板坯連鑄結(jié)晶器流場(chǎng)的數(shù)學(xué)物理模擬研究.pdf

1、深入了解和控制結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)行為是保證高效連鑄工藝順行和提高鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，人們十分重視鋼液在結(jié)晶器內(nèi)流動(dòng)特征的研究，最普遍的方法就是物理模擬和數(shù)值模擬。針對(duì)某鋼廠板坯連鑄結(jié)晶器，本文采用物理模擬和數(shù)值模擬的方法，研究了不同浸入式水口及連鑄參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)行為的影響。 本文運(yùn)用商業(yè)軟件FLUENT，依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論建立了三維數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了不同工藝參數(shù)條件下結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，研究了浸入式水口的浸入深度

2、、浸入式水口的側(cè)孔傾角和拉速對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響，討論了不同參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)夾雜物去除情況的影響。 結(jié)晶器物理模擬的主要方法是水力學(xué)模擬，本文利用相似原理建立1：1的水模型，采用浪高儀測(cè)量結(jié)晶器自由液面的波動(dòng)情況，分析了不同工藝參數(shù)對(duì)結(jié)晶器自由液面波動(dòng)的影響；采用“刺激——響應(yīng)”實(shí)驗(yàn)技術(shù)，測(cè)量自由液面不同位置處的電導(dǎo)率值隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，計(jì)算出鋼液在自由液面不同位置處的平均停留時(shí)間，通過加入染色示蹤劑觀察結(jié)晶器內(nèi)的流

3、場(chǎng)和沖擊點(diǎn)的位置，分析了各因素對(duì)結(jié)晶器流場(chǎng)的影響。 通過對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行物理模擬和數(shù)值模擬研究結(jié)果表明：隨著拉速的增大，結(jié)晶器液面波動(dòng)增大，流股對(duì)窄面的沖擊強(qiáng)度增大，結(jié)晶器自由液面的溫度升高，這有利于保護(hù)渣的熔化，但也容易使結(jié)晶器出口處的坯殼厚度變薄，不利于坯殼的凝固；隨著浸入式水口浸入深度和水口側(cè)孔傾角增大，液面波動(dòng)減小，但上回流區(qū)的高溫面積減小，容易產(chǎn)生表面質(zhì)量問題。拉速對(duì)結(jié)晶器內(nèi)夾雜物的去除率影響較大，在拉速小于1.6m/mi

4、n，夾雜物顆粒直徑大于350μm時(shí)，夾雜物的去除效果較好；對(duì)于直徑小于100μm的夾雜物顆粒，去除率都小于20％，說明直徑較小的夾雜物顆粒在結(jié)晶器中很難被去除；當(dāng)夾雜物顆粒直徑大于400μm時(shí)，各種情況的去除率都可以達(dá)到80％以上，說明結(jié)晶器對(duì)顆粒直徑較大的夾雜物去除效果較好。板坯為1250×230mm2，建議采用的最優(yōu)工藝參數(shù)為：浸入式水口的傾角為向下15°，拉速為1.6～1.8m/min，浸入式水口的浸入深度為180~250mm，吹