脉冲振动法确定板坯连铸机凝固末端的研究
发布时间：2025-05-12 21:59
连铸坯凝固末端位置是连铸生产中一个非常重要的参数,它直接反应铸坯的凝固进程和工艺参数选取的合理程度,凝固末端位置的确定是实施轻压下、凝固末端电磁搅拌等手段改善铸坯中心疏松与偏析的前提和关键。因此,对铸坯凝固进程与凝固末端位置进行研究具有重要的理论和现实意义。建立板坯连铸二维凝固传热模型,对连铸凝固传热过程进行模拟,得到铸坯凝固过程中的温度场分布和坯壳厚度增长情况,通过铸坯表面温度实测对结果进行验证,并分析拉速、过热度和比水量等因素对铸坯表面温度、坯壳厚度、液芯长度和压下区间的影响规律。建立压下过程热弹塑性有限元模型,对板坯连铸压下过程进行数值模拟。分析不同压下量、液芯厚度对压下效率的影响规律,通过对数据的处理,拟合出了压下效率与液芯厚度的计算关系式,为新方法的建立提供了理论依据。提出基于结晶器液面检测的板坯连铸凝固末端位置的判定方法。根据压下效率与液芯厚度的计算关系式,推导出对铸坯施加可控振动时,结晶器液面波动幅值与施加位置处液芯厚度的理论关系式。利用有限元仿真软件,结合钢厂实际生产情况,对该方法进行模拟研究验证,通过与第二章所得结果进行对比,证实该创新方法真实可靠。通过本文的研究,建立...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 连铸技术发展概况
1.1.1 连续铸钢的发展历程
1.1.2 连铸技术发展现状
1.2 凝固末端确定方法概述
1.2.1 铸坯内部主要质量缺陷
1.2.2 凝固末端确定方法研究进展及成果
1.3 课题的研究意义、内容及采用的研究方法
1.3.1 课题的研究意义
1.3.2 课题所采用的方法及研究内容
第2章 板坯连铸凝固传热数学模型的研究与开发
2.1 板坯的凝固传热
2.1.1 结晶器内的传热过程
2.1.2 二冷区的传热过程
2.1.3 二冷控制的冶金准则
2.2 板坯连铸凝固传热差分方程的建立
2.2.1 导热微分方程的建立与简化
2.2.2 导热差分方程的建立
2.3 求解条件的确定
2.3.1 初始条件的确定
2.3.2 边界条件的确定
2.3.3 钢种物性参数的确定
2.4 凝固传热数学模型的求解
2.4.1 求解程序的设计流程图
2.4.2 求解程序设计实例
2.4.3 求解程序的验证
2.4.4 求解程序的应用
2.5 本章小结
第3章 板坯连铸凝固末端位置仿真研究
3.1 有限体积法简介
3.1.1 有限体积法基本思想
3.1.2 有限体积法所使用的网格
3.1.3 凝固与熔化模型简介
3.2 板坯连铸凝固过程有限元模型建立和求解
3.2.1 凝固传热有限元模型的建立
3.2.2 凝固传热有限元模型的求解
3.3 凝固过程仿真结果分析
3.3.1 铸坯横断面温度场
3.3.2 铸坯特征点温度变化曲线
3.3.3 坯壳厚度的生长
3.4 液芯长度与压下区间影响因素的研究
3.4.1 拉速对液芯长度与压下区间的影响
3.4.2 过热度对液芯长度与压下区间的影响
3.4.3 比水量对液芯长度与压下区间的影响
3.5 本章小结
第4章 板坯连铸凝固末端检测的判定方法
4.1 相关理论知识简介
4.1.1 轻压下技术简介
4.1.2 液芯检测技术简介
4.2 脉冲振动相关参数确定
4.2.1 振幅的确定
4.2.2 频率的确定
4.3 液芯厚度公式推导
4.3.1 液芯厚度公式研究
4.3.2 系数A、B的确定
4.3.2.1 热力耦合有限元方程及其求解
4.3.2.2 铸坯高温力学参数选取
4.3.2.3 轻压下过程有限元模型
4.3.2.4 模拟结果分析
4.4 判定方法的应用与验证
4.4.1 VOF模型介绍
4.4.2 动网格模型介绍
4.4.3 判定方法的应用与验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：4045284
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 连铸技术发展概况
1.1.1 连续铸钢的发展历程
1.1.2 连铸技术发展现状
1.2 凝固末端确定方法概述
1.2.1 铸坯内部主要质量缺陷
1.2.2 凝固末端确定方法研究进展及成果
1.3 课题的研究意义、内容及采用的研究方法
1.3.1 课题的研究意义
1.3.2 课题所采用的方法及研究内容
第2章 板坯连铸凝固传热数学模型的研究与开发
2.1 板坯的凝固传热
2.1.1 结晶器内的传热过程
2.1.2 二冷区的传热过程
2.1.3 二冷控制的冶金准则
2.2 板坯连铸凝固传热差分方程的建立
2.2.1 导热微分方程的建立与简化
2.2.2 导热差分方程的建立
2.3 求解条件的确定
2.3.1 初始条件的确定
2.3.2 边界条件的确定
2.3.3 钢种物性参数的确定
2.4 凝固传热数学模型的求解
2.4.1 求解程序的设计流程图
2.4.2 求解程序设计实例
2.4.3 求解程序的验证
2.4.4 求解程序的应用
2.5 本章小结
第3章 板坯连铸凝固末端位置仿真研究
3.1 有限体积法简介
3.1.1 有限体积法基本思想
3.1.2 有限体积法所使用的网格
3.1.3 凝固与熔化模型简介
3.2 板坯连铸凝固过程有限元模型建立和求解
3.2.1 凝固传热有限元模型的建立
3.2.2 凝固传热有限元模型的求解
3.3 凝固过程仿真结果分析
3.3.1 铸坯横断面温度场
3.3.2 铸坯特征点温度变化曲线
3.3.3 坯壳厚度的生长
3.4 液芯长度与压下区间影响因素的研究
3.4.1 拉速对液芯长度与压下区间的影响
3.4.2 过热度对液芯长度与压下区间的影响
3.4.3 比水量对液芯长度与压下区间的影响
3.5 本章小结
第4章 板坯连铸凝固末端检测的判定方法
4.1 相关理论知识简介
4.1.1 轻压下技术简介
4.1.2 液芯检测技术简介
4.2 脉冲振动相关参数确定
4.2.1 振幅的确定
4.2.2 频率的确定
4.3 液芯厚度公式推导
4.3.1 液芯厚度公式研究
4.3.2 系数A、B的确定
4.3.2.1 热力耦合有限元方程及其求解
4.3.2.2 铸坯高温力学参数选取
4.3.2.3 轻压下过程有限元模型
4.3.2.4 模拟结果分析
4.4 判定方法的应用与验证
4.4.1 VOF模型介绍
4.4.2 动网格模型介绍
4.4.3 判定方法的应用与验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：4045284
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