圆坯连铸结晶器／铸坯温度场与浓度场数值模拟

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1、大连理工大学硕士学位论文圆坯连铸结晶器/铸坯温度场与浓度场数值模拟姓名：詹慧英申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：姚曼;王旭东20061201人近理上大学硕士学位论文摘要铸坯的凝固组织是决定铸坯性能的关键因素，优质铸坯的获得得益于对铸坯凝固过程和凝固组织的控制。在钢的连铸过程中，结晶器内热流和传质状态对连铸工艺操作和铸坯质量有着重要的影响。凝固坯壳和结晶器间的传热传质与漏钢、裂纹以及偏析的形成有着密切的关系，结晶器与铸坯间传热状况的在线检测对优化工艺参数、预防漏钢等具有重要的作用。但由于检测手段的局限性，结晶器内钢液的凝固过程在实际生产中是难于观察到的，这使得单纯靠实

2、验研究和工业试验是不够的，而且也是不经济的。因此针对此种情况，本文建立了连铸结晶器／铸坯的传热数学模型，研究钢水在结晶器中的凝固行为。本文一方面对宝钢现场在线采集的大量圆坯连铸结晶器实测温度、热流数据进行分析研究，寻找其内在的规律，分析各个工艺参数(如拉速、含碳量、电磁搅拌电流、保护渣和浇注温度等)对结晶器温度、热流的影响，为热流作为重要监测参数，应用于连铸生产提供依据。实测数据分析发现：结晶器平均温度、热流随着拉速的增加而逐渐增加，特别是2L层热流影响比较明显；不同含碳量下，拉速对热流的影响程度不同，含碳量越高，热流随拉速增加的越快；结晶器平均温度、热流与高热流区热流平均值随

3、碳含量增大而增大；不同保护渣类型下结晶器平均热流与高热流区周向分布不同；小范围内浇注温度对平均热流的影响程度不大，浇注温度的变化常常与其它参数相匹配，以保持热流的相对稳定。另一方面，在实测数据的基础上，建立圆坯连铸结晶器内铸坯的三维传熟模型，计算圆坯／结晶器的温度场和结晶器内的热流分布，并根据已有的实测数据验证模型的正确性。同时，在准确计算温度场的基础上，建立铸坯凝固过程中的溶质扩散模型，计算铸坯的固相率和浓度场分布，讨论各个工艺参数对铸坯坯壳厚度的影响。模拟计算结果表明：圆坯连铸温度和热流计算结果与实测值符合较好；含碳量越高，铸坯固相率越低，且结晶器周向不同角度处的固相率分布

4、不均匀；碳含量较高的钢种。偏析程度较轻；计算得到的结晶器内坯壳厚度与经验公式符合较好，随拉速、浇注温度和碳含量的提高，坯壳厚度变薄。基于实测数据的模型计算结果能较好地反映实际生产工艺条件下，结晶器内热流与坯壳厚度的不均匀分布情况，为迸一步研究结晶器内传热、坯壳凝固和有效提高铸坯质量、防止漏钢提供一个可行性的工具。关键词：连铸：结晶器；圆坯；热流；温度场；浓度场大连理．L走学硕士学位论文Numericalsimulationofmould／billettemperatureandconcentrationfieldinthecontinuouscastingofroundbill

5、etAbstFactHi曲qualitybilletsareobtainedfromthesuitablecontrolofsolidificationprocessingandstructure，forsolidificationstructureisoneofthekeyfactorsinformingthepropertiesofbillets．Duringtheprocessingofsteelcontinuouscasting，heatfluxandconcentrationdistributioninthemouldandbillethavesignificante

6、ffectsontheprocessingoperationandbillet’Squality．neformationofstickbreakout．crackandsegregationcomesOutduetotheabnormalheatfluxandconcentratonbetweentheshellthicknessandmould，whichmakesitmoreimportanttodetecttheheatfluxinthemould．Forthelimitedmethodsofdetection，inthelocalprocessing，it’snoton

7、lydifficulttoobservetheprocessofsteelsolidificationinthe1110uld．butalSOnoteconomicalandsufficienttodoexperimentstudyandindustrialtrialOnit．So，inthispaper，asimulatemodelhasbeendevelopedforthestudyofsteelsolidificationbehaviorinthemouldofcontinuousca