连续铸钢结晶器温度场的实验研究及其数值模拟

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1、连续铸荆结品{{}}泓艘场的实验研究擞“数值模拟摘要连续铸造在金属材料生产中占有举足轻重的地位．连铸技术的水平成为衡量钢铁工业现代化程度的重要标志。结晶器是连铸机的“心脏”，连铸技术的发展离不开结晶器技术的发展。铸件凝固过程数值模拟是计算机在铸造生产中应用的最核心内容。数值模拟技术代替部分传统的经验性实验工作．一方面提高生产效率、降低成本和能耗，另一方面减少环境污染．是适应可持续发展战略的研究方向。结晶器的传热和变形影响铸坯的表面及内部质量，而且其使用寿命直接影响铸坯的产量。因此，本文以连铸结晶器的温度场为中心，将实验与数值模拟相结合，展丌了如下研究：设计了模拟结晶器工作过程的动态及静态水流作

2、用下结晶器内壁界面温度分布实验，得到了结晶器内壁边界温度分布规律。建立了结晶器边界等效导热系数模型，使连续铸钢过程中，包括结晶器在内的连铸钢坯温度场的数值模拟能够进行。进行了圆柱拉坯实验，选用低熔点的锡铅台金模拟钢熔体。铸坯直径30ram，拉坯速度3mm／s，冷却水流量O．08m3／h。实验结果与数值模拟结果基本符合，验证了数值模拟软件的可行性。为了系统研究铸件与铸型的边界传热，对普通铸件的凝固进行了测温实验。实验测得了砂型和盒属型冷却条件下，相同材质铸件凝固过程中的边界温度分稚及各自对应的凝固组织。自行编写VC++计算程序，对连铸钢小方坯及其结晶器的温度场进行数值模拟，得到了温度场的分布规律

3、。模拟计算了工艺参数对结晶器温度场的影响，在连铸过程中，拉坯速度、冷却水流量及结晶器壁厚是温度场的主要影响因素。液柱高度、浇注温度对温度场的影响程度较小．关键词：连铸结晶器：温度场：数值模拟连续锌钢耋i!i晶{

4、}}温度场的实验研咒及多e数值模拟AbstractContinuouscastingtechniqueiSveryimportantintheproductionofmetallicmaterial．Thelevelofcontinuouscastingtechniquehasbeenthestandardofmodernizationdegreeofironandsteelindus

5、try．MoldiStheheartofcontinuouscastingmachine．Thecontinuouscastingtechniquedevelopsalongwiththedevelopmentofmoldtechnique．Thenumerica【simulationofselldificationprOcessiSthecoleofapplicationofCOmputerincastproduction．Numericalsimulationinsteadofpartoftheconventionalexperienceexperimentscannotonlyincrc

6、aseproductefficiencyanddecreasecostandenergysources，butalsolessenenvironmentpollutionTheheattransfcrandthel-maldistortionofmoldaffects也esurfaceandinsidequalityofbillets，andtheemploylifeofmoldhaseffectonbilletsyield，Hencethepapermakesthemoldtemperaturefieldtobethecenterandperformsthefollowingresearch

7、integratingthesimulationandexperiments．Experimentsofdynamicandstaticformoldworkingprocessweredesignedandperformed，themeasureresultsindicatesthattheboundarytemperatureofmoldwallalwaysapproachesthatofcooling·waterunderthecooperationofmoltenmetalandcooling—water,Themathematicalmodelofequivalentthermalc

8、onductivitycoefficientwasbuilt．whichmadethenumericalsimulationofbilletincludingmoldpossiblyduringthecontinuouscastingofsteel．TheexperimentsofCOlumncontinuouscastingwereperfelrmed．ThemetaIiSSn—PbAlloy,