金属学报  2006, Vol. 42 Issue (2): 211-217

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平行板型薄板坯连铸结晶器中钢液流动、凝固及溶质分布的三维耦合数值模拟

李中原;赵九洲

中科院金属研究所

COUPLED NUMBERICAL SIMULATION ON SOLIDIFICATION AND SOLUTE TRANSPORT IN THIN SLAB CONTINUOUS CASTING PROCESS

沈阳

李中原; 赵九洲 . 平行板型薄板坯连铸结晶器中钢液流动、凝固及溶质分布的三维耦合数值模拟[J]. 金属学报, 2006, 42(2): 211-217 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(825 KB)   摘要: 针对薄板坯平行板型连铸结晶器, 建立了Fe--C二元合金紊流流动、凝固及溶质传输的三维耦合数学模型; 并与水口模拟计算相结合, 计算、分析了薄板坯平行板型结晶器内钢液的紊流流动、凝固及溶质分布. 计算结果表明, 由于薄板坯厚度尺寸限制, 钢液液流冲击深度相对传统板坯明显减小, 出水口射流对窄壁的冲击减弱, 而对铸坯宽面的冲刷加强. 出结晶器后,钢液流动变为向下的均匀平推运动. 在结晶器出口处,由于钢液流动、凝固及溶质传输的相互作用,使得铸坯宽面靠近窄壁处的凝固壳厚度最薄, 并在此处产生溶质分布强烈变化, 易导致拉漏缺陷. 关键词 ： 薄板坯连铸,  紊流,  凝固,  宏观偏析,  模拟     Abstract：Based on the control-volume method a 3-D comprehensively coupled model has been developed for binary iron-carbon to describe the turbulent fluid flow, heat transfer, solidification, and solute redistribution in the thin slab continuous casting process. The calculated results show that the turbulent fluid flow dramatically alters the shape of the isotherms and the distribution of the solute in the thin slab. The thickness of solidified shell is uneven along broad face because of the flow jet. The formation mechanism of macrosegregation is investigated and the possible position of the macrosegregation is analyzed. Key words： continuous casting thin slab    turbulent fluid flow    solidification    macrosegregation    coupled model 收稿日期: 2005-11-20      ZTFLH:  TF77   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李中原 赵九洲 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y2006/V42/I2/211 [1] Tian N Y. Continuous Casting and Hot-roll of Thin Slab. Beijing: Metallurgical Industry Press, 1998: 3 (田乃媛，薄板坯连铸连轧．北京：冶金工业出版社．1998; 3) [2] Asai S, Szekely J. Ironmaking Steelmaking, 1975; 3: 205 [3] Thomas B G, Mika L J, Najjar F M. Metall Trans, 1990;21B: 387 [4] Huang X, Thomas B G, Najjar F M. Metall Trans, 1992;23B: 339 [5] Aboutalebi M R, Hasan M, Guthrie R I L. Metall Mater Trans, 1995; 26B: 731 [6] Flint P J. In: Spalding D B, ed., Proc 73rd Steelmaking Conf, Warrendale, PA: Iron and Steel Society, 1990: 481 [7] Zhu M Y, Sawada I. Ada Metall Sin, 1997; 33: 11 (朱苗勇，迟田郁夫．金属学报，1997; 33: 11) [8] Yang B J, Su J Y. Iron Steel, 1996; 31: 24 (杨秉俭，苏俊义．钢铁，1996; 31: 24) [9] Zhang H W, Wang E G, He J C. Ada Metall Sin, 2002;38: 99 (张红伟，王恩刚，赫冀成．金属学报，2002; 38: 99) [10] Yang H L, Zhao L G, Zhang X Z, Deng K W, Li W C,Gan Y. Metall Mater Trans, 1998; 29B: 1345 [11] Bao Y P, Zhu J Q, Jiang W, Zhang T, Tian N Y, Xu B M. J Univ Sd Technol Beijing, 2000; 24: 409 (包燕平，朱建强，蒋伟，张涛 ，田乃媛，徐宝美．北京科技大学学报，2000；24：409) [12] Yu H X, Zhang J M, Wang W J, Wang X H, Yang Z Y, Yang L X. J Univ Sd Technol Beijing, 2002; 26: 492 (于会香，张炯明，王万军，杨振亚，杨立新．北京科技大学学报，2002； 26：492) [13] Honeyands T, Herbertson J. Steel Res, 1995; 66(7): 287 [14] O'Connor T G, Dantzig J A. Metall Mater Trans, 1994;25B: 443 [15] Nam H, Park H S, Yoon J K. ISIJ Int, 2000; 40: 886 [16] Park H S, Nam H, Yoon J K. ISIJ Int, 2001; 41: 974 [17] Launder B E, Spalding D B. Comp Mater Appl Mech Eng,1974; 3: 269 [18] Carmon P C. Trans Ins Chem Eng, 1937; 15: 150 [19] Bennon W D, Incropera F P. Int J Heat Mass Trans, 1987;30: 2161 [20] Tao W Q. Numerical Heat Transfer. Xi'an: Xi'an Jiaotong University Press, 1988: 349 (陶文铨．数值传热学．西安：西安交通大学， 1988：349) [21] Patankar S V, translated by Zhang Z. Numberial Heat Transfer and Fluid Flow. Beijing: Science Press, 1984:131 (Patankar S V 著，张政译．传热与热体流动的数值计算．北京：科学出版社，1984：131) [22] Offerman C. Scand J Metall, 1981; 10: 25h [1] 毕中南, 秦海龙, 刘沛, 史松宜, 谢锦丽, 张继. 高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1144-1158. [2] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124. [3] 马德新, 赵运兴, 徐维台, 王富. 重力对高温合金定向凝固组织的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1279-1290. [4] 陈佳, 郭敏, 杨敏, 刘林, 张军. 新型钴基高温合金中W元素对蠕变组织和性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1209-1220. [5] 张海峰, 闫海乐, 方烽, 贾楠. FeMnCoCrNi高熵合金双晶微柱变形机制的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1051-1064. [6] 张禄, 余志伟, 张磊成, 江荣, 宋迎东. GH4169高温合金热机械疲劳循环损伤机理及数值模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 871-883. [7] 刘继浩, 周健, 武会宾, 马党参, 徐辉霞, 马志俊. 喷射成形M3高速钢偏析成因及凝固机理[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 599-610. [8] 侯娟, 代斌斌, 闵师领, 刘慧, 蒋梦蕾, 杨帆. 尺寸设计对选区激光熔化304L不锈钢显微组织与性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 623-635. [9] 张开元, 董文超, 赵栋, 李世键, 陆善平. 固态相变对Fe-Co-Ni超高强度钢长臂梁构件焊接-淬火过程应力和变形的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1633-1643. [10] 苏震奇, 张丛江, 袁笑坦, 胡兴金, 芦可可, 任维丽, 丁彪, 郑天祥, 沈喆, 钟云波, 王晖, 王秋良. 纵向静磁场下单晶高温合金定向凝固籽晶回熔界面杂晶的形成与演化[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1568-1580. [11] 王重阳, 韩世伟, 谢峰, 胡龙, 邓德安. 固态相变和软化效应对超高强钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1613-1623. [12] 张利民, 李宁, 朱龙飞, 殷鹏飞, 王建元, 吴宏景. 交流电脉冲对过共晶Al-Si合金中初生Si相偏析的作用机制[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1624-1632. [13] 陈凯旋, 李宗烜, 王自东, Demange Gilles, 陈晓华, 张佳伟, 吴雪华, Zapolsky Helena. Cu-2.0Fe合金等温处理过程中富Fe析出相的形态演变[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1665-1674. [14] 周小宾, 赵占山, 汪万行, 徐建国, 岳强. 渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1523-1532. [15] 戚晓勇, 柳文波, 何宗倍, 王一帆, 恽迪. UN核燃料烧结致密化过程的相场模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1513-1522. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed