基于凝固相转变影响的结晶器内热力耦合分析

板坯连铸结晶器内初生凝固坯壳的形成过程是影响板坯质量的重要因素之一。在钢连铸过程中，初生坯壳与铜壁间形成气隙，显著降低结晶器传热能 
力。气隙的形成既可能诱发裂纹等缺陷的形成，还限制拉速的提高，因此有必要对气隙的形成和扩展规律加以研究。 
内蒙古科技大学的学者为了研究凝固相转变对结晶器内坯壳生长过程的影响，结合高温相转变试验结果建立数学模型，考虑铸坯与结晶器的接触状态， 
利用有限元软件ANSYS建立结晶器内三维瞬态热力耦合有限元模型，采用生死单元技术模拟温度场，采用热弹塑性接触有限元方法模拟应力场分布。模拟了δ 
铁素体转变量分别为0%、50%和100%3种情况下结晶器内坯壳的温度场和应力场变化规律。结果表明，沿拉坯方向坯壳表面温度和厚度在距离弯月面以下120mm 
左右开始周期性波动，且随δ铁素体转变量的增加，波动增加，同时铸坯沿拉坯方向累积位移总量和应力值均减小，沿拉坯方向上位移和应力波动水平增加。