Vol 51 No 11 Nov. 2002 铸 造 ? 709 ? FOUNDRY 高炉铜冷却壁凝固过程数值模拟 杜晓明1 , 董秀琦 1 , 吕庆星 2 , 吕奶锦 2 ( 1 沈阳工业学院材料分院 , 辽宁沈阳 110016 ; 2 闽 东宏宇冶金备件有限公司 , 福建宁德 352105) 摘要 : 在对铜冷却壁砂型 金属型复合铸造条件下的热态工况进行分析的基础上, 利用有限元数值模拟的方法首次建 立 了铸型 传热分析对称模型 。 在模型中对铸型传热系统中 的对流 、 辐射 、 接触 边界条 件和凝 固潜热 进行了处 理 , 利用 有 限元分析软件 AN SY S, 分析了紫铜冷 却壁的温度场的变化 。 数值模拟的结果与实际生产相当吻合 。 关键词: 铜冷却壁; 温度场; 有限元法 ; 数值模拟 中图分类号: T G244 39 文献标识码: A 文章编号: 1001 4977 ( 2002) 11 0709 04 Numerical Simulation of Temperature Field for Copper Staves in Usual Casting DU Xiao ming , DONG Xiu qi , L Qing xing , L Nai jin ( 1 Material Department , Shenyang Inst itute of Technology , Shenyang 110016 , Liaoning , China; 2 Mindong Hongyu Metallurgy Co. Ltd . , Ningde 352105, Fujian, China ) Abstract: A symmetrical model for analysis of the heat transfer of metallic and sand model for copper staves has been established by finite element simulat ion method on the basis of analyzing operation ther mal condition. The change of temperature field of copper staves was analyzed through using ANSYS soft ware on the basis of disposed convection, radiation and contact boundary condition and latent heat of so lidification in the model . The result of numerical simulation coincides with actual production very well. Keywords: copper staves; temperature field; finite element method; numerical simulation 高炉用冷却壁是安装在高炉的炉身、炉腰、炉腹 及风口部位的重要冷却设备, 它的冷却性能直接关系 到高炉的使用 寿命和高炉的 大修期限 1~ 3 。高炉用 冷却壁的材质也由过去的铸铁、铸钢发展到了现在的 紫铜。紫铜的优点是导热性好 , 价格适中, 不仅提高 高炉的热效 率, 而且 也大大改 善了操作 环境 4 。紫 铜冷却壁的制造方法也由起初的锻造、连铸发展到砂 型 金属型复合铸造。但紫铜在铸造过程中极易出现 氧化、吸气、缩孔等缺陷 , 给冷却壁的性能带来了很 大的损害。本文针对紫铜冷却壁在砂型 金属型复合 铸造工艺的前提下的凝固过程进行的计算机模拟 , 以 利进一步优化铸造工艺, 改善紫铜冷却壁的质量。 图