齿轮钢20CrMnTi大方坯结晶器铜板锥度的研究
发布时间：2021-09-17 12:57
随着连铸技术的不断进步，锥度作为结晶器的最重要参数之一，其设计的合理性对于结晶器寿命和铸坯质量有很大的影响。合理的倒锥度不仅提高结晶器的冷却效果，降低拉漏的几率，而且还有利于防止和减少纵裂的产生。本文用有限元软件ANSYS对280mm×280mm大方坯结晶器铜板的锥度作出优化。首先，建立铸坯的二维非稳态热-力耦合有限元模型，对齿轮钢20CrMnTi大方坯在不同拉速和过热度下的凝固过程进行模拟计算。结果表明：在相同的过热度下增加拉速或相同的拉速下增加过热度，铸坯的表面温度升高，坯壳厚度减小，应力降低，沿结晶器高度方向上的收缩量减小。过热度由15℃增加到25℃时，铸坯表面温度稍有增加，坯壳减薄，坯壳收缩量稍有减小。比较发现，过热度变化对铸坯凝固带来的影响比拉速变化的影响小。其次，通过建立结晶器铜板的三维稳态热力耦合模型计算出在不同拉速和过热度下铜板的温度分布和热变形。结果显示：拉速提高，铜板热冷面的温度和变形量随之增大。而过热度的增加对于铜板温度的提高以及变形的影响不大。最后，综合考虑铸坯的收缩规律以及结晶器铜板的热变形，得出在不同拉速和过热度下铜板的锥度。研究表明：结晶器铜板的锥度受拉速...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
坯壳在结晶器内的凝固示意图
图 1.2 铸坯凝固坯壳与结晶器铜板内壁的接触示意图月面附近的紧密接触区域：弯月面附近的热流密度较大而且板内壁直接接触，传热条件良好，形成的温度梯度大，钢液温形成非常薄的初生坯壳，绝大部分还处于液相状态的钢液在此量非常小的液态收缩；隙形成区域：初生坯壳和铜板内壁间的气隙在此区域内初步及静压力的双重作用下气隙反复消失出现，坯壳有着较大的隙稳定区域：此区域内由于稳定存在着具有一定厚度的气隙向外传递的条件，热阻增加，坯壳的凝固收缩速度下降，在此热效率为弯月面附近的紧密接触区域的一半左右。
内蒙古科技大学硕士学位论文变最直接的影响是引起热流密度的变化。图 1.4 是拉坯速度和度的关系[6]。提高拉速，使结晶器内坯壳减薄，表面温度升高板接触接触良好；此外，缩短钢液在结晶器内的停留时间，坯壳回温以及在受到钢液静压力作用后更容易推向结晶器，减小间的气隙平均厚度，降低传热阻力；
【参考文献】：
期刊论文
[1]Control of Equiaxed Crystal Ratio of High Carbon Steel Billets by Circular Seam Cooling Nozzle[J]. LI Pei-song1,LU Jun-hui2,QIU Sheng-tao2,WANG Zhong-ying2,ZHAO Pei2(1. Northeastern University,Shenyang 110004,Liaoning,China; 2. State Key Laboratory of AdvancedSteel Processing and Products,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(02)
[2]Mould taper optimization for continuous casting steels by numerical simulation[J]. Wang Tongmin,Cai Shaowu,Li Jun,Xu Jingjing,Chen Zongning,Zhu Jing,Cao Zhiqiang and Li Tingju(School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China). China Foundry. 2010(01)
[3]圆坯连铸结晶器锥度的优化设计[J]. 李丰德,王宝峰,李建超,王建刚. 连铸. 2009(05)
[4]大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施[J]. 何庆文,王宝,王福明,刘青. 钢铁. 2009(08)
[5]板坯连铸结晶器铜板热机耦合应力分析[J]. 段明南,冯长宝,杨建华,袁威,杨科. 钢铁. 2008(05)
[6]方坯高速连铸结晶器锥度优化研究[J]. 王硕明,朱立光,刘增勋. 炼钢. 2006(03)
[7]基于目标温度的方坯连铸二冷配水方案优化[J]. 朱立光,周建宏,王硕明,王迎春,李建新,刘战玲. 炼钢. 2006(02)
[8]结晶器铜管抛物线型连续锥度设计系统[J]. 张家泉,钱宏智. 连铸. 2005(05)
[9]连铸钢水过热度对大方坯凝固的影响[J]. 李桂军,张桂芳,陈永,赵国燕,蔡开科. 钢铁钒钛. 2005(01)
[10]板坯连铸结晶器铜板温度场的数值仿真[J]. 冯科,徐楚韶,陈登福,陈光碧. 特殊钢. 2005(01)
博士论文
[1]连铸坯凝固过程传热模型与热应力场模型的研究及应用[D]. 马交成.东北大学 2009
[2]新型高速连铸结晶器的理论研究与实际应用[D]. 盛义平.燕山大学 2007
硕士论文
[1]特大方坯连铸结晶器锥度研究[D]. 郭雪峰.燕山大学 2012
[2]连铸钢坯的三维有限元分析和结晶器设计[D]. 李婧.大连理工大学 2012
[3]连铸板坯凝固过程温度场与应力场数值模拟[D]. 黄华.燕山大学 2012
[4]结晶器内坯壳热力耦合分析[D]. 张海辉.河北联合大学 2012
[5]钢坯连铸结晶器铜管结构模拟优化设计[D]. 蔡少武.大连理工大学 2010
[6]连铸钢坯高温力学性能及其本构关系研究[D]. 礼为鹏.大连理工大学 2010
[7]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
[8]板坯连铸的高温性能研究及应力分析[D]. 黄丽.重庆大学 2007
[9]薄板坯连铸凝固过程数值模拟[D]. 定巍.内蒙古科技大学 2007
本文编号：3398767
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
坯壳在结晶器内的凝固示意图
图 1.2 铸坯凝固坯壳与结晶器铜板内壁的接触示意图月面附近的紧密接触区域：弯月面附近的热流密度较大而且板内壁直接接触，传热条件良好，形成的温度梯度大，钢液温形成非常薄的初生坯壳，绝大部分还处于液相状态的钢液在此量非常小的液态收缩；隙形成区域：初生坯壳和铜板内壁间的气隙在此区域内初步及静压力的双重作用下气隙反复消失出现，坯壳有着较大的隙稳定区域：此区域内由于稳定存在着具有一定厚度的气隙向外传递的条件，热阻增加，坯壳的凝固收缩速度下降，在此热效率为弯月面附近的紧密接触区域的一半左右。
内蒙古科技大学硕士学位论文变最直接的影响是引起热流密度的变化。图 1.4 是拉坯速度和度的关系[6]。提高拉速，使结晶器内坯壳减薄，表面温度升高板接触接触良好；此外，缩短钢液在结晶器内的停留时间，坯壳回温以及在受到钢液静压力作用后更容易推向结晶器，减小间的气隙平均厚度，降低传热阻力；
【参考文献】：
期刊论文
[1]Control of Equiaxed Crystal Ratio of High Carbon Steel Billets by Circular Seam Cooling Nozzle[J]. LI Pei-song1,LU Jun-hui2,QIU Sheng-tao2,WANG Zhong-ying2,ZHAO Pei2(1. Northeastern University,Shenyang 110004,Liaoning,China; 2. State Key Laboratory of AdvancedSteel Processing and Products,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(02)
[2]Mould taper optimization for continuous casting steels by numerical simulation[J]. Wang Tongmin,Cai Shaowu,Li Jun,Xu Jingjing,Chen Zongning,Zhu Jing,Cao Zhiqiang and Li Tingju(School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China). China Foundry. 2010(01)
[3]圆坯连铸结晶器锥度的优化设计[J]. 李丰德,王宝峰,李建超,王建刚. 连铸. 2009(05)
[4]大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施[J]. 何庆文,王宝,王福明,刘青. 钢铁. 2009(08)
[5]板坯连铸结晶器铜板热机耦合应力分析[J]. 段明南,冯长宝,杨建华,袁威,杨科. 钢铁. 2008(05)
[6]方坯高速连铸结晶器锥度优化研究[J]. 王硕明,朱立光,刘增勋. 炼钢. 2006(03)
[7]基于目标温度的方坯连铸二冷配水方案优化[J]. 朱立光,周建宏,王硕明,王迎春,李建新,刘战玲. 炼钢. 2006(02)
[8]结晶器铜管抛物线型连续锥度设计系统[J]. 张家泉,钱宏智. 连铸. 2005(05)
[9]连铸钢水过热度对大方坯凝固的影响[J]. 李桂军,张桂芳,陈永,赵国燕,蔡开科. 钢铁钒钛. 2005(01)
[10]板坯连铸结晶器铜板温度场的数值仿真[J]. 冯科,徐楚韶,陈登福,陈光碧. 特殊钢. 2005(01)
博士论文
[1]连铸坯凝固过程传热模型与热应力场模型的研究及应用[D]. 马交成.东北大学 2009
[2]新型高速连铸结晶器的理论研究与实际应用[D]. 盛义平.燕山大学 2007
硕士论文
[1]特大方坯连铸结晶器锥度研究[D]. 郭雪峰.燕山大学 2012
[2]连铸钢坯的三维有限元分析和结晶器设计[D]. 李婧.大连理工大学 2012
[3]连铸板坯凝固过程温度场与应力场数值模拟[D]. 黄华.燕山大学 2012
[4]结晶器内坯壳热力耦合分析[D]. 张海辉.河北联合大学 2012
[5]钢坯连铸结晶器铜管结构模拟优化设计[D]. 蔡少武.大连理工大学 2010
[6]连铸钢坯高温力学性能及其本构关系研究[D]. 礼为鹏.大连理工大学 2010
[7]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
[8]板坯连铸的高温性能研究及应力分析[D]. 黄丽.重庆大学 2007
[9]薄板坯连铸凝固过程数值模拟[D]. 定巍.内蒙古科技大学 2007
本文编号：3398767
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