【摘要】：特厚大斷面連鑄坯的生產(chǎn)目前仍是業(yè)界的難題。通過(guò)數(shù)值模擬的方法，分析半連鑄過(guò)程的凝固組織形貌及不同工藝情況對(duì)凝固組織的影響，是開(kāi)發(fā)1600mm×500mm的立式大斷面半連鑄機(jī)的必要手段。 本文根據(jù)立式半連鑄的特點(diǎn)及鋼液凝固的復(fù)雜過(guò)程，建立了有限元(FiniteElement)和元胞自動(dòng)機(jī)法(Cellular Automaton)相結(jié)合的CA-FE模型。以斷面尺寸為1600mm×500mm的H13鋼為研究對(duì)象，基于有限元軟件ProCAST建立了的鑄坯的物理模型。通過(guò)邊界條件和參數(shù)設(shè)置，模擬了立式半連鑄過(guò)程的拉坯、凝固過(guò)程及凝固微觀組織，得到了不同時(shí)刻的溫度、凝固坯殼、凝固組織的特點(diǎn)，并從過(guò)熱度、拉坯速度、二冷段冷卻強(qiáng)度等方面模擬分析了不同工藝條件對(duì)凝固微觀組織的影響。 研究結(jié)果表明，應(yīng)用宏微觀耦合的CA-FE模型可以較好的模擬大斷面立式半連鑄坯的溫度場(chǎng)、凝固場(chǎng)和凝固微觀組織；隨著過(guò)熱度的增加，晶粒平均尺寸增大，等軸晶比例增大，經(jīng)分析，應(yīng)選擇較低的過(guò)熱度來(lái)進(jìn)行澆注；拉坯速度對(duì)凝固組織的影響也較大，較快的拉速可以使得晶粒平均尺寸減小，等軸晶比例增大；改變二冷段各區(qū)冷卻水量后，模擬結(jié)果顯示較弱的二冷段冷卻強(qiáng)度的凝固組織晶粒更小，等軸晶比例更大。
【圖文】：

2圖 1.1 三類(lèi)連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖連續(xù)鑄造是將熔融的金屬液體以一定的澆鑄速度均勻連續(xù)的注—結(jié)晶器中，結(jié)晶器中通有冷卻水，金屬液受到冷卻結(jié)晶器和作用后，迅速結(jié)晶凝固，形成一層非常堅(jiān)固的凝固殼層，，待結(jié)一定水平液面高度時(shí)，鑄錠機(jī)上的牽引機(jī)構(gòu)就帶動(dòng)底部引錠板速度連續(xù)、均勻地沿著垂直方向向下移動(dòng)，新的鋼液也要繼續(xù)凝固的坯殼被拉出，慢慢離開(kāi)結(jié)晶器時(shí)，立刻受到結(jié)晶器下方水的快速直接冷卻，隨著熱量的不斷散出，凝固層不斷向中心全部凝固，這樣不斷注入鋼液，不斷拉出鋼錠，直到拉出的鑄求時(shí)，鑄造完成，剪切并卸下鑄坯，鑄造機(jī)底部引錠板回到初次，再第二次澆鑄[7]。半連續(xù)鑄造工藝過(guò)程見(jiàn)圖 1.2。

圖 1.2 半連續(xù)鑄造工藝過(guò)程半連續(xù)鑄造屬于一種連續(xù)鑄造，其與連續(xù)鑄造的差別在于，前者鑄坯長(zhǎng)度 5-15m，后者鑄坯原則上可以任意長(zhǎng)。半連續(xù)鑄造已普遍應(yīng)用于冶金生產(chǎn)中，于其他鑄造技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)。半連續(xù)鑄造過(guò)程是通過(guò)專(zhuān)用導(dǎo)流工具直接將液體注入通有大量冷卻水的結(jié)晶器中，該方式極大地減少澆注過(guò)程中了金屬飛濺，同時(shí)盡量避免了夾雜物的進(jìn)入；由于連續(xù)且穩(wěn)定的注入鋼液，因此可較低的過(guò)熱度進(jìn)行澆注，有效防止了熔體過(guò)熱，極大地減少了板坯內(nèi)部氣孔孔等諸多缺陷；半連續(xù)鑄造采用了結(jié)晶器和二冷段兩次快速冷卻的方式，冷度極大，鑄造凝固速度較快，使鑄坯的組織致密，有助于提高鑄坯機(jī)械性能連續(xù)鑄造的生產(chǎn)特點(diǎn)使其成為了一種高機(jī)械化強(qiáng)度、少浪費(fèi)、低投資、高收生產(chǎn)模式[8]。.3 鑄坯凝固過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬的發(fā)展概況金屬的凝固是一個(gè)由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的非常復(fù)雜的相變過(guò)程，這一過(guò)
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG249.7

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本文編號(hào)：2710435