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水平连铸铸铁圆型材凝固过程的数值模拟——通用化数值模拟及小直径型材生产工艺措施的探讨

林广伟  
【摘要】:本文在铸铁水平连铸凝固过程数值模拟已有研究的基础上,建立了两套循 环水水冷套换热模型,考虑了结晶器出口处给型材表面喷水冷却、提高伸出端 预热温度、改变伸出端材质和伸出端与石墨套绝热等方面的工艺措施,采用C~(++) 语言编写了水平连铸铸铁圆型材凝固过程的通用化数值模拟程序。经生产验证、 文献数据验证和生产记录数据验证表明:本文所用的数学模型和数值模拟方法 合理,数值模拟程序可靠,且具有通用性,即:能够分析不同工艺措施和不同 生产工艺参数对不同直径铸铁型材凝固过程的影响。 在Windows环境下用对比色彩方案显示液相区、初晶区、共晶区和固相区, 用仿真色彩方案显示伸出端、石墨套和型材的温度渐变;运用三次样条插值法 进行离散节点温度的连续化,有效地消除了“锯齿”现象。并在以上方法的基 础上,实现了水平连铸铸铁圆型材凝固过程通用化数值模拟的后处理,达到了 不仅人机交互方便,而且能直观分析工艺措施和工艺参数对型材凝固过程影响 的要求。 针对我国Φ30mm以下的小直径铸铁型材仍处于试验开发阶段的现状,运 用本文编写的水平连铸铸铁圆型材凝固过程通用化数值模拟程序,分析了伸出 端预热温度、伸出端与石墨套绝热和伸出端材质对小直径型材凝固过程的影响, 对小直径型材生产工艺措施进行了探讨,建议在生产小直径型材时采用以下伸 出端工艺措施:改善预热措施,提高伸出端预热温度;伸出端与石墨套之间加 隔热层;伸出端选用低热容量的材料;在伸出端与石墨套绝热条件下,伸出端 选用高导热率的材料。


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