板坯连铸结晶器内钢液凝固状态分析

作者开发的有限元分析方法,可用于计算连续铸钢过程中结晶器内坯壳生长情况及表面温度分析,并具有图形显示功能,操作人员可直观地观察钢水在结晶器内的凝固状态及出口坯壳厚度,该软件具有重要的实用价值。     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°～12.5°时窄边冲击点速度最小.     

连铸结晶器内三维流动过程的数值计算方法

应用数学物理模拟方法，对板坯连铸结晶器内的钢流流动现象进行了俩面说细的研究，同时，还研究了不同工艺参数对结晶器内流场的影响，在此基础上，开发了应用微机计算三维两相流动的模拟软件，计算机结果与激光测速结果对比分析，证明该软件是可靠的，能用于预测结晶器流场和设计水口的工艺参数，数学模型中对壁面函数方法，压力降阶法等的处理提出了新见解，在此基础上研制了一种新型改进型水口，并作了初步工业实验，效果良好。．     

板坯连铸结晶器温度场的计算机仿真

提出一种计算结晶器内温度场的方法，方法的核心思想是基于结晶器中的温度分布和凝固壳的厚度分布是一个稳态的过程，从而得到流场和温度场稳态下的耦合模型，同时利用有效热容的概念来处理相变潜热源项，在程序编制过程中利用动态更新来实现凝固对物理量的影响。模型求解结果与漏钢试得到的凝固壳厚度进行了对比分析，从而证实了方法的正确性和实用性，还研究了板坯结晶器凝固壳厚度分布。     

连铸结晶器中渣膜的传热研究

用自制的一台模拟试验装置研究了连铸结晶器中渣膜的热传导行为。测定了结晶器与凝固坯壳之间渣膜的有效导热系数及界面的接触热阻；高温下渣膜的有效导热系数大致为４￣５Ｗ·ｍ＾－１·Ｋ＾－１，结晶器与渣膜层界面存在的热阻相当于９４￣１４９μｍ的空气间隙。     

结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数学模型，在坯壳面表面边界条件中引入与气隙相关的传热模型修正平均热流量方程，研究了铸坯角部气隙对坯壳凝固行为的影响，模拟结果表明，铸坯角部形成的气隙流量显著地长低了坯壳表面的换热，使得铸坯偏角区成的为热节区，此热节区是铸坯凹陷，裂纹等缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

连铸结晶器内铸坯温度场和应力场耦合过程数值模拟

针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑坯和铜板间接触状态,建立了完全热力耦合的二维热－弹塑性有限元模型,利用ＭＡＲＣ商用软件包在微机上求解,模拟出了连铸结晶器区域热和力学状态,特别是铸坯和结晶器壁界面状态,包括铸坯表面温度,界面热流和气隙分布规律等,本模拟工作可以为优势结晶器锥度,开发高拉速曲面结晶器提供理论依据和技术基础。     

板坯连铸结晶器内坯壳厚度及枝晶间距

通过向结晶器添加ＦｅＳ测定了正常工况下结晶器内坯壳的厚度分布,由测得的坯壳厚度分布,分析了结晶器内弯月面参数、凝固系数以及坏壳的凝固速度、温度梯度和冷却速度。结果表明,用结晶器内钢水添加硫方法确定的坯壳厚度的分布较为合理。     

板坯连铸结晶器内非对称流动现象的数值模拟

基于流体力学基本原理,采用Fluent软件建立板坯连铸结晶器及浸入式水口的三维有限元体积模型,模拟研究了水口不对中和水口单孔结瘤条件下结晶器内流体的流动特征和温度场分布状况.结果表明:水口对中不良时,结晶器两侧回流明显不对称,液面会产生旋涡,水口偏向侧温度高于水口偏离侧;水口出口单孔结瘤时,未结瘤侧流股增强,液面流速增大,并且液面有涡流产生,结瘤侧新鲜钢液减少,温度偏低.     

薄板坯连铸结晶器内凝固坯壳三维有限元分析

用已获得的薄板坯连铸结晶器内凝固坯壳的几何形状和温度场，建立凝固壳三维热弹塑性接触有限元分析模型。得到两种拉速下ＩＳＰ和ＣＳＰ型结晶器内凝固壳的应力和变形分布，以及凝固壳与结晶器壁间的气隙分布，给出了成指数在坯壳中的变化曲线。     

板坯连铸二冷区表面传热系数的预测方法

采用求解导热反问题的方法，构造了求解铸坯表面传热系数的导热反问题数学模型，采用修正的直接法对导热微分方程进行差分，建立了各时间节点与空间节点之间的关系式，实现了不同喷水条件下的表面传热系数一表面温度对应关系的求解，并用实测数据对表面传热系数进行了预测．结果表明，修正后的直接法避免了计算结果的大幅振荡，使解的精度及鲁棒性能得到大大改善．研究结果为板坯连铸机二冷区喷水制度的正确制订奠定了坚实的理论基础．     

Investigation of Heat Transfer in the Spray Cooling of Continuous Casting

The heat transfer coefficient between spray water droplets and hot surface is measured in the laboratory. The effect of spray water flow rate, water pressure, spray distance of nozzle from the surface of strand, spray water temperature on the heat transfer is made a detail studied. And meanwhile, the effect of the strand surface FeO scale on the heat transfer is also investigated. According to the experimental results, the influence of above factors on the heat transfer coefficient has been discussed and a experience formula between the heat transfer coefficient and spray water flow rate is given out.     

连铸用气-水雾化喷嘴的传热特性

报导了一种气—水雾化喷嘴的测定结果,并与一种水喷嘴进行了比较。研究表明,采用气—水雾化喷嘴时,铸坯二冷的传热系数不仅和水流密度有关,而且与喷射状况,诸如水滴直径,水流密度、气-水雾化喷嘴的用气量等条件有关.     

连铸坯凝固传热过程的数学模型分析

连铸坯凝固传热数学模型对定量分析连铸过程中的热量传递、改善连铸坯质量及实现过程级的动态控制有重要意义．分析了连铸坯在结晶器和二次冷却区凝固传热的特点;重点讨论了建立连铸坯凝固传热数学模型的主要方法,给出了当前代表性的定解条件及参数确定方法;对凝固传热模型的主要数值计算方法,如有限差分法、有限元法以及边界元,进行了对比分析;指出进一步开发实用化凝固传热模型,研究连铸坯凝固传热动态控制模型将在高效连铸生产中发挥更大作用．     

连铸结晶器内钢液凝固热传导有限元方法

连铸结晶器内钢液的传热可视为一个稳态过程,可用依赖于拉坯速度的三维稳态热传导方程描述.本文针对该稳态模型,采用Galerkin加权余量法推导考虑第一类边界条件、第二类边界条件和第三类边界条件的有限元方程,得到非对称的系统方程.编制了相应的有限元程序,并用此程序计算分析一个Q235小方坯连铸实例,得到铸坯的温度场.本文给出的有限元方法对连续铸造中铸坯形成过程的热力耦合问题的深入研究具有重要意义.     

连铸二冷传热系数测定仪的研制

本文说明了测定传热系数对连铸的重要性,给出了计算传热系数的方法。所研制的传热系数测定仪包括加热控温系统、温度信号放大与采集系统、数字计算与打印系统等。测定仪装有8位单板计算机和24行微型点阵式打印机。从加热温度传感器到打印测定结果,整个测试过程可连续自动进行。在同样条件下的测定结果稳定可靠。     

单辊薄带连铸凝固传热数学模型

本文以单辊薄带连铸机为研究对象，通过建立传热数学模型，结合热态试验，找出带厚与工艺因素之间的关系，从而为生产出较好质量带坯提供工艺参数。     

双带式薄板连铸数值模拟

建立了双带式薄板连铸凝固过程流动与热交换的数学模型。该模型适用于铸造合金凝固各区即液相区域，固相区和糊状区，能量方程和流动方程在车式错列钢格上离散成有限差分方程后用迭代法求解。计算出ＡＩＳＩ１０２０钢薄板连铸过程流场，温度场和凝固区的形貌，并模拟了浇嘴高板坯厚度对凝固过程的影响。     

软接触电磁连铸结晶器传热行为研究现状

软接触电磁连铸是一项提高铸坯表面质量的新技术。从结晶器内钢液传热的过程综合论述了软接触结晶器的传热机理,并分析了结晶器内温度场影响因素的研究现状。最后指出了在结晶器传热过程中,以往的研究所没有涉及的方面。     

铸铁水平连铸用圆结晶器水冷套换热计算方法的研究

建立了铸铁铸用圆结晶器水冷套的换热模型,给出了换热边界条件的确定方法。采用该计算方法可以计算不同水道结构参数和不同水流参数下水冷套的换热效果,其计算结果与实测结果基本符合。该计算方法可为设计结晶器水冷套时使用,并与可已有铸铁水平连铸铸坯凝固过程数值模拟计算程序结合,使之更加完善。