扁锭凝固和冷却过程的计算

与方型断面钢锭一样,扁锭的传搁时间表也可以用计算方法制定,但基本方程要用二维导热方程,故计算量较一维显著增多。 文中介绍了计算用基本方程和置换为显式差分格式的各差分方程,举例说明计算步骤及所得数据的实用价值。计算结果可以用来制定钢锭传搁时间表,确定钢锭凝固率,凝固层厚度以及钢锭含有的凝固潜热量,确定装炉热锭载热情况,并在此基础上制定扁锭的合理加热制度和加热时间等。计算还可用于均热炉计算机控制扁锭冷却数学模型的离线解析计算。 方锭是扁锭的一个特例,因此,扁锭计算完全适用于方锭。     

钢锭的非对称冷却过程

本文针对钢锭在注车上的冷却过程,推导了钢锭的非对称冷却过程传热数学模型。该模型已被实例证明,可以用来估计对称传热假设的偏差以及生产中的可用程度,也为研究钢锭任一局部位置的热状态参数提供了数学模型。     

钢锭凝固传热的分析计算

本文与其他文献用数值计算法不同的是采用了分析计算法,它是以宏观的瞬时热平衡为基础的.在计算中考虑了浇注时期的凝固传热问题。并可计算出各时期钢锭凝固热量在各部份的分配.计算是近似的,但结果与实际基本吻合。     

大型钢锭凝固过程的计算机模拟

本文分析了钢锭-锭模系统的各种边界以及浇注过程中的热交换,应用直接差分法,建立了考虑浇注过程中热交换情况的大型钢锭凝固数值模拟方法,提出采用辐射传热处理钢锭、锭模边界产生气隙后的边界条件。最后应用所编程序计算了60t钢锭的凝固温度场,计算结果表明,显式直接差分法进行凝固数值模拟,单元剖分简单,计算方便。60t钢锭的计算温度场符合钢锭的凝固趋势。     

钢锭加热过程的计算

用计算机模拟钢锭加热过程进行数值求解,可以解决各种钢锭装炉状态和烧钢方法的加热计算问题,如炉温、供燃料量随时间的变化,以及加热各期的时间长短,还可以算出炉子的燃料消耗和生产率等。 计算可用于研究均热炉的加热制度,也可用于建立均热炉计算机控制的数学模型。     

散热片对钢锭凝固过程影响数学模拟

钢锭在冷却过程中会出现疏松、缩孔和偏析等缺陷。本文提出在钢锭模上加散热片来加快钢锭的凝固,分析加不同形状的散热片后钢锭凝固过程中的温度场变化、全凝时间、缩孔情况的影响。研究表明:加散热片后钢锭凝固时间缩短了60 s,而且水平布置的散热片与竖直布置的散热片相比凝固速率加快了16%,加锥形数值散热片后,缩孔的体积最小为247.3 cm3。     

空心钢锭凝固过程缺陷的模拟研究

利用有限元软件Pro CAST对65t空心钢锭底注式凝固过程进行了数值模拟。根据实验条件和实验结果,分析确定了最终凝固位置在距离内壁35%壁厚处时的内壁界面换热系数为400 W/m2·K.采用相同的锭型、浇注方式和边界条件对4.2 t Mn18Cr18N空心钢锭进行了模拟研究,分析了不同浇注温度和浇注速度下的凝固过程。结果表明,在浇注温度为1 415℃,浇注速度为25 kg/s条件下,实现了顺序凝固,最终凝固位置在冒口内,钢锭内没有出现宏观缩孔疏松,冒口根部下方靠近钢锭内壁处存在条状的显微缩松。     

挂绝热板钢锭凝固过程的模型试验与研究

利用凝固模型显示了挂绝热板钢锭的凝固过程和钢锭结构特微,研究了不同模型参数和保温条件对它的影响,对上小下大挂绝热板钢锭的散热强度分布及疏松和偏析特点做了讨论。     

方坯连铸凝固过程冷却的最优化

建立了方坯连铸冷却最优化数学模型,用于确定最优二冷制度和最大拉速。应用分布参数系统最优化控制理论,对此最优化问题进行了分析求解。模型还应用于某厂方坯连铸,进行优化计算,证明模型是合理的。     

连铸坯凝固冷却过程的控制

本文论述了保证优质高产的连铸坯凝固冷却的“冶金标准”,以某厂弧形连铸机为例计算了不同操作因素—拉速,比水量,二冷区各段水量分布,钢水过热度,液相穴内钢水对流运动和二冷水温度等对连铸坯凝固“冶金标准”的影响,给出了其影响的定量关系。并指出:拉速是影响液相穴深度和凝固壳厚度的主要因素,而比水量和水量分布是影响铸坯表面温度的主要因素。为合理控制操作参数,根据计算结果,整理出坯厚、拉速、比水量、液相穴深度和生产率之间的关系图,利用此图有助于选择合理的操作参数。     

大型电渣炉钢锭凝固过程的动态快速响应模型

为了研究电渣重熔中凝固过程对钢锭质量的影响,建立了大型电渣重熔过程钢锭凝固过程动态快速响应数学模型 利用控制容积积分法离散数学模型方程,采用附加源项法解决非线性模型方程快速迭代收敛问题 应用该模型预测的温度场及金属熔池形状同实验结果吻合较好 针对一典型大钢锭凝固过程动态温度分布及熔池形状进行了模拟分析,结果表明,当钢锭高度线性增加,而重熔钢锭锭高与直径之比超过1 1时,钢锭熔池形状基本稳定;在低熔铸速度阶段,熔铸速度对最大液池深度的影响不大;当熔铸速度增加时,熔铸速度对最大液池深度的影响有增大倾向     

凝固过程数值计算的模拟

通过对铸件凝固过程中各换热边界条件的研究,建立了凝固过程的二维非稳态温度场计算数学模型;并运用了有限差分方法对模型进行离散,得到大型方程组,并利用超松驰迭代法(即SOR法)解该方程组,据此,利用Turbo C编制了计算机程序.上机运行结果表明,可较满意地模拟铸件凝固过程温度场的分布.     

边界元法对钢锭凝固过程温度场的数值解析与应用

本文用边界元法处理二维钢锭凝固温度场的数值解析问题。针对凝固过程的潜热现象选择了有效算法,正确地反映了钢锭凝固过程的温度场变化.并形成了计算机软件,可在微机上运行。     

凝固过程温度场的分区域计算

为提高铸造凝固过程数值模拟的计算效率,在砂型铸造凝固过程中,基于凝固特征提出了"瞬态区域"的概念;对不同的计算区域采用不同的时间步长进行计算,建立了分区域计算方法。建立了基于分数步长法的隐式差分方法。此外,提出了一种计算砂型铸造过程中铸型"瞬态区域"厚度的估算方法,并利用铸型的温度梯度分布进行了分析验证。应用分析表明,分区域计算方法在模拟准确性的基础上显著地提高了计算效率,较好地解决了模拟计算的计算效率问题。     

钢锭顺次凝固行为的物理模拟

实现钢锭顺次凝固可以有效补缩,改善钢锭内部质量.本文依据相似原理,以80t矩形钢锭为原型建立与原型尺寸比为1∶10的物理模型,用硫代硫酸钠模拟钢锭的顺次凝固行为.通过对不同梯次冷却条件下的对比试验得出:实现顺次凝固的梯次温度差要大于40℃;为有效实现钢锭顺次凝固,梯次冷却强度在前30 min采用较小的温差,在30 min后采用较大的温度差.     

方型钢锭凝固传质数学模型的研究

采用有限差分法,建立钢锭维一园柱传质数学模型,通过电子计算机数值求解,得出JB6.16T钢锭在模内不同时间的温度场和浓度场,以研究主要物性参数对计算结果的影响。     

钢锭脱模后在保温设备内的热过程计算和分析

建立了保温设备内钢锭热过程的数学模型,经实测验证,数学模型可用。举例计算并分析了保温设备对钢锭的保温和节能效果,探索了高温液芯钢锭装保温设备均热后直送初轧机轧制的可能性,讨论了保温设备的砌筑材料和壁厚对节能效果的影响。     

冷封顶镇静钢锭凝固速度的研究

论述了对ZF6.75吨锭钢进行冷封顶镇静钢钢锭凝同速度的测温法研究,其目的是通过测定的数据用来验证、修改电算数模。测温是采用W—5Re/W—20Re热偶,连接XWC—300型电子电位差计,测定了钢锭本体内选定的测温点的温度随时间变化数值。测温结果表明,该锭型冷封顶镇静钢锭全凝时间为120～130分钟,与电算变固数模计算的结果是一致的。     

冷却速度对Waspaloy合金凝固过程中偏析和液体密度的影响

通过不同冷速下的重熔凝固实验,利用扫描电镜和能谱仪系统研究了冷速变化对Waspaloy合金凝固过程偏析行为和液体密度的影响.结果表明:随着冷速的增大,Waspaloy合金中元素的偏析会减小,凝固过程中偏析最严重的是富集于枝晶间的正偏析元素Ti;元素偏析导致剩余液体的密度发生变化,而且液体密度基本上呈现反转趋势,当凝固温度到1300℃时,出现最大的密度反转.     

冷却速率对奥氏体不锈钢凝固过程影响的原位观察

通过采用激光共聚焦扫描显微镜对AISI304奥氏体不锈钢的凝固过程进行了原位动态观察研究.发现当冷却速率为0.05℃.s-1时,奥氏体不锈钢以胞状晶方式凝固,其凝固模式为FA模式,即δ铁素体相先从液相中形核并长大,γ相在1 448.9℃时通过与液相发生包晶反应（L＋δ→γ）在δ铁素体相界形成,当温度降到1 431.3℃时液相消失,δ铁素体相通过固态相变转变为γ相,富Cr贫Ni的残留铁素体位于胞状晶之间.当冷却速率为3.0℃.s-1时,奥氏体不锈钢以枝晶方式生长,冷却到1346.4℃时包晶反应在液相与δ铁素体相界之间进行,其残留铁素体位于枝晶干,与冷却速率为0.05℃.s-1时相比,其残留铁素体的数量增多,残留铁素体富Cr贫Ni的程度减轻.