沟槽结晶器传热过程的数值模拟研究
发布时间：2020-05-11 20:43
【摘要】：沟槽连铸结晶器壁的传热效果与坯壳的凝固行为有着非常密切的关系,直接影响坯壳表面及皮下质量,揭示结晶器内坯壳凝固传热变化规律以及结晶器沟槽参数对其影响规律,对提高铸坯质量连铸具有十分重要的意义。本文以沟槽结晶器为研究对象,采用ANSYS软件数值模拟研究了沟槽结晶器铜板传热及其结晶器内坯壳凝固传热行为,分析研究了沟槽的结构参数对结晶器铜板传热效果以及结晶器内钢液温度场的影响规律。获得如下研究结果:(1)不仅沟槽宽度与沟槽深度是影响沟槽结晶器铜板的传热,而且两者的比值也是重要影响因素。在沟槽深度在0～4mm,宽度在0～10mm条件下,当宽深比大于3.75时铜板结晶器温度梯度最大处位于结晶器角部;当宽深比小于3.75时,铜板结晶器温度梯度最大处位于在结晶器偏角处第1个沟槽凹点处。宽深比3.75是能够促进结晶器中心铜板传热的临界值。(2)在沟槽结构参数一定时,当宽深比大于3.75时,沟槽对结晶器铜板中心到角部的温度分布影响较小;当宽深比小于3.75时,沟槽对结晶器铜板的中心到角部的温度分布影响较大。(3)在结晶器中心区域设置适当的沟槽结构时,虽然对结晶器角部的坯壳冷却效果影响不明显,但使得中心区域的温度趋于均匀,促进凝固坯壳厚度的均匀生长。(4)在同等沟槽宽度下,沟槽深度越大,钢液与结晶器壁的等效对流换热系数越大。在沟槽宽度为5mm条件下,当沟槽深度为1mm、2mm和3mm时,钢液与结晶器壁的等效对流换热系数小于无沟槽时的对流换热系数;当沟槽深度为4mm时,钢液与结晶器壁的等效对流换热系数大于无沟槽时的对流换热系数。(5)在沟槽宽度为5mm情况下,选择沟槽深度为2mm和3mm时,有利促进凝固坯壳厚度的均匀生长,从而降低初始凝固坯壳内裂纹的发生几率。
【图文】：
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本文编号：2659036
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