板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)的數(shù)學(xué)物理模擬研究.pdf

1、作為連鑄生產(chǎn)過(guò)程中凈化鋼質(zhì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)狀態(tài)對(duì)夾雜物的排除、保護(hù)渣的卷入、凝固坯殼的形成以及鑄坯微觀凝固組織等都有較大的影響。研究連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)對(duì)于提高連鑄生產(chǎn)率和板坯質(zhì)量有著重要意義。合理的結(jié)晶器流場(chǎng)可以穩(wěn)定結(jié)晶器內(nèi)鋼液液面，防止“卷渣”現(xiàn)象的發(fā)生，這對(duì)提高鋼液純凈度、避免鑄坯表面缺陷以及內(nèi)部缺陷起著非常重要的作用。
　　本研究以某鋼廠板坯連鑄結(jié)晶器為原型，基于商用軟件FLUENT平臺(tái)，依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力

2、學(xué)理論建立了三維數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了不同條件下結(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、斷面寬度和水口側(cè)孔結(jié)構(gòu)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。
　　針對(duì)230mm×1300mm和230mm×1930mm斷面板坯結(jié)晶器，在拉速為1.3m/min，物理模型吹氣量為0.1m3/h的條件下對(duì)水口結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在230mm×1300mm斷面，插入深度為130mm條件下，原

3、浸入式水口1#水口平均波高達(dá)到0.57cm，渣層分布不均，漩渦卷渣現(xiàn)象明顯;采用優(yōu)化后的5#水口，平均波高降到0.38cm，自由液面趨于平穩(wěn)，液渣層分布均勻。通過(guò)模擬確定5#水口較為合理，浸入深度在130mm～160mm為宜。
　　在數(shù)學(xué)模擬中，對(duì)于230mm×1300mm斷面結(jié)晶器，1#水口(面積比S=1.86)結(jié)晶器表面的最大流速為0.5m/s，5#水口(面積比S=2.15)結(jié)晶器表面最大流速為0.4m/s，;對(duì)于230mm×

4、1930mm斷面結(jié)晶器，1#水口結(jié)晶器表面的最大流速為0.6m/s，5#水口結(jié)晶器表面最大流速為0.48m/s。230mm×1300mm斷面條件下1#水口結(jié)晶器窄面最高溫度達(dá)到1790K，而5#水口結(jié)晶器窄面最高溫度降低到1785K。
　　對(duì)結(jié)晶器內(nèi)夾雜物運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行模擬，在其他條件相同的情況下，夾雜物顆粒數(shù)量對(duì)去除率影響不大;夾雜物的直徑越大、密度越小，越容易除去;靠近浸入式水口壁面的夾雜物易被除去;當(dāng)水口插入深度較小、結(jié)晶器斷