连铸圆坯凝固微观组织数值模拟.pdf

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1、NO．4第4期连铸ContinuousCastingJuly20l22O12年7月连铸圆坯凝固微观组织数值模拟耿明山，周守航，韩庆礼，黄衍林(中冶京诚工程技术有限公司，北京100176)摘要：在连铸和随后的生产工艺中预测和控制钢材的微观结构是生产制造满足高质量要求的特殊钢的一项非常重要的任务。连铸过程是一个非常复杂的过程，在这一过程中伴随着热量传输、质量传输、凝固和相变。在CAFE模型中，元胞自动机方法与连铸过程中传热计算进行耦合。利用ProCAST软件对连铸圆坯的凝固过程进行仿真模拟，通过连铸坯温度测

2、量证明预测的连铸坯表面温度与实际比较接近。应用CAFE法实现了连铸坯凝固过程三维微观组织及其形成过程的模拟，通过对比试验和模拟的圆坯的宏观结构对模拟的结果进行了评价，证明模拟结果与试验结果吻合。关键词：凝固；微观组织；晶粒；模拟文献标志码：A文章编号：10054006(2O12)04一O010—05NumericalSimulation0fS0lidificati0nMicrostructureDuringContinuousCastingRoundBloomGENGMing—shan，ZHOUShou

3、—hang，HANQing—li，HUANGYan—lin(CapitalEngineeringandResearchIncorporationlJimited，Beijing100176，China)Abstract：PredictionandcontrolofsteelmicrostructureduringandafterthecontinuouscastingprocessI’Sanextreme—lyimportanttaskforsteelproducerstomakespecialstee

4、lswithhighquanlity．Continuouscastingisaverycomplexprocesswithseriesofparallelphenomenaofheatandmasstransfer，solidificationandphasetransformations．IntheCAFEmodel，thecellularautomationmethodwascombinedwithheattransfercalculationduringthecontinuouscastingpr

5、ocess．SimulationsofsolidificationprocessofcontinuouscastroundbloomwerecarriedoutwithProCASTsoftware，andthesimulationresultsareconsistentwiththemeasuresurfacetemperatureofcontinuouscastingroundbloom．BaseontheCAFEmethod，3I>microstructureofcontinuouscasting

6、roundwassimulatedduringsolidifica—tionprocess，andsimulationresultswereevaluatedfromcomparisonbetweenexperimentallyobservedandsimulatedmacrostructuresoftheroundbloom．Itwasprovedthatthesimulationresultwasconsistentwithindustyexperi—mentresult．Keywords：soli

7、dification；microstructure；grain；simulation凝固过程是材料制备成形中的一个重要基础阶1CAFE模型简介段，凝固微观组织通常直接决定材料的最终力学性能和使用性能。凝固过程控制已成为大幅度提高传材料凝固模拟的目的是对运动的固一液界面进统材料性能和开发新型材料的重要途径。计算机模行时间和空间上的描述，目前的数值方法主要有：确拟的方法能够对复杂问题进行精确定量的描述。凝定性模拟方法(DeterministicModeling)、随机性模固过程的模拟包括宏观(温度场、浓度场

8、、流场等)模拟方法(StochasticModeling)l2和相场方法(Phase—拟和微观(形核、生长)模拟。如果能够通过计算机FieldModeling)-3j。凝固过程微观组织模拟是指在模拟的方法预测出材料的凝固微观组织，不仅有利晶粒尺度上对凝固过程的微观组织进行模拟】。于深入理解凝固组织形成机制，而且可以据此调整随机性模拟方法出现于2O世纪80年代末，是材料制备生产工艺，从而生产出具有理想凝固组织指主要采用概率方法来研究晶粒形核和