连铸板坯凝固与变形的研究

摘要

连铸坯在生产过程中的凝固与变形与铸坯质量密切相关。因此，研究铸坯的凝固与变形，探索各种连铸工艺参数对铸坯的坯壳凝固生长及温度、应力、应变分布的影响规律，对制定合理的冷却制度，调整和优化各项工艺参数，提高板坯质量有重要意义。
　　本文在总结前人的研究成果的基础上，结合生产的实际，以传热学及弹塑性理论为基础建立了铸坯凝固传热数学模型及热-力耦合数学模型；以大型有限元软件ANSYS为主要工具，对板坯连铸凝固过程鼓肚变形进行了模拟研究。
　　在铸坯的温度场及凝固分析中，采用能够如实考虑二冷区各段不同散热方式的FCA法，建立了基本符合生产实际的、便于应用的铸坯凝固计算模型。以此模型为基础研究并分析了不同工艺参数对铸坯表面温度及坯壳的生长的影响，提出了降低铸坯表面温度、减少表面应力、改善铸坯质量的措施。
　　采用弹塑性材料模型，研究了工艺参数对结晶器中铸坯应力分布的影响。研究表明，铸坯角部应力值大于中心，拉速增大，应力值减小。
　　分别建立了二维、三维铸坯鼓肚分析模型，研究了不同工艺参数下铸坯鼓肚变形、应力、应变的分布的规律，并对两种模型进行了对比。研究表明：二维仿真模型在鼓肚分析方面具有一定的局限性，它不能反映鼓肚变形沿垂直于铸流方向上的变化规律。
　　本文的研究成果对连铸生产实践具有一定指导意义。

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第1章 绪论

1.1 国内外连铸技术的发展

1.2 连铸板坯凝固过程传热及应力、应变的研究

1.3 课题的研究意义、内容及采用的研究方法

第2章 连铸板坯凝固理论及有限元知识的介绍

2.1 连铸板坯凝固理论

2.2 有限元理论及仿真软件的介绍

2.3 本章小结

第3章 连铸板坯凝固传热数学模型的建立及物性参数的计算

3.1 连铸板坯凝固传热数学模型的建立

3.2 热—力耦合数学模型的建立

3.3 连铸板坯凝固过程初始条件和边界条件的处理

3.4 连铸板坯材料物性参数的计算

3.5 板坯连铸机辊列布置及水量分配的主要参数

3.6 本章小结

第4章 连铸板坯凝固过程模拟的结果处理

4.1 连铸板坯的温度分布

4.2 连铸板坯坯壳的生长情况

4.3 连铸板坯在结晶器内的应力分布及收缩

4.4 本章小结

第5章 连铸板坯鼓肚变形的仿真分析

5.1 连铸板坯二维鼓肚变形的仿真研究

5.2 连铸板坯三维鼓肚变形的研究

5.3 二维模型仿真与三维模型仿真的比较

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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