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第3期 何庆文等：基于MLE法模拟结晶器中大方坯温度场、应力场及流场 ,295. 前沿很小区域外，钢水过热度很快消失，铸坯芯部 参考文献 高温区范围缩小；而凝固前沿温度提高，铸坯断面上 [1]Cho JW.EmiT.Shbata H.etal Heat transfer acmssmod fhx 温度分布更趋于平坦，更有利于传热，凝固前沿温度 fim in mol during initial solidification in continuous castng of 梯度的提高和过热度的降低均有利于等轴晶的 steel IJ Int199838(8):834 生长 [2]Zhang JM.Zhang L Yang H T et al Numerical smultion of liqux steel solidification in slab mols J Univ Sci Technol Ber 4结论 jmg200426(2):130 (张炯明，张立，杨会涛，等.板坯结晶器钢水凝固的数值模 (1)应用M1E法实现了结晶器中大方坯温度 拟.北京科技大学学报，2004,26(2)：130) 场、应力场及流场的动态模拟，铸坯出结晶器时坯 [3]Saraswat R.MaijerD M.Lee PD.etal The effect ofmoul fhx 壳中部厚度约为17.5mm,角部厚度约为13.2mm, properties on themomechanical behav iour during billet contnuous 与实际生产铸坯吻合，由于角部二维传热，收缩较 casting IJ Int 2007.47(1):95 [4]Han H N.Lee JE Yeo T J etal A fnite elmentmodel for2- 大，产生了气隙，使铸坯坯壳角部的温度高于中部 diensional slice of cast strand I Int 1999.39(5):445 铸坯中心温度从上到下总体呈下降趋势，且等温区 [5]Meng Y.Thanas B G.Heat-transfer and solilification model of 间与流场变化具有一定的相似性 contnuous slab casting CONID.MetallMater Trans B 2003.34 (2)凝固坯壳内的应力主要是热应力，坯壳出 (5):685 结晶器时，坯壳外表面处于压缩状态，凝固前沿为完 [6]Matsum iya T Kajoka J M izoguchiS et al Mathematical analy- 全拉伸状态，有效应变从铸坯外表面到凝固前沿逐 sis of segregation in continuously cast slabs Trans Iron Steel Jpn 1984,24.873 渐增大， [7]Hwang JD.Lin H J HwangW S et al Numerical w in moll si- (3)钢液在前进过程中不断扩张，流速不断降 ulation of metal strip casting flow and heat transfer during ISI 低，当流股到达一定深度后，形成左右对称向上的两 ht199535(2):170 个回流，和一对由凝固面一侧向下而由中心向上流 [8]ESI gmoup PnCAST User Manual Lausanne Calcamn ESI SA. 2007:216 动的回流区， [9]Luo X.Chen Y,Shen H F Themanechanical behavior in contn- 致谢 uous bloan casting with differentmol tapers Tsinghua Sci Techn- 感谢ESI公司提供的Procast软件. ol200813(5):598第 3期 何庆文等： 基于 ＭｉＬＥ法模拟结晶器中大方坯温度场、应力场及流场 前沿很小区域外钢水过热度很快消失．铸坯芯部 高温区范围缩小；而凝固前沿温度提高铸坯断面上 温度分布更趋于平坦更有利于传热凝固前沿温度 梯度的提高和过热度的降低均有利于等轴晶的 生长． 4 结论 （1） 应用 ＭｉＬＥ法实现了结晶器中大方坯温度 场、应力场及流场的动态模拟．铸坯出结晶器时坯 壳中部厚度约为 17∙5ｍｍ角部厚度约为 13∙2ｍｍ 与实际生产铸坯吻合．由于角部二维传热收缩较 大产生了气隙使铸坯坯壳角部的温度高于中部． 铸坯中心温度从上到下总体呈下降趋势且等温区 间与流场变化具有一定的相似性． （2） 凝固坯壳内的应力主要是热应力．坯壳出 结晶器时坯壳外表面处于压缩状态凝固前沿为完 全拉伸状态．有效应变从铸坯外表面到凝固前沿逐 渐增大． （3） 钢液在前进过程中不断扩张流速不断降 低当流股到达一定深度后形成左右对称向上的两 个回流和一对由凝固面一侧向下而由中心向上流 动的回流区． 致谢 感谢 ＥＳＩ公司提供的 Ｐｒｏｃａｓｔ软件． 参 考 文 献 ［1］ ＣｈｏＪＷＥｍｉＴＳｈｉｂａｔａＨｅｔａｌ．Ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｃｒｏｓｓｍｏｌｄｆｌｕｘ ｆｉｌｍｉｎｍｏｌｄｄｕｒｉｎｇｉｎｉｔｉａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｏｆ ｓｔｅｅｌ．ＩＳＩＪＩｎｔ199838（8）：834 ［2］ ＺｈａｎｇＪＭＺｈａｎｇＬＹａｎｇＨＴｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ ｌｉｑｕｉｄｓｔｅｅｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｌａｂｍｏｌｄｓ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉ- ｊｉｎｇ200426（2）：130 （张炯明张立杨会涛等．板坯结晶器钢水凝固的数值模 拟．北京科技大学学报200426（2）：130） ［3］ ＳａｒａｓｗａｔＲＭａｉｊｅｒＤＭＬｅｅＰＤｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｍｏｕｌｄｆｌｕｘ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｎｔｈｅｒｍｏ-ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｕｒｄｕｒｉｎｇｂｉｌｌｅｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ．ＩＳＩＪＩｎｔ200747（1）：95 ［4］ ＨａｎＨＮＬｅｅＪＥＹｅｏＴＪｅｔａｌ．Ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒ2- ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｌｉｃｅｏｆｃａｓｔｓｔｒａｎｄ．ＩＳＩＪＩｎｔ199939（5）：445 ［5］ ＭｅｎｇＹＴｈｏｍａｓＢＧ．Ｈｅａｔ-ｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｌａｂｃａｓｔｉｎｇ：ＣＯＮ1Ｄ．ＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒＴｒａｎｓＢ200334 （5）：685 ［6］ ＭａｔｓｕｍｉｙａＴＫａｊｏｋａＪＭｉｚｏｇｕｃｈｉＳｅｔａｌ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌａｎａｌｙ- ｓｉｓｏｆｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃａｓｔｓｌａｂｓ．ＴｒａｎｓＩｒｏｎＳｔｅｅｌＪｐｎ 198424：873 ［7］ ＨｗａｎｇＪＤＬｉｎＨＪＨｗａｎｇＷ Ｓｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｔｗｉｎｒｏｌｌｓｉｍ- ｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｓｔｒｉｐｃａｓｔｉｎｇｆｌｏｗａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｄｕｒｉｎｇ．ＩＳＩＪ Ｉｎｔ199535（2）：170 ［8］ ＥＳＩｇｒｏｕｐ．ＰｒｏＣＡＳＴＵｓｅｒＭａｎｕａｌ．Ｌａｕｓａｎｎｅ：Ｃａｌｃｏｍ ＥＳＩＳＡ 2007：216 ［9］ ＬｕｏＸＣｈｅｎＹＳｈｅｎＨＦ．Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｃｏｎｔｉｎ- ｕｏｕｓｂｌｏｏｍｃａｓｔｉｎｇｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌｄｔａｐｅｒｓ．ＴｓｉｎｇｈｕａＳｃｉＴｅｃｈｎ- ｏｌ200813（5）：598 ·295·