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论数值工艺参数与布流系统对薄带连铸开浇过程影响模拟

收藏本文 2024-04-07 点赞:7931 浏览:24277 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:双辊薄带连铸技术是将钢液直接注入由两个铸轧辊(冷却辊)及两侧的侧封板组成的金属熔池直接生产薄带坯的成形技术。与传统工艺相比,它不但投资少、流程短而且能耗低,更能适应绿色经济的要求。但是由于在薄带生产历程中,传热和凝固是在极短的时间内完成的,导致影响薄带质量的因素较多,由此工艺制约难度较大。本论文通过数值模拟的策略,采取ProCAST软件对双辊薄带连铸的开浇历程进行了探讨。双辊薄带连铸模型分别采取了两侧型浸入式水口和楔形布流系统两种布流装置,并针对60m/min、80m/min、100m/min三种拉速和40℃、50℃、60℃三种过热度,采取全排列的策略,模拟了不同工艺参数组合对双辊薄带连铸开浇历程中金属熔池内钢液的流动情况、熔池温度分布及凝固历程的影响探讨。探讨结果表明:1、拉速变化对开浇历程的影响:(1)采取两侧型浸入式水口时,随着拉速的增加,金属熔池内钢液的运动走势大体相同,但熔池内钢液的速度增加且沿侧封板向上运动的钢液冲击高度显著增加,当拉速大于60m/min时,自由液面及侧封板附近的湍动能显著增加。(2)采取带抑湍板的楔形布流系统时,金属熔池内的流场分布较为复杂,内部形成小的涡旋较多但自由液面及侧封板处的湍动能较小。随着拉速的增加,金属熔池内的流场没有显著变化而自由液面和侧封板处的湍动能随之增大,但湍动能大小约为采取两侧型浸入式水口时的十分之一。2、过热度变化对开浇历程的影响:(1)采取两侧型浸入式水口时,随着过热度的增加熔池内钢液温度随之升高且高温区域的面积逐渐增大。钢液在熔池底部开始凝固且呈现出由冷却辊辊面向熔池中部、由熔池底部向熔池上部逐渐凝固的走势,在比较中可以发现随着过热度的增加凝固坯壳厚度减小。(2)采取带抑湍板的楔形布流系统时,熔池内沿带宽方向上Y-Z中心截面及冷却辊辊面温度分布较为均匀,没有出现显著的高温区,而且钢液经辊面流向熔池底部时温度逐渐降低容易形成均匀的坯壳。随着过热度的增加,坯壳厚度逐渐减小且变化范围很小。综上所述,采取楔形布流系统的双辊薄带连铸模型比采取两侧型浸入式水口的模型更能够适应大拉速、高过热度的生产历程。本论文的探讨结果能够为工业生产中工艺参数的确定提供指导作用。关键词:薄带连铸论文开浇论文数值模拟论文流场论文温度场论文凝固历程论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    引言10-11

    绪论11-18

    1.1 课题来源11

    1.2 课题探讨内容及作用11

    1.3 双辊薄带连铸工艺特点及有着不足11-13

    1.3.1 双辊薄带连铸工艺特点12

    1.3.2 薄带连铸有着的不足12-13

    1.4 薄带连铸的进展介绍及技术开发情况13-15

    1.5 双辊薄带连铸工艺的数值模拟探讨进展15-17

    1.6 论文主要探讨内容17-18

    2 双辊薄带连铸开浇历程数理模拟探讨的策略18-29

    2.1 基本制约方程18-20

    2.2 湍流方程20-22

    2.3 传热模型与数值求解策略22-24

    2.3.1 传热的基本方式22

    2.3.2 传热的数学模型22-23

    2.3.3 凝固潜热处理策略23-24

    2.3.4 传热浅析常用数值策略24

    2.4 自由液面处理策略24-25

    2.5 计算软件 ProCAST 介绍25-26

    2.6 计算模型尺寸与物性参数26-27

    2.7 初始条件及边界条件27-29

    3 工艺参数对双辊薄带连铸两侧型浸入式水口模型开浇历程的影响29-50

    3.1 典型工况下开浇历程数值模拟结果浅析30-38

    3.1.1 速度场模拟结果浅析30-32

    3.1.2 自由液面波动模拟结果浅析32-34

    3.1.3 温度场模拟结果浅析34-36

    3.1.4 凝固历程模拟结果浅析36-38

    3.2 同一过热度下,拉度对开浇历程的影响38-43

    3.2.1 拉速对开浇历程中流场分布的影响38-40

    3.2.2 拉速对开浇历程中侧封板冲击作用的影响40-42

    3.2.3 拉速对开浇历程中熔池液面波动的影响42-43

    3.3 同一拉速下,过热度对开浇历程的影响43-48

    3.3.1 过热度对熔池内温度场分布的影响43-45

    3.3.2 过热度对坯壳厚度的影响45-48

    3.4 本章小结48-50

    4 工艺参数对楔形布流器双辊薄带连铸模型开浇历程的影响50-73

    4.1 典型工况下开浇历程模拟结果浅析51-60

    4.1.1 速度场模拟结果浅析51-55

    4.1.2 自由液面波动模拟结果浅析55-56

    4.1.3 温度场模拟结果浅析56-58

    4.1.4 凝固历程模拟结果浅析58-60

    4.2 同一过热度下,拉度对开浇历程的影响60-67

    4.2.1 拉速对开浇历程中流场分布的影响61-63

    4.2.2 拉速对开浇历程中侧封板冲击作用的影响63-65

    4.2.3 拉速对开浇历程中熔池液面波动的影响65-67

    4.3 同一拉速下,过热度对开浇历程的影响67-71

    4.3.1 过热度对熔池内温度场分布的影响67-69

    4.3.2 过热度对坯壳厚度的影响69-71

    4.4 本章小结71-73

    5 结论与展望73-75

    5.1 结论73

    5.2 展望73-75

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