吹氩板坯结晶器内钢液流动行为的物理模拟

论文摘要

连铸结晶器内钢水流动状态对夹杂物的排除、保护渣的卷入、凝固坯壳的形成等有着重要影响。优化连铸工艺参数和浸入式水口结构是改善结晶器内钢液流动行为的有效手段,对提高连铸坯质量具有重要意义。本文以唐山建龙炼钢厂板坯连铸结晶器为研究对象,基于相似原理,采用1：0.6的水模型对水口吹氩条件下板坯结晶器内的钢液流动行为进行了物理模拟研究,考察了操作工艺参数（水口吹气量、水口插入深度、拉速）和水口结构参数（水口侧孔倾角、水口侧孔形状）对板坯结晶器内流场、液面波动及卷渣等的影响规律,并在此基础上对连铸工艺参数和水口参数进行了优化,从而达到在实际生产中控制结晶器内钢液流动、减少钢水卷渣,提高钢材表面和内部质量之目的。水模实验结果表明：浸入式水口吹气量对结晶器液面不同位置影响规律不同,对水口附近液面影响较大。随着水口吹气量的增加,连铸结晶器内的液面波动逐渐加剧,卷渣和液面裸露的几率均逐渐增大；但同时冲击深度逐渐减小,有利于钢液中夹杂物上浮和凝固坯壳形成。随着水口插入深度的增大,连铸结晶器内的液面波动逐渐减弱,卷渣和液面裸露逐渐减小,但同时冲击深度逐渐增大,不利于钢液中夹杂物上浮。随着拉速的增加,连铸结晶器内的液面波动逐渐加剧,卷渣几率逐渐增大。随着水口侧孔倾角的增大,连铸结晶器内钢液流场的上回流区范围逐渐变大,同时冲击深度逐渐增大,不利于钢液中夹杂物上浮。对于唐山建龙炼钢厂铸坯断面尺寸为（500mm-700mm）×180mm的连铸结晶器而言,当拉速大0.8m/min时,采用15°正方形水口,水口吹气量为6L/min、水口插入深度为200mm时流场较为合理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 连铸技术的发展概况
• 1.1.1 连铸发展简史
• 1.1.2 连铸技术的新发展
• 1.1.3 我国的连铸发展情况
• 1.1.4 连铸技术的优势
• 1.2 结晶器的冶金功能及其相关的模拟研究
• 1.2.1 结晶器的冶金功能
• 1.2.2 结晶器内钢水流动控制技术
• 1.2.3 与结晶器相关的模拟研究方法
• 第二章 文献综述
• 2.1 结晶器流场的基本特征
• 2.2 影响结晶器内钢液流场的因素
• 2.2.1 结晶器内钢液流场的指标
• 2.2.2 浸入式水口参数对流场特征的影响
• 2.2.3 连铸工艺参数对结晶器内流场的影响
• 2.3 结晶器内卷渣机理及其影响因素
• 2.3.1 结晶器内卷渣机理
• 2.3.2 "F数"的简介
• 2.3.3 结晶器内钢液卷渣的影响因素
• 2.4 文献总结
• 第三章 实验原理及物理模型设计
• 3.1 物理相似的理论基础
• 3.2 物理模型设计
• 3.2.1 几何相似
• 3.2.2 动力相似
• 第四章 浸入式水口结构参数和工艺参数优化的模拟实验
• 4.1 实验设备及实验方案
• 4.1.1 实验设备
• 4.1.2 实验过程
• 4.1.3 分析测试手段
• 4.1.4 冲击深度
• 4.1.5 液面裸露
• 4.1.6 卷渣
• 4.1.7 研究方案
• 4.2 结果分析与讨论
• 4.2.1 水口吹气量对结晶器内钢液流动行为的影响
• 4.2.2 水口插入深度对结晶器内钢液流动行为的影响
• 4.2.3 拉速对结晶器内钢液流动行为的影响
• 4.2.4 水口侧孔倾角对结晶器内钢液流动行为的影响
• 4.2.5 水口侧孔形状对结晶器内钢液流动行为的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢