目前,連鑄發(fā)展的重要方向之一就是特厚板坯連鑄,與常規(guī)板坯相比較,特厚板坯工藝具有拉速低、凝固潛熱大、液穴長等特點(diǎn),因此容易導(dǎo)致各種各樣的鑄造缺陷。在改進(jìn)特厚板坯的生產(chǎn)方面諸多國內(nèi)外學(xué)者真在進(jìn)行研究。本文對特厚板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)、傳熱進(jìn)行了模擬仿真,主要的研究工作如下所述:（1）建立了特厚板坯結(jié)晶器流動(dòng)、傳熱耦合數(shù)學(xué)模型。為了準(zhǔn)確地計(jì)算結(jié)晶器內(nèi)的熱量傳輸情況提供了邊界條件,針對特厚板坯斷面尺寸大的特點(diǎn),利用FLUENT軟件中的用戶自定義程序（UDF）寫入適用于特厚板坯連鑄結(jié)晶器的熱流密度公式。（2）建立2200×400 mm特厚板坯連鑄結(jié)晶器數(shù)值計(jì)算模型;通過FLUENT軟件對結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場分布規(guī)律;模擬并分析了水口浸入深度、過熱度和拉坯速度對結(jié)晶器內(nèi)出口窄面坯殼厚度、高溫區(qū)分布、流股沖擊和自由液面流速及湍動(dòng)能的影響,結(jié)果表明,當(dāng)過熱度為20K、浸入深度為140 mm、拉坯速度為0.5 m/min左右時(shí),結(jié)晶器內(nèi)的流場和溫度場較為合理。（3）采用水力學(xué)模擬方法,對結(jié)晶器進(jìn)行物理模擬。根據(jù)相似原理,建立1:0.55的物理模型。通過測量和分... 

【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

結(jié)晶器內(nèi)熱量傳輸方式

為了在模擬時(shí)減少不必要的計(jì)算，建模時(shí)截取結(jié)晶器的四分之一作為模型。由于本論文不計(jì)算二冷區(qū)，考慮到鋼液沖擊到達(dá)結(jié)晶器底部時(shí)會(huì)產(chǎn)生過大的向上回旋，與實(shí)際生產(chǎn)不符，所以將結(jié)晶器模型的高度畫成 1500mm。結(jié)晶器模型示意圖和網(wǎng)格劃分示意圖如圖 3.1、3.2。通過查閱，網(wǎng)格采用六面體對于計(jì)算結(jié)果更有優(yōu)勢。由于本論文中結(jié)晶器水口處的模型形狀過于復(fù)雜，所以該處采用四面體生成網(wǎng)格。結(jié)晶器部分由于形狀并不復(fù)雜，可采用六面體。四面體相比較于六面體，適用性更強(qiáng)但計(jì)算量大；六面體在復(fù)雜區(qū)域不容易生成，但網(wǎng)格質(zhì)量相對更高[47]。由于計(jì)算結(jié)果主要集中在結(jié)晶器的上部，在建模時(shí)使用 Gambit 將其上部網(wǎng)格處理成高密度，網(wǎng)格大小為 1 mm。模型沿鑄造方向網(wǎng)格按一定比例擴(kuò)大，在結(jié)晶器底部即 1500mm 處的網(wǎng)格大小為 20 mm。浸入式水口處由于形狀過于復(fù)雜，為確保準(zhǔn)確，建模時(shí)網(wǎng)格采用四面體，大小為 0.5 mm。因此模型共同采用六面體和四面體的網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格數(shù)量在 1900000 個(gè)左右，且 skewness 的最大值低于 0.55，網(wǎng)格質(zhì)量較好。

為了在模擬時(shí)減少不必要的計(jì)算，建模時(shí)截取結(jié)晶器的四分之一作為模型。由于本論文不計(jì)算二冷區(qū)，考慮到鋼液沖擊到達(dá)結(jié)晶器底部時(shí)會(huì)產(chǎn)生過大的向上回旋，與實(shí)際生產(chǎn)不符，所以將結(jié)晶器模型的高度畫成 1500mm。結(jié)晶器模型示意圖和網(wǎng)格劃分示意圖如圖 3.1、3.2。通過查閱，網(wǎng)格采用六面體對于計(jì)算結(jié)果更有優(yōu)勢。由于本論文中結(jié)晶器水口處的模型形狀過于復(fù)雜，所以該處采用四面體生成網(wǎng)格。結(jié)晶器部分由于形狀并不復(fù)雜，可采用六面體。四面體相比較于六面體，適用性更強(qiáng)但計(jì)算量大；六面體在復(fù)雜區(qū)域不容易生成，但網(wǎng)格質(zhì)量相對更高[47]。由于計(jì)算結(jié)果主要集中在結(jié)晶器的上部，在建模時(shí)使用 Gambit 將其上部網(wǎng)格處理成高密度，網(wǎng)格大小為 1 mm。模型沿鑄造方向網(wǎng)格按一定比例擴(kuò)大，在結(jié)晶器底部即 1500mm 處的網(wǎng)格大小為 20 mm。浸入式水口處由于形狀過于復(fù)雜，為確保準(zhǔn)確，建模時(shí)網(wǎng)格采用四面體，大小為 0.5 mm。因此模型共同采用六面體和四面體的網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格數(shù)量在 1900000 個(gè)左右，且 skewness 的最大值低于 0.55，網(wǎng)格質(zhì)量較好。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[3]鞍鋼R9300板坯連鑄機(jī)連續(xù)彎曲、矯直優(yōu)化研究[D]. 張鳳心.東北大學(xué) 2010
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[6]7050鋁合金大圓錠半連鑄凝固過程數(shù)值模擬及裂紋傾向性分析[D]. 馬維策.中南大學(xué) 2008
[7]寶鋼特厚板用新錠型及相關(guān)工藝的研究[D]. 蔡得祥.上海交通大學(xué) 2007
[8]連續(xù)鑄鋼結(jié)晶器溫度場的實(shí)驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬[D]. 沙明紅.大連理工大學(xué) 2005



本文編號：3264525