结晶器内凝固三维热力耦合分析

发布时间：2021-07-01 16:04

　　结晶器内钢液凝固行为对铸坯表面质量有直接影响,因此研究结晶器内初生坯壳凝固行为对提高铸坯质量有重要指导意义。首先基于节点温度传递法建立矩形坯结晶器内铸坯三维瞬态传热数值模型,采用有限元软件ANSYS模拟得出结晶器内铸坯三维稳态温度场。根据所得的三维温度场,建立了一种结晶器内铸坯三维应力分析方法。即采用接触算法实现对坯壳的应力分布研究,模拟铸坯的实际运动过程,分析运动过程中铸坯三维变形过程。最后研究了不同工艺参数对铸坯凝固行为的影响。结果表明,采用接触算法,通过ANSYS建立了三维凝固热力耦合模型,实现了对结晶器内坯壳凝固行为的三维变形过程分析。通过节点温度传递法得出矩形坯三维稳态温度场分布。结晶器出口角部表面区域温度最低为880℃,宽面中心与窄面中心分别为1239℃、1236℃。宽面坯壳厚度达到约10.7mm,窄面坯壳厚度达到约11.2mm。表层坯壳表现为拉应力状态,内部坯壳表现为压力应力状态。每段坯壳应力最大值均出现在下层角部区域。铸坯向下运动过程中,角部区域节点应力率先增加且增大速度很快。在结晶器出口位置,由于角部温度低,第一主应力值达到82.8 Mpa,等效应力为59.5 Mpa... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

结晶器内传热系统分析

图 2 钢的凝固组织Fig.2 The structure of steel坯在凝固终了点之前，凝固前沿液相凝固终了点的垂直高度有好几米，钢力的增加。铸坯在结晶器内运动过程中受到的作用两相区分布如图 3 所示。丁浩等人[3]相区，液态金属可以在还未形成连续可补缩区，随着枝晶长大形成了连续的收缩通道，液态钢水可以完成补缩降低；不可补缩区，铸坯继续冷却，被堵塞，钢液难以流动，固态坯壳收

图 4 有限元模型Fig.4 The model of finite element由于铸坯表层，尤其是角部温度梯度很大，对铸坯有限元模型采用渐变网格划分，由铸坯中心到表层的网格尺寸越来越小。横向上步长比率为 4，宽面最小网格为 3mm；窄面最小 2mm。纵向上设置为均匀网格,长度 20mm，共 40 层。模型有限元网格划分如图 5 所示。中心

【参考文献】：
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本文编号：3259442