电渣重熔与圆坯连铸的数值模拟

摘要

本文包括两部分，第一部分是电渣重熔过程中传热及凝固组织的数值模拟，第二部分是圆坯连铸过程温度场、流场及凝固组织的数值模拟。
　　本文第一部分以电渣重熔(ESR)凝固过程为研究对象，应用ProCAST软件模拟钢锭重新凝固过程温度场及钢锭凝固组织的生长情况。电渣重熔开始阶段，主要散热来自底部水冷的强制对流，轴向传热大。随着渣池内的液滴不断滴下，熔池不断上升，结晶器侧面的径向传热比例增大，此时，熔池的深度加深。但当熔池深度达到某一高度时，熔池形状随时间变化不大。底部先产生细晶组织，而后形成竖直方向发展的柱状晶区域，接着产生了一个倒V字形的柱状晶区域。随着渣温的提高，熔池变得深且宽;随着侧壁换热系数的增大，熔池深度变浅;随着重熔速度的减小，熔池深度也逐渐变浅;较低的渣池温度、较大的对流换热系数有利于等轴晶形成，而重熔速度对凝固组织的影响不大。
　　本文第二部分对圆坯连铸过程进行一定简化，而后建立近似的数学物理模型，研究了结晶器内流动、传热及连铸圆坯的凝固组织，并讨论了拉坯速度对结果的影响。单孔直简式浸入式水口钢液竖直向下注入，注流速度逐渐减小。靠近中心的钢液始终向下运动直至最大冲击深度处，而远离中心的钢液运动过程中发生偏移，与结晶器壁接触产生了向上的速度，在结晶器壁处便形成了涡流。由于直筒式没有侧孔，因此回流区涡心位置远离自由液面，并且自由液面处的流速相对较小，新鲜钢液不能及时地流经液面，造成了液面温度变化较大。同时在圆坯连铸过程中，铸坯从表层到中心，经历了细小等轴晶带、柱状晶带和中心等轴晶带三种组织结构。

目录

声明

摘要

第一部分 电渣重熔过程中传热及凝固组织的数值模拟

第1章 绪论

1．1 电渣重熔工艺的起源

1．2 电渣重熔工艺的基本原理

1．3 电渣重熔工艺的特点

1．4 电渣重熔技术的发展

1．5 课题背景与研究内容

第2章 电渣重熔工艺的数学模型

2．1 数值模拟方法

2．2 ProCAST软件简介

2．3 电渣重熔的温度场模拟的数学模型

2．4 电渣重熔凝固组织模拟的数学模型

第3章 电渣重熔工艺的模拟结果及分析

3．1 电渣重熔结晶特点

3．2 参数设置

3．3 电渣重熔温度场分布和凝固组织模拟结果

3．4 工艺参数对电渣重熔过程的影响

第4章 结论

参考文献

第二部分 圆坯连铸过程温度场、流场及凝固组织的数值模拟

第5章 绪论

5．1 连铸技术的发展概况

5．2 连铸技术的优越性

5．3 连铸坯凝固的特点

5．4 圆坯连铸简介

5．5 课题背景与研究内容

第6章 物理模型和数学模型

6．1 圆坯连铸过程的物理模型

6．2 圆坯连铸过程的数学模型

6．3 初始条件和边界条件

第7章 模拟结果与讨论分析

7．1 圆坯结晶器内流场和温度场

7．2 圆坯的凝固组织

第8章 结论

参考文献

致谢