一种圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法技术

本发明专利技术公开了一种圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法，涉及钢连铸技术领域。该方法包括根据圆角方坯断面尺寸建立圆角方坯二维几何模型；对圆角方坯二维几何模型进行网格划分，建立圆角方坯二维有限元模型；针对圆角方坯连铸凝固传热问题，建立圆角方坯二维有限元凝固传热模型；利用圆角方坯二维有限元凝固传热模型计算连铸过程中的温度场变化。本发明专利技术充分考虑了实际生产中方坯通常带有圆角这一特殊情况，采用三角形单元，当网格足够密时，边界上可用分段直线模拟计算区域边界的任意曲线，计算精度有一定保证；采用有限元法进行计算，计算精度有所提高；根据冷区不同选择合适的边界条件，更准确地模拟圆角方坯连铸生产全流程凝固传热。流程凝固传热。流程凝固传热。

【技术实现步骤摘要】
一种圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法


[0001]本专利技术涉及钢连铸
，尤其涉及一种圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法。

技术介绍

[0002]方坯是经连铸机生产出的截面为方形的钢坯，广泛用于加工型材、线材等。方坯生产的钢种丰富，几乎覆盖整个钢的碳含量范围。近些年来，随着钢铁行业的持续发展，方坯合金种类逐渐扩大，含量也逐渐增多。随着合金含量的增加，钢种的裂纹敏感性提升，连铸过程更易产生各种质量缺陷，对冷却均匀性的要求更为强烈。
[0003]表面横裂常常出现在方坯角部。当铸坯在700～900℃进行矫直时，由于微合金Nb、V、Al、B等元素与钢中氮结合成氮化物并于此温度在晶界析出，在矫直应力的作用下，铸坯表面会出现横裂，因此铸坯过矫直区的坯温需要大于900℃。皮下裂纹多发生在方坯厚度的1/4处，细小裂纹与表面垂直，主要原因是由于铸坯表面温度反复变化导致相变，坯壳受热膨胀，凝固前沿引起张力应变，当某一局部位置的张力应变超过该处的极限变形值时就会产生断裂现象，并继续沿两相组织的交界面扩展而最终形成裂纹。因此需要制定合理的二冷区冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：根据圆角方坯断面尺寸，利用有限元分析软件建立圆角方坯二维几何模型；步骤2：对步骤1获得的圆角方坯二维几何模型进行网格划分，建立圆角方坯二维有限元模型并保存网格信息；步骤3针对圆角方坯连铸凝固传热问题，建立圆角方坯二维有限元凝固传热模型；步骤4：利用圆角方坯二维有限元凝固传热模型计算连铸过程中的温度场变化。2.根据权利要求1所述的圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法，其特征在于，所述网格信息包括单元信息、节点信息、边界信息；所述单元信息包括单元编号以及单元中包含的节点；所述节点信息包括节点编号以及节点坐标；所述边界包括上边界即内弧，下边界即外弧，左边界即左侧弧，右边界即右侧弧以及圆角边界；所述边界信息包括边界上有的单元信息和节点信息。3.根据权利要求1所述的圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：构建有限元传热基本方程；步骤3.2：构建瞬态传热问题的有限元计算模型；步骤3.3：构建平面三节点三角形单元，并基于该单元针对不同的传热边界条件进行传热分析。4.根据权利要求3所述的圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法，其特征在于，所述平面三节点三角形单元的方法为：以逆时针方向将3个节点编码为i，j，m构建平面三节点三角形传热单元。5.根据权利要求4所述的圆角方坯连铸凝固传热的有限元计算方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1：读取圆角方坯钢种信息、连铸机结构参数、喷嘴冷态性能参数和连铸工艺参数，计算固相线温度与液相线温度；步骤4.2：导入圆角方坯二维有限元模型的网格信息；步骤4.3：确定时间步长；所述时间步长为每次计算切片移动的时间；所述切片代表的是所述圆角方坯二维有限元模型；步骤4.4：判断单元相区，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱苗勇，孟晨，王卫领，禚朔，罗森，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：