SS400特厚板坯连铸二冷凝固过程的数值模拟研究

利用ANSYS15.0有限元软件对SS400钢种400 mm特厚板坯在过热度为30℃时,不同拉速和不同二冷区水量工况下的凝固过程,进行了数值模拟研究。结果表明,板坯在拉速为0.6 m/min时,出二冷区后的角部温度为609.1℃,铸坯中心的温度为1 279.2℃。通过改变拉速和二冷区水量的大小,可以为实际生产中SS400钢种的坯壳厚度确定及连铸工艺改进提供参考。     

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     

板坯连铸凝固传热过程的三维数值模拟

利用有限元软件CLACOSOFT对板坯连铸过程进行了三维传热数值模拟,计算了温度场及液固相的分布,在此基础上得到了对轻压下实施起关键作用的凝固末端的位置。模拟结果表明拉速的影响显著,拉速从1.5 m/min提高到2.2 m/min后,坯壳厚度减少7 mm。而连铸钢水过热度对凝固末端位置影响较小,过热度每增加10℃,凝固末端位置仅后移0.2～0.3 m。     

连铸工艺参数对板坯凝固终点的影响

以Q235钢为试验对象,利用射钉法在铸坯1/4位置处测量出230 mm×1 510 mm断面在1.05 m/min拉速下的坯壳厚度,以此为基础,优化凝固计算模型,确定液相穴长度及凝固终点,并验证了铸机预报结果;通过计算结果分析连铸拉速、浇铸过热度及二冷比水量等工艺参数对连铸板坯的凝固终点位置的影响,得到了液芯长度与拉速、比水量等工艺参数之间的拟合关系,从而获得铸坯的凝固规律,为铸坯凝固末端轻压下及电磁搅拌技术的应用提供了有效的依据。     

82B小方坯凝固组织和偏析预测模型开发及应用

基于国内某厂82B小方坯连铸生产过程,使用ProCAST软件建立82B小方坯铸坯横断面宏观偏析模型,从温度场、坯壳厚度和凝固组织3个方面验证该模型的正确性,通过该模型研究连铸参数(拉速、比水量和过热度)对铸坯横断面宏观偏析的影响。模拟结果表明,82B连铸坯中心偏析随拉速和过热度的增加而增大,而比水量对中心偏析的影响较小。减轻铸坯中心偏析的关键在于控制铸坯拉速和过热度,因此为了保证铸坯中心碳偏析不高于1.10,应控制铸坯拉速低于2.64 m/min,过热度不高于10℃。     

特厚板坯凝固过程三维热模拟研究

连铸坯重压下技术是改善大断面铸坯中心偏析、缩孔,提升铸坯致密度的有效手段,但重压下位置的合理与否直接影响到重压下技术的应用效果。本文以断面420 mm×2 390 mm的ES355特厚板坯为研究对象,建立了温度场三维有限元分析模型,通过现场测温和射钉实验的凝固终点测试验证了模型的可靠性;利用模型研究了过热度、拉速和比水量对ES355凝固过程温度场和固相率的影响规律。结果表明,相比过热度和二冷比水量,拉速对ES355铸坯温度场、凝固终点和固相率的影响较大。     

特殊钢特厚板结晶器内温度场及流场的数值模拟

采用数值模拟对特殊钢特厚板连铸结晶器工艺参数进行优化。首先对400mm×2 400mm的板坯结晶器内不同过热度及水口不同插入深度进行了模拟。其次,在优化的基础上,研究了铸造速度对流场温度场的影响,并研究了在拉速为0.5m/min的条件下得到的热应力结果。结果表明,结晶器内宜选用水口插入深度约为120mm,过热度为20K,拉速为0.5m/min,既能保证生产率也能保证产品品质。     

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。     

不锈钢板坯连铸过程中温度场及凝固的研究

采用有限元法计算了不锈钢板坯在连铸凝固过程中温度场及坯壳的生长随时间的变化.讨论了拉速、过热度、二冷区水量对温度场及凝固末端位置的影响.结果表明,影响铸坯温度场和凝固末端位置的主要因素是拉速,而过热度的影响较小.     

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。     

无取向硅钢铸坯展宽研究

针对BOF-RH-CC工艺生产无取向硅钢连铸过程中铸坯展宽现象,通过统计展宽与拉速、过热度和炉次的关系,计算无取向硅钢热物性参数,运用Marc软件模拟坯壳厚度等方法,探究了无取向硅钢铸坯展宽的影响因素。研究表明:拉速相对中间包过热度对展宽影响显著,展宽随拉速升高而增加;同一浇次中,展宽量在第5~7炉时达到最大值;随着硅含量和铝含量的升高,硅钢热导率降低;过热度对结晶器出口坯壳厚度影响较小;最后经过数据拟合得出展宽预测公式,能够较好地符合实际情况。     

薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数值模拟

为研究薄板坯连铸高拉速下结晶器内坯壳生长过程,利用ANSYS有限元模拟软件,建立了CSP薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数学模型,并通过实际测量得到的凝固坯壳厚度验证了模型的合理性。对结构用钢Q235B钢种,1 500 mm×60 mm规格在结晶器内凝固过程进行了模拟,研究了不同拉速、不同结晶器冷却水量对凝固的影响。研究结果表明,随着拉速降低,坯壳厚度增加;随着结晶器水量增大,坯壳厚度增加,模拟结果与实测结果相符合,为实际生产优化工艺参数提供了理论参考。     

大圆坯连铸传热数值模拟

以北满特钢连铸大圆坯为研究对象,采用有限差分法,建立极坐标二维非稳态连铸圆坯凝固传热数学模型。利用vb6.0编译传热程序,经现场生产测温验证,模拟结果良好。利用模型研究了拉速、过热度对圆坯表面温度和坯壳厚度的影响。结果表明拉速对圆坯凝固传热过程影响很大;过热度影响很小。     

连铸圆坯拉速与温度关系的量化研究

采用液固成型仿真软件Pro CAST模拟连铸圆坯在结晶器的成型过程,根据所需凝固层厚度并结合不同的金属液注入温度选择相应的合理拉速,并对结果进行分析检测。结果表明,钢液温度越高,则拉速越慢,晶粒会出现粗大现象,影响圆坯整体力学性能的同时还会降低实际生产效率。?220 mm的37Mn5连铸圆坯钢最佳的拉坯参数:钢液温度为1 520℃,拉速V=0.945 m·min~(-1),中间包过热度ΔT=23℃。该工艺条件下,结晶器内的温度场分布均匀、稳定,连铸圆坯表面及内部质量好,生产率高。     

ZF钢连铸坯热应力的计算机模拟分析

为了解决ZF钢连铸过程中经常出现的表面裂纹问题,构建了几何物理模型,确立了借助于ADSTEFAN软件求解热应力和实测钢坯温度场相结合的方法。通过模拟不同过热度、不同拉速和结晶器不同锥度的浇注和凝固过程,分析它们的应力分布趋势。结果发现,随着拉速的提高,坯壳产生的热应力逐步减少。但拉速过快,坯壳厚度变薄,容易造成漏钢事故,有的可能产生重接,经过轧制产生表面裂纹。因此在提高拉速的同时应防止拉速过快产生漏钢、重接事故。随着过热度的提高,坯壳产生的热应力增加。因此在生产过程中应尽可能降低过热度来减少热应力。随着结晶器锥度的增加,坯壳产生的热应力增加,在实际生产时要选择合适的锥度,防止热应力的增加,因此在相同的条件下,坯壳角部的热应力比其他部位的热应力大得多。在结晶器的设计时应采用圆弧角,这样可有效减少热应力的产生。另外,拉速对热应力的影响要大于过热度的影响。     

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。     

应用Fluent对40Cr管坯水平连铸过程中温度场及传热的研究

以水平连铸40Cr圆坯结晶器内温度场分布为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内40Cr钢液温度场分布及凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析.分析结果表明:水平连铸拉坯工艺参数:拉速V=2.35 m/min,浇注温度T=1540℃,中间包过热度△T=36℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高.采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效地分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,制定合理的拉坯工艺参数,减少管坯缺陷的发生,提高铸坯质量.     

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。     

特厚板坯结晶器截面尺寸对其流场和温度场的影响

建立了特厚板坯结晶器三维流动、传热和凝固耦合数学模型。根据不同规格板坯实际工况,对比分析了特厚板坯结晶器宽度和厚度变化对结晶器内流场和温度场的影响。结果表明,结晶器宽度增加时,流股冲击深度增大、冲击强度减小。特厚板坯连铸过程中液面流速较常规板坯偏低,流速随宽度增大而减小,水口附近存在低流速区,不利于保护渣的熔化。宽度增加时坯壳的厚度趋于均匀,中心流股对坯壳的冲刷强度是影响坯壳均匀性的主要原因。结晶器厚度增加时,流股冲击深度基本一致,冲击速度下降,液面流速亦随之减小。厚度增加时坯壳不均匀性呈增大趋势,温度场均匀性是影响坯壳均匀性的主要原因。     

拉速对紫铜水平连铸坯凝固行为及组织场影响规律研究

水平连铸是生产铜板带坯的常用方法，探索工艺参数变化对铸坯质量的影响规律十分重要。采用数值模拟的方法分析了水平连铸拉速变化对结晶器内温度场、液穴深度、冷却速率等的影响规律，并结合工艺试验揭示了拉速变化对铸坯组织的影响机理。结果表明，随着铸坯拉速的不断提高，结晶器内的液穴深度持续增加，铸坯表面和芯部沿牵引方向的冷却速率均逐渐降低，且二者的冷却速率差值逐渐减小，当拉速为149 mm/min时，二者冷却速率达到相同；随着铸坯拉速的不断提高，铸坯截面上晶粒生长方向与牵引方向的夹角θ逐渐增大，晶粒生长距离缩短，铸坯表面上晶粒数目增加，平均晶粒直径从1.96 mm逐渐减小到1.05 mm，整体组织均匀性明显提高。