气隙对连铸坯凝固影响的有限元数值模拟

以连铸坯凝固传热有限元数学模型研究了铸坯角部形状和气隙对坯壳凝固行为的影响研究结果表明：采用有限元法离散铸坯圆角能更合理地反映铸坯角部的几何和换热条件，从而可以更准确地研究角部换热条件对铸坯凝固行为的影响。角部气隙显著地降低了坯壳表面的换热，使铸坯偏角区成为热节区。此热节区是铸坯凹陷、皮下裂纹等缺陷和漏钢事故发生的诱因。     

气隙对连铸坯凝固影响的有限元数据模拟

以连铸坯凝固传热有限元数学模型研究了铸坯角部形状和气隙对坯壳凝固行为的影响，研究结果表明，采用有限元法离散铸坯圆角能更合理地反映铸坯角部的几何和换热条件，从而可以更准确地研究角部换热条件对铸坯凝固行为的影响，角部气隙显著地降低了坯壳表面的换热，使铸坯偏角区成为热节区。此热节区是铸坯凹陷，皮下裂纹等裂陷和漏钢事故发生的诱因。     

连铸结晶器振动过程连铸坯应力分布有限元分析

对连铸结晶器振动过程进行了有限元模拟,获得了结晶器振动过程连铸坯表层应力分布,分析了结晶器锥度、结晶器与连铸坯间摩擦系数、拉速和连铸坯厚度对连铸坯表层应力分布的影响。振动过程结晶器末端附近区域连铸坯表层出现应力集中。随结晶器锥度减小和连铸坯宽度增加,连铸坯表层最大应力增加;拉速和连铸坯与结晶器间摩擦对连铸坯表层最大应力影响很小。研究结果对分析和认识连铸坯表面振痕的产生原因和结晶器磨损具有指导作用。     

连铸结晶器内矩形坯的温度场模拟

利用有限元法建立了结晶器内轴承钢矩形坯温度场数学模型.采用了随温度变化的热物性参数,并且在边界条件中采用平均热流、瞬时热流及角部气隙等对比分析,研究了不同边界条件下矩形坯的温度场和坯壳厚度.模拟结果表明:不考虑角部气隙时,采用平均热流边界条件时矩形坯的温度范围要比采用瞬时热流时范围大;考虑角部气隙时,温度范围相差不大;角部气隙只对角部区域的温度有影响,而对芯部、宽面中心、窄面中心等区域基本没有影响;气隙降低了坯壳表面的换热,使得角部坯壳厚度要比不考虑角部气隙时平均小6～7mm左右,在距离角部30mm处出现热节区.     

结晶器内连铸坯的热和应力状态数值模拟

针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑铸坯和结晶器内的接触状态,利用ANSYS软件建立了完全热力耦合的三维稳态有限元模型,模拟出结晶器区域内的热和力学状态,包括铸坯应力场、气隙分布规律以及整个结晶器内钢液温度分布等。结果显示,铸坯出结晶器时坯壳外层处于压缩状态、内层处于拉伸状态,内外表面应力分别为279、311 MPa,凝固前沿处应力为3 MPa左右,处于材料的极限强度范围,有产生裂纹的可能。锥度结晶器有利于钢液凝固换热,采用0.7%/m的倒锥度设计后,气隙量较无锥度结晶器最多减少了42%。     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200 ～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热...     

方坯结晶器内气隙分布的数值分析

基于连铸坯壳应力遗传特性建立二维方坯热力耦合模型,利用有限元分析软件ANSYS多载荷步法进行求解。模拟并对比了三种不同结晶器锥度值下的铸坯气隙生成及其分布规律。结果表明：离弯月面60~72mm角部首先出现气隙,随后向铸坯表面中心逐渐扩展,在结晶器出口处仅铸坯表面中心区域坯壳与结晶器存在接触。在结晶器上部300mm内气隙生长速度较快。随着离开弯月面距离增加,气隙生长速度逐渐降低。气隙宽度沿结晶器高度方向分布基本符合抛物线规律。随着锥度增加,气隙出现时机逐渐推迟,气隙宽度和存在范围也相应缩小。     

连铸板坯矫直过程应力应变的有限元模拟

采用弹塑性有限元分析法,对拉速1.0m/min、厚度230mm的板坯,在3套不同的辊列布置的单点矫直、四点矫直、连续矫直进行应力应变的有限元模拟。结果表明:铸坯等效VonMises应力值和铸坯水平方向应力按单点矫直、四点矫直、连续矫直依次减小;与单点矫直相比,四点矫直减小了每次矫直的变形量和应变速率;连续矫直时,在变形区内等效应变沿长度方向呈线性变化,最大值为1.11%,等效塑性应变速率较低,约为5.5×10^-5s^-1,其应变速率最低,是比较理想的矫直方式。     

关于连铸坯凝固传热有限元数值模拟的研究

建立了结晶器内连铸坯凝固传热的有限元数值计算模型，并就模型中两种凝固潜热处理方法，两种三点时间格式以及两种热容矩阵的应用进行了比较，同时研究了时间步长和计算网格大小对数值模拟结果的影响。     

方坯连铸结晶器凝固传热的有限元数值模拟

根据方坯结晶器的传热特点,研究了方坯连铸机结晶器二维非稳态凝固传热的有限元模型,应用ANSYS软件预测在浇注过程中结晶器的温度分布和凝固状态,分析了拉速、浇注温度及结晶器圆角半径对铸坯温度和坯壳厚度的影响.结果表明,经模型计算得出坯壳厚度值与现场测定拉漏数据基本相符.     

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。     

小方坯连铸结晶器内热力行为研究

通过THERCAST软件建立了考虑结晶器保护渣和气隙热阻的三维有限元模型,分析了150 mm×150 mm小方坯在连铸结晶器中的热力学状况,发现拉速对热流密度的影响很大,热流密度会随着拉速的增加而增加,不过拉速越大,热流密度增加越缓慢,然而,过热度对于热流密度的影响却很小。由于钢水静压力的作用,气隙沿横向分布非常不均匀,表面中心气隙很小,仅为0.2 mm,角部气隙却很大,最大值达到了1.15 mm。根据模拟结果和参考前人设计结晶器的经验,建议设计同时带有横向和纵向锥度的结晶器。     

连铸坯结晶器内钢液流动数学模拟研究

应用CDF软件FLUENT进行结晶器内钢液流动数学模拟,对结晶器参数进行优化.预测了在不同的操作条件下,结晶器内钢液的流动行为和温度场的分布.从温度和流场分布认为,1 500 mm ×350mm连铸坯的最佳生产工艺参数应为水口倾角25°、拉速1.5 m/min、浸入深度180 mm.     

连铸坯皮下气泡对热轧带钢质量的影响

详细介绍了连铸坯的皮下气泡分布与形貌,通过对存在皮下气泡缺陷的原料坯进行跟踪轧制、相关工艺参数控制、轧制后带钢的表面裂纹进行分析,找出了原料坯皮下气泡对带钢质量、带钢后续加工的影响因素,同时对加强气泡坯的监控、提高带钢质量提供了依据。     

薄板坯连铸结晶器钢液流动数值模拟

以唐钢第一炼钢厂薄板坯连铸机为背景,利用商业模拟软件FLUENT,根据热轧薄板厂目前连铸操作的工艺参数,采用湍流模型建立数学模型,模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液流场分布情况,系统地研究了水口结构、水口上出口倾角在指定拉速、浸入深度下对结晶器内流场的影响,为水口优化提供理论依据。在固定拉速和指定的浸入深度条件下,通过对比分析几种不同水口结构对结晶器内流场及温度场影响规律,最终确定采用五孔水口上出口倾角取15°为最佳水口结构方案。     

电磁搅拌对小方坯连铸生产45#钢组织和成分偏析的影响

研究了电磁搅拌对小方坯连铸生产45#钢低倍组织和碳成分偏析的影响,通过试验分析表明,经过电磁搅拌后,铸坯内部质量明显提高,结晶组织更加致密;铸坯碳成分偏析程度在外弧侧比内弧侧严重,可以通过合理降低连铸钢水过热度、适度提高搅拌电流和搅拌频率加以改善.     

连铸结晶器铜板温度场数值模拟研究

通过对板坯结晶器铜板温度场的模拟，提出了降低铜板温度的措施，这对提高铜板寿命和改善铸坯质量有重要作用。     

板坯连铸结晶器内保护渣模拟方法的研究

以重钢板坯连铸结晶器为研究对象,用不同液面的保护渣模拟材料进行实验,并观察生产中保护渣的覆盖情况,得到了水模试验中合理的保护渣液面模拟方法。据此研究了结晶器内液面波动与保护渣覆盖状况的关系。研究结果表明,在生产中结晶器内液面波动控制在3～7mm范围内保护渣的覆盖效果较好。