喷射成形锭坯生长与传热过程的数理模拟

摘要

在喷射成形制备锭坯过程中,锭坯的形状变化影响着温度的分布,而锭坯温度的分布在某种程度上影响着锭坯内部疏松和裂纹等的形成.本文建立了喷射成形锭坯生长和凝固传热的耦合模型.在计算锭坯动态生长过程中,考虑了起始阶段中间包充型到目标液位的时间和浇铸末期中间包液位下降的时间,通过引入钢液流量变化系数表征中间包内钢水液位引起流出导液管金属流量的变化,从而更加精确地模拟出初始和结束过程中锭坯的生长过程;在计算温度场的过程中通过跟踪每一个时间步长锭坯的外形建立计算区域,在该时间步长计算收敛后,将该时间步长的计算结果作为下一个时间步的初始值,如此不断耦合外形和温度,从而能够实时反映出锭坯动态生长过程中的凝固传热变化.此外,利用红外测温仪对锭坯顶部中心位置的温度进行了实时测量,通过将模拟结果与试验结果比较,两者吻合较好.