H型钢异型坯连铸结晶器内气隙分布研究

H型钢异型坯在连铸过程中容易出现表面裂纹,设计准确的结晶器锥度可有效减少裂纹的发生。为了分析异型坯连铸结晶器锥度问题,建立了异型坯连铸结晶器内热力耦合模型,使用多载荷步法求解实现铸坯应力遗传行为,描述了结晶器内铸坯各个面气隙的生长历程。研究结果表明:异型坯腹板、R角未产生收缩,翼缘端面、窄面会在结晶器内产生气隙,最大分别为0.96 mm、0.65 mm。可为研究H型钢异型坯结晶器内收缩特性、锥度设计提供可靠的理论和生产依据。     

异型坯连铸结晶器内凝固热力行为研究

异型坯连铸过程中出现较多表面纵裂,针对这一问题,使用有限元软件ABAQUS建立铸坯凝固二维热力耦合模型,分析了坯壳温度与受力变化过程,找出铸坯裂纹的萌生与扩展位置,为异型坯表面裂纹扩展的研究提供力学基础,为铸坯质量控制提供了理论依据。     

异型坯连铸结晶器铜板温度场及改进方案研究

异型坯连铸结晶器铜板的温度场是控制钢坯质量的重要因素之一。针对某近终形异型坯连铸结晶器,考虑钢水和结晶器铜板之间的接触传热以及铜板镀层和保护渣的热阻,给出了钢水和结晶器铜板之间的综合换热系数,进而采用ABAQUS有限元软件对结晶器铜板的温度场进行数值模拟。给出了不同铜板厚度、不同冷却水流速以及改进水槽和水孔设计等方案下铜板的温度场,为铜板的优化设计提供依据。     

薄板坯连铸结晶器内钢液凝固行为的研究

针对薄板坯连铸漏斗型结晶器内凝固过程,采用热弹塑性有限元法,考虑铸坯与铜板的接触状态,建立了热力耦合模型。模拟分析了铸坯经过结晶器过程中坯壳内的温度场和应力场,得到了凝固坯壳形成过程的传热和变形规律。模拟结果表明：铸坯角部温度高于宽面和窄面中心温度并出现两个平台期;两个弧线段交界区域出现应力峰值,是铸坯裂纹敏感区。该结果为漏斗型结晶器形状的设计、结晶器锥度的优化以及提高连铸坯质量提供理论依据和技术基础。     

基于多场耦合模型的连铸结晶器内钢液凝固行为分析

针对连铸结晶器内钢液的流动、传热、凝固耦合变化问题,应用连续介质力学和能量守恒理论,建立了板坯连铸结晶器内钢液流动、传热和凝固的三维非稳态数学模型。在此基础上,应用COMSOL软件进行数值模拟和分析。将耦合模型计算得到的凝固坯壳厚度与经验公式进行对比验证,总体符合较好。结果表明,结晶器内钢液流动的基本特征与单流场模型相比并没有发生变化。但是,钢液的上、下回流涡心到自由面的距离及流股冲击深度均有所减小。在靠近结晶器窄面的部分区域由于凝固坯壳的形成,不会出现钢液流动现象。由于凝固坯壳的存在,自由面钢液流速变大,自由面钢流波动更加剧烈。由于钢液的强制对流传热,结晶器内部钢液温度并不是由内到外逐渐降低的,而是出现了小幅度的波动。在结晶器出口处钢液温度较低,且分布不均匀,部分区域温度梯度较大。由于钢液的对流作用促进了钢液的热量传递,结晶器出口处窄面、宽面及角部凝固坯壳更厚。     

异型坯连铸结晶器水口优化的水模研究

采用水力学试验的方法,对异型坯结晶器内的流场进行研究.针对异型坯的特点,试验过程中设计了三种形状的水口,分析不同水口结构尺寸、插入深度等参数对流场的影响,确定了合理的水口参数.     

连铸工字形异型坯结晶器铜板工作面电镀NiCo合金工艺

通过对结晶器铜板工作面电镀的研究,取得合理的电镀工艺,并在实际生产中得到良好效果。     

异型坯连铸二冷区配水模型研究

根据异型坯连铸机的特点,建立了碳素结构钢工字坯连铸过程凝固数学模型,分析了工艺参数地结晶器和二冷区铸坯凝固的影响;确立了碳素结构钢二冷区最佳冷却冶金准则。经过大量计算,总结出基于目标温度曲线和液芯长度控制的二冷区配水模型。     

链式异型坯结晶器内浇钢过程热-力学数值模拟

通过建立二维热-力耦合分析有限元模型,研究了一种新型链式异型坯结晶器内浇钢过程凝固坯壳与结晶器铜板间的热-力学状态.揭示了该结晶器链板和结晶器内铸坯的温度场与应力场.结果表明,铜板热面最高温度出现在弯月面以下150～300 mm,以腹板位置温度为最高,达198.2 ℃;冷面最高温度出现在翼缘中心位置,约为115℃,冷面...     

板坯连铸结晶器内凝固壳的测定与分析

在实际拉速１．４２ｍ／ｍｉｎ的实际工况下,通过漏钢坯壳获得了板坯连铸结晶器中坯壳的立体形貌,且对其凝固壳厚度分布进行了仔细测定。根据测定结果,分析了板坯宽面和窄面上的凝固差别,且给出了沿宽面和窄面中心线凝固比例系数的变化。坯壳的立体形貌和详实的凝固壳厚度分布数据给连铸过程数值模拟提供了宝贵的验证依据。     

不同倒角结晶器内特厚板坯的凝固收缩行为

为研究结晶器窄面铜板不同倒角条件下特厚板坯在结晶器内的凝固收缩行为,采用ABAQUS软件建立了二维瞬态热力耦合有限元模型,通过编制用户子程序模拟计算了铸坯在结晶器内的温度和应力分布情况。模型较全面地考虑了保护渣和气隙对传热的影响。数值模拟结果表明：结晶器窄面铜板倒角过大或过小,都不利于铸坯温度的均匀分布;对断面厚度为420mm的铸坯,倒半径为24mm圆角时,铸坯表面温度分布最均匀,最大平面主应力分布较合理,角部出现横裂纹的可能性会极大降低。     

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。     

压铸模坯的预处理

分析比较了碳化物细匀化预处理和常规退火预处理对模具钢组织、淬回火变形和淬回火试样冲击韧性的影响。结果表明,碳化物细匀化预处理可使钢中的碳化物细匀化,显著减少淬回火件的变形量,延长模具的使用寿命。     

并行计算应用于连铸结晶器传热数值模拟

搭建了分布式并行计算机机群,尝试采用并行计算求解连铸结晶器的传热行为,并对其构造与实现方法进行研究.设计并优化了并行算法的关键步骤:区域分割、负载平衡、数据传递、同步和网络拓扑,编写并行程序并在机群上进行了测评.结果显示,采用并行算法可获得与串行算法相同的模拟结果,并且能够有效降低结晶器传热模拟的计算时间;并行粒度决定加速比的大小和并行效率的高低;并行算法适于解决计算网格数目庞大的结晶器传热问题,为实现结晶器在线监控和实时模拟计算提供了可行性途径.     

金属型铸造Mg-10Zn-2Al合金的凝固行为及铸态组织

用光学显微镜、扫描电子显微镜、X 射线衍射分析、差热分析等方法,研究了金属型铸造Mg-10Zn-2Al合金的凝固行为及铸态组织特征,并结合差热分析结果和Mg-Zn-Al三元液相投影图,阐明了合金凝固过程中的相变反应.结果表明,合金铸态组织由α-Mg相、Mg32(Al,Zn)49相和MgZn相组成,Mg32(Al,Zn)49相结晶形貌呈连续/半连续网状骨骼形态,均匀分布在晶界以及枝晶间;合金的液相线温度为609.4℃,固相线温度为300.0℃,凝固温度范围为309.4℃,第二相转变在300.0～332.2℃温度范围内进行.     

硬模铸造TiAl合金的凝固组织分析

试验观察分析了两种硬模和陶瓷型壳铸造TiAl合金宏观、微观组织特点。结果表明,硬模铸造板片的表面细晶层的晶粒尺寸成倍减小,柱状晶宽度明显变窄,中心等轴晶体积分数大幅度降低、尺寸减小;硬模铸造板片的表面细小晶粒由取向随机的层片团组成,柱状晶由有取向的层片组成,层片方向垂直于柱状晶生长方向,中心等轴晶由取向随机的层片组织组成,层片间距明显减小。     

连铸坯凝固过程中Ar气泡运动行为的模拟研究

基于45钢连铸坯生产工艺,实验研究了Ar气泡在铸坯凝固过程中的运动行为,并结合计算机模拟探讨了铸坯捕获气泡的深层机理。结果表明,Ar气泡被铸坯捕获是导致连铸坯气孔缺陷产生、影响铸坯质量的重要原因。     

高效板坯连铸结晶器技术

为了实现唐钢1700板坯连铸机尽快减少漏钢生产事故,达产达效,主要从优化结晶器铜板及镀层材质,优化结晶器内钢水的流场和温度场,优化结晶器振动系统等方面开展工作,最终在质量改善的前提下,实现了拉速由1.6m/min提高到1.9m/min,机时产量提高达18%。