双辊铸轧工艺参数对熔池场变量的影响

双辊铸轧过程控制是一个高度复杂的工程问题,熔池流场和温度场的稳定性直接影响着带坯的质量。研究铸轧工艺参数对流场、温度场的影响规律,对于得到厚度均匀的板带具有重要意义。基于立式双辊铸轧工艺构建了1∶1水模型实验平台和标准湍流数学模型,研究了铸轧速度、熔池接触角及浇注温度对熔池流场、液面波动及出口温度的影响。结果表明:在熔池出口附近,由于熔池体积减小而产生液体回流现象,且回流区域面积与铸轧速度近似成正比。铸轧速度越大,出口温度越高,沿板宽方向温差越小。当铸轧速度大于7.2m/min或熔池接触角小于40°时,熔池液面波动过于剧烈,会严重影响板带的质量。     

基于有限元法的布流器水口结构优化研究

为了研究布流器水口结构与铸轧工艺参数的取值这2个关键因素对薄带产品质量的影响,基于有限元分析软件,建立三维铸轧熔池流热耦合模型。布流器水口结构的部分参数通过正交试验的方法进行了优化,并分析了结构参数对熔池的影响。根据优化后的参数,重新建立模型,研究了铸轧工艺参数对熔池温度场的影响规律。结果表明,布流器侧面水口锥角的取值对熔池出口温度差值影响最大,端面水口倾角主要影响自由液面湍动能差,优化后的熔池模型自由液面湍动能以及熔池出口温度分布更加均匀;熔池出口温度与铸轧速度、过热度呈线性关系,从而得出过热度和铸轧速度的合理取值范围,这为实际生产过程提供理论依据。     

双辊铸轧304不锈钢应力场的数值模拟

首次采用ANSYS有限元软件,在Anand模型基础上对304不锈钢双辊铸轧熔池应力场进行模拟,并对不同工艺参数下的应力分布情况进行了研究及工艺优化。结果表明,铸轧熔池中应力较高的部分主要集中在熔池出口处及熔池与轧辊的接触部分,且随着铸轧速度和浇铸温度的提高,出口处整体应力均呈现减小的趋势。优化后的铸轧速度应控制在0.7 m/s以上,浇铸温度应控制在1 520℃以上。     

侧封板传热对双辊板带铸轧凝固过程的影响

借助大型有限元分析软件ansys中的flotran CFD模块,对双辊板带铸轧的凝固过程进行了模拟分析,并对不同导热系数的侧封板对双辊板带铸轧凝固过程的影响进行了对比分析。此模拟结果可以为控制铸轧过程提供有效的参考。     

基于ANSYS的铸嘴流体耦合场三维有限元仿真分析

作者用大型有限元分析软件ANSYS对铸嘴内稳态层流铝熔体进行仿真分析。实现了三维建模。解决了三维热一流耦合求解的问题，得到铝流体的速度、压力及温度的分布图。分析了铸嘴出口速度和温度的分布规律及其对连续铸轧的影响。     

基于ANSYS的镁合金铸轧辊冷却研究

利用ANSYS有限元软件,对铸轧辊建立二维模型来模拟铸轧辊在镁合金铸轧过程中的温度场分布.通过分析不同冷却水温度及冷却水速下铸轧辊温度场的分布情况,得出在镁合金铸轧过程中,提高冷却水速可以降低铸轧辊的温度场,但随着冷却水速的提高,这种能力逐渐减弱;而冷却水温度对铸轧辊温度场影响不大.     

基于ANSYS的铸嘴熔体耦合场三维有限元仿真分析

本文用大型通用有限元分析软件ANSYS对铸嘴内稳态层流铝熔体进行仿真分析，实现了三维建模，解决了三维热-流耦合场耦合求解的问题，得到铝熔体的速度、压力及温度的分布图，分析了铸嘴出口速度和温度的分布规律及其对连续铸轧的影响。     

复合铸轧工艺参数对Kiss点的耦合影响

为了获得高质量的层状金属复合材料,依据双辊薄带复合铸轧技术,探究工艺参数间的耦合作用对复合铸轧的影响。采用有限元软件构建了铜和铝的固-液复合铸轧仿真模型,基于该模型,研究了铝板出口厚度、轧制速度、熔池高度、铜带厚度和浇注温度对Kiss点高度的影响,并对正交试验得到的Kiss点高度进行极差分析,得到了铝板出口厚度、轧制速度和铜带厚度3个强耦合参数,给出了这3个参数两两耦合下耦合强度的变化规律。铝板出口厚度和铜带厚度、铜带厚度和轧制速度对Kiss点高度的耦合影响随参数值的增大其效果逐渐减弱,铝板出口厚度和轧制速度对Kiss点高度的耦合影响随参数值的增大其效果逐渐增强。同时,利用复合铸轧熔池物理场的变化,分析了产生耦合的原因。     

超薄快速铸轧过程轧制压力分布的数学模型与实验研究(Ⅲ)——铸造区与轧制区轧制压力仿真研究

在建立了铸造区，轧制区轧制压力模型的基础上，对常规铸轧条件进行了仿真计算，计算结果与实测数据相吻合，从而验证了模型的正确性，在此基础上，对超薄快速铸轧条件进行了虚拟仿真研究，研究结果表明：不增强铸轧辊内，外冷却能力的条件下，而仅仅减薄铸轧 板坯厚度即可提高铸轧速度，在其它工艺参数保持不变，且保持出口温度与常规铸轧时基本相近的出口温度时，铸轧 厚度 薄时轧制压力比常规铸轧高，随着铸轧速度与铸轧区增大，铸轧坯厚度减薄，铸轧 辊径增大，轧制压力峰值增大。     

铝合金连续铸轧过程直接热-力耦合数值模拟研究

基于大型有限元模拟软件MSC.Marc建立了连续铸轧过程的热-力耦合模型,应用材料流变本构模型和辊/板界面接触热导模型,对铝合金的连续铸轧过程进行了二维的直接热-力耦合数值模拟,分析了连续铸轧过程中辊套及板坯的温度场、应力场的分布规律,研究了不同的铸轧工艺下的板坯温度场、应力场变化的规律。研究发现：在铸轧过程中,辊套的温度分布、应力分布均存在所谓的＂集肤效应＂,板坯在铸轧区内的应力场与板坯物性因素、几何因素及温度、铸轧工艺等有密切的联系,仿真的结果与大量的工业现象相符,在一定程度上可以为实际生产提供技术指导。     

多流式连铸过渡包的结构优化

过渡包在薄带连铸过程中起到承上启下的作用,为了使结晶器入口钢液成分与温度更加均一,研究钢液在过渡包内的流动以及其出口钢液温度的分布对薄带连铸过程有着重要的意义.针对某钢厂多流式过渡包,提出在包内增加坝堰组合以优化钢液在包内的流态以及温度分布.采用数值模拟和物理模拟的方法,研究了过渡包内不同控流装置下钢液的流态和温度分布...     

Physical and Numerical Simulation of Fluid Flow and Solidification at the Twin‐Roll Strip Casting Process

The fluid flow in a twin‐roll strip caster is investigated by physical and numerical simulation on a 1:1‐scale water model. A laser‐optical measurement technique (Laser Doppler Anemometry ‐ LDA) is used to validate the numerical results for the water flow. The numerical simulations are then transferred to the melt flow in the strip caster. The investigations are focused on different SEN concepts (submerged entry nozzle), a single‐nozzle system with two outlet ports and a double‐nozzle system with one outlet port each. The Influence of these concepts on the velocity, turbulence, and temperature distribution inside the liquid pool between the casting rolls and on the solidification and growth of the strip shells are investigated by numerical simulations (Computational Fluid Dynamics ‐ CFD). The non‐isothermal melt flow is calculated considering the solidification enthalpy as well as the behaviour of the solidifying melt. In addition to the numerical simulations of the melt flow inside the pool the temperature distribution in the cast strip is simulated. The SEN concept directly correlates with the temperature distribution Inside the strip. Furthermore, the surface temperature of the strip below the outlet of the roll gap is measured using a line‐scanner and is compared with the CFD simulation. In order to simulate the shape of the free surface in the liquid pool, CFD simulations of the water flow in the physical model are carried out using a Volume of Fluid model (VoF). This two‐phase model is able to reproduce free surface waves.     

Simple model for thermal calculation in twin-roll strip casting process

The numerical model for the solidification process of metal in the twin-roll type strip caster is presented in this paper. In the model the temperature change as well as the eliminating process of latent heat is calculated along the stream lines obtained by a comparatively simple velocity field. The calculations are carried out on the strip casting of type 304 stainless steel under various casting parameters. The results so obtained show a good fit to the experimental ones, and suggest that the control of the height of molten pool is of importance to the establishment of the optimal operation.     

立式电磁制动对不同水口角度下连铸结晶器内流场的控制

利用Fluent软件模拟计算了常规板坯连铸和立式电磁制动板坯连铸过程,详细研究了不同水口出口角度结晶器内三维流场,为评价立式电磁制动技术的冶金效果提供理论依据.研究表明:常规连铸过程水口出口角度增加时,不利于夹杂物的上浮,影响铸坯质量;不同水口出口角度连铸过程应用立式电磁制动技术后,自由表面钢液流速、钢液主射流的运动速度和下回流区的冲击深度显著减小,利于稳定液面波动、减少卷渣、防止漏钢和促进夹杂物的上浮,符合立式电磁制动技术的设计思想.     

Coupled Simulation of Flow and Thermal Field of Twin-Roll Strip Casting Process

The steel industry is moving ahead along the di-rection of low cost,short process,good quality andlow capital investment. Strip continuous castingwhich can directly cast a thin strip with thicknessless than 10 mm from molten metal and can elimi-nate the expansive and complex hot rolling,is ex-pected to reduce both the capital investment and thecost of production as compared with the convention-al continuous casting process. Among various pro-cesses under development,the twin- roll strip cast-i…     

喷嘴射流特征对连铸二冷区蒸汽膜穿透行为的影响

 连铸二冷区铸坯表面温度通常高于900 ℃,此时喷淋液滴接触高温铸坯时不会湿润铸坯表面,仅在其上形成一层蒸汽膜,阻碍了液滴与铸坯表面接触传热。针对以上问题,以国内某钢厂连铸二冷区的扁平型水喷嘴为原型,建立了喷嘴射流仿真计算模型,并对所建模型进行了理论和实验室验证;采用数值模拟的方法研究了喷嘴自由射流区的流场分布,运用连铸喷嘴冷却检测系统测量获得了射流液滴粒径演变规律;结合数值模拟和实验室测定结果,定量分析了喷嘴在不同水流量下射流液滴冲击铸坯表面蒸汽膜深度的变化规律。结果表明,该喷嘴的最大射流速度在喷嘴出口处,射流在喷嘴出口附近出能维持较大的射流速度,且随着水量的增加,射流保持高射流速度的距离也增长;整体射流的轴向速度占比均在80%以上。当喷淋水量越大时,射流液滴粒径变得越小;随着距喷嘴出口距离的增加,射流中心处的液滴粒径逐渐增大并达到最大值;当水流量为9和12 L/min时,液滴粒径基本相同,这表明当水流量增加到一定值时,冷却水量的增加不影响液滴粒径分布。在不同水流量下,随着喷淋距离的增加,液滴穿透铸坯表面蒸汽膜深度呈先增大后略微减小的变化规律,在喷射距离为100~200 mm范围内时,液滴穿透深度最大,这表明喷射高度在该范围时,喷淋冷却效果最好。     

基于有限元法的布流器水口结构优化研究

In order to study influence of the two key factors of the nozzle structure of the delivery system and casting process parameters on the product quality?? a three- dimensional casting and rolling pool flow- heat coupling model was established based on the finite element analysis software. The orthogonal experiments were used to optimize the nozzle structure parameters of the delivery system?? and the influence of structural parameters on molten pool was analyzed. The model was re- established with the optimized parameters obtained?? and the influence of casting process parameters on the temperature fields of the molten pool was studied. The results show that the taper angle of side nozzles has the greatest influence on the outlet temperature difference. The inclination of the nozzle at end face mainly affects the free surface kinetic energy. The distribution of free surface kinetic energy and outlet temperature of the optimized molten pool is more uniform. The outlet temperature of molten pool is linearly related to casting- rolling speed and superheat degree?? the range of superheat degree and casting- rolling speed is obtained in reason?? which provides a theoretical basis for the actual production process.     

双辊连铸工艺参数对薄带坯质量的影响

介绍了双辊薄带坯连铸的表面质量和内在质量与连铸工艺的关系。对于辊径为φ500mm．辊面宽250mm的双辊连铸机（浇注奥氏体不锈钢带坯）而言,控制连铸速度18—22m／min,双辊间熔池液位高度约110mm,铸辊压力25—40kN,熔池采用层流式布流,水口深度约10mm,以及液面采用惰性气体保护时,可以最大限度获得裂纹少、板型好、表面光洁、内部夹杂少的较佳表面质量和内在质量的铸带坯。