空心钢锭凝固过程的温度场模拟.pdf

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1、分类号:_IG244密级:泣开UDC�单位代码:11035^rmmff珞大fSHENYANGUNIVERSITY巨

2、硕士芽位论文isncsrfWusaa«#««a].isauK

3、bsanajuassssaa(•saa^aaacs^•'••"•aa^sasaaiai^论文题目空心钢锭凝固过程的温度场模拟130852040130作者：_李昊专业(领域）：材料工程；.-0!506月59日独创性说明本人郑重声明：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

4、文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。签名:曰期:：匕、关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳大学有关保留、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循此规定）签名：44导师签名：日期：’^AMaster’sThesisinMateria

5、lsEngineeringTemperatureFieldSimulationofHollowIngotSolidificationProcessCandidate:LiHaoSupervisor：ProfessorZhuLijuanSchoolofMechanicalEngineeringShenyangUniversityJune19,2015摘要近些年我国大力提倡节能减排，可持续发展战略，空心钢锭的应用也得到了全方位的关注。相比实心钢锭而言，空心钢锭省去了墩粗、冲孔等机械加工环节，材料利用率得到了明显提高。在

6、实验室条件下开展空心钢锭凝固过程温度场的模拟实验，探究凝固过程的影响因素，为生产制造高质量的空心钢锭提供重要理论依据。本文以中小型空心钢锭凝固过程为研究对象。通过ANSYS模拟软件对空心钢锭凝固过程温度场进行模拟，确定合适的冷却介质及其换热系数。以模拟凝固过程的温度场为初期目标，进行了模拟实验装置的设计，并通过模拟空心钢锭的充型过程进行验证，得到以下结论：（1）空心钢锭的浇注模主要由外模、内模、沙模及芯子四部分组成。其尺寸为钢锭内模厚20mm，钢锭外模外径为1580mm，顶部外模内径为1270mm，底部外模内径为1

7、160mm，沙模厚300mm。芯子主要由芯子内模、支撑筋及垫块三部分组成，支撑筋与内模焊接为一体形成环隙。（2）对充型过程模拟的分析，当设置直浇道内径为100mm、横浇道内径为100mm、内浇道内径为90mm、浇注速度为20.3mm/s等参数时，钢液界面的上升速度比较平稳并没有出现喷溅等缺陷，即便是在充型的开始阶段也是非常平稳。（3）随着换热系数的增大，空心钢锭的凝固趋势逐渐趋向于内外对称，最2终凝固位置趋于中上部。当换热系数为170W/(m﹒k)时最好。（4）环隙宽度和体积流量共同影响冷却介质的换热系数。当环隙宽

8、度一定时，换热系数随体积流量的增大而增大；当体积流量一定时，环隙宽度越小换热3系数越大。综合分析当环隙宽度为30mm，压缩空气的体积流量为8900m/h时可2以达到170W/(m﹒k)的最佳换热系数。关键词：空心钢锭，模拟，充型，温度场ITemperatureFieldSimulationofHollowIngotSolidificationProcessAbstractInrecentyearsourcountryvigorouslypromoteenergyconservation,sustainabledev

9、elopmentstrategy,hollowingotapplicationhasbeenall-roundattention.Comparedtosolidsteelingot,thehollowingoteliminatingupsetting,punchingandothermechanicalprocessingsectors,materialutilizationhasbeensignificantlyimproved.Underlaboratoryconditionstocarryoutsimulat

10、ionshollowingotsolidificationtemperaturefield，exploretheimpactoffactorscoagulationprocess,provideanimportanttheoreticalbasisfortheproductionofhighqualityhollowingot.Inthispapersize