1、西安建筑科技大學(xué)碩士論文板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)流動傳熱和凝固收縮的數(shù)值模擬專業(yè)：鋼鐵冶金碩士生：王挺指導(dǎo)教師：楊軍教授摘要連鑄過程中，高溫鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的凝固同時伴隨著鋼水的流動、傳熱、夾雜物的上浮、溶質(zhì)的再分配以及凝固坯殼的收縮等諸多復(fù)雜的流體力學(xué)、傳熱學(xué)及凝固冶金行為，這些都不同程度的影響著鑄坯的表面、內(nèi)部質(zhì)量及生產(chǎn)效率，掌握結(jié)晶器內(nèi)鋼水冶金行為的特征和規(guī)律，制定合理的生產(chǎn)工藝，不但可以提高鑄坯質(zhì)量，還有利于生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和經(jīng)濟效益的提高

2、。本文利用流體力學(xué)軟件FLUENT和有限元分析軟件ANSYS對1580mm220mm950mm板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液的湍流流動、傳熱以及凝固坯殼的收縮情況進行了數(shù)值模擬研究。首先，采用1:1的比例建立計算所需的結(jié)晶器三維模型，基于FLUENT軟件的湍流標準kε雙方程模型、多相流VOF模型和Solidification&Melting模型，計算分析了結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場、溫度場分布和自由液面的波動情況，進而分析了拉速、水口浸入深度和出口傾角等

3、工藝參數(shù)對結(jié)果的影響。然后將計算所得的溫度場數(shù)據(jù)導(dǎo)入有限元軟件ANSYS作為鑄坯熱力耦合分析的邊界條件，采用間接耦合法進行模擬計算，并比較了不同拉速的影響。FLUENT軟件模擬結(jié)果表明：（1）鋼液進入結(jié)晶器后，射流流股沖擊結(jié)晶器窄面并形成上、下兩個旋流區(qū)，旋流區(qū)的流動特征影響著液面的波動、夾雜物的上浮、溫度場的分布和出結(jié)晶器坯殼的形貌等；（2）拉速的提高會加劇自由液面的波動程度，使結(jié)晶器出口鑄坯溫度偏高，坯殼減薄；（3）水口浸入深度和出

4、口傾角的增加使鋼液射流流股沖擊深度增加，上下旋流區(qū)均向下偏移，這雖然有利于減輕液面波動的劇烈程度，但會使結(jié)晶器內(nèi)高溫區(qū)下移，同樣使結(jié)晶器出口坯殼變薄，增加了漏鋼的危險。ANSYS軟件模擬結(jié)果表明：在沿拉坯方向上，鑄坯表面應(yīng)力和凝固收縮量都呈增大趨勢，其中，角部由于傳熱速度最快，其應(yīng)力值和收縮量都大于其他部分，拉速的提高使鑄坯表面應(yīng)力和收縮量都降低。經(jīng)過上述分析，最終給出了拉速、浸入深度和出口傾角等工藝參數(shù)的合理取值范圍。最后，通過優(yōu)化水