双辊薄带连铸过程的数值模拟研究

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1、摘要自从1857年HenryBessemer申请了双辊薄带连铸的相关专利以来，带钢双辊连铸就一直是一个梦想。尽管在近二十年罩薄带连铸技术取得了很大进展，但要达到工业规模生产的要求，进入商业化应用阶段．还有许多问题需要解决。本文以双辊薄带连铸凝固过程为研究对象，通过实验与数值模拟相结合的方法，探讨不同工艺因素对凝固进程的影响，预测双辊薄带连铸过程的凝固缺陷，分析缩孔产生机理。本文根据铸带二次枝晶间距反算了熔池／铸辊平均界面换热系数，又采用实验方法，研究钢水与结晶器接触时的初期凝固行为，测得熔池／铸辊之间的界面换热系数，为数值模拟提供准确的边界条件。然后，建立双辊薄带连铸凝固过程数学模型

2、和缩孔预测数学模型，开发了一套数值模拟软件，分析了浇注温度、接触角、拉坯速度、带厚等工艺参数对温度场和凝固末端位置的影响，研究了界面换热边界对凝固进程的影响，模拟了结晶辊条件和工艺参数对缩孔形成的影响。研究结果表明，随着浇注温度的增加，凝固末端位置降低：随着接触角的增大，凝固末端位置上升；随着拉坯速度增大，凝固末端位置降低；随着带厚的增加，凝固末端位置降低。其中拉坯速度是最重要的控制工艺参数。界面换热在双辊薄带连铸过程扮演重要角色。缩孔形成的原因在于坯壳凝固前沿不均匀。建立了控制凝固末端位置在吻合点附近的工艺云图和控制缩孔产生的工艺云图，上述云图对生产优质薄带具有重要指导意义。关键词

3、：薄带连铸；双辊；界面换热；缩孔；数值模拟AbstractT丽n—roUcastingofsteelshasbeenadreamforsteelproducerssinceSirHenryBessemer’patentrelatedtotwin—rollcastingissuedinl857。Forthepastdecadeorso．manyprojectsandcollaborativeeffortshavebeeninitiatedpracticallyworldwide，howevernonehasbeenrunatafullcommerciallevelforextended

4、periods．Consequently,twin—rollstripcastingprocessisinvestigatedinthispaper．Withthehelpofthesolidificationsimulationexperimentsandtheself-developednumericalsimulationsoftware，theeffectsofdifferentprocessfactorsonsolidificationprocessiSexamined，solidificationdefectsintwinrollstripcastingiSpredict

5、ed，andthemechanismofporosityformationiSanalyzed．Inthispaper，averageinterracialheattransfercoefficientisinducedaccordingtosecondaryalTnspacing．Melt／substrateexperimentshavebeencarriedouttoinvestigatetheinitialsolidificationperiodandevaluatethemelt／substrateinterfacialheattransfercoefficient．Thus

6、，ailappropriateborderconditionforsimulationiSprovided．Then，amathematicalmodelforsolidificationprocessandporositypredictionintwinrollstripcastingispresentedandacomputersoftwarepackageisdeveloped．Usingthesoftware，thetemperaturefieldandsolidificationendlocationiSanalyzedundertheinfluenceofprocessp

7、arameterssuchascastingtemperature，contactangle，castingspeedandstripthickness，theeffectsofinterfacialheattransfercoefficientonsolidificationprocessisinvestigated，androllconditionsandprocessfactorshowtOinfluenceporosityformationisre