板坯結晶器內(nèi)流場與溫度場耦合的數(shù)值模擬研究.pdf

1、連鑄過程伴隨著液態(tài)金屬的流動、凝固傳熱、相變等現(xiàn)象,處理該問題的復雜性表現(xiàn)在必須同時處理包括質(zhì)量、動量、能量方程以及湍流模式在內(nèi)的一組方程,它們之間的耦合關系可以通過方程系數(shù)和源項等發(fā)生.本論文應用SIMPLE算法,即求解壓力耦合方程的半隱式法,來求解方程組.運用C++Builder開發(fā)了連鑄板坯結晶器內(nèi)流溫耦合數(shù)值模擬軟件,針對寶鋼集團上鋼一廠的板坯結晶器(斷面尺寸為750~1600×200mm<'2>)內(nèi)的流場和溫度場進行了計算,模

2、擬出結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場的分布,并與國內(nèi)外文獻結果進行了對比,結果表明,計算出的流場和溫度場特征與相關資料研究成果是基本相符合的.本課題利用所開發(fā)的流溫耦合數(shù)值模擬軟件,考察了浸入式水口出口傾角、浸入深度、拉坯速度、澆注溫度對板坯結晶器內(nèi)鋼液流動方式和凝固傳熱的影響.本文同時與相同工況下的水模擬試驗結果進行了驗證,試驗結果表明,數(shù)值模擬結果與水模擬結果基本一致.1.計算結果表明,考慮溫度場與忽略溫度場兩種情況下鋼液的流動形態(tài)基本一致

3、,但連鑄結晶器內(nèi)凝固殼及糊狀區(qū)對結晶器內(nèi)部流場分布有重要影響,尤其影響結晶器下部流場分布,下回流區(qū)明顯增大;2.對結晶器及浸入式水口的一些結構參數(shù)及連鑄過程中的工藝參數(shù)對結晶器內(nèi)流場和溫度場的影響規(guī)律進行了分析.為避免鋼液卷渣現(xiàn)象的發(fā)生,同時又有利于夾雜物的上浮,對工藝參數(shù)在合理的參數(shù)范圍內(nèi)進行了優(yōu)化,得到了較好的結晶器流場,從而達到提高鑄坯質(zhì)量的目的;3.運用正交試驗法,選擇鋼液表面垂直方向的速度分量作為指標,定量地分析了鋼液表面的卷