Effect of inclination angle on flow field and temperature field in molten pool during twin-roll inclined strip casting

Efecto del ángulo de inclinación sobre el campo de flujo y el campo de temperatura en el baño de fusión durante la fundición de banda inclinada de doble rodillo

Para la fundición de banda inclinada de doble rodillo, simular el acoplamiento fluido-térmico en la piscina fundida mediante un modelo matemático, y analizar el efecto del ángulo de inclinación sobre el campo de flujo y el campo de temperatura en la piscina fundida. El aumento del ángulo de inclinación aumentaría la asimetría del campo de temperatura y el campo de flujo, lo que proporcionó una base para el ajuste de la estrategia de control.

INTRODUCCIÓN

El proceso de fundición de banda inclinada de doble rodillo es un proceso de transformación del metal a alta temperatura de fase líquida a fase sólida. Durante este tiempo, la variación de la temperatura afecta directamente a la nucleación y al crecimiento del grano, por lo que obtener la variación de la temperatura es el principal problema en la simulación de la colada inclinada de doble rodillo. Al mismo tiempo, la piscina fundida es asimétrica, y hay una fuerte convección en la piscina fundida, que también tiene un impacto significativo en la formación de la estructura de solidificación. Basándose en el modelo matemático del nivel de la piscina fundida en la laminación inclinada de doble rodillo en [1], se utiliza el método de elementos finitos para simular el flujo y el acoplamiento de calor en la piscina fundida, y se analiza la influencia del ángulo de inclinación en el campo de flujo y el campo de temperatura en la piscina fundida, lo que proporciona la base para ajustar la estrategia de control.

MODELO MATEMÁTICO DE SIMULACIÓN

Ecuación de control

En la colada de banda inclinada de doble rodillo, el metal fundido en la piscina de fusión es continuo, y su flujo se ajusta a la ecuación de continuidad, la ecuación de conservación del momento y la ecuación de energía de la mecánica de fluidos [2,3]. El flujo del metal fundido es turbulento, sin considerar el proceso de fundición inicial, la simulación puede utilizar el modelo propuesto por Launder y Spalding [4,5] para estudiar el comportamiento del flujo y la regla de transferencia de calor del metal fundido en estado estable.

Condiciones límite

En la zona de entrada se da la frontera de velocidad y se aplica la carga de temperatura. La superficie del baño de fusión está sometida a la presión y radiación del gas protector. Sin tener en cuenta la fluctuación, la velocidad normal de la superficie del baño de fusión es cero. La carga de velocidad y las condiciones de contorno de transferencia de calor se aplican en el límite de la piscina fundida en contacto con el rodillo, donde la velocidad de flujo se puede dividir en componente horizontal y componente vertical.