第11期 姚曼等：圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测 。1095。 出现在180°附近.如果采用以上两个经验公式，计 0.8mm左右. 算所得的坯壳厚度沿周向分布完全均匀.因此，基 (4)将利用模型和经验公式计算出的坯壳厚度 于实测的模型计算结果能更好反映实际生产工艺条 进行对比分析和验证.应用经验公式可较为准确地 件下，结晶器内热流与坯壳厚度的实际情况. 估算出坯壳厚度，但无法体现坯壳的周向分布状况： 基于实测模型的计算结果能更好地反映实际生产工 24 艺条件下，结晶器内热流与坯壳厚度的不均匀分布 情况. 16 参考文献 8 [I]Man Y,Heli Y.Dacheng F.Reahtime amalysis on morunifom heat transfer and solidification in moul of continuous casting 700 round hilets.ISIJ Int.2004 44 (10):1696 300 [2 Yao M.Yin H.Wang JC.et al.The monitoring and analy sis of 距离内弧的角度) 的距离mm local mould thermal behavior in continuous casting of round bih lets.Ironmaking Steelmaking,2005.32 (4):359 [习尹合壁姚曼。圆坯连铸结晶器传热的反算法.金属学报。 图10圆还结晶器内还壳厚度周向分布图 2005,41(6):638 Fig.10 Circumferential distribution of shell thickness in the mould 【4张炯明，张立，王新华等。板坯连铸结品器热流量分布的研 of a round billet 究.金属学报，2003,39(12)：1285 【习邓安元，赫冀成。小方坯初始凝固三维数值模拟.钢铁研究学 5结论 报。2000(1)：15 【(赵魏刘海瑰田勇。方坯结晶器铜管三维温度场与热应力的 (1)建立了圆坯连铸结晶器温度场的三维稳态 分析.金属学报.2000,36(4)：407 柱坐标数学模型，模拟了直径为178mm圆坯连铸 【刀张兴中，那贤昭，王忠英，等.圆坯方坯凝固定律的导出和验 温度场分布.温度和热流计算结果与实测值符合 证.金属学报。200440(3)：281 较好. [图熊守美，许庆彦，康进武.铸造过程模拟仿真技术.北京：机械 工业出版社.2004 (2)根据Scheil方程计算固相率，得到了特定 [身刘和平仇圣桃，干勇.连铸过程中湍流传输和两相区凝固的 工艺条件下铸坯凝固壳厚度变化情况.结晶器出口 数值模拟.钢铁研究学报.2003,15(2)：68 处坯壳厚度约为20mm. 【10冯妍卉，张欣欣。武文斐.枝品尺度溶质再分配对连续铸造凝 (3)随拉速提高，结晶器出口出坯壳厚度变薄： 固过程的影响.热科学与技术，20B,2(3):215 坯壳厚度随浇注温度升高而变薄，并且趋于线性变 【1山张兴中，徐李军圆坯方坯凝壳长大的解析及其近似处理 钢铁.2005.40(9)：25 化.浇注温度平均每增加5℃则铸坯厚度增加约 Simulation of temperature field and prediction of shell thickness in a continuous casting mould of round billets YAO Man,ZHAN Huiying,WANG Xudong,GUO Liangliang,YIN Hei,LIU Xiao2, YU Yan2) 1)Institute of Materials Science and Engineering.Dalian University of Technology.DaLian 116024.China 2)Shanghai Baostedl Group Corporation.Shanghai 201900 China ABSTRACT Based on the measured data of mould temperature and heat flux,a three-dimensional transient heat-transfer model was developed to simulate the temperature field of a round billet in continuous casting,and the solid fraction and shell thickness of the billet were calculated.The results agree with the measured data which indicates that the real process conditions can be well reflected by the model.The effects of casting speed and pouring temperature on the shell thickness were discussed,and the comparison of the model with ex perien- tial formulas in calculating the shell thickness w as also carried out. KEY WORDS continuous casting;round billet;shell thickness;temperature field;numerical simulation出现在 180°附近 .如果采用以上两个经验公式 , 计 算所得的坯壳厚度沿周向分布完全均匀.因此 , 基 于实测的模型计算结果能更好反映实际生产工艺条 件下 ,结晶器内热流与坯壳厚度的实际情况. 图 10 圆坯结晶器内坯壳厚度周向分布图 Fig.10 Circumferential distribution of shell thickness in the mould of a round billet 5 结论 (1)建立了圆坯连铸结晶器温度场的三维稳态 柱坐标数学模型 , 模拟了直径为 178 mm 圆坯连铸 温度场分布 .温度和热流计算结果与实测值符合 较好 . (2)根据 Scheil 方程计算固相率, 得到了特定 工艺条件下铸坯凝固壳厚度变化情况 .结晶器出口 处坯壳厚度约为 20 mm . (3)随拉速提高,结晶器出口出坯壳厚度变薄 ; 坯壳厚度随浇注温度升高而变薄 ,并且趋于线性变 化,浇注温度平均每增加 5 ℃则铸坯厚度增加约 0.8 mm左右 . (4)将利用模型和经验公式计算出的坯壳厚度 进行对比分析和验证.应用经验公式可较为准确地 估算出坯壳厚度, 但无法体现坯壳的周向分布状况; 基于实测模型的计算结果能更好地反映实际生产工 艺条件下 ,结晶器内热流与坯壳厚度的不均匀分布 情况. 参 考 文 献 [ 1] Man Y , Hebi Y, Dacheng F.Real-time analysis on non-uniform heat transfer and solidification in mould of continuous casting round billets.ISIJ Int , 2004 , 44(10):1696 [ 2] Yao M , Yin H , Wang J C , et al.The monit oring and analysis of local mould thermal behavior in continuous casting of round bil￾lets.Ironmaking Steelmaking , 2005 , 32 (4):359 [ 3] 尹合壁, 姚曼.圆坯连铸结晶器传热的反算法.金属学报, 2005 , 41(6):638 [ 4] 张炯明, 张立, 王新华, 等.板坯连铸结晶器热流量分布的研 究.金属学报, 2003 , 39(12):1285 [ 5] 邓安元, 赫冀成.小方坯初始凝固三维数值模拟.钢铁研究学 报, 2000(1):15 [ 6] 赵魏, 刘海啸, 田勇.方坯结晶器铜管三维温度场与热应力的 分析.金属学报, 2000 , 36(4):407 [ 7] 张兴中, 那贤昭, 王忠英, 等.圆坯方坯凝固定律的导出和验 证.金属学报, 2004 , 40(3):281 [ 8] 熊守美, 许庆彦, 康进武.铸造过程模拟仿真技术.北京:机械 工业出版社, 2004 [ 9] 刘和平, 仇圣桃, 干勇.连铸过程中湍流传输和两相区凝固的 数值模拟.钢铁研究学报, 2003 , 15(2):68 [ 10] 冯妍卉, 张欣欣, 武文斐.枝晶尺度溶质再分配对连续铸造凝 固过程的影响.热科学与技术, 2003 , 2(3):215 [ 11] 张兴中, 徐李军.圆坯方坯凝壳长大的解析及其近似处理. 钢铁, 2005 , 40(9):25 Simulation of temperature field and prediction of shell thickness in a continuous casting mould of round billets Y AO Man 1), ZHAN Huiying 1), WANG X udong 1), GUO Liangliang 1), Y IN Hebi 1), LIU X iao 2), YU Y an 2) 1)Institut e of Materials Science and Engineering , Dalian University of Technology , DaLian 116024 , China 2)Shanghai Baosteel Group Corporation , Shanghai 201900 , China ABSTRACT Based on the measured data of mould temperature and heat flux , a three-dimensional transient heat-transfer model w as developed to simulate the temperature field of a round billet in continuous casting , and the solid fraction and shell thickness of the billet were calculated .The results agree w ith the measured data , w hich indicates that the real process conditions can be w ell reflected by the model .The effects of casting speed and pouring temperature on the shell thickness w ere discussed , and the comparison of the model with ex perien￾tial formulas in calculating the shell thickness w as also carried out . KEY WORDS continuous casting ;round billet ;shell thickness ;temperature field ;numerical simulation 第 11 期 姚 曼等:圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测 · 1095 ·