异形坯连铸过程流场与温度场耦合三维数值模拟

第3 7卷

第 7期 7月

仓扁学厦 AC l E I M rALLUR GI A CA I I S N CA

Vo. 7 1 No. 3 7 J y 200 1 ul

200 1年

异形坯连铸过程流场与温度场耦合三维数值模拟 杨建伟杜艳平崔小朝 (太原重型机械学院机电分院

史

荣刘才

太原 002 ) (山大学机械学院.秦皇岛 0 60) 304 燕 604

摘要建立了异形坯内流体流动与凝固传热的三维耦音模型.充分考虑了对流换热对凝固过程的影响.分析了辟坯与钢液之间 的相互作用，并对不同工艺条件下的温度场进行了比较工艺参数运用此模型可预报辟坯的温度场、坯壳厚度及液芯长度等，便于现场调整

关键词异形坯.连铸.数值模拟

中图法分娄号

TG297 TF77 4 ., 7

文献标识码 A

文章编号 9 1 -16 (0 10— 7 7 0 4 2 9 120 ) 7 0 6 - 5

3 D Co U PLED N U M ER I AL SI U LATI N Fo R一 C M o FLoW I G D I N STR I BU T1 0N A N D T EM PER ATU R卫 DI STR I U TI N N B o I BEA M BLA N K 0N TI U oU S C N CA STI G N PR0 CESS YAN G i nwe,D U a pi g Ja i Y n n,CUI X i o ha ac o S ho lo 础 c o fM i} El t i i m _ e r c Ta yua a a hi r I t t e,Ta yu 3 02 i n He vy M c ne y￣ iut￣ an 0 0 4

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A B STR A CT A h e i e ina o lo u d f wi g a o i f a in

t i h a a k t r e d m nso lm de ff i o n nd s l i to wih n t e be m bl n l l di c wa s a ihe s e t bls d. T h n u nc ffu d 0 o i fc to wa a eul u v y d Th s m o lcⅡ n t e if e e o i n s ldi a in s c r f l s r e e . l l i y i de a o o l nayz he r l to t e n s l a d s e l ui buta s o pa e t e p r t r iti to n y a l e t ea i n bew e heln t e d. l f l cm o r het m e a u e ds rbu i n i t e d r n e h i a o dii n i c a s d o f rc s h e p r t r ed, o ii c to n h i e tt c n c lc n to s wh h C n be u e t o e a tt e t m e a u ef l s l f a i n i di

p o l n iud p o e t n d u ttc n c l aa tr r fea d l i o l p h a d a j s eh ia r mees i q d p K E Y O R D S be m l n C ntn n a tng nu ne ia i W a b a k. O i uo c s i, l rc lsmulto s a in

连铸坯的传热，严格地说是对流、导和辐射同时存传在的复杂的三维凝固传热问题在建立连铸坯凝固传热数学模型时，前人往往把钢水的对流效果转化为一个有效导热系数来考虑，即在液相区采用一个大的导热系数去模拟钢液的流动效果. L i等人【利用一维有限差分模型如 ar J计算了铸坯温度分布和液相穴分布.用热焙法对凝固过利程进行了处理： L l a y等人 l建立了铸坯的二维非稳态 l 2 J 传热数学模型，并讨论了各种求解方式对模型计算精度及计算速度的影响； C￣ hr ay等人对连铸传热过程建立了三维稳态模型，并讨论了各种简化方式和参数选择对计算结果的影响；文光华等人对薄板坯的凝固传热

过程建立了二维非稳态数学模型，对铸坯的凝固行为进行了分析；董绍章等人对圆坯、小方坯进行了二维分析计算 .对液相穴内的对流换

热，以上研究者都采用了 Mi kr l出的有效换热系数概念 .实际上，钢水在 z a[提 i e而各处的流动、传热均不相同，因此计算结果与实际情况相悖此外，由于咯去了对流项的影响，将导热系数增大即表明增加各方向的传热，事实上，流体流动只增加流线而方向的传热，因此，用有效导热系数无法深入研究钢被采流动对温度场的影响，坯壳的生成对钢液流动状态也有且很大影响为了尽可能真实地描述连铸坯内的传热和流动过程，必须将流动过程与凝固过程同时考虑，即在一个体系内建立二者的耦合模型 Asi a等人建立了二维轴对称体

国家“五”重点科技项目资助 9— 2— 3 0— 3 九 5 5 8 0— 1 0 c收到初稿日期： 2 0 - 9 1,到修改稿日期：2 0— 2 2 000- 1收 01O—2

系的耦合模型，认为采用流动与传热耦合模型是必要的，能够更准确地描述圆坯内的钢液流动和坯壳形状； F n ht

作者简介：扬建伟.男. 1 7 9 1年生，讲师