宽厚板坯连铸结晶器锥度研究

摘要

随着连铸技术的不断进步,当今对宽厚板连铸坯的质量要求也越来越高,而在提高铸坯质量的各种努力中,作为铸坯初生坯壳产生地方的结晶器,自然受到了人们越来越多的关注,而结晶器的锥度又在其中扮演了一个非常关键的角色。
　　本文结合国内某钢厂宽厚板坯连铸机的设备及工艺参数,建立了宽厚板坯连铸过程的二维非稳态传热及铸坯收缩的数学模型。利用大型有限元商业软件ANSYS,对铸坯在结晶器内的凝固过程进行数值模拟计算。计算了不同拉速、过热度和铸坯厚度下,铸坯在结晶器内凝固过程中的温度分布、坯壳生长、应力、应变及收缩的情况,在此基础上设计了不同工艺参数下的结晶器最佳锥度。通过与现场数据的对比,计算结果比较准确,表明本文建立的计算模型具备一定的实用价值。
　　计算结果表明:拉速对铸坯在结晶器内的温度变化影响较大。拉速提高,铸坯在出结晶器时温度升高,坯壳减薄,收缩减小。并且拉速对铸坯应力、应变影响也较大。过热度及板坯厚度变化对铸坯在结晶器内的温度变化影响不大,过热度从20℃升高到30℃时,铸坯出结晶器时的温度会有一定程度的升高,坯壳减薄,对铸坯应力、应变及收缩影响也较小,且对应力的影响大于应变。板坯厚度从200mm增到300mm时,铸坯出结晶器时的温度变化不大,对铸坯应力、应变及收缩影响也较小。
　　在铸坯凝固收缩的基础上,设计了合理的结晶器锥度。研究表明:总体来说,拉速对结晶器锥度的影响较大,较大的拉速,需要较小的锥度,较小的拉速,需要较大的锥度。结晶器上部需要较大的锥度,下部需要较小的锥度,且不同拉速下,结晶器上部弯月面附近锥度的变化幅度要大于结晶器下部锥度的变化幅度。过热度及板坯厚度变化对结晶器锥度影响较小。

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引言

1文献综述

1.1连续铸钢技术的发展历程和现状

1.2宽厚板坯连铸的发展历程和现状

1.3连铸过程常见的铸坯质量缺陷及控制措施

1.4连铸结晶器及其锥度分析

1.5选题背景及研究方法和内容

2宽厚板坯连铸传热过程及铸坯收缩数学模型的建立

2.1连铸凝固传热数学模型的建立

2.2结晶器内铸坯收缩的数学模型的建立

2.3数学模型的求解

3铸坯在凝固过程中的温度分布

3.1典型拉速、铸坯尺寸和过热度下铸坯的温度分布

3.2拉速对铸坯温度分布的影响

3.3过热度对铸坯温度分布的影响

3.4板坯厚度对铸坯温度分布的影响

3.5铸坯坯壳的生长

3.6本章小结

4铸坯在结晶器内的应力分布及坯壳收缩

4.1典型拉速、尺寸及过热度下铸坯的应力分布和坯壳收缩

4.2拉速对铸坯应力、应变及坯壳收缩的影响

4.3过热度对铸坯应力、应变及坯壳收缩的影响

4.4板坯厚度对铸坯应力、应变及坯壳收缩的影响

4.5本章小结

5不同工艺条件下结晶器的最佳锥度

5.1不同拉速下结晶器窄面的最佳锥度

5.2不同过热度下结晶器窄面的最佳锥度

5.3不同板坯厚度下结晶器窄面的最佳锥度

5.4铸坯角部和窄面中心锥度比较

5.5本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢