空心钢锭凝固过程温度场模拟与缩孔、疏松预测

对空心钢锭凝固过程的温度场进行了有限元分析。讨论了芯部传热系数、耐火材料工对厚终凝固位置、内筒壁最高温度及缩孔疏松的影响,并研究了耐火材料典型部位的温度随凝固时间的变化。通过凝固过程的温度场的模拟分析,对空心钢锭缩孔、缩松进行了预测,提出了工艺改进措施。     

空心钢锭的传热过程分析

应用铸造模拟软件ProCAST,对110 t传统空心钢锭和新型空心钢锭的凝固过程进行了数值计算。结果表明,双套筒空心钢锭具备一定的可行性,通过改变各层的厚度和冷却气体的流量能够实现对凝固过程的控制。     

大钢锭定向凝固技术研究

本文简述了定向凝固技术的基本原理,介绍了定向凝固钢锭的主要参数H/D和WB/WI的计算原则。通过解剖实验和计算机模拟定性定量地对定向凝固过程的温度分布和凝固速度变化以及影响偏析形成与分布的因素进行了讨论,阐明了定向凝固钢锭工艺参数对实现自然精炼的作用。     

钢锭模表面温度与内部质量对应关系研究

利用红外热像仪和红外测温仪测定了钢锭凝固过程中铸模外表面的温度分布,再通过模拟实验对测温结果进行修正。着重对钢锭表面纵向各代表位置点温度随时间变化的趋势及规律进行了分析,探讨了其与钢锭凝固过程的关系,对可能导致的铸锭缺陷进行了预测。通过数值模拟及生产情况的验证,证明了利用红外测温对钢锭表面测温进行内部质量判定的可行性,可为钢锭凝固模拟与质量控制提供参考。     

空心钢锭芯部换热条件的确定

在空心钢锭凝固过程中,芯子内套筒与冷却介质之间的换热条件对空心钢锭的凝固过程及质量有着重要的影响。该换热条件取决于冷却介质管路结构参数和冷却介质本身的特性。本文从气体动力学及传热学角度确定了空心钢锭芯部的换热条件。     

锻造用钢锭凝固过程温度场数值模拟

采用三维瞬态传热有限元方法,对13 t锻造钢锭和钢锭模在凝固过程中的温度场分布进行了数值计算及分析,探讨了钢锭内部凝固速度变化和钢锭模在凝固过程中的温度分布规律。分析结果表明,钢锭本体距离底部60%-70%的部位纵向凝固速度受横向凝固速度的影响而大大加速;凝固开始阶段,钢锭模内壁温升速度远大于模外壁,随后外壁温升速度迅速增大,随着钢锭凝固的进行,壁内外温差逐渐减小。本模拟可为优化钢锭模设计、提高钢锭质量提供依据。     

大钢锭凝固过程的数值模拟研究

运用大型商业软件MARC的有限元分析法,对85 t S34MnV大型钢锭凝固过程的温度场分布进行了数值模拟计算分析,基于模拟结果进行了工业试验.模拟结果表明,钢锭的凝固趋势在轴向上由钢锭底部向钢锭顶部逐步推进,径向上由四周向中心慢慢延伸.通过对不同浇注温度下的钢锭凝固过程进行数值模拟,得出适当提高钢锭的浇注温度可以延长凝固时间,这有利于夹杂物的上浮.工业试验结果表明,提高钢锭模初始温度50℃后,冒口夹杂物总量与钢锭底部夹杂物总量的比值提高了约0.63％,验证了模拟结果.     

定向凝固钢锭在饼形锻件上的应用

本文介绍了定向凝固技术在饼形锻件用的钢锭制造中的应用,叙述了计算机模拟定向凝固过程的温度分布和凝固速度变化情况及实验过程和结果,并对影响柱状组织、凝固速度的因素进行了讨论,提出了理想的H/D和W_B/W_1的范围。定向凝固技术的应用,除了可以提高锻件质量外,还可以显著提高经济效益。     

钢锭凝固过程中温度场和流场的数值模拟研究

运用商业软件Procast对25 t钢锭凝固过程的流场和温度场进行了数值模拟。钢锭凝固过程的温度分布云图和冷却曲线显示了钢锭凝固过程的一般规律,为预测缩孔、缩松情况提供了参考依据。分析冷却速率曲线和钢液流动情况可知,考虑钢液流动对传热的影响十分重要。     

钢锭凝固过程温度场数值模拟

本研究采用大型商业软件MSC.Marc建立了38t钢锭凝固传热数学模型,模型中的钢热物性参数是通过钢凝固过程微观偏析模型预测钢锭凝固过程相的变化规律,并根据钢锭凝固过程钢热物性参数与相组成之间的关系式来确定.随后采用红外测温试验验证了钢锭凝固传热数学模型,并模拟了钢锭凝固过程温度场变化规律以及不同浇注温度和冒口保温条件对钢锭凝固过程的影响.结果表明:钢锭凝固过程由钢锭底部向冒口逐渐凝固,随着钢锭冒口发热剂的加入,钢锭凝固末期,最后凝固区域逐渐从无发热剂情况时位于钢锭本体向冒口区域移动.38t钢锭4125V2钢可采用向浇注后冒口加入200 mm厚发热剂增强钢锭凝固末期钢液补缩能力,脱模时间为浇注后12.5 h.     

中空钢锭芯部压缩空气冷却能力的数值模拟

中空钢锭芯部压缩气体的冷却能力对于钢锭凝固过程有显著影响,也是凝固模拟的关键边界条件。用计算流体力学方法计算了芯部压缩气体湍流流动的速度、压力和换热系数的分布。分析了气体滞止压力、内套筒壁面温度和环隙宽度对换热系数的影响,并将数值模拟结果与解析模型的结果做了对比。计算结果可以用来指导芯子结构设计。     

双结晶器连铸铜-锌铝合金双金属复合材料

设计和制造了1台双金属双结晶器连续铸造试验机，其特征是：（1）结晶器为水冷铜套内衬石墨套；（2）结晶器上面连接可控制温度的熔化保温炉；（3）在高度方向上设置一高一低，直径一小一大的结晶器，在此试验机上，成功地连续铸造出芯部直径φ20mm的铜合金，外层厚度为10mm的锌铝合金的双金属复合圆棒，通过测试和分析此复合圆棒的宏观和微观的复合断面，化学成分分布，复合界面的剪切强度，证明此连续铸造试验机可以制备出复合良好的铜－锌铝双金属棒。     

基于Matlab的板坯连铸凝固传热过程及热损失研究

基于Matlab数值计算,对板坯连铸凝固传热问题进行研究,得到随板坯厚度及其与结晶器弯月面距离变化的板坯温度场分布,通过拟合得到板坯凝固点末端位置与二冷总供水流量、过热温度和拉坯速度的关系式,分析二冷区水量分配比对结晶器和二冷区内单位长度板坯热损失率和板坯表面温度梯度的影响。结果表明：板坯温度随冷却阶段的不同其温度变化趋势显著不同;随着过热温度和拉坯速度的增大、二冷总供水流量的减小,板坯凝固点末端位置增大;拉坯速度对板坯凝固点末端位置的影响最为显著,其次是二冷总供水流量,过热温度对其影响较小。通过适当调整二冷区内水量分配比可实现降低板坯表面温度梯度和较少热损失率的折衷,从而在提高板坯质量的同时也提高其蓄能,以实现板坯连铸过程的节能。所得结果能对板坯连铸凝固过程的参数设计和动态运行提供依据和理论指导。     

NUMERICAL SIMULATION ON SOLIDIFICATION OF HORIZONTALLY CONTINUOUSLY CAST IRON BARS

The solidification process of a horizontally continuously cast gray iron bar of 4.6cm in diame-ter was modelled.The function describing the distribution of heat flux at the internal surfaceof graphite sleeve,which was equal to that on the surface of the iron bar,was inversely derivedusing numerical calculation from the temperature distribution in the sleeve measured in realproduction.By using the distribution of heat flux as a boundary condition on the surface of theiron bar,the numerical simulation on solidification of the iron bar taking longitudinal heatconduction into account was made.The profile of solidification front obtained from the numer-ical simulation was approximately coincident with that in real production.In addition,thequantitative relationships of the thickness of solidified shell at the exit of the mold to the maintechnological parameters,including the temperature of liquid iron at the entrance of the mold,the moving speed of the bar and the intensity of water cooling,were obtained from the numeri-cal simulation.     

新型陶瓷浇口套在低压铸造铝合金轮毂中的应用

在铝合金轮毂低压铸造过程中,浇注系统的设计及材料的选取对铸造过程中的充型及凝固影响重大。对使用陶瓷浇口套与传统金属浇口套的工艺稳定性,进行了对比分析。结果表明,在低压铸造过程中,传统的金属浇口套存在腐蚀快、导热快、铸造工艺难以调整并且波动大、受环境和原料温度影响大等问题;陶瓷浇口套耐腐蚀性强、保温性好、耐高温,能有效地保证补缩通道的温度,最终凝固的冒口部位废料明显减少。     

不锈钢短半径180°弯头制造工艺研究

根据热推制弯头壁厚不减薄理论,结合中频感应加热推制中小规格不锈钢无缝弯头的工艺特点和难点,通过设计合适的空心芯模并采用芯模内孔通水冷却使芯模内壁保持在较低温度区,解决了中频感应加热推制过程中成型芯模的热强度问题.     

采用正交设计优化单晶合金定向凝固数值模拟参数

采用正交设计方法研究单晶高温合金定向凝固过程数值模拟所需参数对温度场和冷却曲线的影响.结果表明:单晶高温合金凝固曲线对模拟参数十分敏感,特别敏感于铸件与铸型之间的界面换热系数.通过正交设计获得边界条件参数使模拟结果与试验结果吻合良好.确定符合DD6单晶高温合金凝固过程的数值模拟边界条件.     

水平连铸铸铁棒材凝固过程数值模拟SCIEI

本文对直径为46mm的水平连铸灰铸铁棒材进行凝固数值模拟。通过实测石墨套内温度场及数值计算,用传热学反问题求解方法确定铸棒表面的热流边界条件。采用所求得的铸棒表面热流分布函数,进行了计及铸棒轴向传热的凝固数值模拟,所得凝固前沿形貌与实际情况大体接近。在此基础上,进一步用凝固模拟方法研究了水平连铸铸铁棒材生产中主要工艺参数对结晶器出口处棒材凝固层厚度的影响。