400mm特厚鋼板坯連鑄過(guò)程多場(chǎng)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(gè)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(zhǎng)等工藝特點(diǎn)，易引發(fā)多種鑄造缺陷。國(guó)內(nèi)外學(xué)者都在積極研究以改進(jìn)特厚板坯的生產(chǎn)。本文對(duì)特厚板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)傳熱以及應(yīng)力耦合進(jìn)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(dòng)、傳熱和凝固耦合數(shù)學(xué)模型。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

2、熱流密度公式，為更為準(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。
　　2.建立了2400×400mm特厚板坯連鑄結(jié)晶器數(shù)值計(jì)算模型;基于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;模擬并分析了不同過(guò)熱度、水口浸入深度和鑄造速度對(duì)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(dòng)能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)過(guò)熱度為20K、浸入深度為110mm～130mm、鑄造速度為0.5m

3、/min左右時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)較為合理;根據(jù)不同規(guī)格板坯實(shí)際鑄造速度，對(duì)比分析了不同鑄錠規(guī)格時(shí)特厚板坯結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)變化規(guī)律。
　　3.將FLUENT中得到的結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)結(jié)果導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)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(xué)參數(shù)，針對(duì)結(jié)晶器內(nèi)坯殼的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了探討分析，得出了坯殼應(yīng)力分布情況，進(jìn)而預(yù)測(cè)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(shí)坯殼應(yīng)力分布的變化規(guī)律。