圆坯连铸结晶器锥度的研究

摘要

连铸技术是现代炼钢生产过程中重要的成型技术，而结晶器是连铸机的心脏，在连铸过程中，提高连铸机的产量，改善铸坯的质量，延长结晶器的寿命，结晶器锥度都起着决定性的作用。多年来人们一直在开发许多数学模型来研究结晶器，但是很少有把结晶器的锥度曲线计算出来，所以开发能够正确反映结晶器锥度的数学模型很有意义。 本文对圆坯Ф180，Ф230，Ф350在结晶器的凝固过程中进行数值模拟研究；在准确计算铸坯温度场分布情况的基础上，充分的考虑了铸坯材料物性参数与温度相关的情况，建立了铸坯热应力的模型。模拟了圆坯Ф180，Ф230，Ф350在凝固过程中铸坯不同拉速、不同钢种的温度场，铸坯坯壳生长、收缩规律。模拟结果表明，拉速越大，铸坯在结晶器里面坯壳厚度越薄，铸坯的收缩越小，铸坯在结晶器出口的表面温度越大；拉速越小，结果则相反。模拟结果还表明，相同规格的低碳钢铸坯在结晶器的出口温度，坯壳厚度，收缩量比中碳钢的要大。 本文对圆坯Ф180，Ф230，Ф350的结晶器铜管在工作状态中进行数值模拟研究；在准确计算结晶器温度场分布情况的基础上，充分的考虑了结晶器的受力状况及材料物性参数与温度相关的情况，建立了结晶器热应力的模型。模拟结果表明拉速越大，结晶器冷面、热面的温度场越高，结晶器的位移量越大；拉速越小，结果则相反。相同拉速、相同坯型的低碳钢铜管的位移量、温度比中碳钢的要低。 最后本文结合铸坯和结晶器的模拟计算得出结晶器理想的锥度曲线，并得出不同拉速和钢种对结晶器锥度的影响规律。结果表明，结晶器的最优锥度为多锥度的抛物线曲线，铸坯的拉速越大，结晶器的总锥度越小。中碳钢结晶器的总锥度要比低碳钢的要大。

目录

文摘

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引 言

1文献综述

1.1国内外连铸技术的发展

1.1.1国外连铸技术的发展

1.1.2国内连铸技术的发展

1.2结晶器的传热

1.2.1结晶器的作用

1.2.2结晶器内坯壳的形成

1.2.3结晶器的传热机理

1.2.4影响结晶器传热的因素

1.3结晶器的定义及设计机理

1.4国内外结晶器锥度的研究现状

1.4.1结晶器锥度的数学计算与设计

1.4.2结晶器锥度的数值模拟设计

1.5研究的背景和主要内容

2圆坯连铸过程中凝固传热-应力、结晶器传热-应力数学模型的建立

2.1圆坯连铸过程中凝固传热-应力数学模型的建立

2.1.1初始条件和边界条件

2.1.2铸坯参数的处理

2.1.3热力耦合模型的数学描述

2.1.4高温下钢的力学性能参数处理

2.2结晶器传热-应力模型的建立

2.2.1结晶器模型及模型简化

2.2.2模型的初始条件和边界条件

2.2.3结晶器的计算参数

2.2.4热应力模型的建立

3 铸坯在结晶器内凝固过程中的温度场、坯壳生长规律和收缩量

3.1拉速对铸坯表面温度场、坯壳生长规律、铸坯的收缩量的影响

3.1.1拉速对铸坯表面温度场的影响

3.1.2拉速对铸坯坯壳的生长规律的影响

3.1.3拉速对铸坯的收缩规律的影响

3.2钢种对铸坯表面温度场、坯壳生长规律、铸坯的收缩量的影响

3.2.1钢种对铸坯表面温度场的影响

3.2.2钢种对坯壳的生长规律的影响

3.2.3钢种对铸坯的收缩规律的影响

3.3低碳钢典型拉速下铸坯的收缩量

4.结晶器在工作状态中的温度场和位移量

4.1低碳钢典型拉速下结晶器的温度场和位移量

4.1.1低碳钢典型拉速下结晶器的温度场

4.1.2低碳钢典型拉速下结晶器的位移量

4.1.3低碳钢典型拉速下结晶器变形对结晶器锥度的影响计算

4.2拉速对结晶器温度场、位移量的影响

4.2.1拉速对结晶器热面温度场的影响

4.2.2拉速对结晶器冷面温度场的影响

4.2.3拉速对结晶器热面位移量的影响

4.3含碳量对结晶器温度场、位移量的影响

4.3.1含碳量对结晶器温度场热面的影响

4.3.2含碳量对结晶器温度场冷面的影响

4.3.3含碳量对结晶器热面位移量的影响

5.结晶器的锥度计算

5.1低碳钢典型拉速结晶器的锥度曲线

5.2拉速对结晶器锥度的影响

5.3钢种对结晶器锥度的影响

5.4考虑结晶器变形和不考虑结晶器变形的锥度比较

5.5包钢圆坯结晶器铜管的锥度曲线

结 论

参考文献

在学研究成果

致 谢