双辊薄带连铸布流系统的模拟优化研究

采用数学模拟的方法研究了不同结构布流系统对双辊薄带连铸熔池内流体流动状态的影响,优化设计了新型的布流系统。同时根据Fr和Re准数相似的原则,建立了双辊薄带连铸机的1∶1水模型,分析了不同连铸操作参数对液面波动的影响。结果表明,新型布流系统可使钢液在熔池内均匀分布,有利于薄带坯的均匀凝固。     

立式镁合金双辊铸轧布流系统的优化设计

根据立式双辊铸轧机设备实际条件,设计出一套镁合金铸轧布流系统,利用Anycasting?软件对布流系统内的流动状态和温度分布进行了数值模拟;同时根据相似理论制作出一套与实际系统比例为1∶1的有机玻璃模型,用以进行物理模拟。结果表明,多级以及中间带有挡坝的布流系统不但可降低流股对熔池液面的冲击,还可以获得均匀的流场,挡坝的最优化高度为10mm,并优化了挡坝位置,确定了布流系统出口处的宽度。当宽度为1mm时可获得稳定且温度分布均匀的熔池。     

双辊薄带连铸分配器的模拟

采用FLUENT软件模拟研究将两支传统连铸用浸入式水口应用于薄带连铸布流系统中,通过设计正交试验分析了分配器侧孔面积比(S)、侧孔倾角(α)、两分配器间距(L)对布流器布流均匀性及液面波动的影响。结果表明,分配器侧孔倾角对布流影响是显著的,分配器侧孔面积比及两分配器间距对布流影响不显著。分配器侧孔倾角为0°、两分配器间距为800 mm、分配器侧孔面积比1.1为最优分配器结构参数。     

水平单带连铸弯月面区域的传输行为（英文）

利用改进的数学模型,通过数值模拟方法研究一种基于水平单带连铸的单冲击布流系统。采用中试铸机完成物理实验,从而对数值模拟结果进行验证。结果表明,弯月面处的湍流行为并非来自中间包,也不是来自熔体与冷却传送带的冲击。弯月面的高湍流能量来自传送带的移动,并且这个高湍流动能区可以搅动弯月面附近熔体。所研究的布流系统可与传送带共同构成一个缓冲区域,该区域的存在可避免工艺参数波动,尤其是中间包内熔池深度的变化。铸带底部的温度变化率比铸带表面的快大约4倍。     

近终型连铸分配器布流效果对比研究

采用Fluent软件模拟研究了不同拉速下使用分岔型分配器、双侧孔分配器及新型多孔分配器时,带宽为2 000 mm双辊薄带连铸布流系统内的流场、压力场、布流均匀性、液面波动性及冲击性能。研究结果表明:双侧孔分配器综合性能最优,新型多孔分配器次之,分岔型分配器最差。推荐双侧孔分配器和新型多孔分配器用于高拉速和低拉速下的热态实验。     

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。     

直通型水口浸入深度对220 mm×260 mm方坯结晶器流场影响

结晶器内钢液流动状态会直接影响铸坯的质量,不合理的流场会导致液面流速过大,弯月面波动过大,造成卷渣。采用几何相似1：1水模型和Fluent流体力学软件研究了220 mm×260 mm方坯结晶器直通型水口浇注下,不同浸入深度对结晶器液面波动、表面流速、流场分布、冲击深度、保护渣覆盖的影响。结果表明：直通型水口流股集中,冲击深度较大,液面波动均匀,波动受浸入深度和拉速的影响较小。保护渣渣层覆盖良好,渣层均匀,出现卷渣的可能性较小。综合考虑冲击深度,保护渣活跃程度,结晶器电磁搅拌的影响,现场合适的浸入深度为80～100 mm。     

镁合金半固态流变压铸型腔流动过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸成形充型流动过程.结果表明:半固态流变压铸成形在不同的内浇口尺寸与位置条件下都可以获得平稳的充型流动场,其工艺参数设计灵活;同等条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,成形铸件的质量优于液态压铸成形.模拟结果与实验结果比较分析,两者的流动特征基本吻合.     

圆筒形布流系统对双辊薄带连铸熔池的影响

实验中采用物理模拟方法,建立了镁合金双辊薄带铸机模型。利用超声波浪高仪和电导仪对熔池的液面波动和流体的混合情况进行测定。在此基础上,研究了圆筒形布流系统的边孔孔径及流量变化对熔池的影响,为优选满足双辊薄带布流要求的布流系统提供了一定的依据。     

H型钢X-H三机架往复连轧过程三维有限元分析

针对H型钢X-H方法生产过程,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立仿真模型,完成了H型钢三机架往复连轧过程。详细描述了计算模型的建立、边界加载以及材料的定义。在模拟结果的基础上,深入分析了稳定轧制阶段轧件断面金属的流动情况、变形规律以及轧制力的特点,得到了金属沿着H型钢轧槽表面往内流动、出现冲击载荷等结论。可为H型钢的多机架往复的连轧仿真分析,以及X-H轧制工艺研究提供数值参考。     

电渣熔铸过程渣池流场的模拟研究

电渣熔铸过程中熔渣的流动决定了熔铸体系温度场的分布以及金属熔池的形状，最终影响熔铸钢锭的质量。采用大型通用有限元分析软件ANSYS，对电渣熔铸体系渣池流场进行了模拟研究，所得结果与物理模拟实验结果完全一致。并以此为基础，研究了熔铸电流、填充比和电极端部形状对熔渣流速分布的影响，为实际生产提供了依据。     

电渣熔铸渣池热电场有限元模拟的前置处理

对电渣熔铸渣池进行了热电场有限元模拟的前置处理,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣壳、水冷结晶器、渣池为对象的计算区域.借助大型有限元软件ANSYS,对计算区域进行了合理的单元、插值函数选取以及网格划分,研究发现渣池存在两个区域:一是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区.     

双辊薄带连铸熔池液面波动物理模拟

设计了一个双辊薄带连铸机动态物理模拟实验装置，利用超声波浪高仪对双辊熔池液面波动进行了实验测定。重点研究了不同水口结构、拉速（转速）、熔池高度以及插入深度等参数对熔池内液面波动的影响，从而为优选出满足双辊薄带连铸布流要求的水口结构尺寸提供依据。     

双辊连续铸轧工艺中流场、温度场和热应力场的数值计算

分析旋转状态铸辊内部传热过程特点的基础上,建立了熔池和铸辊混合区域的整体数学分析模型,并实现了整体模型的耦合求解.计算结果揭示了双辊法连续铸轧过程熔池内流场、凝固温度场及铸辊内温度场、热应力场的特点.     

SIMULATION OF THE TWIN ROLL STAINLESS STRIP CASTING PROCESS

1. IntroductionTwin roll stainless strip casting' process which can directly cast a thin strip with thickness less than 10mm from a molten metal pool is being researched by industrious workersall over the world. Compared with the conventional continuous casting, this process caneliminate the expansive and complex hot-rolling facilities, and can reduce both the capitalinvestmellt and the cost of production. Among various processes under development, thetwin-roll strip casting is revealed as the…     

双辊铸轧不锈钢薄带的三维有限元数值模拟

采用三维有限元法模拟了双辊铸轧不锈钢过程的流热耦合问题,分析了铸轧速度以及浇铸温度对熔池内流场、温度场的影响,给出了凝固过程中熔池与铸轧辊之间的热流密度变化趋势及凝固终子位置随浇铸温度的变化规律,模拟结果与实验数据比较吻合。     

Numerical Simulation of Liquid-Solid Conversion Affecting Flow Behavior During Casting Filling ProcessEI北大核心CSCD

Misrun and cold shut are common defects in casting productions, which could make surface accuracy of castings poorer, even leading to cracking and casting scraps in them. The formation process of misrun and cold shut is hard to be observed directly only by experiment measures, since casting filling process is in a state of high temperature flow inside mold. The key to predict the defects accurately is the way to handle the effect of liquid-solid conversion on flow behavior. On the basis of existing methods for treating liquid-solid conversion, a calculation model of mushy region flow behavior through measurement of solid-fraction is developed, which can effectively investigate the flow behavior of mushy region in different stages. Generally, the critical solid-fraction method is adopted for mushy region with high solid-fraction, in consideration of that only the speed of high solid-fraction region is supposed to be zero during casting filling process. The variable viscosity method is applied for mushy region with low solid-fraction, due to casting filling process being unlikely to form toothpaste-like flow. However, the porous medium drag-based model is used for mushy region with middle solid-fraction, because only the middle solid-fraction region can be equivalent to porous medium. Combining the above three methods, a flow-field calculation program considering the effect of liquid-solid conversion on flow behavior during casting filling process is developed, in which finite volume method (FVM) is included for discretization equations; the pressure implicit with splitting of operator (PISO) algorithm is added for coupling pressure and velocity; the volume of fluid (VOF) algorithm is also combined for interface tracking. An numerical simulation of water-filled S-shaped channel is performed in the case of taking no account of liquid-solid conversion, and the simulated results coincide better with the experimental results, which certifies for its accuracy as an adopted model. Since the bottom filling casting craft is commonly used in single-shape casting, a comparison between the calculated results obtained using other single models and those using this model at different control parameters, is needed. The better agreement between them indicates that this new model is appropriate for calculating the flow behavior in mushy region.     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.