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.     

板坯连铸结晶器中三维凝固壳厚度分布的数值模拟及实验验证

建立了连铸结晶器中三维凝固壳厚度分布的计算模型和计算方法，提出了非耦合计算时流动计算域与凝固传热计算域的衔接问题，以及铸坯表面换热系数确定的方法。针对２５０ｍｍ×１３００ｍｍ板坯连铸实际工况，用所建立的模型放处理方法数值模拟了其结晶器中的三维温度场和三维凝固壳厚度分布。同时用实测的凝固壳厚度分布数据验证了本计算听模型、边界条件和计算方法。本采用的方法可满足工程精度、并较简便实用。     

碳钢板坯连铸凝固模拟

采用开发的凝固模拟系统对 0 .0 7%～ 0 .70 %碳钢 15 0 0mm× 15 0mm连铸板坯凝固过程进行了模拟。研究了化学成分、结晶器水量、二冷区水流密度、拉坯速度和浇注温度对液相穴深度 (L)、液 固两相区高度 (h)、结晶器出口处和二冷区出口处的坯壳厚度 (S1和S2 )的影响。结果表明 ,随钢中C %由 0 .0 7%增至0 .70 %时 ,L值由 4 0 0cm增至 5 4 0cm ,在 0 .17%C时h有最小值 (10 0cm) ,S1和S2有最大值 (18mm和 5 2mm)。为保证结晶器出口处的已凝固的坯壳厚度 (S1) ,增大结晶器冷却水流量和降低浇注温度具有明显的效果     

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。     

AH32钢板坯连铸凝固传热过程数值模拟

建立了板坯连铸过程中,垂直拉坯方向传热的二维切片跟踪铸坯凝固数学模型.利用有限元软件ANSYS对板坯连铸凝固过程进行了瞬态热分析,并进行了射钉实验验证.对不同的过热度,不同的拉速(1.0和1.1 m/min)条件下,切片各点随时间变化的温度分布,以及铸坯壳厚度进行计算,并确定凝固末端位置.结果表明:随着过热度、拉速的增加,凝固末端位置距离结晶器液面变远;在合理的范围之内,拉速增加,铸坯表面温度增加,有助于防止铸坯表面裂纹的产生及提高板坯的生产效率.     

基于连续模型的板坯连铸凝固过程的数值模拟

结合实际测量数据，建立了基于连续模型的板坯连铸过程流场、温度场和凝固的三维耦合数学模型。计算结果表明：该模型可用于描述连铸板坯结晶器和整个二冷喷水区的凝固进程；凝固坯壳的生长限制了流体流动的空间，加快了水口出口钢流的动量衰减；流体流动加快了铸坯内部传热机制由对流向热传导传热的转变进程，控制了两相区的发展。     

舞钢连铸板坯液芯长度测定

结合现场生产实际情况,通过采用“射钉法”对210mm,250mm厚连铸坯在二冷区不同位置的凝固坯壳厚度测定,找出连铸坯凝固终点,为评价连铸机综合冷却能力、优化二冷制度及设备技术改造提供重要依据.     

板坯连铸充型过程流场温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对内外复合冷却结晶器内钢水充型过程流场温度场耦合作用下的 流动和凝固状况进行数值模拟,得到了流场温度场的分布图和充填过程中自由表面的位置和形状图。分析了 板坯连铸充型过程中流场温度场对钢水凝固的影响。结果表明内冷却器可改善钢水的流动,有利于钢液中的 夹杂物上浮,加快结晶器内钢液的凝固     

基于射钉法的板坯连铸工艺优化

利用射钉法测定了连铸机板坯冷却过程凝固坯壳厚度,重点分析了中间包钢水过热度、拉速、二冷区冷却制度与铸坯凝固系数之间的关系,对凝固系数影响大小的顺序为:过热度＞拉速＞比水量.采取控制中包钢水过热度及拉速,优化二冷配水工艺,调整铸机扇形段开口度等措施,铸坯中心偏析平均级别由B1.5 ～ B2.0降低至B0.5～ B1.0,试样分层缺陷改判率由0.36％降低至0.06％.     

板坯连铸内外复合冷却流场和温度场耦合数值模拟

 针对1 240 mm×200 mm板坯连铸提出了一种钢水内外复合冷却技术，即在结晶器内设置内冷却器 U形管，起到提高传热效率改善铸坯内部组织之目的。运用流体力学分析软件，就内外复合冷却结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟，发现内冷却器可以使钢水的流动状态均匀和加快连铸坯的凝固速度。     

厚板坯连铸结晶器流场数值模拟

针对鞍钢新轧钢第一炼钢厂厚板坯连铸结晶器建立了三维湍流数学模型和三维实体模型.应用有限元软件对厚板坯连铸结晶器内的流场进行了模拟,计算了铸机拉速、浸入式水口出口倾角和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动的影响.对比表明,数值模拟结果与水模实验结果相符.     

圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

Study on Solidification Microstructure of Slab by Numerical Simulation

The solidification structure was simulated by the commercial software CALCOSOFT under the real cooling condition during the continuous casting processes in this paper. The cellular automation-finite element model (CA-FE) was applied to simulate the microstructure of the slab, and the results were compared with the actual macrostructure. The results of microstructure simulated were in good agreement with that detected in the slabs. In addition, the solidification structure under different secondary cooling intensity was simulated. The results show that when specific water flows increase, the average grain surface area reduces, and columnar grains have the tendency to be longer.     

攀钢弧形板坯连铸机铸坯凝固层厚度的研究

研究工作运用“射钉法”，准确地标定了攀钢弧形板铸机二冷区凝固坯壳厚度及凝固系数，为评价现有二冷系统的冷却能力、制定合理的二冷配水制度和高拉速条件下的工艺参数提供了重要依据。     

连铸结晶器过程综合冶金行为的数值模拟

 结合连铸机设备工艺条件和所采用浸入式水口结构进行了结晶器内钢水流动、自由液面以及传热凝固等冶金现象的综合描述和数值分析。结果表明：浸入式水口通过控制钢水射流形态和强度可以显著影响结晶器熔池液面的起伏波动;上旋涡流股由液面返回时的抽引作用是波动起伏的主要原因,波谷处的液面流速最大;除钢水射流及其邻近钢水外,结晶器熔池中绝大部分钢水都因强烈对流和湍流扩散而保持其温度在液相线上恒定,研究条件下的熔池液面钢水最大过热度可达2 K以上,但此时的液面最大波高差和最大流速分别为9 mm和036 m/s。