特厚矩形坯连铸结晶器锥度的研究

发布时间：2023-11-27 18:31

　　结晶器是连铸机的核心部件。锥度是结晶器最重要的参数之一,它直接影响着结晶器的使用寿命和铸坯的质量。合适的倒锥度既能提高结晶器的冷却效果,防止漏钢事故的发生,还能够防止或减少纵向裂纹的产生,提高铸坯的质量。本文运用数值模拟方法,利用有限元软件ANSYS,一方面模拟700mm×1500mm特厚矩形坯在结晶器内的凝固收缩,另一方面模拟了结晶器铜板的热变形,综合考虑铸坯的收缩和铜板变形确定了结晶器铜板的锥度。首先,建立矩形坯在结晶器内的二维非稳态热力耦合数学模型,运用ANSYS软件,使用二维切片法对不同拉速和不同角部模型下铸坯的凝固收缩过程进行模拟,得到了不同拉速下铸坯温度场分布、坯壳生长情况和铸坯收缩状况,以及不同角部模型时铸坯角部温度场分布和收缩状况,以此作为特厚矩形坯结晶器铜板锥度设计的基础数据。其次,建立矩形坯结晶器铜板的三维稳态热力耦合数学模型,运用ANSYS软件模拟不同拉速下铜板的温度场,得到不同拉速下铜板温度场分布,并运用温度场计算结果进行热力耦合计算,得到不同拉速下结晶器铜板的膨胀变形情况。也用此办法分析得出铜板角部在不同角部模型下的温度场和膨胀变形情况。最后,依据铸坯在结晶器...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 连铸技术概述
    1.2 连铸结晶器
        1.2.1 连铸结晶器的作用
        1.2.2 结晶器内铸坯的形成过程
        1.2.3 结晶器的分类
    1.3 结晶器的锥度
        1.3.1 锥度的概念和影响锥度的因素
        1.3.2 结晶器锥度的发展及研究现状
    1.4 选题背景、研究目标及内容
        1.4.1 选题背景
        1.4.2 研究目标及内容
第2章 铸坯凝固传热及连铸相关参数分析
    2.1 传热学基础
        2.1.1 热量传递的方式
        2.1.2 导热微分方程及定解条件
    2.2 导热问题的有限元分析
        2.2.1 稳态温度场的有限元解法
        2.2.2 瞬态温度场的有限元解法
    2.3 铸坯在结晶器内的冷却
    2.4 连铸相关参数的确定
        2.4.1 结晶器出口的最小坯壳厚度
        2.4.2 结晶器长度的确定
        2.4.3 拉速的确定
    2.5 本章小结
第3章 特厚矩形坯的温度场与收缩变形分析
    3.1 结晶器内铸坯热力耦合模型
        3.1.1 基本假设
        3.1.2 模型的基本方程
        3.1.3 有限元模型
        3.1.4 初始条件和边界条件
    3.2 铸坯物性参数
    3.3 计算结果与分析
        3.3.1 拉速为 0.2m/min时铸坯温度场分析
        3.3.2 拉速为 0.2m/min时铸坯收缩变形分析
        3.3.3 不同拉速下铸坯温度场和收缩变形分析
        3.3.4 不同角部模型下铸坯角部的温度场和收缩变形分析
    3.4 本章小结
第4章 结晶器铜板温度场和变形数值模拟
    4.1 结晶器铜板传热模型的建立
        4.1.1 结晶器铜板概述
        4.1.2 模型的简化与假设
        4.1.3 结晶器铜板导热微分方程
        4.1.4 边界条件
    4.2 结晶器铜板力学模型的建立
        4.2.1 热弹性力学基本方程
        4.2.2 力学边界条件
    4.3 结晶器铜板的参数选择
    4.4 计算结果与分析
        4.4.1 拉速为 0.2m/min时结晶器铜板温度场分析
        4.4.2 拉速为 0.2m/min时结晶器铜板应力变形分析
        4.4.3 不同拉速下结晶器铜板温度场和变形的分析
        4.4.4 不同角部模型下结晶器铜板角部温度场和变形的分析
    4.5 本章小结
第5章 结晶器铜板锥度的设计
    5.1 结晶器锥度的设计原则
    5.2 不同拉速下结晶器的锥度
        5.2.1 不同拉速下结晶器宽面的锥度
        5.2.2 不同拉速下结晶器窄面的锥度
        5.2.3 不同拉速下结晶器角部的锥度
    5.3 不同角部模型结晶器铜板角部的锥度
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3868342