断面铸坯凝固末端位置提供了方法依据。     

用软件模拟冲压过程

国际工程系统公司最近称该公司已首家推出能精确地模拟冲压工作的软件包。Pam-Stamp 软件包设计用于工艺工程师在模具制造之前评估复杂零件的成形性能、模具的几何形状和压片圈的设计。     

连铸工艺参数正交试验模拟优化

影响结晶器内流场的主要参数有浸入式水口倾角、水口的浸入深度、板坯尺寸,以及拉坯速度。运用模拟软件的模拟结果只能显示某个参数的影响规律,不能得到最佳的工艺参数组合。运用正交试验法对模拟结果进行优化,结果显示,该参数组合下的结晶器内流场十分稳定。有利于避免钢液卷渣现象的发生。     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

3Cr钢连铸过程的数值模拟

基于多物理场仿真软件COMSOL建立了3Cr钢连铸的二维模型,研究了模具外侧总传热系数、浇铸速度、浇铸温度对3Cr钢连铸过程的影响.结果 表明:模具表面总传热系数与模具中3Cr钢的最低温度呈负相关,即传热系数越大,最低温度越小;为了保证钢棒质量,模具表面总传热系数应为600～800W/(m2·K).当浇铸速度介于1.0...     

高锰钢板坯连铸工艺优化模拟研究

针对高锰钢连铸问题,利用有限元计算软件Procast对浇注温度和二冷方案进行了优化。结果表明,连铸坯应力集中区域为角部附近的偏角区,1 450℃的浇注温度和较小冷却强度的二冷方案有利于降低铸坯表面应力,避免裂纹产生。     

铝合金板坯连铸过程的DPIV物理模拟

利用先进的数字粒子图像测速技术（DPIV）对铝合金板坯连铸过程中结晶器内的流场进行研究。分析了操作参数以及浮漂漏斗结构对流场的影响。考虑到液固界面的影响,实验采用与枝晶生长结构相似的天然海绵模拟液固界面。结果表明：随着拉坯速度的增大,表面越不稳定;可通过适当增加出水口向下的倾角来提高拉速;跑道形出水口要优于矩形出水口。