薄板坯结晶器内三维凝固有限元分析

发布时间：2021-05-28 10:02

　　根据结晶器内铸坯传热和运行特点,基于连铸过程中铸坯温度场遗传特性,采用节点温度逐层传递模拟铸坯的运行,建立了一种结晶器内铸坯三维传热分析方法。通过节点温度传递方法,基于板坯连铸过程,对结晶器内铸坯建立三维瞬态导热模型,应用ANSYS有限元软件对结晶器内铸坯传热进行求解。应用三维传热分析得出的结晶器内铸坯传热规律与现场测试数据相符合,验证了三维瞬态导热模型的准确性。这种节点温度传递方法可用于分析薄板坯结晶器内铸坯凝固过程。利用节点温度传递方法对薄板坯结晶器内铸坯建立三维瞬态导热模型,采用有限元软件ANSYS模拟得出结晶器内铸坯传热的三维稳态温度场。将平板形薄板坯模型及漏斗形薄板坯模型进行对比分析,通过对两种不同类型的薄板坯三维瞬态导热模型模拟结果对比,得出漏斗区域对薄板坯结晶器内铸坯的传热规律的影响。结果表明,带漏斗铸坯表面中心及角部温度偏高,因为漏斗区域的存在使得薄板坯结晶器内钢水存储空间增大,钢水停留时间增加,结晶器总热量增加,温度降低较慢。在得出薄板坯结晶器内铸坯温度场基础上,对结晶器内铜板建立三维稳态热传导模型,分析得出结晶器内铜板的三维稳态温度场。 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第1章 文献综述
    1.1 结晶器内传热分析
        1.1.1 连铸结晶器
        1.1.2 钢水凝固过程传热分析
        1.1.3 影响结晶器内传热的因素
        1.1.4 凝固传热微分方程
        1.1.5 薄板坯连铸漏斗形结晶器
        1.1.6 漏斗形状结晶器内传热特点
    1.2 结晶器内传热数值分析现状
        1.2.1 二维切片法
        1.2.2 目前三维温度场分析
    1.3 结晶器铜板传热数值模拟现状
    1.4 课题研究内容和意义
        1.4.1 课题研究内容
        1.4.2 课题研究意义
第2章 模型建立
    2.1 模型简化
    2.2 实体模型与有限元模型
    2.3 分析方法
    2.4 初始条件与边界条件
    2.5 热物性参数的选取
        2.5.1 SPHC钢种成分
        2.5.2 液相线温度和固相线温度的选取
        2.5.3 相变潜热的处理
        2.5.4 导热系数的计算
        2.5.5 密度的计算
    2.6 板坯模拟结果
        2.6.1 铸坯温度场分布
        2.6.2 铸坯表面中心温度分布
        2.6.3 坯壳厚度
    2.7 小结
第3章 薄板坯传热分析
    3.1 平板形结晶器薄板坯传热分析
        3.1.1 有限元模型
        3.1.2 铸坯温度场
        3.1.3 铸坯横断面温度场
            3.1.3.1 铸坯横断面温度分布
            3.1.3.2 铸坯横断面温度分布曲线
        3.1.4 铸坯纵向断面温度场
            3.1.4.1 铸坯纵向断面温度分布
            3.1.4.2 铸坯纵向断面温度分布曲线
            3.1.4.3 铸坯表面中心温度分布
        3.1.5 坯壳厚度
        3.1.6 小结
    3.2 漏斗形结晶器薄板坯传热分析
        3.2.1 有限元模型
        3.2.2 铸坯温度场
        3.2.3 铸坯横断面温度场
            3.2.3.1 铸坯横断面温度分布
            3.2.3.2 铸坯横断面温度分布曲线
        3.2.4 铸坯纵向断面温度场
            3.2.4.1 铸坯纵向断面温度分布
            3.2.4.2 铸坯纵向断面温度分布曲线
            3.2.4.3 铸坯表面中心温度分布
            3.2.4.4 铸坯漏斗区域温度分布
        3.2.5 坯壳厚度
        3.2.6 小结
    3.3 薄板坯传热对比分析
        3.3.1 铸坯宽面中心温度对比
        3.3.2 铸坯窄面中心温度对比
        3.3.3 铸坯角部温度对比
        3.3.4 小结
第4章 结晶器铜板传热分析
    4.1 有限元模型
    4.2 结晶器铜板温度场分布
    4.3 结晶器铜板宽面温度场分布
    4.4 小结
结论
参考文献
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]关于连铸传热数学模型中等效导热系数的讨论[J]. 周力,王新华,邓小旋,李林平,王万军.  连铸. 2015(04)
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[3]连铸结晶器内圆坯传热分析[J]. 刘增勋,董亮,李梦英,朱立光.  铸造技术. 2014(08)
[4]结晶器磨损对铸坯传热的影响[J]. 郭旺,刘增勋,朱立光,佟志新.  钢铁钒钛. 2013(03)
[5]FTSC结晶器铜板温度场的数值仿真[J]. 陈永范,程毅,董国强.  辽宁科技大学学报. 2012(06)
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[8]铜板厚度对板坯结晶器热力行为的影响[J]. 曹学欠,陈杰,林国海,陈卫强.  炼钢. 2012(01)
[9]连铸结晶器数值模拟的研究现状与发展趋势[J]. 李婧,王同敏,武立,伏洪旺,李廷举.  铸造技术. 2011(07)
[10]基于遗传特性的坯壳应力场分析[J]. 刘增勋,李哲,艾立群,贾雅楠.  钢铁. 2011(03)

硕士论文
[1]板坯连铸机结晶器流场和温度场的数值模拟及结构优化设计[D]. 陈全旺.山东大学 2013
[2]薄板坯结晶器钢液流动及传热凝固行为的研究[D]. 李侠.燕山大学 2012
[3]方坯坯壳应力遗传分析[D]. 李哲.河北理工大学 2010
[4]连铸板坯凝固传热数学模型的研究与应用[D]. 胡燕.重庆大学 2005



本文编号：3208050