【摘要】：特厚大斷面連鑄坯的生產(chǎn)目前仍是業(yè)界的難題。通過數(shù)值模擬的方法，分析半連鑄過程的凝固組織形貌及不同工藝情況對凝固組織的影響，是開發(fā)1600mm×500mm的立式大斷面半連鑄機的必要手段。 本文根據(jù)立式半連鑄的特點及鋼液凝固的復(fù)雜過程，建立了有限元(FiniteElement)和元胞自動機法(Cellular Automaton)相結(jié)合的CA-FE模型。以斷面尺寸為1600mm×500mm的H13鋼為研究對象，基于有限元軟件ProCAST建立了的鑄坯的物理模型。通過邊界條件和參數(shù)設(shè)置，模擬了立式半連鑄過程的拉坯、凝固過程及凝固微觀組織，得到了不同時刻的溫度、凝固坯殼、凝固組織的特點，并從過熱度、拉坯速度、二冷段冷卻強度等方面模擬分析了不同工藝條件對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、凝固場和凝固微觀組織；隨著過熱度的增加，晶粒平均尺寸增大，等軸晶比例增大，經(jīng)分析，應(yīng)選擇較低的過熱度來進行澆注；拉坯速度對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 三類連鑄機結(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，形成一層非常堅固的凝固殼層，，待結(jié)一定水平液面高度時，鑄錠機上的牽引機構(gòu)就帶動底部引錠板速度連續(xù)、均勻地沿著垂直方向向下移動，新的鋼液也要繼續(xù)凝固的坯殼被拉出，慢慢離開結(jié)晶器時，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，鑄造完成，剪切并卸下鑄坯，鑄造機底部引錠板回到初次，再第二次澆鑄[7]。半連續(xù)鑄造工藝過程見圖 1.2。

圖 1.2 半連續(xù)鑄造工藝過程半連續(xù)鑄造屬于一種連續(xù)鑄造，其與連續(xù)鑄造的差別在于，前者鑄坯長度 5-15m，后者鑄坯原則上可以任意長。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。半連續(xù)鑄造過程是通過專用導(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程中了金屬飛濺，同時盡量避免了夾雜物的進入；由于連續(xù)且穩(wěn)定的注入鋼液，因此可較低的過熱度進行澆注，有效防止了熔體過熱，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，有助于提高鑄坯機械性能連續(xù)鑄造的生產(chǎn)特點使其成為了一種高機械化強度、少浪費、低投資、高收生產(chǎn)模式[8]。.3 鑄坯凝固過程計算機模擬的發(fā)展概況金屬的凝固是一個由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的非常復(fù)雜的相變過程，這一過
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG249.7

【參考文獻】

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本文編號：2710435