400mm特厚鋼板坯連鑄過程多場耦合分析與工藝研究.pdf

1、特厚板坯連鑄是目前連鑄發(fā)展的一個重要方向，相較于常規(guī)板坯，特厚板坯具有拉速低、凝固潛熱大、液穴長等工藝特點，易引發(fā)多種鑄造缺陷。國內(nèi)外學者都在積極研究以改進特厚板坯的生產(chǎn)。本文對特厚板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)的流動傳熱以及應(yīng)力耦合進行了模擬仿真，主要的研究工作及結(jié)論如下:
　　1.建立了特厚板坯結(jié)晶器三維流動、傳熱和凝固耦合數(shù)學模型。針對特厚板坯斷面尺寸大的特點，利用FLUENT軟件中的用戶自定義程序（UDF）寫入適用于特厚板坯連鑄結(jié)晶器的

2、熱流密度公式，為更為準確地計算結(jié)晶器內(nèi)的熱量傳輸情況提供了邊界條件。
　　2.建立了2400×400mm特厚板坯連鑄結(jié)晶器數(shù)值計算模型;基于FLUENT軟件對結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場進行了數(shù)值模擬，得到了結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場分布規(guī)律;模擬并分析了不同過熱度、水口浸入深度和鑄造速度對結(jié)晶器內(nèi)高溫區(qū)分布、出口窄面坯殼厚度、流股沖擊和自由液面流速及湍動能的影響，結(jié)果表明，當過熱度為20K、浸入深度為110mm～130mm、鑄造速度為0.5m

3、/min左右時，結(jié)晶器內(nèi)的流場和溫度場較為合理;根據(jù)不同規(guī)格板坯實際鑄造速度，對比分析了不同鑄錠規(guī)格時特厚板坯結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場變化規(guī)律。
　　3.將FLUENT中得到的結(jié)晶器內(nèi)溫度場結(jié)果導入ANSYS軟件進行熱力耦合仿真，采用與結(jié)晶器內(nèi)高溫環(huán)境相匹配的高溫力學參數(shù)，針對結(jié)晶器內(nèi)坯殼的應(yīng)力場進行了探討分析，得出了坯殼應(yīng)力分布情況，進而預(yù)測裂紋發(fā)生的位置，在此基礎(chǔ)上模擬分析了不同拉速和鑄錠規(guī)格時坯殼應(yīng)力分布的變化規(guī)律。