發(fā)布時(shí)間：2021-07-04 09:29

　　目前,連鑄發(fā)展的重要方向之一就是特厚板坯連鑄,與常規(guī)板坯相比較,特厚板坯工藝具有拉速低、凝固潛熱大、液穴長(zhǎng)等特點(diǎn),因此容易導(dǎo)致各種各樣的鑄造缺陷。在改進(jìn)特厚板坯的生產(chǎn)方面諸多國(guó)內(nèi)外學(xué)者真在進(jìn)行研究。本文對(duì)特厚板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)、傳熱進(jìn)行了模擬仿真,主要的研究工作如下所述:（1）建立了特厚板坯結(jié)晶器流動(dòng)、傳熱耦合數(shù)學(xué)模型。為了準(zhǔn)確地計(jì)算結(jié)晶器內(nèi)的熱量傳輸情況提供了邊界條件,針對(duì)特厚板坯斷面尺寸大的特點(diǎn),利用FLUENT軟件中的用戶自定義程序（UDF）寫(xiě)入適用于特厚板坯連鑄結(jié)晶器的熱流密度公式。（2）建立2200×400 mm特厚板坯連鑄結(jié)晶器數(shù)值計(jì)算模型;通過(guò)FLUENT軟件對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布規(guī)律;模擬并分析了水口浸入深度、過(guò)熱度和拉坯速度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)出口窄面坯殼厚度、高溫區(qū)分布、流股沖擊和自由液面流速及湍動(dòng)能的影響,結(jié)果表明,當(dāng)過(guò)熱度為20K、浸入深度為140 mm、拉坯速度為0.5 m/min左右時(shí),結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)較為合理。（3）采用水力學(xué)模擬方法,對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行物理模擬。根據(jù)相似原理,建立1:0.55的物理模型。通過(guò)測(cè)量和分... 

【文章來(lái)源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

結(jié)晶器內(nèi)熱量傳輸方式

為了在模擬時(shí)減少不必要的計(jì)算，建模時(shí)截取結(jié)晶器的四分之一作為模型。由于本論文不計(jì)算二冷區(qū)，考慮到鋼液沖擊到達(dá)結(jié)晶器底部時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的向上回旋，與實(shí)際生產(chǎn)不符，所以將結(jié)晶器模型的高度畫(huà)成 1500mm。結(jié)晶器模型示意圖和網(wǎng)格劃分示意圖如圖 3.1、3.2。通過(guò)查閱，網(wǎng)格采用六面體對(duì)于計(jì)算結(jié)果更有優(yōu)勢(shì)。由于本論文中結(jié)晶器水口處的模型形狀過(guò)于復(fù)雜，所以該處采用四面體生成網(wǎng)格。結(jié)晶器部分由于形狀并不復(fù)雜，可采用六面體。四面體相比較于六面體，適用性更強(qiáng)但計(jì)算量大；六面體在復(fù)雜區(qū)域不容易生成，但網(wǎng)格質(zhì)量相對(duì)更高[47]。由于計(jì)算結(jié)果主要集中在結(jié)晶器的上部，在建模時(shí)使用 Gambit 將其上部網(wǎng)格處理成高密度，網(wǎng)格大小為 1 mm。模型沿鑄造方向網(wǎng)格按一定比例擴(kuò)大，在結(jié)晶器底部即 1500mm 處的網(wǎng)格大小為 20 mm。浸入式水口處由于形狀過(guò)于復(fù)雜，為確保準(zhǔn)確，建模時(shí)網(wǎng)格采用四面體，大小為 0.5 mm。因此模型共同采用六面體和四面體的網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格數(shù)量在 1900000 個(gè)左右，且 skewness 的最大值低于 0.55，網(wǎng)格質(zhì)量較好。

為了在模擬時(shí)減少不必要的計(jì)算，建模時(shí)截取結(jié)晶器的四分之一作為模型。由于本論文不計(jì)算二冷區(qū)，考慮到鋼液沖擊到達(dá)結(jié)晶器底部時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的向上回旋，與實(shí)際生產(chǎn)不符，所以將結(jié)晶器模型的高度畫(huà)成 1500mm。結(jié)晶器模型示意圖和網(wǎng)格劃分示意圖如圖 3.1、3.2。通過(guò)查閱，網(wǎng)格采用六面體對(duì)于計(jì)算結(jié)果更有優(yōu)勢(shì)。由于本論文中結(jié)晶器水口處的模型形狀過(guò)于復(fù)雜，所以該處采用四面體生成網(wǎng)格。結(jié)晶器部分由于形狀并不復(fù)雜，可采用六面體。四面體相比較于六面體，適用性更強(qiáng)但計(jì)算量大；六面體在復(fù)雜區(qū)域不容易生成，但網(wǎng)格質(zhì)量相對(duì)更高[47]。由于計(jì)算結(jié)果主要集中在結(jié)晶器的上部，在建模時(shí)使用 Gambit 將其上部網(wǎng)格處理成高密度，網(wǎng)格大小為 1 mm。模型沿鑄造方向網(wǎng)格按一定比例擴(kuò)大，在結(jié)晶器底部即 1500mm 處的網(wǎng)格大小為 20 mm。浸入式水口處由于形狀過(guò)于復(fù)雜，為確保準(zhǔn)確，建模時(shí)網(wǎng)格采用四面體，大小為 0.5 mm。因此模型共同采用六面體和四面體的網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格數(shù)量在 1900000 個(gè)左右，且 skewness 的最大值低于 0.55，網(wǎng)格質(zhì)量較好。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]硬鋁合金半連續(xù)鑄造過(guò)程數(shù)值模擬及裂紋傾向性研究[J]. 劉自由,張海鷹,范四立,舒雨鋒.  湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(04)
[3]特厚板品種生產(chǎn)現(xiàn)狀及新技術(shù)研究[J]. 劉清梅,魏麗艷.  上海金屬. 2011(06)
[4]鞍鋼5500mm寬厚板軋機(jī)技術(shù)及裝備概述[J]. 曲圣昱,王明林.  鞍鋼技術(shù). 2010(03)
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[8]現(xiàn)代厚板生產(chǎn)工藝技術(shù)及工藝裝備技術(shù)[J]. 于世果,沈繼剛.  鋼鐵技術(shù). 2009(02)
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[10]7050鋁合金大鑄錠半連續(xù)鑄造過(guò)程數(shù)值模擬[J]. 馬維策,胡士成,楊運(yùn)猛,付明志,胡永清.  特種鑄造及有色合金. 2008(02)

碩士論文
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[2]P91高合金鋼連鑄坯凝固后的組織和力學(xué)性能研究[D]. 鐘文.中南大學(xué) 2012
[3]鞍鋼R9300板坯連鑄機(jī)連續(xù)彎曲、矯直優(yōu)化研究[D]. 張鳳心.東北大學(xué) 2010
[4]連鑄板坯坯殼厚度測(cè)定及凝固殼形貌模擬研究[D]. 陳嫚麗.重慶大學(xué) 2009
[5]水口結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)寬板坯結(jié)晶器流場(chǎng)影響的物理模擬[D]. 梁坤.重慶大學(xué) 2008
[6]7050鋁合金大圓錠半連鑄凝固過(guò)程數(shù)值模擬及裂紋傾向性分析[D]. 馬維策.中南大學(xué) 2008
[7]寶鋼特厚板用新錠型及相關(guān)工藝的研究[D]. 蔡得祥.上海交通大學(xué) 2007
[8]連續(xù)鑄鋼結(jié)晶器溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬[D]. 沙明紅.大連理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3264525