薄板坯连铸结晶器内钢液流动行为的数学物理模拟

论文摘要

高拉速是薄板坯连铸的主要特点之一。合理的连铸工艺参数和水口结构参数对于改善结晶器内钢液的流动状态,降低卷渣和液面裸露的发生几率,促进钢液中夹杂物的上浮去除,提高凝固坯壳的均匀性具有重要意义。因此,系统研究薄板坯连铸结晶器内的钢液流动行为及其影响因素是保证连铸工艺顺行、提高薄板坯质量的关键。本文以国内某钢厂薄板坯连铸结晶器为对象,通过建立数学模型和物理模型,研究了连铸工艺参数和水口结构参数对结晶器内钢液流动和卷渣行为的影响,在此基础上对连铸工艺参数和水口结构参数进行分析评估。在本实验条件下,得出以下结论：（1）随着水口插入深度的增加,结晶器内流股冲击深度增加,水口类型对结晶器内冲击深度影响较大,其中A型水口产生的冲击深度最大,C型水口产生的冲击深度最小（2）随着拉速的增加,结晶器内液面裸露和卷渣程度逐渐加剧,随着水口插入深度的增加,结晶器内液面裸露和卷渣程度逐渐减弱,水口类型的不同,结晶器内液面裸露和卷渣的位置也有所改变。（3） A型水口产生的液面波动最大且最易发生卷渣,C型水口产生的液面波动最小且最难发生卷渣。B型水口去除夹杂的几率最大,C型水口去除夹杂的几率最小。（4）随着拉速的增加,结晶器内钢液面湍动能和水平流速逐渐增加,但最大液面湍动能和水平流速的分布位置不变。（5）随着水口插入深度的增加,结晶器内的钢液面湍动能和水平流速逐渐减小,且最大液面湍动能和水平流速的分布位置稍向窄面方向移动。（6） A、B型水口在结晶器一侧产生了4个涡心,C型水口产生了2个涡心。随着水口插入深度的增大,涡心位置向下移动。（7）对于Ⅰ断面,建议使用A型水口,当拉速为3.5m/min-4.0m/min时,最佳水口插入深度为175mm-195mm。对于Ⅱ断面,建议使用B型水口,当拉速为3.5m/min-4.0m/min时,最佳水口插入深度为145mm-195mm。对于Ⅲ、Ⅳ断面,建议使用C型水口,当拉速为3.5m/min-4.0m/min时,最佳水口插入深度为145mm-195mm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 薄板坯连铸概述
• 1.2 本课题研究的目的和意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 结晶器的冶金功能
• 2.2 FTSC结晶器和浸入式水口简介
• 2.3 结晶器内钢液流动行为分析
• 第3章 物理模型的建立
• 3.1 物理模型的建立
• 3.2 实验装置
• 3.3 实验方法
• 3.4 研究方案
• 第4章 数学模型的建立
• 4.1 数学模型的建立
• 4.2 研究方案
• 第5章 结果分析与讨论
• 5.1 结晶器内钢液流动行为的基本特征
• 5.2 液面波动实验结果分析
• 5.3 水口流股冲击深度实验结果分析
• 5.4 液面裸露实验结果分析
• 5.5 卷渣实验结果分析
• 5.6 夹杂物去除模拟实验结果分析
• 5.7 结晶器内液面湍动能和液面水平流速计算结果分析
• 5.8 结晶器内涡心高度计算结果分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢