400mm特厚鋼板坯連鑄過程多場耦合分析與工藝研究.pdf

1、特厚板坯連鑄是目前連鑄發(fā)展的一個重要方向，相較于常規(guī)板坯，特厚板坯具有拉速低、凝固潛熱大、液穴長等工藝特點，易引發(fā)多種鑄造缺陷。國內外學者都在積極研究以改進特厚板坯的生產。本文對特厚板坯連鑄結晶器內的流動傳熱以及應力耦合進行了模擬仿真，主要的研究工作及結論如下:
　　1.建立了特厚板坯結晶器三維流動、傳熱和凝固耦合數(shù)學模型。針對特厚板坯斷面尺寸大的特點，利用FLUENT軟件中的用戶自定義程序（UDF）寫入適用于特厚板坯連鑄結晶器的

2、熱流密度公式，為更為準確地計算結晶器內的熱量傳輸情況提供了邊界條件。
　　2.建立了2400×400mm特厚板坯連鑄結晶器數(shù)值計算模型;基于FLUENT軟件對結晶器內流場和溫度場進行了數(shù)值模擬，得到了結晶器內流場和溫度場分布規(guī)律;模擬并分析了不同過熱度、水口浸入深度和鑄造速度對結晶器內高溫區(qū)分布、出口窄面坯殼厚度、流股沖擊和自由液面流速及湍動能的影響，結果表明，當過熱度為20K、浸入深度為110mm～130mm、鑄造速度為0.5m

3、/min左右時，結晶器內的流場和溫度場較為合理;根據不同規(guī)格板坯實際鑄造速度，對比分析了不同鑄錠規(guī)格時特厚板坯結晶器內流場和溫度場變化規(guī)律。
　　3.將FLUENT中得到的結晶器內溫度場結果導入ANSYS軟件進行熱力耦合仿真，采用與結晶器內高溫環(huán)境相匹配的高溫力學參數(shù)，針對結晶器內坯殼的應力場進行了探討分析，得出了坯殼應力分布情況，進而預測裂紋發(fā)生的位置，在此基礎上模擬分析了不同拉速和鑄錠規(guī)格時坯殼應力分布的變化規(guī)律。