学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电渣重熔与圆坯连铸的数值模拟

作　者: 张赫
导　师: 雷洪
学　校: 东北大学
专　业: 工程热物理
关键词: 数值模拟电渣重熔圆坯连铸温度场凝固
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 7次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文包括两部分,第一部分是电渣重熔过程中传热及凝固组织的数值模拟,第二部分是圆坯连铸过程温度场、流场及凝固组织的数值模拟。本文第一部分以电渣重熔(ESR)凝固过程为研究对象,应用ProCAST软件模拟钢锭重新凝固过程温度场及钢锭凝固组织的生长情况。电渣重熔开始阶段,主要散热来自底部水冷的强制对流,轴向传热大。随着渣池内的液滴不断滴下,熔池不断上升,结晶器侧面的径向传热比例增大,此时,熔池的深度加深。但当熔池深度达到某一高度时,熔池形状随时间变化不大。底部先产生细晶组织,而后形成竖直方向发展的柱状晶区域,接着产生了一个倒V字形的柱状晶区域。随着渣温的提高,熔池变得深且宽；随着侧壁换热系数的增大,熔池深度变浅；随着重熔速度的减小,熔池深度也逐渐变浅；较低的渣池温度、较大的对流换热系数有利于等轴晶形成,而重熔速度对凝固组织的影响不大。本文第二部分对圆坯连铸过程进行一定简化,而后建立近似的数学物理模型,研究了结晶器内流动、传热及连铸圆坯的凝固组织,并讨论了拉坯速度对结果的影响。单孔直筒式浸入式水口钢液竖直向下注入,注流速度逐渐减小。靠近中心的钢液始终向下运动直至最大冲击深度处,而远离中心的钢液运动过程中发生偏移,与结晶器壁接触产生了向上的速度,在结晶器壁处便形成了涡流。由于直筒式没有侧孔,因此回流区涡心位置远离自由液面,并且自由液面处的流速相对较小,新鲜钢液不能及时地流经液面,造成了液面温度变化较大。同时在圆坯连铸过程中,铸坯从表层到中心,经历了细小等轴晶带、柱状晶带和中心等轴晶带三种组织结构。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一部分电渣重熔过程中传热及凝固组织的数值模拟  11-53
  第1章绪论  11-19
    1.1 电渣重熔工艺的起源  11-12
    1.2 电渣重熔工艺的基本原理  12-13
    1.3 电渣重熔工艺的特点  13-14
    1.4 电渣重熔技术的发展  14-17
      1.4.1 电渣热封顶(ESHT)技术  15
      1.4.2 电渣中心填充技术  15
      1.4.3 电渣冶金设备的设计与制造  15-16
      1.4.4 自耗电极进给的的传动机构  16-17
      1.4.5 异形电渣熔铸件的开发  17
    1.5 课题背景与研究内容  17-19
      1.5.1 课题研究背景及意义  17
      1.5.2 课题研究内容  17-19
  第2章电渣重熔工艺的数学模型  19-35
    2.1 数值模拟方法  19-21
    2.2 ProCAST软件简介  21-22
      2.2.1 ProCAST软件概述  21
      2.2.2 ProCAST软件功能及特点  21-22
    2.3 电渣重熔的温度场模拟的数学模型  22-24
      2.3.1 基本假设  22-23
      2.3.2 凝固传热数学模型  23
      2.3.3 初始条件与边界条件  23-24
    2.4 电渣重熔凝固组织模拟的数学模型  24-35
      2.4.1 微观组织数值模拟方法  24-29
      2.4.2 形核模型  29-30
      2.4.3 生长模型  30-31
      2.4.4 长大捕获模型  31
      2.4.5 CA-FE模型  31-35
  第3章电渣重熔工艺的模拟结果及分析  35-49
    3.1 电渣重熔结晶特点  35-36
    3.2 参数设置  36-37
    3.3 电渣重熔温度场分布和凝固组织模拟结果  37-40
      3.3.1 电渣重熔的温度场分布  37-38
      3.3.2 电渣重熔的凝固特点  38-39
      3.3.3 电渣重熔的凝固组织模拟结果  39-40
    3.4 工艺参数对电渣重熔过程的影响  40-49
      3.4.1 渣池温度的影响  42-43
      3.4.2 侧壁换热条件的影响  43-44
      3.4.3 重熔速度的影响  44-46
      3.4.4 CAFE参数对凝固组织的影响  46-49
  第4章结论  49-51
  参考文献  51-53
第二部分圆坯连鋳过程温度场、流场及凝固组织的数值模拟  53-85
  第5章绪论  53-61
    5.1 连铸技术的发展概况  53-55
      5.1.1 国外连铸技术的发展概况  53-54
      5.1.2 我国连铸发展技术  54-55
    5.2 连铸技术的优越性  55-56
    5.3 连铸坯凝固的特点  56-57
    5.4 圆坯连铸简介  57-59
      5.4.1 圆形铸坯的发展  57-58
      5.4.2 圆形铸坯工艺概况  58-59
    5.5 课题背景与研究内容  59-61
      5.5.1 课题研究背景及意义  59-60
      5.5.2 课题研究内容  60-61
  第6章物理模型和数学模型  61-69
    6.1 圆坯连铸过程的物理模型  61-63
      6.1.1 几何模型的建立  61-62
      6.1.2 网格划分  62
      6.1.3 基本假设  62-63
    6.2 圆坯连铸过程的数学模型  63-67
      6.2.1 流场和温度场的控制方程  63-65
      6.2.2 凝固组织的控制方程  65-67
    6.3 初始条件和边界条件  67-69
      6.3.1 边界条件  67-68
      6.3.2 初始条件  68-69
  第7章模拟结果与讨论分析  69-79
    7.1 圆坯结晶器内流场和温度场  69-74
      7.1.1 分布特点  69-72
      7.1.2 拉速的影响  72-74
    7.2 圆坯的凝固组织  74-79
      7.2.1 分布特点  74-77
      7.2.2 拉速的影响  77-79
  第8章结论  79-81
  参考文献  81-85
致谢  85

电渣重熔与圆坯连铸的数值模拟

内容摘要

全文目录

相似论文