連鑄過程中大型夾雜物控制數(shù)理模擬研究.pdf

1、隨著軸承鋼的廣泛使用，對軸承鋼的質(zhì)量要求越來越嚴苛。軸承鋼中夾雜物含量是衡量其質(zhì)量好壞的重要指標，原因是鋼中夾雜物嚴重影響軸承鋼疲勞壽命，尤其是點狀不變形夾雜物。因此，如何在連鑄過程中控制夾雜物是提高軸承鋼質(zhì)量等級的關鍵。
　　本研究主要針對軸承鋼中小顆粒鎂鋁尖晶石夾雜物團聚形成的大型夾雜物的質(zhì)量問題。以中間包→浸入式水口→結晶器為研究對象，采用數(shù)理模擬的研究方法，在分析現(xiàn)行鑄坯質(zhì)量、水口結瘤物及中間包、結晶器流場的基礎上，找到產(chǎn)

2、生大型夾雜物的根源。從三個方面控制夾雜物，解決鑄坯在連鑄過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。第一、優(yōu)化中間包湍流器、擋墻、擋壩結構，減少耐材侵蝕，促進大型夾雜物去除；第二、優(yōu)化浸入式水口結構尺寸，減少水口結瘤；第三、優(yōu)化結晶器流場，促進夾雜物去除。現(xiàn)行工況鑄坯質(zhì)量及中間包、結晶器流場分析結果表明，鑄坯內(nèi)大型夾雜物的成分、形貌、尺寸、物相都跟浸入式水口結瘤物一致，鑄坯中大型夾雜物來自于水口結瘤物；現(xiàn)行中間包內(nèi)流動模式不合理，存在短路流，不利于夾雜物去除

3、；中間包內(nèi)沖刷強度最強的位置為湍流器；內(nèi)徑45mm雙側和四側水口結瘤較嚴重，且結晶器內(nèi)上循環(huán)流較弱，夾雜物去除率較低。優(yōu)化實驗結果分析表明，采用高度為360mm的穩(wěn)流器最佳，沖刷比現(xiàn)行工況減少了6.39％；在不同拉速條件下，傾角15°雙導流孔擋墻+擋壩高度360mm+穩(wěn)流器高度360mm方案最優(yōu)，消除了短流，死區(qū)比現(xiàn)行工況減少了50%，刺激響應時間延長8.8s，不同尺寸的夾雜物去除率提高了9%-18%；在拉速0.51m/min條件下，橢

4、圓形水口出口速度分布的均勻程度強于矩形水口出口，更有利于減輕結瘤現(xiàn)象；從結晶器內(nèi)液面波動、沖擊深度、流場、渣層覆蓋、夾雜物去除率以及水口結瘤程度綜合評價，內(nèi)徑40mm水口能滿足各項指標，且內(nèi)徑40mm雙側和四側水口比現(xiàn)行工況水口結瘤分別減少了13.1%、23.5%，結晶器內(nèi)不同尺寸的夾雜物去除率提高了12-58%?，F(xiàn)場實驗表明，優(yōu)化后的中間包內(nèi)流動模式更加合理，夾雜物去除率提高，湍流器沖刷減少，結瘤物厚度比現(xiàn)行工況減了55.6-62.5