立弯式连铸过程的传热凝固及微观组织模拟研究

发布时间：2017-07-31 21:04

  本文关键词：立弯式连铸过程的传热凝固及微观组织模拟研究

  更多相关文章： 立弯式连铸 温度场 凝固场 微观组织

【摘要】：影响铸坯质量的因素有很多，包括拉坯速度、浇注温度、冷却条件。针对立弯式连续铸造的稳态特点，利用有限数值模拟软件ProCAST对铸坯的凝固过程进行模拟计算。本文选取的是H13钢的立弯式连续浇铸系统，方坯的尺寸大小是250mm×250mm。探讨了拉坯速度、浇注温度、冷却条件对温度分布、凝固进程及微观组织的影响。将不同拉速、不同浇注温度、不同冷却条件下的的温度分布、凝固进程及微观组织进行比较分析。 研究结果表明：拉坯速度对凝固过程的影响很大，提高拉速，铸坯达到稳态时的温度明显提高，凝固速度变慢，固相率减小，且微观组织中等轴晶比例变大，晶粒尺寸变小。浇注温度对凝固过程的影响较小，浇注温度越大，铸坯达到稳态时的温度越高，，凝固速度越慢，固相率减小，且微观组织中等轴晶的比例越小，晶粒尺寸越大。冷却条件对凝固过程的影响较大，冷却强度增大，铸坯达到稳态时的温度越低，凝固速度变快，固相率增大，微观组织中等轴晶比例越大，晶粒尺寸越小。
【关键词】：立弯式连铸 温度场 凝固场 微观组织
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 连续铸造技术的形成与发展9-10
• 1.2 连铸的基本原理10
• 1.3 连铸典型工艺10-13
• 1.3.1 连铸技术分类10-12
• 1.3.2 连铸机主要设备12-13
• 1.3.3 连铸主要工艺参数13
• 1.4 连铸坯质量控制13-15
• 1.5 立弯式连续铸造技术15-16
• 1.6 连铸过程数值模拟的研究与发展16-18
• 1.7 本文主要研究内容18-19
• 第2章 连铸生产过程有限元模拟理论基础19-34
• 2.1 ProCAST 模拟软件介绍19-20
• 2.1.1 概述19
• 2.1.2 ProCAST 功能简介19
• 2.1.3 ProCAST 模拟流程19-20
• 2.2 液态金属的流动性及充型能力20-21
• 2.3 金属的结晶过程21-23
• 2.3.1 结晶过程的宏观现象21-22
• 2.3.2 结晶过程的微观过程22-23
• 2.4 连铸传热凝固过程条件假设23
• 2.5 连铸坯传热和凝固过程数学模型23-28
• 2.5.1 钢液流动模型23-25
• 2.5.2 金属结晶热力学条件模型25-26
• 2.5.3 铸坯凝固传热模型26
• 2.5.4 铸坯不同冷却段换热系数模型26-28
• 2.6 铸坯微观组织数学模型28-29
• 2.6.1 形核数学模型28-29
• 2.6.2 枝晶尖端生长动力学模型29
• 2.7 铸坯材料的热物性参数29-32
• 2.8 本章小结32-34
• 第3章 立弯式连铸系统 CAE 模型建立34-39
• 3.1 模型建立及网格划分34-35
• 3.2 模拟过程参数设置35-38
• 3.2.1 结晶器和二冷段换热系数设置35-36
• 3.2.2 连铸坯水平段空冷换热系数设置36
• 3.2.3 速度设置36-37
• 3.2.4 浇注温度设置37
• 3.2.5 晶体形核与生长参数设置37
• 3.2.6 初始条件及运行参数设置37-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 立弯式连铸坯传热及凝固过程模拟及分析39-49
• 4.1 钢液流动分析39
• 4.2 温度分布和凝固进程分析39-42
• 4.3 不同工艺参数对铸坯传热和凝固进程的影响42-45
• 4.3.1 拉速对传热和凝固进程的影响42-43
• 4.3.2 浇注温度对传热和凝固进程的影响43-44
• 4.3.3 冷却条件对传热和凝固进程的影响44-45
• 4.4 凝固末端位置分析45-46
• 4.4.1 凝固末端位置的确定45
• 4.4.2 轻压下技术在凝固末端位置的应用45-46
• 4.5 不同工艺参数对铸坯凝固末端位置的影响46-48
• 4.5.1 不同拉速下凝固末端起始及终止位置46
• 4.5.2 不同浇注温度时铸坯凝固末端起始及终止位置46-47
• 4.5.3 不同冷却条件时铸坯凝固末端起始及终止位置47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 立弯式连铸坯微观组织模拟结果及分析49-57
• 5.1 铸坯的微观组织分析49-50
• 5.1.1 表层细晶区49
• 5.1.2 柱状晶区49-50
• 5.1.3 中心等轴晶区50
• 5.2 不同工艺参数对铸坯微观组织的影响50-54
• 5.2.1 拉速对微观组织的影响50-51
• 5.2.2 浇注温度对微观组织的影响51-53
• 5.2.3 冷却条件对微观组织的影响53-54
• 5.3 不同工艺参数对铸坯晶粒平均尺寸的影响54-56
• 5.3.1 拉速对晶粒平均尺寸的影响54-55
• 5.3.2 浇注温度对晶粒平均尺寸的影响55
• 5.3.3 冷却条件对晶粒平均尺寸的影响55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第6章 全文总结57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录 1 攻读硕士期间发表的学位论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张炯明,张立,杨会涛,王新华;板坯结晶器钢水凝固的数值模拟[J];北京科技大学学报;2004年02期

2 白李国;刘海英;张延玲;缪新德;阮小江;;对22CrMoH连铸坯微观组织及合金元素影响的数值模拟[J];北京科技大学学报;2011年09期

3 王永胜;顾武安;王新华;王万军;;高拉速厚板坯连铸结晶器流场影响因素的模拟研究[J];钢铁钒钛;2008年01期

4 薛建国;金学伟;姚耕耘;;三维MiLE算法模型模拟连铸结晶器内的板坯凝固过程[J];航空材料学报;2010年03期

5 杨明波,潘复生,彭晓东,侯仕东,丁培道;双辊薄带凝固组织的数值模拟(Ⅰ)——数学模型的建立及验证[J];钢铁研究学报;2001年04期

6 闵义;刘承军;王德永;姜茂发;;37Mn5连铸圆坯中心等轴晶率预测[J];钢铁研究学报;2011年10期

7 郑贤淑,王一成,金俊泽;电磁铸造大板坯半连铸过程温度场的数值模拟[J];金属学报;1999年08期

8 张红伟,王恩刚,赫冀成;方坯连铸过程中钢液流动、凝固及溶质分布的耦合数值模拟[J];金属学报;2002年01期

9 李晓谦;关敬波;;铝合金大扁锭半连续铸造温度场与应力场的三维有限元仿真分析[J];机械设计与制造;2007年10期

10 尚利洪;麻永林;;U74钢大方坯连铸温度场的模拟及液芯长度变化研究[J];连铸;2001年02期

本文编号：601096