連鑄結(jié)晶器保護渣流動-傳熱行為數(shù)值模擬.pdf

1、連鑄生產(chǎn)中，添加在鋼液表面的保護渣吸熱熔化并在鋼液表面形成穩(wěn)定的粉渣層、燒結(jié)層與液渣層三層結(jié)構(gòu)。伴隨著結(jié)晶器的周期性振動及連鑄坯的不斷下移，液渣流入到結(jié)晶器和鑄坯之間的縫隙內(nèi)部，擔(dān)負著穩(wěn)定傳熱和降低摩擦等重要的冶金功能。在正常的連鑄工況條件下，鋼液表面液態(tài)渣層的厚度需要控制在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，以平衡上方燒結(jié)層保護渣的吸熱熔化與液渣向下的流入和持續(xù)消耗。結(jié)晶器彎月面區(qū)域保護渣的流入行為是影響保護渣消耗量并決定鑄坯質(zhì)量的重要因素，生產(chǎn)中

2、應(yīng)盡力確保液渣的穩(wěn)定供應(yīng)和流入，促進液態(tài)渣膜均勻分布，以均勻化傳熱和降低摩擦。
　　正確認識和調(diào)控保護渣復(fù)雜的傳熱和流動狀態(tài)，對于穩(wěn)定和提高連鑄坯表面質(zhì)量具有重要意義。本文基于傳熱學(xué)、黏性流體力學(xué)基本原理，建立了描述保護渣流動/傳熱的數(shù)值計算模型，對結(jié)晶器鋼液表面保護渣的流動/傳熱行為、渣道縫隙內(nèi)液渣流動速度及保護渣消耗進行了計算和分析。首先，基于國內(nèi)某鋼廠弧型板坯連鑄機的設(shè)備參數(shù)和澆鑄工藝，依據(jù)Navier-Stokes流體動量

3、守恒方程及能量方程，建立了描述鋼液表面液態(tài)保護渣流動/傳熱的二維縱截面數(shù)值模型，計算和分析了保護渣的流場和溫度場分布，探討了渣層厚度、保護渣黏度及剪切速度等因素對液渣層流動和傳熱狀態(tài)的影響。此外，針對結(jié)晶器彎月面區(qū)域保護渣的流動和消耗特點，依據(jù)Navier-Stokes動量方程以及剪切應(yīng)力SST k-w湍流模型，建立了彎月面區(qū)域保護渣流動二維數(shù)值模型，模型充分考慮了結(jié)晶器振動及拉坯速度對保護渣流入的影響，采用Bikerman方程確定保護