連鑄板坯中心偏析的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在連鑄生產(chǎn)過程中，存在著中心偏析的內(nèi)部缺陷，對(duì)鋼材質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。為了減少或消除中心偏析的內(nèi)部缺陷，必須對(duì)這些缺陷產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行研究，從而對(duì)其凝固過程進(jìn)行有效控制。
　　本文以連鑄板坯為研究對(duì)象，根據(jù)傳熱學(xué)基本原理和有限差分法，對(duì)連鑄板坯的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過運(yùn)用有限差分法對(duì)溫度控制方程進(jìn)行離散，得出相應(yīng)的顯式差分方程，建立了二維非穩(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，利用改進(jìn)的合金枝晶微

2、觀溶質(zhì)再分布統(tǒng)一模型對(duì)凝固過程中的溶質(zhì)元素的偏析行為進(jìn)行了模擬，對(duì)凝固末期鑄坯中心偏析進(jìn)行定量分析。
　　本文應(yīng)用VB語言進(jìn)行編程計(jì)算，得到了鑄坯沿拉坯方向上的溫度分布和凝固前沿液相中組元C、P、S的濃度變化曲線和偏析程度曲線。分析了不同拉速、不同過熱度下鑄坯的表面溫度、中心溫度和坯殼生長厚度的變化規(guī)律。得到的主要結(jié)論如下。
　　(1)拉速提高，鑄坯表面溫度升高，液芯長度增加，坯殼生長速度減慢，坯殼厚度變薄。拉速每提高0.2

3、m/min，鑄坯表面溫度約提高35℃，鑄坯中心溫度提高約105℃，凝固終點(diǎn)后移2.42m左右。
　　(2)過熱度對(duì)鑄坯的溫度以及坯殼厚度影響都不是很大。過熱度提高，鑄坯表面溫度升高，在結(jié)晶器和二冷初段中心溫度升高，坯殼厚度變薄，但是幅度都很小。
　　(3)凝固初始階段，凝固前沿液相中C、P、S含量增長比較平緩;當(dāng)固相分?jǐn)?shù)超過0.9時(shí)，凝固前沿殘余液相中P、S的濃度突增，偏析度急劇增加，而C的濃度和偏析程度卻變化平緩且保持在較

4、低水平。凝固末期，C、P、S的偏析度分別達(dá)到了最大值6.87、73.84和18.13。凝固末期形成的中心偏析主要是P、S的偏析。
　　(4)凝固末期殘余液相中組元S、P富集形成的中心偏析最嚴(yán)重，C偏析很小且基本不隨初始C含量變化。C含量在0.1％～0.18％之間，凝固末期P形成的中心偏析極為嚴(yán)重。
　　(5)鋼中S含量增加，凝固末期殘余液相中S偏析增加，當(dāng)增加到一定程度后受Mn的抑制而幾乎不再增長。適當(dāng)提高M(jìn)n含量有利于抑制