圆坯结晶器锥度优化

发布时间：2021-08-24 09:30

　　基于圆坯的轴对称性，采用纵向切片法建立坯壳应力遗传热力耦合模型，利用ANSYS对结晶器内铸坯传热及应力进行数值模拟。对结晶器内Q195、Q215和37Mn5钢铸坯传热和应力进行了分析。研究了不同工艺参数对结晶器内坯壳表面温度、坯壳厚度和气隙分布规律的影响，分析了结晶器内坯壳生长规律与凝固定律之间存在的差异。通过结晶器冷却水流量、进出口水温差等生产数据对模型准确性进行了验证。对比了不同拉速、不同浇注温度对无锥度结晶器内铸坯收缩的影响。最后根据最小气隙原则对Q195和37Mn5钢结晶器锥度进行了多次优化。研究结果表明：基于圆坯的轴对称性，建立的二维纵向切片热力耦合分析模型，能够对圆坯传热和应力进行准确的数值分析。以37Mn5钢为研究对象，对其进行了系统分析，得出了铸坯温度场、坯壳表面温度变化、坯壳厚度变化、热流密度变化、坯壳第一主应力、坯壳等效应力、坯壳与结晶器壁间的压力变化以及气隙分布。不同钢种对结晶器锥度的要求不同，浇注Q215时要求的结晶器锥度最大，其次是Q195，要求最小的是37Mn5钢。拉速越快，浇注温度越高，坯壳表面温度越高、坯壳厚度越薄、热流密度越大。相比浇注温度，拉速对坯壳... 

【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】：

结晶器内钢液凝固示意图

- 13 -有限元网格划分示意图tic of finite element mes程度直接影响到计果过小的划分网格，而精度改变却没有算过程中容易成为“求。经验表明为平分[4]。式，总网格数 697化表面网格。其中

图 3 模型分析过程Fig.3 Model analysis process-力物性参数的选取铸结晶器内铸坯的物性参数包热学物性参数和力学物性参数，热学物性参括密度、热容、导热系数等；力学物性参数包括弹性模量、塑性模量、强泊松比、热线膨胀系数等。经多方考察只得到到温度小于 1200℃时的上数，所以高温物性参数只能通过经验公式求得。热学物性参数钢种的液相线温度和固相线温度同成分的钢种，液相线、固相线有较大差别，为此特根据下列经验公式计种的液相线 TL和固相线温 TS，或选用现有测试数据。

【参考文献】：
期刊论文
[1]316不锈钢连铸工艺参数对结晶器内坯壳厚度影响模拟[J]. 邢淑清,白亮,麻永林,李慧琴,冯佃臣.  过程工程学报. 2010(06)
[2]三维MiLE算法模型模拟连铸结晶器内的板坯凝固过程[J]. 薛建国,金学伟,姚耕耘.  航空材料学报. 2010(03)
[3]钢连铸圆坯结晶器锥度数值模拟优化[J]. 蔡少武,王同敏,李军,许菁菁,杜艳艳,曹志强,李廷举.  特种铸造及有色合金. 2009(08)
[4]钢凝固两相区溶质元素的微观偏析及其对连铸坯表面纵裂纹的影响[J]. 蔡兆镇,朱苗勇.  金属学报. 2009(08)
[5]方坯连铸结晶器凝固传热的有限元数值模拟[J]. 刘从港,周书才,杨治立.  冶金能源. 2009(04)
[6]宝钢板坯连铸凝固与传热模型的开发[J]. 阮晓明,阎朝红,梅峰,张炯明.  连铸. 2009(03)
[7]板坯连铸结晶器电磁制动和吹氩过程的多相流动现象[J]. 于海岐,朱苗勇.  金属学报. 2008(05)
[8]方坯及圆坯结晶器锥度的测量及分析[J]. 李建超,王宝峰,曹建刚,丁国.  连铸. 2007(04)
[9]结晶器内连铸坯的热和应力状态数值模拟[J]. 康丽,王洋,王恩刚,赫冀成.  中国冶金. 2007(05)
[10]方、圆坯高速连铸结晶器内壁的理想纵断面曲线和锥度曲线[J]. 盛义平,孔祥东,刘景元,杨永利.  机械工程学报. 2006(12)

硕士论文
[1]矩形坯结晶器内坯壳传热及应力分析[D]. 郭旺.河北联合大学 2013
[2]结晶器内坯壳热力耦合分析[D]. 张海辉.河北联合大学 2012
[3]基于有限元的连铸圆坯结晶器热力耦合仿真[D]. 杨桂芳.武汉科技大学 2010
[4]小方坯连铸结晶器铜管锥度研究[D]. 王建刚.内蒙古科技大学 2009
[5]圆坯连铸结晶器锥度的研究[D]. 李丰德.内蒙古科技大学 2009
[6]圆坯连铸结晶器/铸坯温度场与浓度场数值模拟[D]. 詹慧英.大连理工大学 2006



本文编号：3359737