大型扁钢锭定向凝固过程的数学物理模拟

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1、鞍山科技大学硕士论文摘要摘要定向凝固技术是一种适用于大型扁钢锭工业化生产的方法。本论文采用数值模拟和物理模型实验相结合的方法，研究了不同冷却强度和工艺条件对钢锭定向凝固进程的影响。针对宝钢拟生产的59t大型扁钢锭，本文通过分析定向凝固过程的传热机制，建立了钢锭定向凝固传热数学模型，并在商业软件CFX4．4平台上进行了不同冷却条件仿真计算。研究结果表明不同换热系数对钢锭底部放出的热流及凝固速度影响不大。冷却强度越大两相区越窄，越有利于柱状晶生长。根据相似原理指导下的模型研究方法，用硫代硫酸钠代替钢液模拟了钢锭的定向凝固过程，观察了

2、柱状晶的生长情况。研究结果揭示了采用定向凝固方法生产钢锭的凝固传热规律，发现对于大型扁钢锭的柱状晶生长高度最大高度可达到700mnl，这个结果对实际生产具有指导意义。关键词：定向凝固，大型扁钢锭，数值模拟，相似实验鞍山科技大学硕士论文AbstractTheunidirectionalsolidificationtechnologyisaproducingmethodofcastinglarge—sizedingotsinindustry．Bycombiningnumericalsimulationwithphysicalmode

3、lexperiment，theinfluencesofdifferentcoolingintensityandprocessconditionsonprogressofunidirectionalsolidificationwereinvestigated．Aimingatalarge—sizedingotabout59tonsinBaoSteel，amodelconcemingheattransferinunidirectionalsolidificationwasemployedbyanalyzingtheheattrans

4、fermechanisminunidirectionalsolidificationprogress，andcalculationsregardingdifferentcoolingconditionswereconductedonCFX4．4，acommercialCFDsoftware．Theinvestigationindicatedthechangeofheatfluxandsolidificationspeedwasnotobviousunderdifferentheatexchangecoefficient．Theh

5、i【gherofcoolingintensitythewiderofmushyzoon，itisadvantagetOthegrowthofcolumncrystal．Inaphysicalmodeldesignedbyusingsimilitudetheory,theunidirectionalsolidificationprogressweresimulatedbyusingNa2S203．5H20insteadofsolidifyingsteel，andthegrowthofcolumncrystalswasobserve

6、d．Theinvestigationrevealedtherolesofheattransferandsolidificationonproducingsteelingotsbyunidirectionalsolidification．TheexperimentresultsindicatedtheheightofcolumncrystalcouldgrowuptO700nlnl．Theresultcouldbeconsideredasaguidanceofcastingproduction．Keywords-Unidirect

7、ionalsolidification，Large—sizedingot，Numericalsimulation，SimilitudeexperimentⅡ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鞍山科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：王巍厶上日期：丝i；!!哆关于论文使用授权的说明本

8、人完全了解鞍山科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)鞍山科技大学硬圭论文第一章绪论第一章绪论1．