热型连铸Cu-10Al合金温度场及晶粒结构的数值模拟

在三维造型软件Pro/E中建立热型连铸模型,利用ProCAST软件对热型连铸过程中的温度场和晶粒结构进行了模拟计算.结果表明,采用稳态算法能够有效地预测连铸过程中温度场的变化和固液界面的形貌;采用CAFE模块能够准确地再现连铸过程中等轴晶到柱状晶的转变以及柱状晶区晶粒的竞争生长过程.     

Cu-Ag合金热型连铸凝固过程数值模拟

采用交替显式直接差分法建立了Cu-Ag合金热型连铸凝固过程温度场模拟的差分数值方法,并研究了不同工艺参数对温度场分布的影响.模拟结果表明,连铸速度、型口温度和冷却强度对Cu-Ag合金凝固过程固-液两相区的位置和大小有影响.随连铸速度增大,液固界面位置从型内向型外移动.     

热型连铸Cu-10AI合金温度场及晶粒结构的数值模拟

在三维造型软件Pro／E中建立热型连铸模型，利用ProCAST软件对热型连铸过程中的温度场和晶粒结构进行了模拟计算。结果表明，采用稳态算法能够有效地预测连铸过程中温度场的变化和固液界面的形貌；采用CAFE模块能够准确地再现连铸过程中等轴晶到柱状晶的转变以及柱状晶区晶粒的竞争生长过程。     

五流L型连铸中间包结构优化的数值模拟

针对某钢厂十机十流连铸机中的一个中间包进行流场优化研究,进行了包括空包方案在内的7种方案的数值模拟。结果表明:未设置中间包控流装置时,钢液流动状况和一致性非常差,死区体积比例偏大。在中间包内添加湍流抑制器、挡墙和挡坝均可以明显改善钢液流动。此外,湍流抑制器+3孔(上一个倾角25°,下两个倾角30°)D1d挡墙+D2挡墙+挡坝B为最佳控流方案,使中间包五流钢液平均停留时间最大差值降为174.2 s,整体平均停留时间增加202.9 s,死区体积比例减小到20.6%。     

热型连铸凝固过程微观组织形成的数值模拟

采用宏观一微观耦合的方法，建立了宏一微观统一的数学物理模型[直接差分（Direct Difference）一元胞自动控制（Cellular Automaton）模型，即CA-DD模型]，模拟了热型连铸过程中晶粒的竞争生长过程，并研究了不同工艺参数对固-液界面形状及晶粒竞争生长的影响。模拟结果表明，采用宏-微观耦合的方法模拟热型连铸过程中微观组织的演化过程以及各种工艺参数对组织形成的影响是有效、可行的。     

方坯连铸非稳态充型过程流场温度场耦合数值模拟

采用CFD商用软件Flow-3d,对C的质量分数为0.2%的碳钢165mm×165mm方坯连铸非稳态充型过程中结晶器内钢水在流场、温度场耦合作用下的凝固和流动状况进行数值模拟。结果表明,内置冷却器在连铸充型过程中可以明显地提高传热效率,降低钢液冲击深度。内冷却器对钢液的流动影响很大,可以减缓钢液的流动速度,减少冲击深度,并能使钢液的流动更加均匀,提高铸坯质量。     

异形坯连铸过程流场与温度场耦合三维数值模拟

建立了异形坯内流体流动与凝固传热的三维耦合模型，充分考虑了对流换热对凝固过程的影响，分析了铸坯与钢液之间的相互作用，并对不同工艺条件下的温度场进行了比较，运用此模型可预报铸坯的温度场，坯壳厚度及液芯长度等，便于现场调整工艺参数。     

方坯连铸内外复合冷却流场温度场耦合数值模拟

针对165 mm×165 mm的Q235方坯连铸,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型管",起到提高传热效率的目的.采用CFD商用软件FIuent,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状况进行数值模拟.结果表明,内冷却器可以提高传热效率进而加快连铸坯的凝固速度,并且减少了注流的回流速度,使钢水的流动均匀,从而提高了连铸方坯的品质.     

白铜管热型连铸的温度场

采用在铸型上定点检测温度,再用ANSYS分析软件计算温度场的方法,研究了铸型温度、冷却距离、连铸速度等工艺参数对白铜管热型连铸温度场的影响.根据温度分布曲线,求出了凝固前沿固液两相区的长度和位置,分析了工艺参数对两相区长度和位置的影响,以及由此对连铸过程和铸件质量的影响.在正确选择工艺参数从而确定两相区位置后,顺利连铸出直径10 mm、壁厚2 mm、表面光滑平直的白铜管.     

铜材水平连铸温度场的数值模拟

对铜材水平连续铸造凝固过程的温度场进行了数值模拟。对拉铸速度和冷却条件等主要工艺参数的影响进行了计算分析。计算结果用实验进行了校核。     

连铸结晶器数值模拟的研究现状与发展趋势

随着连铸产业的发展,连铸结晶器的设计与开发变得尤为重要,连铸结晶器数值模拟技术也越来越受到人们的重视.本文介绍了连铸结晶器数值模拟技术的发展历史以及现阶段的研究状况,并总结了现阶段结晶器数值模拟中的关键问题以及相应的处理方法,对结晶器数值模拟技术的发展趋势做了初步探讨.     

电磁制动对宽板坯高拉速结晶器内流场的影响

以Fluent6.3为计算平台,采用数值模拟方法研究了电磁制动不同参数下宽板坯高拉速结晶器内的流场。结果表明,电磁制动可有效控制结晶器内钢液的流动,改变钢液的流动方向,改善钢液上下环流区的分配率。在静磁场作用下,上部环流区的流动增强,下部环流区流动减弱,自由液面的波动减轻。     

双辊薄带连铸过程数值模拟

针对双辊薄带连铸过程,使用了耦合湍流流动和凝固传热的三维数学模型,模拟计算了使用楔型布流系统浇注时,连铸熔池内钢水的流动形态和凝固情况。结果表明,楔型布流系统可使钢水在熔池内合理分布,有利于均匀凝固。     

薄板坯连铸凝固过程中宏观偏析的数值模拟

建立了连铸凝固宏观传输过程的温度场、溶质场、紊流流场模型,并对其进行了耦合求解.模拟分析了薄板坯凝固过程和宏观偏析的形成过程.计算表明,浸入式水口射流冲击到结晶器窄壁后形成上下两股回流,液相的紊流流动对传热、传质等都有显著的影响.随凝固的进行,液相中的溶质不断富集,最终在铸坯的中心区域形成宏观偏析.采用Schneider等的溶质传输模型,计算了固相溶质逆扩散对糊状区及固相溶质分布的影响.     

AZ31镁合金圆锭电磁连续铸造过程的数值模拟

通过有限差分法,利用Visual C++6.0建立AZ31镁合金电磁连续铸造过程的数学模型,该模型可预测铸锭及底模的温度分布。利用温升法测量了电磁连铸过程铸锭内部的感应热量值和分布,得到了沿结晶器水平方向、垂直方向不同条件下的感应热分布,并计算获得了该试验条件下的感应加热功率,在数值模拟时有效地合并到了温度场的数值计算模型中。确定一冷区、二冷区以及铸锭与底模之间的边界条件。通过将计算结果与实测温度的比较,证明该模型可以用来模拟实际铸造过程。研究了不同铸造条件对铸锭温度场分布的影响,为优化镁合金电磁连铸的工艺参数提供了依据。     

电磁连铸系统磁场的数值模拟及试验研究

以电磁场理论为依据，建立了电磁连铸成型系统的物理和数学模型，用小线圈法实测了不同电源功率时系统内的磁场强度，得出了结晶器内磁场的分布规律；并且进行了铝合金电磁连铸的成型试验，研究了工艺参数对铸锭表面质量的影响；用有限元法数值模拟了感应线圈位置以及感应线圈与结晶器间距对成型系统内磁感应强度和分布的影响。结果表明：磁感应强度的最大值位于感应线圈的中心位置；感应线圈与结晶器间的距离增大，磁感应强度明显减小，5～10mm的间距对电磁连铸过程较为有利。研究结果表明合理设计电磁连铸系统有利于得到分布合理的磁场，提高电源效率，确定合理的工艺参数可以保证电磁连铸的顺利进行并有利于改善铸坯的内外部质量。     

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。