基于ANSYS的45~#钢结晶器内温度场模拟

以包钢薄板坯连铸结晶器内的45~#钢为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立二维非稳态传热模型。研究了在不同拉速和过热度条件下,铸坯在结晶器出口处温度和坯壳厚度变化的情况。结果表明:拉速增大时,结晶器出口处的温度升高、坯壳厚度变薄,且坯壳厚度的变化曲线和Hanno提出的定律相一致;同样,过热度增大时,结晶器在出口处的温度也升高,过热度对角部坯壳厚度影响作用明显。通过有限元计算,给出了结晶器出口处铸坯温度分布和坯壳的厚度范围,分析了其影响因素,这为其他凝固坯壳厚度在线无损检测提供参考数据。     

圆坯连铸温度场模拟

耦合温度场和流场 ,建立了圆坯连铸铸坯温度场的二维稳态柱坐标数学模型。用该模型模拟了国内某钢铁公司Φ178mm圆坯连铸铸坯内温度场分布 ,以渐变色形式模拟显示了圆坯连铸铸坯中心断面温度场分布 ;在温度场的基础上 ,模拟了铸坯凝固壳的厚度变化 ;模拟显示了结晶器内的钢液流动 ;采用铸坯传热数学模型在不同拉速及过热度下进行计算 ,系统分析了拉速及过热度对凝固末端位置、出结晶器坯壳厚度的影响。凝固末端位置的计算结果与现场实测结果一致 ,从而证明了模型的合理性。本研究模拟出的温度场分布和铸坯坯壳厚度 ,为优化工艺参数 ,提高铸坯质量提供了理论依据     

连铸工艺参数对薄板坯热应力的影响

采用ANSYS软件对薄板坯连铸机漏斗型结晶器内钢液的凝固过程进行模拟,分析拉坯过程中坯壳的热应力状况,并引入了成裂指数的概念.研究表明,当拉速为4.0 m/min,过热度在14℃时,铸坯越接近结晶器出口时,裂纹越易产生于坯壳宽面中心位置;过热度对薄板坯在结晶器内热应力场的分布影响不大;在钢液凝固初期,适当提高拉速有利于减少角部产生裂纹的可能性.     

不同工艺条件下小方坯连铸结晶器内的热力学行为

角部表面纵裂和偏离角裂纹是小方坯连铸中的常见缺陷。通过建立小方坯连铸结晶器内铸坯与铜管热-力耦合有限元模型,研究了不同拉速条件下小方坯在结晶器内的热-力学行为。计算分析了拉速、钢水过热度和结晶器锥度等工艺因素对结晶器内坯壳温度分布和塑性应变的影响。结果表明,铸坯角部纵裂和偏离角裂纹容易在结晶器下部发生;提高拉速、降低钢水过热度、采用多锥度结晶器均有利于降低亚包晶钢坯壳凝固前沿偏离角区域的拉应变及其裂纹倾向。一定条件下,高拉速有利于改善结晶器区域坯壳厚度和温度的均匀性、降低亚包晶钢小方坯连铸结晶器内常见裂纹的发生倾向。     

板坯连铸结晶器内钢液过热消除过程的数值模拟

利用数值模拟方法研究了连铸结晶器内钢液的三维温度分布和传热,分析了水口浸入深度、水口侧孔倾角、结晶器宽度、拉速、钢液过热度、吹Ar、电磁制动及吹Ar量和电流强度等对结晶器内过热钢液的温度分布和传热的影响.结果表明,凝固坯壳前沿的最大热量传入处出现在结晶器窄面的钢液冲击点附近,钢液的大部分过热耗散发生在这一区域附近;过热钢液传递到凝固坯壳表面的热流量与拉速和过热度的增加成正比;吹Ar导致结晶器窄面冲击区域和宽面上部区域的热流密度增加;电磁制动有利于提高结晶器上部区域的温度,但对热流密度分布没有明显影响;吹Ar和电磁制动的双重作用使结晶器上部区域的宽面热流密度提高,冲击区域的热流密度分布没有明显变化.     

Q235 B钢矩形坯结晶器锥度优化研究

根据某钢厂连铸机实际生产情况,建立Q235B钢矩形坯的热力耦合模型.根据此钢的传热和凝固特点,利用有限元软件ANSYS对结晶器内铸坯传热进行数值模拟,以对结晶器锥度进行优化.结果表明:原结晶器锥度较小,"热点"区域坯壳生长缓慢,造成铸坯偏离角部处开裂.坯壳表面最大温差为298℃.在距弯月面190 mm处,铸坯角部温度的...     

漏斗型结晶器内坯壳凝固过程热力耦合数值模拟

应用热弹塑性有限元法,考虑铸坯与铜板的接触状态,建立了漏斗型结晶器内坯壳凝固过程的热力耦合模型.计算分析了结晶器内坯壳表面的温度场、应力场和纵裂指数的分布规律以及拉速对应力和纵裂指数的影响.结果表明,铸坯偏角部温度高于宽面和窄面中心温度并出现两个平台期;漏斗区域边缘出现应力峰值,是铸坯裂纹敏感区;宽面中心、漏斗区边缘和偏角部纵裂指数偏高,容易出现纵裂纹.适当提高拉速能够减小初生坯壳纵裂指数,减少裂纹形成机会.     

结晶器铜管锥度曲线设计与研究

首先简要论述了结晶器内钢液凝固收缩的机理,然后介绍了近年来国内外有关方坯高拉速连铸结晶器的发展情况,概述了锥度曲线设计的类型和发展。综合考虑结晶器内坯壳凝固收缩特性以及前人在锥度设计方面的经验,本文根据某钢厂对结晶器铜管的设计要求,通过对铜管变形以及铸坯温度场的数值模拟,根据坯壳收缩以及铜管的变形规律来设计锥度曲线。所设计的锥度能够很好地适应坯壳的凝固收缩特性,为进一步提高拉速提供了基础。     

超高速连铸结晶器内坯壳的传热行为

超高速连铸漏斗结晶器内坯壳的生长速率对铸坯表面质量有着显著的影响。基于节点温度继承算法(NTI),运用ANSYS有限元软件建立了结晶器内钢水凝固的三维瞬态导热模型,解析了浇注温度和拉速对薄板坯传热行为的影响。研究表明,随着拉速从4.0提高到6.0 m/min,结晶器出口坯壳最大厚度由26减小到12.8 mm,结晶器出口坯壳表面最高温度从1 209增加到1 305 ℃。而浇注温度从1 550 ℃提高到1 560 ℃对坯壳的表面温度和厚度影响不大。     

GCr15轴承钢大方坯连铸过程凝固传热数值模拟

以某钢厂生产的GCr15轴承钢为研究对象,建立了GCr15轴承钢大方坯的凝固传热数学模型,结合现场的测温实验数据验证了模型的可靠性。研究了拉速的变化对坯壳厚度、铸坯横截面上各特征点温度的影响。结果表明,拉速每提高0.1 m/min,铸坯中心液相线温度(1 460℃)与固相线温度(1 325℃)所在位置分别向后推迟了1.1 m与4.1 m。在铸坯凝固初期与凝固末期,坯壳生长速度较快。原因是在结晶器内的冷却强度较大,冷却速率较大,促使铸坯的凝固速率较高;在凝固末期,钢液的过冷度较大,同时铸坯中心部位以等轴晶的形式凝固,促使凝固末期的坯壳厚度增长较快。     

拉速对板坯倒角结晶器钢液流动的影响

为研究凝固坯壳影响时拉速变化对板坯倒角结晶器内流场和温度场的影响,通过数值模拟和物理模拟研究相结合的方法,建立了板坯倒角结晶器流动、传热及凝固三维数学模型和相似比为1∶1的断面尺寸为1 490 mm×230 mm的板坯倒角结晶器物理模型。数值模拟和物理模拟流场形态及液面相同位置流速结果进行的对比分析表明了数模和水模试验结果趋势的一致性;拉速变化对倒角结晶器内流场及温度场的数值影响明显,但对整体形态影响不大;拉速增大到1.7 m/min时液面流速过快、波动剧烈,极易出现卷渣;拉速增大会强化钢液流股对窄面凝固坯壳的冲击,导致坯壳重熔减薄;在本试验研究范围内以1.5 m/min拉速进行生产能够取得较好的综合效果。     

The interfacial behavior of molten steel and liquid slag in a slab continuous casting mold with electromagnetic brake and argon gas injection

利用数值模拟方法研究了板坯结晶器电磁制动和吹氩耦合作用下吹氩量、拉速和线圈电流强度等不同工艺 参数对钢/渣界面行为的影响规律, 分析了结晶器内液面波动指数F与液面波动间的关系. 研究表明, 在一定拉速 和电磁制动条件下, 吹氩量增加会加剧钢/渣界面的局部波动, F值随吹氩量增加而增大, 弯月面处的液渣厚度与F 值呈线性递增关系; 在一定吹氩量和电磁制动条件下, 拉速增加并没有恶化水口附近的钢/渣界面波动, 而使F值 增大, 弯月面处的液渣厚度与$F$值呈线性递减关系; 在一定拉速和吹氩量条件下, 增加线圈电流强度会加剧水口附 近的钢/渣界面波动.     

水口结构对薄板坯初始凝固行为的影响

以薄板坯连铸结晶器为研究对象,采用有限元法,建立了流动、传热、凝固的三维耦合数学模型。重点研究了拉速及双侧孔水口出口面积比对结晶器内自由液面流动情况、铸坯表面温度分布与凝固坯壳生长的影响。结果表明,当拉速由6 m/min减少到4 m/min时,液面波动由±10.5 mm降至±4.5 mm,而结晶器出口处的坯壳厚度将由7.1 mm增加到9.5 mm;当水口出口面积比由1.56增加到2.00时,液面波动由±9.1 mm降至±7.1 mm,出口处的坯壳厚度减薄了0.4 mm。     

低碳低硅铝镇静钢铸坯表面凹陷的成因及控制

分析唐钢板坯连铸机生产的低碳低硅铝镇静钢铸坯表面凹陷缺陷的产生原因。结果表明,表面凹陷缺陷的产生由结晶器内弯月面处坯壳冷却不均造成,采取了防止结晶器跑锥,提高结晶器锥度,防止弯月面处铜板变形,选择合适性能的保护渣,选择合理的拉速、钢水过热度,合理控制结晶器流场等措施,最终消除了铸坯凹陷缺陷,提高了铸坯表面质量。     

莱钢异型坯单点非平衡浇铸的数值模拟

采用FLUENT软件对莱钢超薄大断面异型坯直通型水口单点非平衡浇铸的流动、传热和凝固进行了耦合数值模拟,讨论了水口浸入深度、拉速和过热度等工艺参数对流场、温度场和凝固坯壳的影响。结果表明,水口浸入深度的影响较小,而拉速和过热度对浇铸侧窄面注流冲击、温度变化和凝固坯壳生长的影响较大。耦合数值模拟为实际生产工艺参数的制定提供了依据。     

小方坯连铸机高速结晶器的研究与设计

本文建立了铸坯凝固传热数学模型,模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场、坯壳热收缩应力场、坯壳与铜壁间气隙厚度,计算坯壳厚度与实测坯壳厚度基本吻合;计算结果为连铸机生产、连铸机设计提供依据.并设计了高速结晶器,平均拉速达3.5m/min.     

壳型铸造技术的研究进展及应用现状

详细综述了国内壳型铸造技术的研究进展及应用现状。比较了壳型填钢丸、无砂箱不填钢丸、覆砂铁型3种壳型铸造方法的工艺流程和工艺特点，介绍了壳型铸造的工艺要点。     

高效板坯连铸结晶器技术

为了实现唐钢1700板坯连铸机尽快减少漏钢生产事故,达产达效,主要从优化结晶器铜板及镀层材质,优化结晶器内钢水的流场和温度场,优化结晶器振动系统等方面开展工作,最终在质量改善的前提下,实现了拉速由1.6m/min提高到1.9m/min,机时产量提高达18%。     

高拉速吹氩板坯连铸结晶器内的卷渣机理研究

基于相似理论,利用物理模型研究了高拉速吹氩条件下结晶器内的卷渣行为,考察了工艺操作参数对结晶器内液面波动和卷渣行为的影响．研究结果表明：在结晶器水口吹气条件下,大气泡对渣层的卷混是引起卷渣的主要方式,其次是漩涡卷渣,通常认为的剪切卷渣则不易发生．此外,本研究还对各种卷渣行为进行了分析,揭示其内在机理,提出了避免卷渣的措施．