文档介绍：武汉科技大学
硕士学位论文
宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟
姓名:罗春胜
申请学位级别:硕士
专业:钢铁冶金
指导教师:沈巧珍
20070610
作平台上,采用缸端流模型建立数学模型,用三维模拟研究了结晶器内钢水的流场和温武汉科技大学硕士学位论文摘要第目前,板坯连铸机有向宽面更宽,窄边更窄的发展趋势,在连铸生产过程中经常发生结晶器液面结冷钢现象,影响了连铸坯质量和连铸生产的顺行,严重制约了板坯连铸机高效化发展。同时,在宽板坯连铸过程中,结晶器内钢液的流动特性不仅关系到结晶器的传热和夹杂物的上浮,而且还与铸坯裂纹、偏析等表面及内部质量有着密切的关系。因此,开展宽板坯结晶器内钢液流场和温度场的研究就显得非常重要。本文以国内某钢铁公司宽板坯连铸结晶器厦嫖×T停用物理模型和数学模型研究的方法,对使用原水口时结晶器内流体的流动行为进行了研究,特别是针对该铸机生产中存在的液面结冷钢问题设计开发了一种新型的浸入式水口,并对该水口的结构参数和工艺参数进行了优化研究。本文在商用软件操度场。研究结果表明:使用原浸水口进行数值模拟计算时,水口出口流股冲击范围较小,液面区域流动不活跃、不理想,距离水口较远的窄边液面处钢液流动速度很小,容易造成窄边钢液面温度过低不利于保护渣的熔化,使窄边附近的保护渣结壳。采用新水口浇铸时,结晶器内钢液流动稳定,温度分布均匀,对改善宽规格板坯质量具有积极的作用,合理的出口倾角应为。。水口插入深度玪比较适宜。数值模拟结果与水模实验及现场数据吻合较好,可以为宽板坯结晶器浸入式水口结构及确定合理的工艺参数提供科学依据。关键词:宽板坯;结晶器;流场;温度场;浸入式水口;数值模拟
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武汉科技大学硕士学位论文第一章文献综述结晶器内钢液流动研究结晶器作为连铸机的“心脏”,是连铸坯大多数表面缺陷和内部质量问题的发源地。有统计表明¨鹘サ谋砻嫒毕萜鹪从诮峋鳎彼彩橇疃喙ひ栈方谥锌制钢水质量的最后一环,决定连铸坯的表面质量以及非金属夹杂物含量和分布的关键,在很大程度上取决于钢液在结晶器内的凝固行为,,结晶器内钢液流动状态对钢液表面卷渣、夹杂物捕捉、裂纹缺陷的形成均有重要影响。高温钢水从浸入式水口喷出,当到达窄面后和初生坯壳碰撞,流股分为两部分,一部分沿结晶器窄面向上流动形成结晶器上部的湍流回旋区,并为上部的钢液和保护渣熔化提供热量,同时这部分流股也是造成钢液液面波动及形成卷渣的原因;另一部分沿窄面向下流动,而且由于对流作用,在下部形成大的回旋区。此流股的冲击深度和涡心高度直接影响钢种夹杂物和气泡的上浮以及内部热点的分布,从而决定了拉坯过程的顺行和坯壳的均匀生长。结晶器在连铸过程中作用主要体现在以下几膛骺巧ぞ刃裕号骺潜∪踔Τ3J浅鱿肿萘训母矗褂媒胧剿改善了流股对宽面冲刷和热对流作用,使坯壳均匀生长,但对窄面凝固坯壳又有冲刷和再铸坯中分布均匀;等轴晶比提高,改善了铸坯凝固组织,改善了硫化物夹杂形态和分布,第振动、冷却、润滑以外,更主要的因素则是结晶器内钢液的流场。.峋鞯墓δ方面:熔化作用。峋髂谖⒑辖鸹航峋魑拱鞠呋蛳⊥了浚杀苊馑诮崃觯缓辖鹪K卦使钢材性能得到明显提高。图峋魇疽馔
武汉科技大学硕士学位论文合嘌ḿ性游锏纳细∮肱懦航峋髂谝合嘌ㄖ械募性游铮徊糠炙婊妨飨蛏流动带到渣钢界面,一部分随冲击流股带入液相穴深处。前者有利于保护渣吸收去除,而后者夹杂物能否顺利上浮主要取决于流股冲击深度。设计合理的浸入式水口,减小向下流股的冲击深度,改善夹杂物上浮条件,可使铸坯平均污染程度减少。套橹目刂疲涸诮峋髂诩游⑿屠淙醇粒晕崭炙榷龋菇峋鞲水在液相线温度以下凝固,增加铸坯等轴晶区改善铸态组织,减少中心偏析。总之,结晶器在连铸生产过程中是高效率的传热器、凝固成型器、钢水净化器、铸坯表面质量控制器。结晶器的这四个作用控制得好,基本上就能保证连铸机的高效率和良好的铸坯表面质量。.峋髂诟忠毫鞫幕咎卣合理的结晶器内流场是获得高质量连铸坯的保证,不合理的流场将引起表面流速过大,弯月面湍动加剧,造成卷渣,或者对凝固壳的冲击过大,使夹杂物及气泡易被凝固壳捕捉等一系列影响连铸顺行和铸坯质量的事故。一般来说,板坯结晶器内钢液流动的基本特征如图是:来自水口的钢液从水口侧孔以射流角度射出,形成一个很强的射流,射流流出一段距离以后,趋向水平流动,然后在撞击结晶器的窄面后,由于射流的卷入和剪切作用,形成上下两个回流区。向上的流股回流到达表面,向下的流股到达最大穿透深度后向上回流。这两种回流区的结果最终上升流对夹杂物的上浮和弯月面的波动产生直接影响,决定钢渣卷混状况,同时也为保护渣的熔化提供热