连续铸造模拟

该专用模块允许设置结晶器的任何几何形状以及铸锭在设备中的运动轨迹,同时考虑与所有牵引、导向机构等元素的热力和力学互动。

温度和相场

板坯凝固

宏观和微观孔隙

残余应力

裂纹(热裂和冷裂)

弹性变形

塑性变形

金属结构

PoligonSoft能够研究各种技术参数对零件质量的影响,识别这些参数变化与缺陷零件出现之间的关系。

产品
Continuous Casting Simulation

降低成本和时间

除了缩短产品开发时间外,还可以显著节省材料和人工成本。

提高质量和精度

预防和纠正铸造缺陷,如孔隙、气孔或凝固问题。

工艺和设计优化

尝试铸造过程的不同变量,以找到最有效的配置。

总体概念

这个数学模型是与大型钢板生产商Severstal公司合作开发的。它基于凝固求解器和应力求解器,为此设计了一种新颖独特的解决方案。

3D模型

解决方案

热和相场

残余应力

裂纹预测

合金-冷却板接口的热传递(虚拟)

合金-辊子接口的热传递

板坯速度

辊子温度

模具温度

在每个次级冷却区的合金-环境接口的热传递(对每个表面)以及次级冷却区外的热传递

合金-模具接口的热传递

热和应力合金属性

铸造温度和模具中的熔融金属水平

continuous casting model

在创建连续铸造模型时,我们考虑了其他方法解决这一问题的优点和缺点。因此,我们的解决方案与类似的解决方案相比,允许更完整地模拟连续铸造过程。

我们提供的内容:

模拟任何截面(矩形、圆形等)产品的连续铸造过程。

能够定义板坯运动的任何轨迹。

用户友好且易于操作的界面。

计算应力的能力。

半连续铸造分析

为OJSC "KUMZ"进行的研究
Semi-Continuous Casting Analysis

1 - 结晶器中的金属水平

2 - 与结晶器的热互动区

3 - 冷却区前的空间

4 - 水冷却区

5 - 排水口水平以下的区域

需要对典型铸造制度进行分析,以找到既定制度中的温度分布,预测锭坯的完整性,并检查残余应力的特性。

合金:D19ch品牌铝合金

锭坯截面:1671x492,桶形,高度6700毫米

结晶器高度:115毫米

金属温度(在搅拌机中):710°C

结晶器:6061-T6品牌铝合金

冷却水温度:25°C

环境温度:20°C

结晶器中的金属水平:距顶部55毫米

水冷区:结晶器下缘以下30毫米,延伸270毫米

冷却区在底部由排水系统界定,这些系统完全排除其水平以下的水。

铸造速度为每分钟50毫米的热计算结果

动画:锭坯凝固过程中的温度和相场(沿宽面的纵截面)

Temperature distribution along the ingot

在稳态条件下,沿锭坯的温度分布(300毫米步长,横截面)。

Secondary reheating of the ingot

在排水口水平以下,锭坯表面的二次加热(稳态条件)。

稳态条件特性(每分钟50毫米)

在铸造中达到稳定的热态意味着锭坯整个体积内的结构和金属属性特性的稳定。在这种情况下,最重要的因素是液态金属腔体的温度和尺寸的稳定。

Increase in temperatures as the ingot

随着锭坯通过控制点(在窄边沿的纵向切口中的1-8点;从结晶器水平起计的标记点间隔100毫米)的温度增加,并在铸造周期期间随时间稳定。

Position of the liquid phase isosurfaces within the volume of the cavity.

腔体内液相等值面的位置。

Control levels, with temperature distributions along the thickness of the ingot

控制水平,与表面冷却区相关的沿锭坯厚度的温度分布(在右侧绿色显示)

Control levels, with temperature distributions along the thickness of the ingot

应力-应变状态分析

通过半连续铸造方法制造锭坯的分析可以包括计算应力-应变状态,以预测应力、变形、位移的场,以及热裂纹形成的倾向等。

Displacement Field (x20)

位移场(x20)

Intensity of Plastic Deformations

塑性变形强度

宏观和微观孔隙率

PoligonSoft中的宏观和微观孔隙率模型允许预测与未在熔融金属水平以上区域进行喂养以及熔融金属在树枝状框架中过滤过程中的缺陷形成相关的缺陷。在半连续铸造任务中,当访问滑动接触的通用热传递模型的功能时,可以进行此类分析。

Areas of concentration of microporosity

锭体中微观孔隙集中区域,在等值面0.3%以上(左侧);横截面中的分布(右侧)。

计算显示,由于宽范围合金的特定凝固特性和存在的散热条件,轴向区域形成高达0.5%的微观孔隙的趋势。

锭坯配置和适度的铸造速度确保了凝固的明确方向性,这防止了熔融金属的孤立和破碎区域的形成,以及随后的宏观孔隙的形成。

通过建模可以进一步分析控制微观孔隙水平和减少两相区振幅的措施。

连续铸造分析

为"Severstal"公司进行的研究旨在比较模拟结果与其铸造机实际结果。
3D Model of the Continuous Steel Casting Installation

PAO 'Severstal'连续钢铸造设备2号的3D模型。次级冷却区以颜色显示。

3D Model of the Crystallizer

结晶器的3D模型

Cooling Channels within the Crystallizer

结晶器内的冷却通道

过程开始时的模具填充

由于PoligonSoft能够模拟流动过程,因此可以模拟过程开始时模具是如何从钢包中填充熔融金属,然后使用这些温度进行后续计算。

结晶器中的凝固

使用精确的结晶器模型研究铸造速度如何影响板坯上形成的固态层的厚度。

温度比较

比较模拟结果中控制点的温度与铸造机热电偶的实际温度,并考虑水冷。

Comparison of the temperature

测量、 模拟、用水量

应力-应变状态模拟

我们使用一个弹塑性模型,该模型允许模拟弹性和塑性变形,并使用额外的标准来评估板坯表面形成冷裂纹的概率。

Plastic Deformation

塑性变形

Tension

张力