發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 14:51

  本文關(guān)鍵詞：連鑄結(jié)晶器內(nèi)Cu-Cr-M合金凝固過(guò)程模擬

  更多相關(guān)文章： 連續(xù)鑄造 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng) 流場(chǎng)

【摘要】：如今，各領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茔~合金的需求急劇增加。Cu-Cr-M（M為Zr、Mo、Nb、Y、Gd）合金具備高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率和抗磨損性質(zhì)，是結(jié)構(gòu)與功能兼具的材料，其發(fā)展前景十分廣闊。Cu-Cr-Zr合金是應(yīng)用最多的Cu-Cr-M系高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金，在半連續(xù)鑄造生產(chǎn)時(shí)，Cu-Cr-Zr合金鑄錠最典型的鑄造缺陷有氣孔、夾雜和熱裂紋。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，制約了Cu-Cr-Zr合金的大規(guī)模生產(chǎn)。本文主要通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了Cu-Cr-Zr鑄錠上述缺陷的產(chǎn)生原因及控制方法。 現(xiàn)以240mm Cu-Cr-Zr合金圓錠的立式半連續(xù)鑄造過(guò)程作為研究的對(duì)象。建立了立式半連鑄鉻鋯銅圓錠的三維模型，通過(guò)ANSYS軟件熱-結(jié)構(gòu)順序耦合的方式求出鉻鋯銅半連鑄圓錠熱應(yīng)力場(chǎng)�；趹�(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果對(duì)鑄錠的熱裂行為進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè)，并探討了澆注溫度與水冷強(qiáng)度對(duì)鑄錠中心裂紋與環(huán)狀裂紋的影響。建立了求解流場(chǎng)的二維模型，利用FLUENT在滿足動(dòng)量方程、連續(xù)性方程和能量守恒方程基礎(chǔ)之上的k-ε雙方程紊流模型求解，得到不同澆注溫度和拉坯速度下的結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)與合金凝固情況。通過(guò)對(duì)流場(chǎng)的分析，討論了不同連鑄工藝對(duì)鑄錠氣孔與夾雜缺陷的影響，以及澆注溫度與拉速對(duì)凝固坯殼的影響。 結(jié)果表明，，結(jié)晶器出口上方0.025m鑄錠中心易形成中心裂紋；結(jié)晶器出口上方0.08m處鑄錠易形成半徑0.05m的環(huán)狀裂紋；結(jié)晶器出口上方0.025m易產(chǎn)生表面裂紋。適當(dāng)增加澆注溫度將會(huì)減少環(huán)狀裂紋；保證合理的冷卻強(qiáng)度能夠有效控制中心裂紋與表面裂紋的形成。澆注溫度降低和水冷強(qiáng)度增加都會(huì)使環(huán)流區(qū)域縮小，不利于氣泡與夾雜的上��；澆注溫度和拉坯速度增加都會(huì)導(dǎo)致液面波動(dòng)加劇而卷入夾雜；提高澆注溫度與拉坯速度都會(huì)使結(jié)晶器出口處坯殼變薄。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)鑄造 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng) 流場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG291;TG146.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 Cu-Cr-M 系合金9-11
• 1.1.1 Cu-Cr-M 合金簡(jiǎn)介9-10
• 1.1.2 Cu-Cr 與 Cu-Cr-Zr 合金10-11
• 1.2 Cu-Cr-M 合金的連鑄工藝11-15
• 1.2.1 合金的熔煉11-12
• 1.2.2 合金的半連續(xù)鑄造12-14
• 1.2.3 鑄錠中常見(jiàn)缺陷14-15
• 1.3 連續(xù)鑄造的數(shù)值模擬15-17
• 1.3.1 數(shù)值模擬方法15-16
• 1.3.2 連鑄數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本課題內(nèi)容、目的與意義17-18
• 第2章 結(jié)晶器內(nèi)合金凝固的物理過(guò)程18-26
• 2.1 合金凝固溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.1.1 熱傳遞的基本方式18
• 2.1.2 導(dǎo)熱方程與邊界條件18-19
• 2.2 合金凝固過(guò)程中的應(yīng)力19-22
• 2.2.1 凝固過(guò)程中應(yīng)力的形成19-20
• 2.2.2 熱彈塑性模型20-22
• 2.3 計(jì)算流體力學(xué)基本理論22-26
• 2.3.1 粘性流體流動(dòng)的基本方程22-23
• 2.3.2 k-ε雙方程紊流模型23-24
• 2.3.3 SIMPLE 算法24-26
• 第3章 鑄錠的溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力場(chǎng)模擬26-38
• 3.1 數(shù)學(xué)模型的建立26-28
• 3.1.1 物理模型26-27
• 3.1.2 控制方程27-28
• 3.1.3 初始條件與邊界條件28
• 3.2 材料物性參數(shù)28-30
• 3.3 模擬結(jié)果及驗(yàn)證30-32
• 3.3.1 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果30-31
• 3.3.2 應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果31-32
• 3.4 分析與討論32-38
• 3.4.1 鑄錠應(yīng)力場(chǎng)的分析32-33
• 3.4.2 鑄錠熱裂紋缺陷的產(chǎn)生33-35
• 3.4.3 不同連鑄工藝的影響35-38
• 第4章 連鑄結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)模擬38-50
• 4.1 數(shù)學(xué)模型的建立38-42
• 4.1.1 結(jié)晶器物理模型38-39
• 4.1.2 控制方程39-41
• 4.1.3 初始條件與邊界條件41-42
• 4.2 模擬結(jié)果及驗(yàn)證42-45
• 4.2.1 模擬方案42
• 4.2.2 模擬結(jié)果42-45
• 4.3 分析與討論45-50
• 4.3.1 結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)的分析45-46
• 4.3.2 鑄錠氣孔與夾雜缺陷46-47
• 4.3.3 不同連鑄工藝的影響47-50
• 第5章 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 在學(xué)研究成果55-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 包燕平,張濤,蔣偉,徐保美;板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)的三維數(shù)學(xué)模型[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

2 姚曼;詹慧英;王旭東;郭亮亮;尹合壁;劉曉;于艷;;圓坯連鑄結(jié)晶器溫度場(chǎng)模擬與坯殼厚度預(yù)測(cè)[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年11期

3 ;Simulation of the continuous casting process in a mold of free-cutting steel 38MnVS based on a MiLE method[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2011年05期

4 馮晶;陳敬超;于杰;肖冰;李強(qiáng);周曉龍;;快速凝固法制備過(guò)飽和CuCr合金時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)[J];稀有金屬材料與工程;2009年02期

5 曲利峰;辛文彤;吳永勝;李志尊;;銅及銅合金焊接研究現(xiàn)狀和手工自蔓延焊接銅問(wèn)題探討[J];電焊機(jī);2011年03期

6 鄭賢淑,金俊澤,李治;厚大鑄件熱裂紋預(yù)測(cè)方法研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2000年02期

7 張富強(qiáng),王軍,梁祥遠(yuǎn);中薄板坯高拉速連鑄結(jié)晶器平均熱流研究[J];鋼鐵;2002年12期

8 王章嶺;董方;王皓;段云波;;連鑄結(jié)晶器內(nèi)熱-力耦合數(shù)值模擬及研究[J];內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

9 Ya-jun Su;Xin-hua Liu;Yong-fu Wu;Hai-you Huang;Jian-xin Xie;;Numerical simulation of temperature field in horizontal core-filling continuous casting for copper cladding aluminum rods[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2013年07期

10 岳強(qiáng);周俐;王建軍;;雙條橫穩(wěn)電磁制動(dòng)板坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)與傳熱及凝固耦合的數(shù)值模擬[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);2011年02期

本文編號(hào)：1049458