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随着连铸技术的发展,如何提高铸坯质量已经成为连铸技术研究的主要问题之一。连铸坯的凝固组织对钢的加工性能和机械性能影响很大,因此对连铸坯凝固组织进行数值模拟是非常有意义的。本文以某钢厂断面尺寸为150mm×150mm小方坯为研究对象,采用有限差分法建立宏观温度场模型,运用元胞自动机法建立凝固组织形成模型。利用易于掌握的面向对象开发工具Visual Basic6.0开发了该模型仿真软件,软件的界面设计简单灵活,后处理程序使模拟结果实现可视化,直观清晰。使用Origin和Tecplot商业软件对温度场数据进行后处理,效果较好。本文根据相关文献对物性参数和形核参数进行修正。将相关参数代入该软件进行计算,能够得出清晰的凝固组织结构。经对该钢厂Q195连铸坯模拟计算,所得等轴晶率为22%,这与实际铸坯的等轴晶率20%相近。通过对连铸坯做腐蚀,在光学显微镜下对铸坯样进行观察和拍照,所得金相图片显示的晶粒尺寸与模拟所得结果也极为相近。因此,通过两方面的验证,可以认为该模型能够较为准确地反映出等轴晶的比例和晶粒的大小。该模型同时重现了柱状晶向等轴晶转变(CET)的过程,柱状晶生长前沿受到新生晶核的阻碍时,柱状晶停止生长,而此时将会生成大量的等轴晶粒。通过改变平均形核过冷度和最大形核密度,并分析模拟所得的结果可以得知:晶粒尺寸随着平均形核过冷度的增大而增大,随着最大形核密度的增大而减小;从模拟结果可以直观地观察到,等轴晶率随着平均形核过冷度的增大而减小,随着最大形核密度的增大而增大。改变相关连铸工艺参数,并分析结果可以得知:晶粒尺寸随浇注温度的升高而增大,随着冷却强度的增大而增大;等轴晶率随浇注温度的升高而减小,随着冷却强度的增大而减小。拉速对凝固组织的影响可以通过冷却强度解释,因为在实际工艺中拉速增大,冷却强度将随之加强,而冷却强度增强则会使等轴晶率减小。可以得出使等轴晶率增大的积极因素是:低的浇注温度,弱的冷却强度和低的拉速。