空心鋼錠凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)模擬.pdf

1、近些年我國(guó)大力提倡節(jié)能減排，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，空心鋼錠的應(yīng)用也得到了全方位的關(guān)注。相比實(shí)心鋼錠而言，空心鋼錠省去了墩粗、沖孔等機(jī)械加工環(huán)節(jié)，材料利用率得到了明顯提高。在實(shí)驗(yàn)室條件下開(kāi)展空心鋼錠凝固過(guò)程溫度場(chǎng)的模擬實(shí)驗(yàn)，探究凝固過(guò)程的影響因素，為生產(chǎn)制造高質(zhì)量的空心鋼錠提供重要理論依據(jù)。
　　本文以中小型空心鋼錠凝固過(guò)程為研究對(duì)象。通過(guò)ANSYS模擬軟件對(duì)空心鋼錠凝固過(guò)程溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，確定合適的冷卻介質(zhì)及其換熱系數(shù)。以模擬凝固過(guò)程的

2、溫度場(chǎng)為初期目標(biāo)，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，并通過(guò)模擬空心鋼錠的充型過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證，得到以下結(jié)論：
　　（1）空心鋼錠的澆注模主要由外模、內(nèi)模、沙模及芯子四部分組成。其尺寸為鋼錠內(nèi)模厚20mm，鋼錠外模外徑為1580mm，頂部外模內(nèi)徑為1270mm，底部外模內(nèi)徑為1160mm，沙模厚300mm。芯子主要由芯子內(nèi)模、支撐筋及墊塊三部分組成，支撐筋與內(nèi)模焊接為一體形成環(huán)隙。
　?。?）對(duì)充型過(guò)程模擬的分析，當(dāng)設(shè)置直澆道內(nèi)徑為100

3、mm、橫澆道內(nèi)徑為100mm、內(nèi)澆道內(nèi)徑為90mm、澆注速度為20.3mm/s等參數(shù)時(shí)，鋼液界面的上升速度比較平穩(wěn)并沒(méi)有出現(xiàn)噴濺等缺陷，即便是在充型的開(kāi)始階段也是非常平穩(wěn)。
　?。?）隨著換熱系數(shù)的增大，空心鋼錠的凝固趨勢(shì)逐漸趨向于內(nèi)外對(duì)稱，最終凝固位置趨于中上部。當(dāng)換熱系數(shù)為170W/(m2﹒k)時(shí)最好。
　　（4）環(huán)隙寬度和體積流量共同影響冷卻介質(zhì)的換熱系數(shù)。當(dāng)環(huán)隙寬度一定時(shí)，換熱系數(shù)隨體積流量的增大而增大；當(dāng)體積流量一