隨著連鑄技術的發(fā)展,如何有效地提高連鑄坯的質(zhì)量已成為連鑄生產(chǎn)研究的主要方向。連鑄坯微觀凝固組織對鋼的機械性能和加工性能影響很大,因此對連鑄坯微觀凝固組織進行數(shù)值模擬是非常有意義的。本文以某鋼廠斷面直徑為250mm的連鑄圓坯為研究對象,采用有限差分法建立宏觀溫度場模型,運用元胞自動機法建立微觀凝固組織模型。采用Matlab軟件對上述模型進行Q345鋼連鑄坯微觀組織的仿真模擬。本文根據(jù)相關的文獻資料對物性參數(shù)以及形核參數(shù)進行修正。將相關的參數(shù)帶入程序進行計算,得到了清晰的凝固組織結構。取得某鋼廠的Q345鋼連鑄坯樣品,對試樣進行腐蝕,在光學顯微鏡下進行金相分析,與相應的模擬結果進行對比,模擬結果的圖像形貌與金相實驗結果較為接近。因此,該模型能夠較好的反映出晶粒的形態(tài)與大小。模擬結果非常清楚的顯示了等軸晶、柱狀晶的分布位置,以及在不同平均形核過冷度下的等軸晶率變化的規(guī)律,并分析了澆注溫度、冷卻強度和拉速對等軸晶率的影響。研究結果表明,隨著平均形核過冷度的下降,等軸晶的占有率變大。晶粒尺寸隨著平均形核過冷度的下降而減小。晶粒尺寸隨澆注溫度的降低而減小,隨著冷卻強度的降低而減小。冷卻強度增強會使等...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究意義
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 數(shù)學模型及模擬方法
    2.1 形核模型
        2.1.1 瞬時形核模型
        2.1.2 連續(xù)形核模型
    2.2 晶粒長大模型
        2.2.1 LGK模型
        2.2.2 KGT模型
    2.3 微觀組織模擬方法的發(fā)展
        2.3.1 確定性方法
        2.3.2 相場法
        2.3.3 隨機性方法
    2.4 本章小結
第3章 連鑄坯凝固組織形成的數(shù)學模型
    3.1 圓坯宏觀溫度場模型
        3.1.1 建立圓坯傳熱模型的假設條件
        3.1.2 圓坯傳熱方程的建立
        3.1.3 初始條件與邊界條件
        3.1.4 傳熱偏微分方程離散
    3.2 微觀組織形成的相關模型
        3.2.1 微觀元胞的溫度計算
        3.2.2 形核模型
        3.2.3 生長模型
        3.2.4 元胞固相率的計算
        3.2.5 轉變規(guī)則
    3.3 模型參數(shù)選取
        3.3.1 工藝參數(shù)
        3.3.2 物性參數(shù)
        3.3.3 形核參數(shù)
        3.3.4 動力學參數(shù)
    3.4 本章小結
第4章 程序的實現(xiàn)與可視化
    4.1 程序的實現(xiàn)
    4.2 計算結果的可視化
    4.3 晶粒尺寸的計算
    4.4 本章小結
第5章 模型驗證與模擬結果分析
    5.1 模型驗證
        5.1.1 溫度場的驗證
        5.1.2 枝晶組織顯示方法
        5.1.3 枝晶顯示實驗與驗證
    5.2 平均形核過冷度的作用
    5.3 連鑄工藝參數(shù)影響
        5.3.1 澆注溫度對凝固組織的影響
        5.3.2 冷卻強度對凝固組織的影響
        5.3.3 拉速對凝固組織的影響
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：4039052