工业硅熔体连铸过程中热-力行为的数值模拟

通过建立小断面圆坯连铸结晶器二维轴对称耦合数学模型，探究拉速对结晶器内工业硅熔体的流动、传热及凝固等行为的影响，开展工业硅熔体连铸过程中热-力行为的数值模拟研究。通过在模型中耦合应力场，讨论临界拉速下工业硅铸坯中的应力分布特征。研究结果表明：当拉速保持在临界拉速(2.06 mm/s)以下时，工业硅铸坯可以顺利拉出结晶器；当拉速超过临界拉速时，铸坯内的液芯长度超过230 mm，使出口处的坯壳厚度减薄，从而导致铸坯出现漏液风险。随着拉速增大，铸坯内部应力呈现递增趋势。当拉速达到临界拉速时，结晶器内铸坯的最大应力仅有178.72 MPa，表明结晶器内熔体凝固部分不会产生裂纹，可确保工业硅熔体连铸过程的连续性。