一、结晶器角部气隙厚度对方坯温度场影响的数值模拟（论文文献综述）
刘华松[1]（2021）在《包晶钢连铸坯表面裂纹与组织控制研究》文中进行了进一步梳理亚包晶或包晶点附近成分钢种的连铸坯表面横裂纹控制长期以来是低合金高强钢生产中的瓶颈问题。鉴于通过表面温度调控改善裂纹的传统途径具有较大局限性,由组织角度提升连铸坯表层热塑性已成为解决此类钢种在连铸、送装以及加热环节裂纹敏感性的重要思路。影响铸坯热塑性的组织因素主要包括原始奥氏体晶粒尺寸、奥氏体晶界处先共析铁素体与碳氮化物的析出状态。考虑到常规连铸冷却过程中铁素体相变与碳氮化物析出行为难以有效控制,本研究提出抑制凝固初生奥氏体晶粒粗化、降低连铸过程碳氮化物析出程度以及避免再加热时膜状铁素体形成的研究路线。初生奥氏体晶粒粗化与冷却强度有关,其多发生在连铸坯表面凹陷或振痕处。在凝固与冷却过程中,通过解析坯壳不同位置所发生收缩对表面凹陷的作用,建立了坯壳表面凹陷程度的预测模型,并利用结晶器热流密度等实测数据对此模型进行了验证。结果表明,坯壳凹陷程度与碳含量关系密切,最大凹陷分别出现于超低碳与亚包晶区域,与实测数据吻合良好。进而,通过线性回归方法提出了多项式形式的最大凹陷位置碳含量预测模型。以上模型为表面凹陷敏感性较大的亚包晶钢成分优化提供了可靠依据。连铸坯表层粗大奥氏体晶粒的形成机制至今仍存在争议。基于动力学模型分析与凝固实验,对包晶钢凝固初生奥氏体晶粒的粗化机制进行了研究。依据1300～1450℃高温下的等温晶粒长大实验结果,由溶质拖曳理论分析了初生奥氏体晶粒的长大动力学特征,认为其在高温时为理想晶粒长大。理想晶粒长大可很好地描述缓慢冷却凝固时的奥氏体晶粒长大行为;但对于连铸初凝坯壳对应的快速冷却凝固条件,其晶粒长大速度应当更快。通过设计0.15～10℃/s不同冷却速率下的凝固实验,证实了初生奥氏体晶粒存在的两种长大机制。其中,快速冷却凝固时奥氏体晶粒粗化速度远大于缓慢冷却凝固时。两种晶粒长大机制间的临界冷却速率为0.309～0.483℃/s。依据其与块状转变发生临界条件间的对比,两种晶粒长大机制分别对应于奥氏体通过扩散控制包晶相变或块状转变方式形成。其中,块状转变过程中产生的大量应变应当是快速冷却凝固时奥氏体晶粒迅速粗化的原因。依据初生奥氏体晶粒长大机制,通过在晶界迁移驱动力模型中引入应变能项,建立了适用于块状转变的初生奥氏体晶粒长大模型,并结合多相场模拟及凝固实验数据确定了模型参数。该模型可在晶粒尺寸与形貌上较好地描述连铸坯表层奥氏体晶粒特征,反映出晶粒在奥氏体完全形成温度附近的快速粗化与柱状晶粒形貌等实验观察现象。基于此模型对铸坯表层晶粒的粗化时机与影响因素进行了分析。结果表明,若通过强化冷却抑制初生奥氏体晶粒粗化,应当在铸坯表层温度降至奥氏体完全形成温度之前进行,对应于连铸结晶器上部区域,其关键措施为减轻表面振痕与凹陷。此外,进一步探讨了通过扩散控制包晶相变形成奥氏体以显着降低其晶粒粗化倾向的可能性。针对包晶点成分的含铝齿轮钢连铸坯角裂敏感性问题,通过研究其钢材产品渗碳处理对铝、氮元素含量的要求,为基于析出程度控制降低连铸裂纹倾向提供了成分优化依据。以20Cr钢为对象,采用模拟渗碳（伪渗碳实验）研究了铝、氮含量对渗碳时奥氏体晶粒尺寸的影响。根据晶粒结构特征与动力学理论,揭示了异常晶粒长大是渗碳时晶粒粗化的发生方式。进而,基于多相场模拟得到了异常晶粒长大发生的临界条件,并结合实验数据分别提出了由AlN质量分数及其钉扎强度所决定的渗碳晶粒尺寸控制预测模型。验证实验表明,模型正确率分别达到92%与75%。以上模型确定了该类齿轮钢中铝、氮含量的最低需求。通过模拟热装实验,分析了连铸坯装炉温度与表面裂纹敏感性间的联系。发现在两相区温度热装时,钢中未转变奥氏体的反向生长是奥氏体形成的主要方式,而奥氏体在珠光体与铁素体晶界处的形核与长大则受到抑制。在此相变行为下,两相区温度热装时膜状铁素体的形成倾向较高,并随着装炉温度的降低而下降。基于微观组织尺度的应变分配模拟,评估了再加热时的组织特征对裂纹敏感性的影响,揭示了装炉温度与表面裂纹敏感性之间的组织关联。结果表明,应避免在两相区温度热装,并建议装炉时铸坯表层组织中的珠光体含量应大于未转变奥氏体含量。
仇德金[2]（2021）在《小方坯高拉速结晶器流场和温度场模拟研究》文中研究指明随着连铸技术高效化、大型化的发展,无头轧制技术是未来连铸技术的发展趋势,而高速连铸正是实现无头轧制的重要前提,当前国内外对于方坯高拉速连铸过程的研究还较少。连铸结晶器内钢液流场和温度场的分布是关乎整个连铸工艺顺行和铸坯质量优劣的关键环节,因此,关于方坯高速连铸结晶器流场和温度场的研究具有重要意义。本文以160 mm×160 mm方坯连铸结晶器1/4模型为研究对象,利用ANSYS Fluent模拟软件研究高拉速连铸过程中不同工艺参数和冷却制度对小方坯连铸结晶器流场和温度场的影响。在流场模拟研究中,通过分析对称面钢液流动形式、射流冲击深度、回旋区涡心位置、液面流速和液面波动等内容,对比研究了不同浸入式水口（SEN）引起的流场变化,并分别优化出适配高拉速连铸（3.5～5.0 m/min）和超高拉速连铸（5.5～7.0 m/min）的最佳SEN参数;在温度场研究中,对优化后的连铸结晶器进行温度场模拟,通过分析对称面温度分布、液面温度分布和结晶器出口坯壳厚度等研究内容,对比了不同热流密度和过热度对结晶器温度分布的影响,优化得到最佳冷却制度。流场模拟研究表明,结晶器内的钢液流动形式为单股流动（single-roll flow,SRF）,不随连铸参数的改变而改变。增大拉速会引起结晶器通钢量大幅增加,受此影响,自由液面变得愈加活跃,射流冲击深度和回旋区涡心位置发生小幅下移;SEN内径从40 mm扩大至50 mm后,射流初速度明显减小,钢液流场活跃度降低,液面波动逐渐趋于平缓,但会导致流股冲击深度变深和回旋区上移;增加SEN插入深度会引起流场整体下移,钢液回流到达自由液面的时间变长,自由液面钢液流速大幅减小。在高拉速连铸中,SEN内径为40 mm,插入深度为80 mm时,结晶器内的流场最合理,此条件下流股冲击深度为351～367 mm,液面最大流速为6.85×10-2 m/s,液面波动为1.16～2.54 mm;在超高拉速连铸中,SEN内径为50 mm,插入深度为80 mm时,结晶器内的流场最合理,此条件下流股冲击深度为336～341mm,液面最大流速为7.50×10-2 m/s,液面波动为1.68～2.54 mm。温度场模拟研究表明,随着热流密度的增大,钢液温度下降速率加快,自由液面温度梯度减小,出结晶器的凝固坯壳厚度增厚;而钢液过热度升高则会使得结晶器内钢液温度均匀性变差,并且角部位置受二维传热作用更加明显,出结晶器的凝固坯壳厚度也会变薄。当结晶器热流密度为4000 k W/m2,钢液过热度为10℃时,高拉速连铸过程中的结晶器温度场最合理,此时的钢液温度为1765 K,出结晶器的坯壳厚度为10.31 mm;超高拉速连铸过程中,结晶器热流密度为5000 k W/m2,钢液过热度为10℃时,结晶器温度场最合理,该工况下的钢液温度为1765 K,出结晶器的坯壳厚度为8.61 mm。
郑智同[3]（2021）在《高速连铸结晶器锥度理论研究》文中认为连铸过程中,铸坯在结晶器内产生的裂纹缺陷是一直以来待解决的影响连铸坯质量的关键问题。为解决此问题,需对结晶器的截面曲线及锥度进行深入性研究,设计符合铸坯在结晶器内收缩变形规律的连续锥度曲线。本文通过对铸坯的凝固收缩过程进行模拟,得到铸坯收缩变形规律,以此为依据对结晶器铜管横截面曲线以及结晶器的锥度进行了研究计算。最终得到结晶器内腔形状设计方法,从而达到减小铸坯裂纹缺陷的目的。因此研究结晶器锥度具有重大意义。本文建立了铸坯的二维非稳态传热凝固数学模型。将液相区导热系数和固相区导热系数进行等效,从而采用固体导热微分方程模拟铸坯凝固收缩过程。并在进行铸坯与结晶器界面的传热边界条件设定时选用给定平均热流密度形式,来避免温度场和应力场的耦合。同时,采用热力耦合方法,建立了铸坯坯壳收缩变形的数学模型。通过分析浇铸钢种、拉坯速度和冷却条件因素对结晶器锥度设计的影响情况,求解计算了方坯所适应的锥度以及内壁铜管纵断面曲线表达式。在此基础上以150mm×150mm方坯为研究对象,利用建立的有限元模型对方坯进行了传热、凝固收缩过程的仿真计算,得到了铸坯在结晶器内的温度分布以及铸坯坯壳的凝固收缩规律。通过对方坯温度场以及收缩变形量的分析研究,得出铜管横截面曲线的计算表达式和结晶器铜管内腔形状的求解方法。同时研究了结晶器角部形状对传热效果的影响,选择将角部直角改为具有一定角度的圆弧角来改善结晶器角部传热。最后,根据仿真计算得出的数据求解150mm×150mm方坯结晶器的截面曲线尺寸以及结晶器锥度。
屈永豪[4]（2021）在《连铸坯凝固过程热应力分析及微观组织模拟》文中提出随着钢铁行业和连铸技术的快速发展,怎样提高连铸坯的质量已经成为冶金学者关注和研究的主要问题之一。连铸坯的质量问题不仅影响连铸技术的发展速度和效率,而且一旦连铸坯出现质量问题,其后续产品的质量必然会受到一定程度的影响,连铸坯在不同的冷却阶段的凝固行为以及凝固组织是影响铸坯质量的最重要因素,因此,对不同连铸工艺下铸坯的凝固过程和凝固组织进行研究是非常有意义的。本文选择数值模拟的研究方法,以唐山某钢厂生产的截面尺寸为150mm×250mm的50号钢矩形坯连铸过程为研究对象,使用铸造仿真软件Pro CAST,完成了矩形坯在结晶器内的非稳态模拟、整个连铸凝固过程的稳态模拟以及对凝固组织的模拟。基于Mi LE算法建立了非稳态模型,通过对结晶器内的连铸过程进行非稳态模拟,得到了矩形坯的温度、应力和气隙的分布规律。铸坯在结晶器冷却段,角部因向两个方向散热最先凝固,受到的应力也最大,此外角部最先产生气隙且气隙最大。同时分别改变不同的浇铸温度和拉坯速度进行了模拟,发现拉坯速度的改变对模拟结果影响更加明显,增大浇铸温度或拉坯速度都会使得铸坯表面各个位置的温度升高,对应地造成各个位置的应力都减小。通过改变浇铸温度、拉速及二冷强度对整个连铸过程进行稳态模拟,得到了不同工艺下铸坯中心温度和固相率的分布规律以及糊状区和液相穴变化情况。结果表明,增大浇铸温度,铸坯达到稳态时中心位置的温度升高,糊状区长度没有明显变化,但起止位置更滞后同时液相穴变长;增大拉坯速度,铸坯达到稳态时中心位置的温度升高,糊状区起止位置更滞后且整体长度变大,液相穴也更长;增大二冷强度,稳态时中心位置温度降低,糊状区变短且起止位置提前,同时液相穴也变短。通过改变不同形核及工艺参数,对矩形坯的凝固组织进行了模拟分析,结果表明:平均形核过冷度越大,等轴晶占比越小,晶粒相对越粗大;最大形核密度越大,等轴晶越多,晶粒更加细小;浇铸温度越高,等轴晶越少,晶粒平均尺寸越粗大;拉坯速度越高,等轴晶越多,晶粒相对越细小;二冷强度越大,激冷层厚度变小,柱状晶越发达,晶粒平均尺寸越大。
张宏亮[5]（2021）在《方坯直接轧制工艺及强化机理研究》文中指出2020年中国钢材总产量达到13.25亿吨,棒材产品总量大约5亿吨,约占整个钢材总产量的38%。因此,棒材企业节能减排新技术对整个钢铁行业绿色低碳发展非常重要。方坯直轧工艺,是指连铸方坯切断后,不经过任何加热或短时间边角补热,然后输送至轧机轧制的生产工艺,是一项典型的流程界面技术。该技术显着降低轧钢工序的能耗,有效减少CO2排放,对于中国实现2030年碳达峰的目标,有着非常重要的意义。该技术的明显特征是生产线取消了加热炉,充分利用了方坯连铸过程的显热,显着降低了棒材生产过程轧钢工序的能耗。但是,方坯直轧工艺还存在三个问题亟需解决,限制了该技术的推广应用,主要包括:铸轧界面的衔接不匹配影响连铸坯直轧率和产量;连铸坯头尾温差影响产品性能稳定性;直轧工艺缺少加热炉生产过程微合金碳氮化物的析出和再溶解过程,强化效果不明显。在此背景下,本文主要研究了方坯直轧工艺的铸轧界面技术,为该技术的推广应用提供理论依据和技术支持,主要研究内容和结论如下:（1）方坯直轧工艺温度场变化规律和渗透轧制变形机理利用有限元的方法,分析了拉速、二冷比水量、浇铸过热度等工艺参数对连铸坯出坯温度、冶金长度的影响。在保证凝固末端不超切断点位置的前提下,提高拉速是铸坯提温的最有效措施之一。当拉速由2m/min升高到2.8m/min时,150方铸坯的表面温度可提高85℃;直轧工艺铸坯轧制前的心表温差为160℃,相同粗轧道次变形后,方坯直轧工艺的铸坯心部等效应变比加热炉工艺增加了4～6%,更有利于铸坯心部的变形渗透,改善铸坯心部偏析等质量问题。（2）方坯直轧工艺铸-轧界面的排队理论研究和衔接匹配关系方坯直轧工艺铸轧界面的最佳衔接状态,需要方坯直轧工艺产量的最大化和直轧率的最大化。直轧工艺产量最大化,需要满足连铸工序的通钢量与轧制工序的秒流量相当,即两个工序的过钢量相等;直轧工艺直轧率最大化,需要铸轧界面衔接过程单个铸坯的等待时间小于铸坯极限等待时间。采用排队论方法构建了方坯直轧工艺铸-轧界面的连铸坯排队的数学模型,分析不同坯型、定尺、拉速、流数对铸坯排队系统中平均等待时间的影响。针对国内常见的多流连铸机对一条轧钢线的生产线,优化计算出不同条件下的最佳拉速和流数的控制范围,提供了一套可供直轧工艺生产选择的工艺参数。（3）方坯直轧工艺产品质量稳定性控制和连铸坯均温工艺采用连铸段选择性保温的方法,设计了一种用于减少方坯直轧工艺生产过程铸坯头尾温差的工艺方法。定尺6m、150方连铸坯,在切断后连铸坯头尾温差由80℃降低至45℃,使得相同炉次钢筋的力学性能波动范围由原来的100MPa下降到60MPa,收窄40%;单个铸坯长度方向上对应钢筋的力学性能波动范围由60MPa下降到30MPa,收窄了50%。（4）方坯直轧工艺条件下的强化机理研究本文以含Nb钢筋为研究对象,研究了直轧工艺条件下Nb（C,N）析出规律,利用直轧工艺特点和精轧间强水冷工艺,有效地降低钢筋的终轧温度,使得钢坯心部的应变量显着增加,促进了心部的组织晶粒细化和Nb（C,N）沉淀强化,提高了含Nb钢筋的力学性能。通过以上直轧生产控轧控冷工艺优化,生产出了满GB/T1499.2-2018国标要求的含Nb钢筋,而且Nb合金元素控制在0.015%以内,减少了微合金元素添加。
赵子豪[6]（2021）在《连铸板坯传热/应力计算及其可视化》文中研究指明结晶器内钢水凝固过程伴随的流动、溶质再分配、传热和应力等复杂行为,极易引发铸坯的各种缺陷,探索连铸坯凝固过程中发生的传热与力学行为,是解决铸坯中各种缺陷的重要途径。连铸生产工况恶劣,通过试验的手段对铸坯的凝固过程进行研究十分困难,鉴于此,本文的工作重点是对结晶器内铸坯传热/应力的数值计算与可视化方法进行研究,具体包括以下内容:首先,依据连铸的工艺特点,建立基于有限元方法的连铸坯传热控制模型和热弹黏塑性应力计算模型。为解决熔融钢水液固相变释放大量潜热导致计算不收敛的问题,通过热焓法处理凝固潜热;利用加权余量法构造了有限元形式的传热计算模型,将其作为应力计算的前提条件。之后,依据二维平面应变模型,考虑凝固收缩、弹性变形、塑性变形、蠕变对铸坯力学行为的影响,通过热弹黏塑性本构模型建立连铸坯应力计算模型。基于以上数学模型,运用C++编程语言自行开发设计面向对象的连铸坯有限元传热/应力计算专用程序,为研究铸坯在结晶器内的传热、凝固和变形提供可靠手段。然后,以国内某钢厂2300×220 mm的宽厚板坯为研究对象,依据结晶器铜板热电偶实测数据,通过传热反问题算法获得铸坯传热和凝固模块所需的边界条件,由此计算讨论了铸坯的传热与坯壳生长规律。基于传热计算结果,对铸坯宽面的应力、应变进行计算,分析了宽面力学行为的分布特点。重点考察了偏角部区域坯壳厚度、应力、应变的非均匀性及存在的差异,探讨近角部裂纹成因的影响因素。最后,在有限元传热/应力计算程序的基础上,运用OpenGL图形技术开发了面向对象的连铸坯传热、应力可视化模块和程序。采用平滑着色模式与深度测试功能,绘制三维图形,直观呈现铸坯和结晶器物理场的分布状态。通过响应键盘和菜单操作的消息处理,控制模型旋转和选择建模渲染对象,观察铸坯内部与表面任意区域的物理场分布,以便捷了解和掌握铸坯在结晶器内的凝固过程,为提升连铸过程的可视化水平及连铸坯质量提供技术支持和参考。
范越[7]（2021）在《热直轧连铸方坯温度场的精准横拟和控制》文中指出智能制造和绿色制造是钢铁生产流程工业两大发展方向,有别于传统连铸-加热-轧制生产工艺的连铸坯热直轧技术符合绿色制造要求,大大降低能源消耗。在这一新流程上推行智能制造,需要对生产过程的参数有精确感知,其中最重要的一个参数就是温度。本文以广西某钢厂的免加热直轧线材生产线为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立非稳态传热模型,对连铸坯凝固过程和铸坯剪断后的保温输送过程进行了模拟计算和实验验证,提出了对实际智能生产具有指导意义的铸速、均温工艺参数调整方案,为提高品质打下理论和实践基础。（1）为预防结晶器出口处漏钢及在切割处切漏钢等事故的发生,建立了铸坯温度、坯壳厚度以及凝固终点位置的预测模型。首次利用铸坯剪断后横截面的温度分布为依据,验证了数值模拟温度场和铸坯真实温度场的吻合度,避免了过去采用表面温度作为检验结果准确度,与实际结果偏差较大的传统办法。结果表明,两者相对误差偏差为1.8%,吻合度较高,说明了模拟数据的可靠性,真实的反映了铸坯三维温度场。（2）在精准预测温度场的基础上,不改变铸坯切割位置,开发了以距离切割处最小安全距离为目标的二冷区水量配比模型。根据这一模型计算结果,可以在现有装备不变的条件下,适当采用高拉速连铸,铸坯最大拉速可以达到3.09m/min,比现有的拉速2.68 m/min提高了15.3%。（3）针对目前实际生产中铸坯首尾温差较大引起产品通条性能差较大的现象,以铸坯切割后输送辊道上的保温罩对铸坯温度场的影响为切入点,研究了其长度、保温时间等参数以及增设位置对铸坯头尾温差的影响。结果表明,合理调整工艺参数,能够将铸坯首尾温差控制在30℃以内,能较好满足方坯免加热直接轧制技术的温度要求。对输送过程温度场进行现场验证,模拟与实测结果的最大相对误差为1.7%满足生产要求。
李璐[8]（2020）在《连铸方坯凝固传热数值模拟及铸坯升温工艺探究》文中进行了进一步梳理近年来我国的钢铁产量稳步上升,2019年产值达近12.05亿吨,已占到世界总产量的53%,矿产资源进口量超过60%,为我国经济发展提供了有力支撑。但同时,也面临着能源、资源、环境、产能过剩等问题的困扰,如何有效的节能减排、降低生产成本成为了需要解决的问题。在此形式下,相关学者提出了棒线材免加热直接轧制技术(简称DROF[1])。而在保证不漏钢的前提下,尽可能提高铸坯温度是实施免加热直接轧制工艺的关键技术之一。针对该技术当前连铸段铸坯提温需求,以及当下制约铸坯温度提高的相关问题（目前国内铸机拉速较慢、二冷配水不均匀、工艺参数设置等）。本文以承钢连铸直轧120t生产线的连铸段为参考,以传热学理论知识为基础,利用大型动力学软件ANSYS和材料性能软件Jmatpro,动态设定了热物性参数,建立了小方坯在连铸过程中的二维非稳态传热数学模型:（1）在考虑前人忽略的结晶器角部气隙对铸坯温度的影响效果的基础上,通过现场实测小方坯在结晶器出口、二冷区出口,空冷区出口的温度及壳厚值,与ANSYS瞬态热分析所模拟小方坯在连铸过程中实时温度与壳厚值相比较,探究适合该现场实际最优的热物性参数处理方式,发现JMat Pro计算得出的热物性参数所建立的凝固传热模型温度与实际误差在5%之内,较为真实地反映了铸坯温度的发展过程。（2）详细分析了现行工艺下,铸坯在结晶器出口、二冷区各段出口、空冷区出口的断面温度分布及坯壳厚度分布情况,并提出改进:需合理增强结晶器及足辊段冷却强度以增加坯厚;同时对比分析了过热度、拉速、二冷水等工艺参数对铸坯截面温度的影响。研究结果表明:随凝固过程的进行,钢水过热度对表面温度影响逐渐减小,且升高10℃的过热度会致使液芯长度延长0.15m,容易拉漏及偏析。当从改变二冷区冷却强度的角度来提高铸坯温度时,只改变二冷区中一段的冷却强度并不能有效改善二冷区出口处的铸坯温度,故需对二冷区全部分区进行冷却强度的调整。本文基于传热学理论,构建小方坯凝固传热数值模型,能预测铸坯在连铸运行过程中某点的铸坯温度和铸坯壳厚,能合理判别铸坯是否满足DROF工艺需求。同时,探究了连铸段相关工艺参数对铸坯升温工艺的影响效果,满足了应用连铸直接轧制技术的基础需求。为确定铸坯提温工艺参数提供依据,并对下一步优化免加热直接轧制下铸坯质量提供了基础。
杜鹏凯[9]（2020）在《连铸板坯结晶器钢水凝固及摩擦力的研究》文中研究指明随着现代连铸技术的发展,如何提高连铸效率已成为冶金工作者研究的首要任务。但是效率的提升势必会带来一系列的问题,尤其漏钢被认为是连铸过程中危害性最大的生产事故,不仅会使铸坯质量下降,严重的还会危害到人身安全。因此本文基于当前连铸结晶器传热和摩擦的理论,通过数值计算和有限元模拟等方法,对铸坯与结晶器间摩擦力对拉漏的影响进行研究,主要包括以下几方面:首先,使用ANSYS有限元软件建立了结晶器内钢水凝固传热和结晶器铜板传热分析的有限元模型,模拟了二者温度场的分布,并得到其特征部位的温度变化。通过改变拉坯速度,研究了连铸板坯和结晶器铜板的温度变化规律,为摩擦力的计算提供温度数据。其次,利用N-S方程和牛顿库仑定律计算了铸坯与结晶器间的摩擦力分布。得出了固体摩擦力的增加比液态摩擦力波动快的规律。同时更改浇铸温度,比较了不同浇铸温度下液体摩擦力的变化。最后,使用SolidWorks软件结合坯壳厚度分布建立了坯壳受力分析的有限元模型,分析了坯壳的受力状态。采用ANSYS软件中的接触算法将结晶器铜板假设为刚性体使之与坯壳接触,考虑了热应力、摩擦力、钢水静压力等情况,模拟计算了坯壳内的等效应力分布,并分析了其与临界应力之间的关系,为判断拉漏提供了理论依据。论文主要研究结论有:拉速对结晶器与铸坯间摩擦力的影响较大,在正弦振动的情况下,拉速从0.75m/min增加到1.25m/min,摩擦力会随之增加。随着拉速的增加,分别在弯月面附近和固液摩擦交替处依次出现坯壳表面应力超出临界应力的情况,导致拉漏的几率增大。在同等拉速下将浇铸温度从1538℃增至1552℃,摩擦力呈下降趋势,浇铸温度对摩擦力影响不大,但对于增加润滑长度起到有利作用。
成娟[10]（2019）在《连铸坯凝固过程高温蠕变行为的研究》文中研究表明本文依托于国家自然科学基金面上项目——钢在凝固过程液-固两相时高温蠕变行为的解析（No.51671124）,针对连铸坯在凝固过程中的高温蠕变行为展开研究,旨在探究钢在连铸过程中的高温蠕变行为及其应力应变规律,进而诠释钢在凝固过程中高温蠕变行为的量化特征。本文在调研分析的基础上,定义了连铸坯高温蠕变行为的粘-弹-塑性特征;建立了2101双相不锈钢在连铸全温度范围内的高温物性参数资料库;开发了描述连铸坯高温蠕变行为的热-力耦合有限元模型;计算了宝钢立式连铸机生产的2101双相不锈钢的蠕变极限;原位测量了微合金钢J55在凝固过程中的应力应变值;提出了高温蠕变导致裂纹产生的量化判据。本文得到的主要结论如下:（1）连铸坯凝固过程中包含液相区、固-液两相区、固相区三种状态,发生的变形行为呈现弹性、塑性、粘性三种力学特征,在屈服点前为粘-弹性变形,进入屈服状态后为粘-塑性变形,属于含液-固两相的高温蠕变行为。（2）基于材料在不同温度区间内的粘-弹-塑性变形,引入加工硬化修正系数,建立了描述连铸坯高温蠕变行为的热-力耦合有限元数值模型,并依托宝钢立式连铸机开展2101双相不锈钢高温蠕变极限的数值分析,结果表明:连铸坯角部、窄面中心、铸坯中心的热应力最大值分别为40.4 MPa、20.8 MPa和4.9 MPa,钢液过热度与铸机拉速的提升均可使连铸坯的温度上升,过热度每提升10℃,铸坯宽面中心在出连铸机位置的温度上升3℃,热应力随之增加;拉速每提升0.2m/min,铸坯宽面中心在出连铸机位置的温度上升78℃,但热应力随之减小。在距弯月面7.4 m处,连铸坯已完全凝固。（3）利用应力-应变联测仪开展微合金钢凝固过程的应力应变数值原位测量,结果显示:J55钢试样在1526℃-226℃的凝固过程中的应变值为1.16%,最大应力值为33.3 MPa。在0.5℃/s的冷速下,J55钢的转变产物为铁素体与珠光体组织,高温塑性及高温强度良好,热应力值未超出其高温强度,不易导致热裂;仅当材料在高温脆性区（1226℃-1515℃）承受较大外力时,才可能产生裂纹。
二、结晶器角部气隙厚度对方坯温度场影响的数值模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、结晶器角部气隙厚度对方坯温度场影响的数值模拟（论文提纲范文）
（1）包晶钢连铸坯表面裂纹与组织控制研究（论文提纲范文）
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| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 表面横裂纹形成机理与影响因素 |
| 2.1.1 表面横裂纹形成机理 |
| 2.1.2 表面横裂纹影响因素 |
| 2.2 表面横裂纹控制措施 |
| 2.2.1 合金成分调整 |
| 2.2.2 连铸坯温度场控制 |
| 2.2.3 奥氏体晶粒尺寸控制 |
| 2.2.4 表层组织控制 |
| 2.2.5 倒角结晶器技术 |
| 2.2.6 热装裂纹控制 |
| 2.3 合金成分对凝固与相变收缩的影响 |
| 2.4 奥氏体晶粒长大行为研究 |
| 2.5 块状转变研究 |
| 2.6 本论文研究意义与内容 |
| 2.6.1 研究意义 |
| 2.6.2 主要研究内容与方法 |
| 2.6.3 主要研究手段 |
| 3 合金成分对奥氏体晶粒粗化倾向影响研究 |
| 3.1 合金成分对坯壳表面凹陷倾向的影响 |
| 3.1.1 模型建立 |
| 3.1.2 参数确定 |
| 3.1.3 模型验证 |
| 3.1.4 模型应用-亚包晶钢成分调整 |
| 3.1.5 表面凹陷倾向最大位置碳含量计算模型 |
| 3.2 合金成分对奥氏体完全形成温度的影响 |
| 3.2.1 不考虑合金元素偏析时成分的影响 |
| 3.2.2 考虑合金元素偏析时成分的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 连铸坯表层奥氏体晶粒长大机制研究 |
| 4.1 初生奥氏体晶粒长大动力学 |
| 4.1.1 高温奥氏体晶粒长大实验 |
| 4.1.2 初生奥氏体晶粒长大动力学 |
| 4.2 理想晶粒长大对初生奥氏体晶粒的适用性 |
| 4.2.1 缓慢冷却凝固 |
| 4.2.2 快速冷却凝固 |
| 4.2.3 快速冷却凝固时晶粒粗化的可能机制 |
| 4.3 冷却速率对初生奥氏体晶粒尺寸影响实验研究 |
| 4.3.1 研究方法 |
| 4.3.2 基于传热分析的实验冷却强度 |
| 4.3.3 组织特征与原始奥氏体晶粒尺寸 |
| 4.3.4 冷却速率对初生奥氏体晶粒尺寸的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 考虑块状转变影响的连铸坯表层奥氏体晶粒长大模型研究 |
| 5.1 考虑块状转变影响的初生奥氏体晶粒长大模型 |
| 5.1.1 模型建立 |
| 5.1.2 模型参数确定 |
| 5.2 模型验证与讨论 |
| 5.2.1 模型验证 |
| 5.2.2 模型讨论 |
| 5.3 模型应用—抑制连铸坯表层奥氏体晶粒粗化 |
| 5.3.1 奥氏体晶粒粗化时机 |
| 5.3.2 冷却强度的影响 |
| 5.3.3 奥氏体完全形成温度的影响 |
| 5.3.4 初生奥氏体形成机制的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 包晶成分齿轮钢中铝、氮含量与裂纹控制研究 |
| 6.1 研究方法 |
| 6.1.1 实验材料 |
| 6.1.2 实验方法 |
| 6.1.3 析出模型 |
| 6.1.4 多相场模型 |
| 6.2 研究结果 |
| 6.2.1 初始奥氏体晶粒结构 |
| 6.2.2 伪渗碳后奥氏体晶粒结构 |
| 6.2.3 氮化铝析出状态 |
| 6.2.4 析出与奥氏体晶粒结构间关系 |
| 6.3 分析与讨论 |
| 6.3.1 渗碳过程中晶粒粗化模式 |
| 6.3.2 异常晶粒长大发生条件 |
| 6.3.3 渗碳过程中晶粒粗化预测 |
| 6.3.4 模型验证与应用 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 连铸坯装炉温度对裂纹敏感性影响研究 |
| 7.1 材料与研究方法 |
| 7.2 研究结果 |
| 7.2.1 初始组织 |
| 7.2.2 膨胀曲线与相变曲线 |
| 7.2.3 相变动力学分析 |
| 7.2.4 微观组织特征 |
| 7.2.5 裂纹敏感性模拟 |
| 7.3 分析与讨论 |
| 7.3.1 热装加热时的逆相变特征 |
| 7.3.2 装炉温度对逆相变行为的影响 |
| 7.3.3 装炉温度对奥氏体晶粒结构的影响 |
| 7.3.4 装炉温度与裂纹敏感性间关系 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 本研究对连铸坯表面裂纹控制的意义 |
| 8.1 成分调控以减轻连铸坯壳表面凹陷 |
| 8.2 抑制连铸坯表层初生奥氏体晶粒粗化 |
| 8.3 包晶点成分齿轮钢铝、氮含量优化 |
| 8.4 热装生产中装炉温度的合理制定 |
| 9 结论与创新点 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 论文创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）小方坯高拉速结晶器流场和温度场模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 结晶器钢液流动行为研究现状 |
| 1.1.1 SEN内径对结晶器流场的影响 |
| 1.1.2 SEN插入深度对结晶器流场的影响 |
| 1.1.3 拉速对结晶器流场的的影响 |
| 1.2 结晶器凝固传热研究现状 |
| 1.2.1 连铸过程中的热传导 |
| 1.2.2 结晶器凝固传热特点 |
| 1.2.3 影响结晶器传热的因素 |
| 1.3 数值模拟技术在结晶器中的应用 |
| 1.3.1 数值模拟技术简介 |
| 1.3.2 结晶器流场和温度场数值模拟研究现状 |
| 1.4 课题研究意义及内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 结晶器数值模拟研究理论基础 |
| 2.1 基本假设 |
| 2.2 数学模型控制方程 |
| 2.3 模型和网格划分 |
| 2.4 边界条件设置 |
| 2.5 求解算法 |
| 3 高拉速下结晶器流场模拟研究 |
| 3.1 结晶器对称面流场分析 |
| 3.1.1 流股冲击深度 |
| 3.1.2 回旋区涡心位置 |
| 3.2 自由液面钢液行为分析 |
| 3.3 液面波动分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 超高拉速下结晶器流场模拟研究 |
| 4.1 结晶器对称面流场分析 |
| 4.1.1 流股冲击深度 |
| 4.1.2 回旋区涡心位置 |
| 4.2 自由液面钢液行为分析 |
| 4.3 液面波动分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结晶器温度场模拟研究 |
| 5.1 高拉速连铸下结晶器温度场研究 |
| 5.1.1 对称面温度场 |
| 5.1.2 自由液面温度场 |
| 5.1.3 坯壳厚度 |
| 5.2 超高拉速连铸下结晶器温度场研究 |
| 5.2.1 对称面温度场 |
| 5.2.2 自由液面温度场 |
| 5.2.3 坯壳厚度 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读研究生期间主要发表的论文情况 |
（3）高速连铸结晶器锥度理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 漏斗形结晶器 |
| 1.1.2 H2 结晶器 |
| 1.1.3 平行板形直结晶器 |
| 1.1.4 凸型结晶器 |
| 1.1.5 钻石结晶器 |
| 1.2 进行结晶器锥度计算时需要考虑的因素 |
| 1.3 国内外研究现状及锥度设计 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.3.3 锥度设计 |
| 1.4 结晶器内腔横截面的设计 |
| 1.5 课题的研究意义和主要内容 |
| 1.5.1 课题的研究意义 |
| 1.5.2 研究的内容 |
| 第2章 结晶器内铸坯的收缩与凝固 |
| 2.1 结晶器传热控制方程 |
| 2.1.1 固体导热微分方程 |
| 2.2 方坯凝固传热的二维数学模型 |
| 2.2.1 基本假设 |
| 2.2.2 控制微分方程 |
| 2.2.3 初始条件以及边界条件 |
| 2.3 方坯与结晶器界面之间传热边界条件的研究计算 |
| 2.3.1 结晶器与铸坯散热量以及边界条件的计算 |
| 2.3.2 根据热平衡的条件求解系数B的数值 |
| 2.4 凝固传热数学模型的理论求解过程 |
| 2.5 结晶器内坯壳的收缩变形 |
| 2.5.1 坯壳收缩变形的有限元计算 |
| 2.6 方坯结晶器参数的确定 |
| 2.6.1 结晶器的断面尺寸 |
| 2.6.2 拉坯速度 |
| 2.6.3 结晶器长度 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 方坯结晶器锥度理论研究 |
| 3.1 纵断面曲线和内腔的锥度曲线的求解 |
| 3.2 连铸方坯结晶器 |
| 3.2.1 内壁的理想纵断面曲线 |
| 3.2.2 内腔锥度曲线 |
| 3.2.3 修正纵断面曲线计算公式和锥度曲线计算公式 |
| 3.3 Q235B的化学成分以及热物理参数的计算 |
| 3.3.1 钢材固相线与液相线温度的计算 |
| 3.3.2 固相率的计算 |
| 3.3.3 钢种密度的计算 |
| 3.3.4 导热系数 |
| 3.3.5 凝固潜热与比热容 |
| 3.3.6 热膨胀系数 |
| 3.4 结晶器内坯壳总收缩率 |
| 3.4.1 液态收缩率 |
| 3.4.2 凝固收缩率 |
| 3.4.3 δ →γ相变收缩率 |
| 3.4.4 固相收缩率 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 传热模型的仿真计算 |
| 4.1 传热模型的计算求解 |
| 4.2 方坯温度场计算 |
| 4.3 方坯收缩变形计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结晶器内腔截面形状设计 |
| 5.1 结晶器截面形状设计原则 |
| 5.2 铸坯变形研究分析 |
| 5.3 结晶器铜管断面形状研究 |
| 5.3.1 横断面曲线计算 |
| 5.3.2 纵断面曲线计算 |
| 5.4 150mm×150mm方坯结晶器横截面形状设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）连铸坯凝固过程热应力分析及微观组织模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 连续铸钢技术 |
| 1.2.1 连续铸钢技术的国内外发展现状 |
| 1.2.2 连续铸钢技术的基本原理和特点 |
| 1.3 矩形坯质量与连铸凝固过程的关系 |
| 1.3.1 矩形坯质量缺陷的形成原因 |
| 1.3.2 高质量矩形坯连铸凝固要求 |
| 1.3.3 连铸的主要工艺参数 |
| 1.4 铸造数值模拟技术 |
| 1.4.1 铸造过程数值模拟的原理 |
| 1.4.2 铸造过程的数值模拟流程 |
| 1.4.3 连铸过程数值模拟技术的研究现状 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 第2章 矩形坯连铸过程数值计算模型的构建 |
| 2.1 凝固传热数学模型的建立 |
| 2.1.1 传热模型的假设 |
| 2.1.2 导热微分方程 |
| 2.1.3 初始条件和边界条件的确定 |
| 2.1.4 铸坯热物性参数的选择 |
| 2.2 连铸过程应力分析 |
| 2.2.1 连铸坯受力分析 |
| 2.2.2 基本假设 |
| 2.2.3 矩形坯高温力学性能 |
| 2.2.4 热应力计算 |
| 2.3 凝固组织数学模型的建立 |
| 2.3.1 基本假设 |
| 2.3.2 形核模型 |
| 2.3.3 生长模型 |
| 2.4 有限元模型的建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 矩形坯结晶器内热应力分析 |
| 3.1 矩形坯非稳态模拟 |
| 3.1.1 连铸机主要工艺参数 |
| 3.1.2 有限元模型的导入及前处理过程 |
| 3.2 热应力模拟结果 |
| 3.2.1 矩形坯连铸过程动态分析 |
| 3.2.2 结晶器内气隙模拟结果 |
| 3.2.3 铸坯表面热-力分析 |
| 3.3 不同工艺条件下的热应力模拟结果 |
| 3.3.1 不同浇铸温度对结果的影响 |
| 3.3.2 不同拉坯速度对结果的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 矩形坯连铸过程稳态模拟 |
| 4.1 连铸坯温度分布及凝固进程分析 |
| 4.2 不同工艺条件下矩形连铸坯的凝固及传热 |
| 4.2.1 浇铸温度对铸坯凝固传热的影响 |
| 4.2.2 拉坯速度对铸坯凝固传热的影响 |
| 4.2.3 二冷条件对铸坯凝固传热的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 矩形坯凝固组织模拟结果及分析 |
| 5.1 铸坯组织的形成过程 |
| 5.2 凝固组织模拟结果 |
| 5.3 凝固组织模拟结果的验证 |
| 5.4 形核参数对铸坯组织形成过程的影响 |
| 5.4.1 形核过冷度对铸坯组织的影响 |
| 5.4.2 形核密度对铸坯组织的影响 |
| 5.5 工艺参数对铸坯组织形成过程的影响 |
| 5.5.1 浇铸温度对铸坯组织的影响 |
| 5.5.2 拉坯速度对铸坯组织的影响 |
| 5.5.3 冷却强度对铸坯组织的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果 |
| 致谢 |
（5）方坯直接轧制工艺及强化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 文献综述 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 方坯直接轧制工艺概况 |
| 1.2.1 方坯直接轧制工艺优势 |
| 1.2.2 方坯直接轧制工艺的基本条件 |
| 1.3 方坯直接轧制工艺国内外发展及研究现状 |
| 1.3.1 国外直接轧制工艺的发展 |
| 1.3.2 国内直接轧制工艺的发展 |
| 1.3.3 方坯直接轧制工艺存在的问题 |
| 1.4 含Nb钢组织性能控制研究 |
| 1.4.1 Nb在钢中的溶解和析出 |
| 1.4.2 含Nb钢的强化机制 |
| 1.4.3 Nb在不同钢铁材料中的应用 |
| 1.5 本文研究目的和主要内容 |
| 2 方坯直轧工艺温度场变化规律和渗透轧制变形机理 |
| 2.1 有限元模型基本假设和工艺参数 |
| 2.1.1 连铸过程中铸坯温度场模型 |
| 2.1.2 连铸坯轧制过程热力耦合模型 |
| 2.2 数学模型和本构关系 |
| 2.2.1 传热控制数学模型 |
| 2.2.2 元胞自动机模型 |
| 2.2.3 非线性弹塑性本构关系 |
| 2.3 边界条件和热物性参数 |
| 2.3.1 连铸过程温度场模拟边界条件 |
| 2.3.2 轧制过程热力耦合模拟边界条件 |
| 2.3.3 钢坯的热物性参数 |
| 2.4 连铸过程铸坯的温度场模拟 |
| 2.4.1 不同工艺参数对连铸出坯温度的影响 |
| 2.4.2 不同工艺参数对连铸冶金长度和坯壳厚度的影响 |
| 2.5 连铸轧钢衔接过程中铸坯温度场 |
| 2.5.1 不同剪切序的问题 |
| 2.5.2 不同剪切序条件下铸坯的等待时间与温度场 |
| 2.5.3 不同坯型和定尺长度对连铸坯输送过程温度场的影响 |
| 2.6 直轧工艺条件下连铸坯轧制过程变形规律 |
| 2.6.1 方坯直接轧制过程的温度场 |
| 2.6.2 方坯直轧过程的应力场和应变场 |
| 2.6.3 方坯直轧过程的心部变形渗透规律 |
| 2.7 模拟结果的验证 |
| 2.8 小结 |
| 3 方坯直轧工艺铸-轧界面的排队理论研究和衔接匹配关系 |
| 3.1 多流连铸机直轧工艺生产的出坯图表 |
| 3.1.1 静态出坯图表 |
| 3.1.2 动态出坯图表 |
| 3.2 连铸-轧钢界面连铸坯排队论模型 |
| 3.2.1 铸-轧界面铸坯运输过程及事件解析 |
| 3.2.2 铸-轧界面铸坯输送过程排队论模型 |
| 3.3 连铸-轧钢界面连铸坯的匹配衔接工艺优化 |
| 3.3.1 棒材生产线的产量与连铸机拉速的匹配 |
| 3.3.2 方坯直轧工艺铸轧界面的衔接匹配 |
| 3.3.3 方坯直轧工艺不同条件下的排队模型计算 |
| 3.3.4 方坯直轧工艺的连铸坯衔接的优化控制 |
| 3.4 铸坯输送过程的最优化讨论 |
| 3.4.1 连铸与轧钢的产能匹配 |
| 3.4.2 连铸坯输送过程的极限等待时间 |
| 3.4.3 铸轧界面的连铸坯的剪切顺序 |
| 3.5 小结 |
| 4 方坯直轧工艺产品质量稳定性控制和连铸坯均温工艺 |
| 4.1 方坯直接工艺与加热炉生产工艺的区别 |
| 4.1.1 轧制前的连铸坯温度场 |
| 4.1.2 轧制过程的轧制力负荷 |
| 4.1.3 产品的微观组织和力学性能 |
| 4.2 开轧温度对直轧工艺产品均匀化的影响 |
| 4.2.1 开轧温度对微观组织的影响 |
| 4.2.2 开轧温度对力学性能的影响 |
| 4.3 方坯直轧工艺的连铸坯温度均匀化控制 |
| 4.3.1 直轧工艺连铸坯头尾温差问题 |
| 4.3.2 连铸坯温度均匀化工艺设计 |
| 4.3.3 连铸坯定向保温的均匀化控制技术 |
| 4.4 连铸坯温度均匀化控制对产品质量影响 |
| 4.4.1 均温工艺对钢筋微观组织的影响 |
| 4.4.2 均温工艺对产品力学性能波动的影响 |
| 4.5 小结 |
| 5 方坯直轧工艺条件下含Nb钢筋的强化机理研究 |
| 5.1 含Nb钢筋的控轧控冷生产实践 |
| 5.1.1 含Nb钢筋的加热炉工艺生产 |
| 5.1.2 含Nb钢筋的直轧工艺生产 |
| 5.2 Nb(C,N)在奥氏体中沉淀析出动力学计算 |
| 5.2.1 均匀形核 |
| 5.2.2 晶界形核 |
| 5.2.3 位错线上形核 |
| 5.2.4 计算结果分析 |
| 5.3 含Nb钢筋应变诱导析出行为的研究 |
| 5.3.1 试验材料及试验方案 |
| 5.3.2 应力松弛实验结果分析 |
| 5.4 含Nb钢筋过冷奥氏体连续转变行为研究 |
| 5.4.1 试验材料及试验方案 |
| 5.4.2 含Nb钢筋不同冷速条件下的微观组织 |
| 5.4.3 含Nb钢筋的过冷奥氏体连续转变曲线 |
| 5.5 直轧条件下含Nb钢筋的生产工艺优化 |
| 5.6 小结 |
| 6 主要结论和创新点 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务及主要成果 |
| 致谢 |
（6）连铸板坯传热/应力计算及其可视化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 结晶器内铸坯的传热与力学行为 |
| 1.1.1 结晶器内铸坯的凝固 |
| 1.1.2 结晶器内铸坯传热与力学行为数值模拟 |
| 1.2 连铸坯表面裂纹 |
| 1.2.1 表面裂纹成因 |
| 1.2.2 表面裂纹影响因素 |
| 1.3 连铸过程的有限元计算与结果可视化 |
| 1.3.1 有限元在连铸过程的应用 |
| 1.3.2 可视化技术 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 连铸坯传热/凝固有限元数值计算模型 |
| 2.1 连铸坯凝固传热/凝固模型的数学描述 |
| 2.1.1 传热模型基本假设 |
| 2.1.2 传热模型控制方程 |
| 2.2 微分方程的等效形式和加权余量法 |
| 2.2.1 微分方程的等效形式 |
| 2.2.2 加权余量法 |
| 2.3 单元计算格式的建立 |
| 2.3.1 形函数 |
| 2.3.2 有限元传热控制方程 |
| 2.3.3 有限元传热矩阵组装 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 连铸坯热弹黏塑性应力有限元数值计算模型 |
| 3.1 连铸坯应力/应变模型的数学描述 |
| 3.1.1 应力模型基本假设 |
| 3.1.2 热弹黏塑性本构模型 |
| 3.2 铸坯力学行为的有限元求解 |
| 3.2.1 应力有限元控制方程 |
| 3.2.2 有限元应力矩阵组装 |
| 3.3 应力求解中的关键问题 |
| 3.3.1 应力求解步骤 |
| 3.3.2 有界Newton-Raphson迭代法 |
| 3.4 计算流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于实测反问题的连铸坯传热/应力计算与分析 |
| 4.1 实验条件与计算参数 |
| 4.1.1 铸机设备与工艺参数 |
| 4.1.2 物性参数 |
| 4.1.3 计算域网格离散及特征位置选取 |
| 4.2 基于实测温度的结晶器热流反问题计算 |
| 4.2.1 反问题简介 |
| 4.2.2 结晶器铜板温度检测 |
| 4.2.3 结晶器传热反问题算法 |
| 4.3 铸坯传热与坯壳生长 |
| 4.3.1 铸坯表面热流 |
| 4.3.2 铸坯表面温度 |
| 4.3.3 坯壳生长行为 |
| 4.4 铸坯宽面的传热和力学行为 |
| 4.4.1 宽面特征点沿浇铸方向的力学行为 |
| 4.4.2 铸坯沿宽度方向的传热/应力行为 |
| 4.5 铸坯角部区域的传热和力学行为 |
| 4.5.1 角部温度分布 |
| 4.5.2 角部等效应力分布 |
| 4.5.3 偏角部区域沿浇铸方向的应力与应变 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于OpenGL的连铸坯凝固过程可视化系统开发 |
| 5.1 OpenGL图形技术 |
| 5.2 绘制铸坯物理场的基础和功能实现 |
| 5.3 铸坯可视化模块构建及程序开发 |
| 5.3.1 创建图形输出窗口 |
| 5.3.2 绘图初始化 |
| 5.3.3 铸坯三维物理场绘制 |
| 5.3.4 键盘消息响应和视窗重构 |
| 5.4 铸坯传热/力学行为可视化 |
| 5.4.1 板坯传热状态可视化 |
| 5.4.2 板坯应力分布可视化 |
| 5.4.3 数据文件可视化模块 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）热直轧连铸方坯温度场的精准横拟和控制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 连铸坯热直轧工艺发展概况 |
| 1.1.1 连铸技术的发展简介 |
| 1.1.2 连铸坯热直轧工艺概述 |
| 1.1.3 国外连铸坯热直轧技术发展概况 |
| 1.1.4 国内连铸坯热直轧技术发展概况 |
| 1.1.5 连铸坯热直轧技术的工艺特点及优越性 |
| 1.1.6 连铸坯热直轧技术的负面影响 |
| 1.2 连铸坯温度场数值模拟研究现状 |
| 1.2.1 数值模拟常用方法 |
| 1.2.2 数值模拟在结晶器内铸坯温度研究 |
| 1.2.3 数值模拟在二冷区及空冷区铸坯温度研究 |
| 1.2.4 数值模拟在铸坯输送过程温度研究 |
| 1.3 研究意义及目的 |
| 1.4 研究内容及创新点 |
| 2.方坯连铸-免加热直轧前输送过程温度场求解公式 |
| 2.1 ANSYS中的传热数学描述及有限元求解 |
| 2.2 传热学理论及定解条件 |
| 2.2.1 传热原理 |
| 2.2.2 导热方程 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.2.4 凝固基本原理 |
| 2.2.5 结晶器内热量传递及散热量计算 |
| 2.2.6 二冷区热量传递及散热量计算 |
| 2.2.7 空冷区热量传递及散热量计算 |
| 2.2.8 铸坯输送过程传热及散热量计算 |
| 2.3 本章小结 |
| 3.直轧用方坯连铸过程的凝固传热研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 几何模型及工艺参数 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.3 HRB400钢的热物性参数 |
| 3.4 模拟结果与现场验证 |
| 3.5 过热度、拉速、冷却条件对方坯传热与凝固的影响 |
| 3.5.1 有限元模拟计算方案 |
| 3.5.2 过热度对铸坯温度分布和凝固进程的影响 |
| 3.5.3 拉速对铸坯温度分布和凝固进程的影响 |
| 3.5.4 二次冷却强度对铸坯温度分布和凝固进程的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4.直轧前输送过程保温罩工艺对铸坯传热的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 输送过程测温实验研究 |
| 4.2.1 实验材料与设备 |
| 4.2.2 实验方案及方法 |
| 4.2.3 温度计算与实验结果对比 |
| 4.3 保温罩工艺对铸坯提温及头尾、芯表温差的影响 |
| 4.3.1 方坯输送过程有限元模型 |
| 4.3.2 数学模型及材料参数 |
| 4.3.3 加盖保温罩工艺对铸坯提温及头尾、芯表温差的影响 |
| 4.4 模拟结果及现场验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.方坯提温条件下热直轧工艺的冷却参数与设备优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冷却参数与保温设备改进 |
| 5.2.1 冷却参数调整及结果分析 |
| 5.2.2 保温设备改进及结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6.结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）连铸方坯凝固传热数值模拟及铸坯升温工艺探究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 连铸-轧制技术简介 |
| 1.2.1 连铸技术的发展简介 |
| 1.2.2 连铸轧制衔接技术 |
| 1.3 免加热直接轧制工艺概述 |
| 1.4 连铸方坯传热过程温度场的研究现状 |
| 1.5 国内外数值模拟技术在连铸传热过程中的研究现状 |
| 1.6 本文研究目标及内容 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 连铸过程中的传热基理 |
| 2.1 传热学基础 |
| 2.1.1 三种基本传递热量的方式 |
| 2.1.2 总传热过程 |
| 2.2 连铸工艺总体热交换 |
| 2.2.1 连铸机热平衡 |
| 2.2.2 凝固潜热的处理 |
| 2.3 结晶器中的热交换 |
| 2.3.1 钢水在结晶器内的凝固过程 |
| 2.3.2 结晶器内的传热过程 |
| 2.3.3 结晶器冷却的研究 |
| 2.4 二冷区的热交换 |
| 2.4.1 二次冷却区传热方式 |
| 2.4.2 二冷区传热的影响因素 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 连铸小方坯凝固传热模型的建立 |
| 3.1 凝固传热方程的建立 |
| 3.2 传热方程的初始条件和边界条件 |
| 3.2.1 传热方程的初始条件 |
| 3.2.2 传热方程的边界条件 |
| 3.3 小方坯连铸凝固传热有限元模型的建立 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 连铸小方坯凝固传热模型参数选取 |
| 4.1 弧形连铸机基本参数 |
| 4.2 钢种及成分 |
| 4.3 模型热物性参数的确定 |
| 4.3.1 液、固相线温度 |
| 4.3.2 HRB400钢的密度 |
| 4.3.3 HRB400钢的热焓 |
| 4.3.4 HRB400钢的导热系数 |
| 4.3.5 铸坯液芯对流换热的处理 |
| 4.4 基于三种方法的数值模拟及实测温度比较 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 小方坯连铸凝固传热模型计算结果的详细分析 |
| 5.1 基于现行工艺,有限元分析结果 |
| 5.1.1 结晶器区 |
| 5.1.2 二冷区 |
| 5.1.3 空冷区 |
| 5.1.4 基于当前工艺所提出的改进与问题 |
| 5.2 各种工艺参数对铸坯温度的影响 |
| 5.2.1 过热度对铸坯温度的影响 |
| 5.2.2 二冷区冷却强度对铸坯温度的影响 |
| 5.2.3 拉坯速度对铸坯温度的影响 |
| 5.2.4 铸坯不同角部形状对铸坯温度的影响 |
| 5.3 实测值与模拟值的比较分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
（9）连铸板坯结晶器钢水凝固及摩擦力的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 现代连铸技术概述 |
| 1.1.1 连铸过程简介 |
| 1.1.2 国内外连铸技术的发展现状 |
| 1.2 连铸温度场和应力场数值模拟技术概述 |
| 1.2.1 连铸过程中温度场的研究现状 |
| 1.2.2 连铸过程中应力场的研究现状 |
| 1.3 铸坯与结晶器间摩擦行为概述 |
| 1.3.1 铸坯与结晶器间摩擦力的形成及影响因素 |
| 1.3.2 基于摩擦力检测的漏钢技术的发展现状 |
| 1.4 本论文的选题背景及意义 |
| 1.4.1 本论文的选题背景 |
| 1.4.2 本论文的选题意义 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 铸坯凝固传热理论及摩擦力的计算方法 |
| 2.1 结晶器内钢液的凝固传热理论 |
| 2.1.1 铸坯与结晶器间的传热行为 |
| 2.1.2 影响结晶器内传热的因素 |
| 2.2 结晶器铜板的传热行为 |
| 2.3 铸坯与结晶器间摩擦力的计算方法 |
| 2.3.1 铸坯与结晶器间摩擦力的理论计算方法 |
| 2.3.2 铸坯与结晶器间摩擦力的经验计算方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 结晶器内温度场的模拟与结果分析 |
| 3.1 基于ANSYS有限元分析的传热理论基础 |
| 3.1.1 ANAYS中的热分析方法 |
| 3.1.2 温度场数值求解 |
| 3.1.3 导热微分方程 |
| 3.2 连铸板坯及结晶器铜板传热模型的建立 |
| 3.2.1 模拟方案的确定 |
| 3.2.2 传热模型的基本假设 |
| 3.2.3 有限元模型及网格划分 |
| 3.2.4 初始条件 |
| 3.2.5 边界条件 |
| 3.3 连铸板坯计算参数的选取 |
| 3.3.1 固相率 |
| 3.3.2 固液相线的确定 |
| 3.3.3 比热和凝固潜热 |
| 3.3.4 导热系数 |
| 3.3.5 钢的密度 |
| 3.4 连铸板坯及结晶器铜板传热模拟结果分析 |
| 3.4.1 连铸板坯表面温度分布结果及分析 |
| 3.4.2 连铸板坯坯壳厚度 |
| 3.4.3 不同拉速下结晶器铜板温度分布结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 结晶器与铸坯间摩擦力的模拟计算 |
| 4.1 铸坯与结晶器间摩擦力产生原因的分析 |
| 4.2 铸坯与结晶器间摩擦力的理论计算 |
| 4.2.1 铸坯与结晶器间摩擦力的分布 |
| 4.2.2 铸坯与结晶器间渣膜的厚度 |
| 4.2.3 铸坯与结晶器间液态渣膜的速度 |
| 4.2.4 铸坯与结晶器间液态摩擦力的计算 |
| 4.2.5 铸坯与结晶器间固态摩擦力的计算 |
| 4.2.6 铸坯与结晶器间固液摩擦力分界点的讨论 |
| 4.3 铸坯与结晶器间摩擦力的计算结果及分析 |
| 4.3.1 液态渣膜的厚度 |
| 4.3.2 不同拉速下液体摩擦力的分布 |
| 4.3.3 不同浇铸温度下液体摩擦力的分布 |
| 4.3.4 固体摩擦力的分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 连铸坯壳在摩擦力作用下的应力分析 |
| 5.1 连铸板坯漏钢的主要类型 |
| 5.1.1 粘结漏钢 |
| 5.1.2 纵裂漏钢 |
| 5.2 板坯力学模型的数学描述 |
| 5.3 连铸坯壳力学模型的建立 |
| 5.3.1 ANSYS接触分析法 |
| 5.3.2 模型的简化与假设 |
| 5.3.3 初始条件和边界条件 |
| 5.4 铸坯高温力学参数的选取 |
| 5.4.1 泊松比 |
| 5.4.2 热膨胀系数 |
| 5.4.3 屈服极限 |
| 5.4.4 弹性模量 |
| 5.5 摩擦力作用下的连铸坯壳表面应力结果及分析 |
| 5.5.1 拉速为1m/min时坯壳表面应力分布 |
| 5.5.2 不同拉速下坯壳表面应力分布 |
| 5.5.3 不同浇铸温度下坯壳表面应力分布 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（10）连铸坯凝固过程高温蠕变行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属材料蠕变行为概述 |
| 1.1.1 金属材料的蠕变及蠕变失效 |
| 1.1.2 金属材料的蠕变测量 |
| 1.1.3 金属材料的蠕变变形机理 |
| 1.2 钢在连铸过程的高温变形行为 |
| 1.2.1 钢在连铸过程高温变形行为特征 |
| 1.2.2 连铸坯在连铸过程的受力状态 |
| 1.2.3 高温变形行为的本构关系 |
| 1.3 连铸过程高温变形的数值模拟 |
| 1.3.1 结晶器内应力应变数值模拟 |
| 1.3.2 二冷区内应力应变数值模拟 |
| 1.3.3 有限元分析软件简介 |
| 1.4 研究意义与研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线图 |
| 第二章 连铸坯的高温蠕变行为特征及高温物性参数 |
| 2.1 连铸坯的高温蠕变行为特征 |
| 2.2 钢的凝固特性及特征温度 |
| 2.2.1 钢在固-液两相区内的凝固特性 |
| 2.2.2 钢在固-液两相区内的特征温度 |
| 2.3 钢的高温物性参数 |
| 2.3.1 传热物性参数 |
| 2.3.2 热膨胀系数的研究 |
| 2.3.3 杨氏模量的研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 连铸过程蠕变行为的数值仿真模型 |
| 3.1 连铸坯凝固传热模型 |
| 3.1.1 基本假设 |
| 3.1.2 控制方程 |
| 3.1.3 定解条件 |
| 3.1.4 有限元解法 |
| 3.2 连铸坯凝固应力应变模型 |
| 3.2.1 基本假设 |
| 3.2.2 粘-弹-塑性本构方程 |
| 3.2.3 定解条件 |
| 3.2.4 有限元解法 |
| 3.3 宝钢2101 双相不锈钢的数值仿真模型 |
| 3.3.1 连铸机结构与工艺参数 |
| 3.3.2 有限元网格划分 |
| 3.3.3 初始条件与边界条件 |
| 3.3.4 计算流程 |
| 3.4 宝钢2101 双相不锈钢的高温蠕变行为解析 |
| 3.4.1 板坯温度场计算结果分析 |
| 3.4.2 板坯应力场计算结果分析 |
| 3.4.3 工艺条件对凝固过程的影响 |
| 3.4.4 裂纹产生机理与控制措施 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 钢凝固过程的应力应变联测 |
| 4.1 实验装置及研究方法 |
| 4.1.1 应力应变联测装置 |
| 4.1.2 应力应变测试方案 |
| 4.2 实验结果与分析 |
| 4.2.1 凝固降温过程分析 |
| 4.2.2 凝固过程应力应变的变化规律 |
| 4.2.3 凝固过程材料的高温变形行为 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间研究成果 |
| 致谢 |
四、结晶器角部气隙厚度对方坯温度场影响的数值模拟（论文参考文献）
- [1]包晶钢连铸坯表面裂纹与组织控制研究[D]. 刘华松. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]小方坯高拉速结晶器流场和温度场模拟研究[D]. 仇德金. 西安建筑科技大学, 2021(01)
- [3]高速连铸结晶器锥度理论研究[D]. 郑智同. 燕山大学, 2021(01)
- [4]连铸坯凝固过程热应力分析及微观组织模拟[D]. 屈永豪. 燕山大学, 2021(01)
- [5]方坯直接轧制工艺及强化机理研究[D]. 张宏亮. 钢铁研究总院, 2021
- [6]连铸板坯传热/应力计算及其可视化[D]. 赵子豪. 大连理工大学, 2021(01)
- [7]热直轧连铸方坯温度场的精准横拟和控制[D]. 范越. 辽宁科技大学, 2021
- [8]连铸方坯凝固传热数值模拟及铸坯升温工艺探究[D]. 李璐. 太原科技大学, 2020(03)
- [9]连铸板坯结晶器钢水凝固及摩擦力的研究[D]. 杜鹏凯. 燕山大学, 2020(01)
- [10]连铸坯凝固过程高温蠕变行为的研究[D]. 成娟. 上海大学, 2019(03)