結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固行為對鑄坯表面質(zhì)量有直接影響,因此研究結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼凝固行為對提高鑄坯質(zhì)量有重要指導意義。首先基于節(jié)點溫度傳遞法建立矩形坯結(jié)晶器內(nèi)鑄坯三維瞬態(tài)傳熱數(shù)值模型,采用有限元軟件ANSYS模擬得出結(jié)晶器內(nèi)鑄坯三維穩(wěn)態(tài)溫度場。根據(jù)所得的三維溫度場,建立了一種結(jié)晶器內(nèi)鑄坯三維應(yīng)力分析方法。即采用接觸算法實現(xiàn)對坯殼的應(yīng)力分布研究,模擬鑄坯的實際運動過程,分析運動過程中鑄坯三維變形過程。最后研究了不同工藝參數(shù)對鑄坯凝固行為的影響。結(jié)果表明,采用接觸算法,通過ANSYS建立了三維凝固熱力耦合模型,實現(xiàn)了對結(jié)晶器內(nèi)坯殼凝固行為的三維變形過程分析。通過節(jié)點溫度傳遞法得出矩形坯三維穩(wěn)態(tài)溫度場分布。結(jié)晶器出口角部表面區(qū)域溫度最低為880℃,寬面中心與窄面中心分別為1239℃、1236℃。寬面坯殼厚度達到約10.7mm,窄面坯殼厚度達到約11.2mm。表層坯殼表現(xiàn)為拉應(yīng)力狀態(tài),內(nèi)部坯殼表現(xiàn)為壓力應(yīng)力狀態(tài)。每段坯殼應(yīng)力最大值均出現(xiàn)在下層角部區(qū)域。鑄坯向下運動過程中,角部區(qū)域節(jié)點應(yīng)力率先增加且增大速度很快。在結(jié)晶器出口位置,由于角部溫度低,第一主應(yīng)力值達到82.8 Mpa,等效應(yīng)力為59.5 Mpa... 

【文章來源】：華北理工大學河北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

結(jié)晶器內(nèi)傳熱系統(tǒng)分析

圖 2 鋼的凝固組織Fig.2 The structure of steel坯在凝固終了點之前，凝固前沿液相凝固終了點的垂直高度有好幾米，鋼力的增加。鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)運動過程中受到的作用兩相區(qū)分布如圖 3 所示。丁浩等人[3]相區(qū)，液態(tài)金屬可以在還未形成連續(xù)可補縮區(qū)，隨著枝晶長大形成了連續(xù)的收縮通道，液態(tài)鋼水可以完成補縮降低；不可補縮區(qū)，鑄坯繼續(xù)冷卻，被堵塞，鋼液難以流動，固態(tài)坯殼收

圖 4 有限元模型Fig.4 The model of finite element由于鑄坯表層，尤其是角部溫度梯度很大，對鑄坯有限元模型采用漸變網(wǎng)格劃分，由鑄坯中心到表層的網(wǎng)格尺寸越來越小。橫向上步長比率為 4，寬面最小網(wǎng)格為 3mm；窄面最小 2mm。縱向上設(shè)置為均勻網(wǎng)格,長度 20mm，共 40 層。模型有限元網(wǎng)格劃分如圖 5 所示。中心

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3259442