板坯連鑄凝固過程的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著用戶對(duì)鋼材品質(zhì)的要求越來越高，如何提高連鑄坯質(zhì)量，是當(dāng)前冶金工作者研究的重要課題。在板坯連鑄生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)中心偏析、中心疏松等內(nèi)部缺陷，這對(duì)鋼材質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。而對(duì)連鑄坯凝固過程的控制，可以有效改善鑄坯的質(zhì)量。因此，研究板坯連鑄凝固過程有著積極的意義。
　　本文以連鑄板坯為研究對(duì)象，對(duì)鑄坯的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過運(yùn)用有限差分法對(duì)控制方程進(jìn)行離散，并結(jié)合熱平衡分析和邊界條件，推導(dǎo)出相應(yīng)的顯式差分方程，建立了沿板坯厚度方

2、向的一維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型。通過對(duì)凝固過程溶質(zhì)再分配機(jī)理的研究，在傳熱模型的基礎(chǔ)上，建立了描述板坯中心偏析的“溶質(zhì)析出量”模型。
　　本文運(yùn)用C語言進(jìn)行編程計(jì)算，得到了鑄坯從結(jié)晶器彎月面到完全凝固這一過程的溫度分布，以及鑄坯碳溶質(zhì)的濃度分布。分析了在不同拉速、不同過熱度下鑄坯的表面溫度、中心溫度、坯殼厚度的變化規(guī)律，以及其對(duì)中心偏析程度的影響。
　　研究所得結(jié)論如下:
　　(1)溶質(zhì)再分配過程中溶質(zhì)析出的根本原因是化學(xué)位梯

3、度，而不是簡(jiǎn)單的兩相溶解度的差異。
　　(2)對(duì)于鑄坯的溫度分布，拉速的影響比過熱度的影響更為顯著，拉速每增加0.2m/min，出結(jié)晶器凝固坯殼厚度減少2mm，中心溫度在二冷末段及空冷區(qū)將平均上升約110℃。
　　(3)對(duì)于碳溶質(zhì)的濃度分布，拉速的變化對(duì)鑄坯的最大偏析度有一定的影響。拉速從1.2m/min變化至1.6m/min時(shí)，最大偏析度從5.057增加到5.103。
　　(4)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的鋼種，偏析較輕，而含碳