铸轧速度对熔池内温度场的影响.pdf

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1、第35卷第1期太原科技大学学报Vo1．35No．12014年2月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb．2014文章编号：1673—2057(2014)01—0065—05铸轧速度对熔池内温度场的影响罗晓锋，王艳艳，孙斌煜，韩贺永(1．内蒙古科技大学矿业学院，内蒙古包头014010；2．内蒙古科技大学煤炭学院，内蒙古包头014010；3．太原科技大学材料学院，太原030024)摘要：采用ANSYS有限元软件对双辊铸轧低碳钢过程进行模拟。研究发现，铸轧速度对铸带与铸辊之间的热传导系数有一定影响，对凝固终了点的

2、位置也有很大影响。"-3铸轧速度提高，带材表面温度和中心温度也提高，而且带材凝固点有所T移，熔池表面温度也有所增加。铸轧速度是保证铸带质量和实现稳定铸轧的先决条件。关键词：铸速；温度场；双辊板带铸轧；有限元中图分类号：TF777．7文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn，1673-2057．2014．01．013双辊板带铸轧是将金属液注入两个旋转相向、1数学模型的建立内部通以冷却水的铸轧辊和侧封板围成的熔池内，金属液在辊缝中凝固、结晶，最后轧制成形，其热量双辊铸轧过程中，熔池由两个大小相等的铸辊主要由辊套带走¨引。与传统的连铸相比，双辊铸与特殊材料制成的侧封

3、板围成，金属液由水口注入轧无需再处理，具备流程短、效率高、成本低的优点熔池。本研究取熔池的四分之一作为研究对象，采而受到冶金界的重视。然而在双辊板带铸轧过程用自动网格划分系统。与侧封板相接触的面为面1，中，工艺参数控制范围窄，超出控制范围的微小变化浸入式水口插入的上表面为面2，轴向对称面为面3，可能会严重损害铸轧板带钢的质量，因此迫切需要如图1所示。铸辊参数、板带厚度、熔池高度和浇注应用计算机对其铸轧过程进行模拟，进而获得最优温度等如表1所示，低碳钢的物性参数如表2所示。化的工艺参数。张晓明、曹光明等所做研究侧重于铸轧过程中温度场和流场的耦合分析，湛利华主要针对镁合金的

4、快速铸轧剖，其他学者所做研究都进行了大量简化，因而导致模拟结果差别较大J。在双辊铸轧过程中，铸轧速度是一个决定性的参数，是保证铸带质量和实现稳定铸轧的先决条件。本文基于ANSYS软件，建立了双辊板带铸轧过程的数学模型，同时选用低碳钢，研究铸轧速度在双辊铸轧过程中所起的作用，采用反向法对铸辊3与熔池之间的换热边界条件进行了处理，并给出了铸辊与熔池之间的换热边界条件，为确定合理的铸图1熔池的三维模型轧速度提供了理论依据。Fig．13Dmodelofthemoltenpool收稿日期：2013-09．18基金项目：内蒙古科技大学创新基金(2009017213)作者简介：罗晓锋

5、(1978一)，男，讲师，主要研究方向为板带铸轧。太原科技大学学报2014拄表1铸辊参数和模拟条件Tab．1Casterrollparamete~andsim~ationcon~fionsI铸辊直径／mm铸辊宽度／ram板带厚度／ram熔池高度／mm浇注温度／℃冷却水温度／℃水口浸入深度／raml700250320015502535表2低碳钢的物理参数Tab．2Physicalparamete~oflowcarbonsteel导热系数／(w／m·k)比热／(J／kg·k)密度／(g／c)潜热／(kJ／)液相线温度／℃固相线温度／℃46．45027．85265153015

6、10_1．1利刀程Vy：0，a：0，警o：0，oOk)：0，譬o1)：0本文将金属液看做三维非稳态不可压缩牛顿中心对称表面：流体。其主要控制方程如下。Uz：0，：0，：0，iOk连续性方程：：0，譬：0O++：0(1)轴向对称表面：xOya动量方程(N—S方程)：o，_0，=0，譬=0，Ox=0++Oz一+(3)侧面区域：=0oxdYd熔池与侧封板接触面属于第三类边界条件，因未(丝Ox1+(Oy1+(警)+(2)此可认为传热系数在侧面保持一致，在此取其为400w／(m·K)，且侧封板铸轧前需预热到1100oC0p++=，一以上。cIdYOz‘d(4)弧形区域：熹(Ox1

7、+(Oy1+(警)+(3)=vsin0，=一vcos0，=0上式中，M，，：分别为水口处钢水流动速度在Ox+d+Oz。⋯一Oz+三个方向的分量；，g，，g重力加速度分量妒为流体密度；

8、j}为湍流动能；为湍流动能耗散率；T为温度；(丝Ox1+(Oy1+啬Oz1+(4)为有效粘度系数；，，为粘滞损失项；为能量方程：有效导热系数；c。为比热；Q为内热源项；代表方程变量；，扩散项系数；为源项；为侧孔出口角杀(p)+杀(pu)+(p)+(p)=度，这里取0．087；为水口半径；为入口处钢水速度；为铸辊表面的线速度；为节点到铸轧辊轴线的未()+0K。