攀钢板坯连铸钢水过程温度变化的数值模拟

在分析从转炉出钢到连铸注的各阶段钢水温度变化及其影响因素的基础上，建立了钢水过程温度变化的数学模型。模型计算值与实际测量值基本吻合。利用此模型结合攀钢连铸生产实际对现行工艺提出了改进方案，有利于保证连铸生产顺行和取得节能降耗的成果。     

连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌的磁场数值模拟

通过ANSYS有限元分析软件,在电流频率为6 Hz、电流强度变化的情况下,对连铸板坯二冷区电磁搅拌进行了数值模拟.分析了电流强度为400 A、电流频率为6Hz时,铸坯内部的磁感应强度和电磁力的变化规律.结果表明,铸坯中心的磁感应强度随电流强度的增大而增大;铸坯中心的电磁力在一个周期的不同时刻向同一个方向移动,并在该力的作用下完成对钢液的搅拌.     

厚板坯连铸二次冷却过程数值模拟及实验研究

基于凝固一传热学基本理论,建立板坯连铸三维凝固传热数学模型.该模型考虑了组元成分、固相分数、温度等因素对热物性参数的影响,根据糊状区溶质传输和反扩散理论,采用钢中多组元成分的百分含量计算液、固相线温度.以鞍钢第一炼钢厂厚板坯连铸机为对象,根据二冷区铸坯表面实际水流密度分布和辊子接触传热建立边界条件,计算整个铸坯任意点、线、面的温度及固相分数分布.多钢种多拉速条件下铸坯表面温度实测值和射钉实验结果与计算值吻合良好.     

板坯连铸过程二冷边界条件处理方法的对比

以相同的冷却强度、拉速、浇注温度、钢种等板坯连铸条件为模拟初始参数,采用相同的凝固潜热处理方式,针对两种常用的板坯连铸二冷边界条件处理方法FCA法和MCA法,分别采用四种不同的传热经验公式,计算了板坯连铸的热过程。得到这两种处理方式四种不同二冷传热经验公式的八组计算结果,并将计算结果与实测值相比较,结果证明,采用FCA法处理边界条件,得到的模拟计算结果与实测值相对误差均小于5%,而利用MCA法处理边界条件,得到的模拟计算结果与实际测量值相对误差在8%左右。因此,采用FCA法处理板坯连铸二冷边界条件得到的模型能更加准确地模拟板坯连铸的热过程。     

宽板坯连铸结晶器工艺参数优化的水模拟研究

结合国内某钢厂宽板坯连铸结晶器的4种断面宽度,建立1∶1水模型,并结合正交试验方法,研究了浸入式水口的吐出孔数、水口吹气量、水口浸入深度、拉速和结晶器断面宽度等不同因素对结晶器流场的影响,得到了4种宽板坯连铸结晶器的最佳工况条件。     

板坯连铸结晶器电磁搅拌流场模拟

电磁搅拌对结晶器内流场和钢渣界面行为影响显著,通过建立1∶5的板坯连铸结晶器电磁搅拌物理模型试验系统和实际结晶器的数学模型,研究了不同搅拌电流对结晶器内流场的影响,并引入了自由表面冻结指数和卷渣指数分别评价自由表面钢液冻结和卷渣概率。结果表明,物理模拟试验系统测得的流场可为数值模拟提供验证支撑;当不施加电磁搅拌时,结晶器内流场为典型的双环流结构,自由表面流速较小,自由表面冻结指数为0.52,卷渣指数为0;施加电磁搅拌后,在结晶器上部形成水平环流,自由表面流速增大;增大搅拌电流,环流效果更加显著,自由表面冻结指数降低卷渣指数增大,当搅拌电流为700 A时,冻结指数降低至0.04,卷渣指数增加至0.245。因此,综合考虑卷渣指数和冻结指数可知,较优的搅拌电流为600 A。     

板坯连铸过程电磁搅拌二维电磁场的有限元数值模拟

运用变分有限元法对连铸板坯内二维低频交变电磁场进行了数值模拟。采用双侧线性电磁搅拌技术，模拟了不同电流强度时的电磁力矩变化规律，分别给出了电流强度与电磁力矩以及频率与电磁力矩的对应关系图，为实际生产中选择合适的电流和频率提供了理论依据。     

连铸薄板坯和传统连铸板坯的凝固质量对比研究

本研究结合连铸薄板坯和传统连铸板坯的凝固组织特征，并利用建立的二冷控制模型分别计算了两者在凝固过程中凝固前沿及凝固壳的温度梯度，对它们的凝固条件和凝固过程及其偏析情况进行了对比分析。研究表明，薄板坯的二冷强度大，凝固速度快，组织细小、均匀，其内部溶质元素的偏析程度远低于传统连铸板坯。     

板坯连铸凝固过程的数值模拟

利用非线性有限元软件MARC,建立板坯连铸凝固过程的数学模型。利用板坯连铸过程控制软件及运行数据库中的数据作为输入条件,计算了铸坯断面的温度、坯壳厚度等,并与原有系统的结果对比,两者基本吻合,此模型可用于深入分析连铸坯凝固机理及优化连铸工艺参数。     

电磁铸造大板坯半连铸过程温度场的数值模拟

Al的电磁铸造为半连续铸造过程，它的数学模型是空间非稳态非齐次热传输方程,提出并证明了以t时刻板坯占有的空间作为计算域，采用三维非稳态热传导方程，计算下一时刻（t＋△t）的温度场，并将温度场的位置随拉坯速度v的方向移动v△t，然后．将顶部空缺的v△t空间由浇注的金属熔液充满，此时的温度场即t＋△t时刻板坯行进位置的温度场.由于三维非稳态热传导方程具有稳定收敛的计算格式，所编制的软件可通用于三维非稳态热传输过程.模拟了1860mm×510mmAl合金大板坯，与文献已有的实测结果相比较，基本吻合.模拟结果表明，在板坯表面液柱高度相同的情况下．拉坯速度越大，液穴越深     

消失模法高锰钢表面合金化工艺的研究

利用干砂负压消失模铸造工艺对高锰钢表面合金化进行研究,通过正交试验研究合金粉配比、助熔剂和粘结剂含量、合金涂层厚度等因素对表面合金层质量的影响,确定合金化涂料的最佳配比,分析表面合金层的组织和性能。结果表明：表面合金层由表及里分为烧结区、过渡区和熔合区,其外层为耐磨性能较好的烧结区和过渡区,内层为综合性能较好的熔合区,基体为奥氏体组织。     

大型高锰钢下滚筒的整体铸造工艺

通过分析下滚筒结构和材质的性能特点，指出了分体铸造、焊接、组合的问题。通过按均衡凝固原则设计浇注系统，选取合适的造型材料和工艺参数，控制浇注温度等工艺措施，防止了裂纹，生产出合格的超大型高锰钢铸件，为高锰钢开拓了新的发展前景。     

厚板坯连铸过程宏观偏析数值模拟与测定

采用商业软件Calcosoft模拟了实际250 mm厚板坯连铸冷却条件下铸坯内部温度场、流场和溶质场的分布.为了对模拟结果进行验证,对实际铸坯进行了刨屑化学成分检验.结果表明,模拟的宏观偏析结果与铸坯实际偏析度检测的情况极为相似.凝固初期自然对流可能引起较大的内部紊流,将凝固前沿溶质带到中心液相,但是由于此时中心液相体积较大起到了稀释作用;而在凝固末期,糊状区显著阻碍了液相的流动,自然对流非常微弱,不能将枝晶间的浓化液相带到中心,因此大大减小了溶质元素向中心的聚集程度,削弱了中心宏观偏析.     

高拉速板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为的数值模拟

用数值模拟方法研究了高拉速下拉速、水口出口角度、浸入深度、铸坯宽度和保护渣黏度对钢/渣界面行为的影响规律,并利用水模型实验进行了验证.研究表明,在一定拉速下,增加水口浸入深度和向下的张角能有效抑制钢/渣界面波动;熔渣黏度对钢/渣界面形状几乎没有影响,而界面速度随熔渣黏度的增加而减小.     

宽厚板坯连铸凝固过程数值模拟

针对Q345特宽特厚板的生产实际,建立了宽厚板坯传热数学模型,得到了在整个连铸凝固过程中铸坯任意横断面的固相率和温度分布情况。并进行了射钉试验,通过测量铸坯某位置的凝固坯壳厚度,计算出了液芯长度。对测量结果与数值模拟结果进行分析,最后得出在实际生产条件下,断面为370 mm×2 520 mm的Q345连铸坯在拉速为0.54 m/s时液芯长度是27.81 m,为连铸轻压下技术的改进提供了可靠的信息,同时也为企业探究大断面铸坯凝固末端位置提供了方法依据。     

特厚板坯凝固过程三维热模拟研究

连铸坯重压下技术是改善大断面铸坯中心偏析、缩孔,提升铸坯致密度的有效手段,但重压下位置的合理与否直接影响到重压下技术的应用效果。本文以断面420 mm×2 390 mm的ES355特厚板坯为研究对象,建立了温度场三维有限元分析模型,通过现场测温和射钉实验的凝固终点测试验证了模型的可靠性;利用模型研究了过热度、拉速和比水量对ES355凝固过程温度场和固相率的影响规律。结果表明,相比过热度和二冷比水量,拉速对ES355铸坯温度场、凝固终点和固相率的影响较大。     

低过热度方坯连铸充型过程动态数值模拟

借鉴板带铸轧立坯之前的跑钢过程,提出了一种低过热度强迫浇注连铸技术,即通过旋转的冷却辊将液态金属冷却,并强迫其注入结晶器,以降低钢水的过热度,起到提高传热效率和改善铸坯内部组织的目的。运用流体力学分析软件,对低过热度浇注和普通浇注结晶器内钢水充型过程进行动态模拟,得到了充型过程的速度分布图和不同时刻的温度分布图。结果表明,双辊冷却低过热度浇注在充型过程中可以降低钢水过热度,加快结晶器内钢水的凝固。     

高锰钢组合辙叉心轨铸造工艺模拟与开发

模拟了高锰钢辙叉心轨的充型和凝固过程,确定了冒口尺寸.根据计算机模拟结果和辙叉心轨的几何形状的特殊性,确定了辙叉心轨的铸造工艺方案.采用平稳无气隙浇注系统,避免了在充型过程中气体和夹杂物的卷入.应用该工艺消除了缩孔、疏松、裂纹、晶粒粗大等铸造缺陷,成功开发了低成本高质量高锰钢辙叉心轨.     

连续铸钢过程温度场的数值模拟

基于传热学基础理论和有限差分法,建立起数学模型,并建立了综合数据库来进行连铸坯凝固过程传热的数值模拟.测试结果表明,计算程序适合大方坯、小方坯,矩形坯和板坯的连铸过程.此模型可以用于连铸过程的工艺参数的优化,亦可用于研究工艺参数对坯壳厚度、液相穴长度和表面温度的影响.     

SS400特厚板坯连铸二冷凝固过程的数值模拟研究

利用ANSYS15.0有限元软件对SS400钢种400 mm特厚板坯在过热度为30℃时,不同拉速和不同二冷区水量工况下的凝固过程,进行了数值模拟研究。结果表明,板坯在拉速为0.6 m/min时,出二冷区后的角部温度为609.1℃,铸坯中心的温度为1 279.2℃。通过改变拉速和二冷区水量的大小,可以为实际生产中SS400钢种的坯壳厚度确定及连铸工艺改进提供参考。