大方坯SEN的設(shè)計(jì)優(yōu)化與結(jié)晶器流場(chǎng)的物理模擬.pdf

1、現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)普遍采用浸入式水口澆注技術(shù).水口的結(jié)構(gòu)參數(shù)與澆注工藝參數(shù)直接影響著結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場(chǎng)和溫度場(chǎng),進(jìn)而決定了鑄坯的表面質(zhì)量和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu).因而,優(yōu)化浸入式水口的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)意義重大.該文以某鋼廠大方坯結(jié)晶器為研究對(duì)象,基于相似原理建立了1:1的水模型,結(jié)合示蹤劑法和攝影法等實(shí)驗(yàn)技術(shù),對(duì)使用單孔、四孔、五孔和八孔SEN澆注時(shí),無(wú)M-EMS和有M-EMS兩種情況下結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究.得出以下結(jié)論:1.在插入深度為

2、h<,1>~h<,2>時(shí),采用單孔喇叭型水口比采用單孔直筒型水口澆注時(shí),沖擊深度更淺,鋼液在結(jié)晶器內(nèi)溫度和成分均勻化的效果更好,熱中心更靠上,更有利于保護(hù)渣的熔化,可以獲得高質(zhì)量的鑄坯.2.原四孔SEN四個(gè)出孔不正交,導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)不對(duì)稱(chēng),從內(nèi)弧側(cè)向外弧側(cè)看,液面左后角和右前角均出現(xiàn)漩渦.原四孔SEN合理的澆注工藝參數(shù)應(yīng)為:α=α<,2>~α<,3>,h=h<,3>±10mm.3.五孔改進(jìn)漏斗型SEN與原四孔SEN的情況相比,加大了沖

3、擊深度,不利于夾雜物的上浮.4.采用設(shè)計(jì)的八孔SEN澆注時(shí),即使h=h<,5>,液面波動(dòng)仍達(dá)2mm,且液面上有漩渦形成,容易發(fā)生卷渣.5.新四孔SEN最佳結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)為:S=S<,3>,β=β <,2>,α=α<,3>,h=h<,2>±10mm..將新四孔SEN、原四孔SEN和五孔改進(jìn)型SEN各自最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行比較,新四孔SEN的混均時(shí)間比后兩者分別短了1Sec和0.54Sec,沖擊深度變淺了19.7mm和31.4mm,上翻到液面時(shí)間縮

4、短了0.92Sec和1.55Sec,液面波動(dòng)幾乎相同.6.當(dāng)液面流速在0.30~0.60m/s之間時(shí),電磁攪拌強(qiáng)度是合理的.在本水模型實(shí)驗(yàn)中,輸入功率為0.4~1.2W.考慮到結(jié)晶器為一連續(xù)式反應(yīng)器,輸入功率取范圍的上限值1.2W.7.啟動(dòng)M-EMS,采用原四孔SEN澆注時(shí)的最佳工藝參數(shù)與不啟動(dòng)M-EMS時(shí)相近.8.M-EMS下,新四孔SEN的最佳結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)為:S=S<,2>,β=β<,2>,α=α<,4>,h=h<,3>~h<,4