Vol.26 No.2 张炯明等：板还结晶器钢水凝固的数值模拟 ·133 的，结合其温度分布，模型宽边温度低于窄边温 比较图8，图9与图10，图11可以得出以下 度，所以相应的宽边集中应力大于窄边的；拉速 结果：拉速对铸坯集中应力分布有很大影响.拉 为1.4m/min时的模型集中应力分布与拉速为1.0 速越大，铸坯表面温度越高，其铸坯表面集中应 m/min时相似，都是在模型角部最大，并且角部区 力较小：拉速越小，铸坯表面温度越低，其铸坯表 域变化也最剧烈，边界集中应力分布也是宽边应 面集中应力大.拉速对角部集中应力的影响尤其 力大于窄边应力，模型角部的集中应力最大为 明显 45.9MPa. 22207 459E+08 图10结晶器出口处凝固还壳集中应力分布示意图(w 图8结晶器出口处凝固还壳集中应力分布示意图(v =1.4m/min) =1.0m/min) Fig.10 Solidified slab stress distribution at the mould exit Fig.8 Solidified slab stress distribution at the mould exit (y=1.4 m/min) (v=1.0m/min) .226E+07 ,230E+08 .256E+08.3625+08 233r+a0243E+000257E+800.230E+00.445是*0 E+0 2202r1o 0.24+有雕 STEP 0.8 0,707+0 ,237E+08 0.65买中年n .176+08 22207 B,172200n 12E+0B 132E+08 11 图9结晶器出口处凝固还壳局部节点集中应力示意图 图11结晶器出口处凝固坯壳局部节点集中应力示意 (v =1.0 m/min) 图(v=1.4m/min) Fig.9 Local solidified slab stress distribution at the mould Fig.11 Local solidified slab stress distribution at the exit (v=1.0 m/min) mould exit (v=1.4 m/min) 4结论 1.4m/min时，铸坯窄边在X方向上的收缩量为 8.370mm,计算其窄边锥度为0.93%. 利用有限元商业软件ANSYS,.采用传热和应 力/应变直接耦合的方法可以计算结晶器内钢液 参考文献 在浇铸过程中的凝固传热、铸坯温度分布、热应 I Mizikar Eugene A.Mathematical heat transfer model for 力/应变分布， solidification of continuously cast steel slabs [J].Trans 铸坯角部区域是温度最低的部分，其温度变 Metall Soc AIME,1967,239:1747 化也比其他部位剧烈. 2 Brian G Thomas.Optimizing taper in continuous slab cas- 铸坯收缩及铸坯内部集中应力都受到拉坯 ting molds using mathematical models [A].Proceeding of 速度的影响.拉速大，铸坯表面温度高，铸坯收缩 the Sixth International Iron and Steel Congress [C].Nago- ya,ISU,1990.348 量小，坯壳内集中应力小；拉速小，铸坯表面温度 3王恩刚.小方坯连铸应力场的数值模拟D]沈阳： 低，铸坯收缩量大，坯壳内集中应力大，在本计算 东北大学，1998 中，拉速为l.0m/min时，铸坯窄边在X方向上的 4曹远锋.小方坯连铸机结晶器的研究[).炼钢，1997 收缩量为8.438mm,计算其窄边锥度为0.938%： (4):48￾￾￾ 一￾￾￾￾ ￾ ￾ 张炯 明 等 ￾ 板 坯 结晶 器钢 水凝 固 的数值模拟 的 ， 结合 其温度 分 布 ， 模 型 宽边温 度 低 于 窄边 温 度 ， 所 以相 应 的宽边 集 中应 力大 于 窄边 的 ￾ 拉速 为 ￾ ￾ ￾￾角￾￾ 时 的模 型集 中应 力 分布 与 拉 速 为 ￾ ￾ ￾ ￾订￾￾ 时相 似 ， 都 是在模 型 角 部 最 大 ， 并且 角部 区 域 变 化 也 最 剧 烈 ， 边 界集 中应 力分 布也 是 宽边应 力大 于 窄边 应 力 ， 模 型 角 部 的集 中应 力 最 大 为 ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ 比较 图 ￾ ， 图 ￾与 图 ￾ ， 图 ￾ 可 以得 出 以下 结 果 ￾ 拉速对 铸 坯 集 中应 力分 布 有很 大 影 响 ￾ 拉 速 越 大 ， 铸坯 表 面温度 越 高 ， 其 铸坯 表 面 集 中应 力较 小 ￾拉速 越 小 ， 铸 坯表 面温度越低 ， 其铸 坯 表 面 集 中应 力大 ￾ 拉 速对 角部 集 中应 力 的影 响 尤其 明显 ￾ 姐翻皿比团翔四血呱妞峋阅月均功祠词 ￾‘￾ ‘￾￾已￾口，￾￾二 魂月￾了 ￾… 团翻 图 ￾ 结晶 器 出 口 处凝 固坯 壳集 中应 力 分 布示 意 图 ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾柱￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾止 ￾‘ ￾￾面￾妞￾ 图 ￾￾ 结晶器 出 口 处凝 固坯 壳集 中应 力分 布示 愈图￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾咭 ￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾血￾ ￾￾￾￾ ￾幼￾ ￾￾ ￾ · ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾目￾￾ ， 。 ， ￾ ￾￾ ￾， ￾，，， ￾￾月 与￾￾ 吕￾ ￾￾ 二￾ 日￾乙￾皿￾￾， 打口了 ￾二￾ 二二匀 廿七甘 ￾止甘￾万 ￾，￾月万 ￾￾龟 ￾月￾ ￾ 。 ￾￾了卜 二 ￾￾￾ 二 创￾… 直万￾了￾ ￾ 。 ￾ 。 ￾ 翻，甲 ￾￾ ￾￾二 ￾￾一 ￾肠一 肠￾ ￾口￾启几 ￾￾￾叮￾￾￾￾ 冬了夕万￾￾ ￾￾‘￾臼肤 〕 。 ￾￾￾￾今￾￾ 。 ￾￾￾￾于习￾ 。 ￾￾￾月卡￾吕 。 ￾￾￾皿斗 ￾￾ 。 ￾￾口月斗￾￾ 。 ￾￾石皿￾￾￾ 。 ，￾￾￾￾￾￾ 。 ￾￾￾皿于 ￾￾ 。 ￾￾￾皿卡 ￾￾ 。 月月‘月洛￾￾ 一冲汾湘即姗泌甜舒防 ￾￾皿砚 图 ， 结晶器 出 口处凝 固坯 壳局部节点集 中应 力示 意图 ￾￾ ‘￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ · ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾卜￾ ￾￾￾￾￾ ￾欢 ￾￾ ￾￾耐￾￾￾ 图 ￾ 结晶器 出 口 处凝 固坯壳 局 部节点集 中应 力示愈 图￾￾￾￾ ￾佃加￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾肠￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ 时￾￾， ￾ · ￾￾￾￾￾￾ ￾ 结 论 利用有 限元 商业软 件 ￾￾￾￾￾ ， 采用 传 热 和 应 力￾应 变 直 接 祸 合 的方 法 可 以计 算结 晶器 内钢 液 在 浇铸 过 程 中的凝 固传 热 、 铸 坯温 度 分 布 、 热 应 力￾应 变 分 布 ￾ 铸 坯 角部 区域 是温度 最 低 的部 分 ， 其温度 变 化 也 比其 他部 位 剧 烈 ￾ 铸 坯 收 缩 及 铸 坯 内部 集 中应 力 都 受 到 拉 坯 速度 的影 响 ￾ 拉速 大 ， 铸 坯表面 温度 高 ， 铸坯 收缩 量 小 ， 坯 壳 内集 中应 力 小 ￾拉速 小 ， 铸坯 表面 温度 低 ， 铸坯 收缩量 大 ， 坯 壳 内集 中应 力大 ￾ 在本计 算 中 ， 拉 速 为 ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ 时 ， 铸 坯 窄边 在万方 向上 的 收缩量 为 ‘ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾们。， 计 算其 窄边 锥 度 为 ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ 时 ， 铸 坯 窄 边 在尤方 向上 的 收缩 量 为 ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾， 计 算 其 窄 边 锥 度 为 ￾￾￾ ￾ 参 考 文 献 ￾ 珑 ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾汕 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ 肠即￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾切￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾氏 ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ 王 恩 刚 ￾ 小 方 坯 连铸应 力场 的数值 模拟 田￾ ￾ 沈 阳 ￾ 东北大 学 ， ￾￾￾￾ ￾ 曹 远 锋 ， 小方 坯 连铸机结 晶器 的研究 ￾ ￾ 炼钢 ， ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾