連鑄結(jié)晶器彎月面動(dòng)壓潤(rùn)滑行為機(jī)理研究.pdf

1、結(jié)晶器是連鑄機(jī)中最重要的組成部分，過(guò)熱鋼液在其內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，完成初始凝固過(guò)程，其彎月面行為直接決定了連鑄坯的表面質(zhì)量。探索保護(hù)渣在彎月面處結(jié)晶器銅板與初始凝固坯殼間的潤(rùn)滑機(jī)理及規(guī)律對(duì)完善漏鋼預(yù)報(bào)，提高鑄坯表面質(zhì)量等都有著極其重要的意義。由于檢測(cè)手段和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件的限制，要直接獲得彎月面處的保護(hù)渣潤(rùn)滑狀態(tài)幾乎不可能。因此，通過(guò)數(shù)值模擬手段研究彎月面處保護(hù)渣潤(rùn)滑行為就顯得尤為重要。為此，本文以某鋼廠寬厚板坯連鑄結(jié)晶器為研究對(duì)象，建立結(jié)

2、晶器彎月面區(qū)域保護(hù)渣動(dòng)壓潤(rùn)滑理論模型，優(yōu)化結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)，主要研究?jī)?nèi)容和獲得結(jié)論如下:
　　(1)結(jié)晶器彎月面處保護(hù)渣分布規(guī)律研究。通過(guò)建立的結(jié)晶器銅板三維熱-力耦合模型和二維鑄坯非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，得到結(jié)晶器銅板熱面溫度場(chǎng)和法向變形量分布以及凝固坯殼表面溫度分布和凝固坯殼厚度，從而計(jì)算得出保護(hù)渣厚度分布。液態(tài)渣膜厚度沿結(jié)晶器高度方向逐漸降低，在距彎月面200 mm處液態(tài)渣消失，滿足收斂性形狀要求。取距彎月面80 mm的范圍，對(duì)保護(hù)渣

3、厚度作線性擬合，建立彎月面處的結(jié)晶器保護(hù)渣動(dòng)壓潤(rùn)滑模型。
　　(2)結(jié)晶器彎月面動(dòng)壓潤(rùn)滑行為理論研究。在動(dòng)壓潤(rùn)滑理論建立的基礎(chǔ)上，根據(jù)保護(hù)渣動(dòng)量、質(zhì)量守恒方程，推導(dǎo)出液態(tài)保護(hù)渣渣道內(nèi)的速度、壓力、摩擦力分布計(jì)算公式。計(jì)算結(jié)果表明:黏度為0.1 Pa·s的保護(hù)渣在正弦振動(dòng)條件下，在彎月面區(qū)域內(nèi)液態(tài)渣的相對(duì)速度呈連續(xù)分布，越靠近鑄坯界面速度梯度越大，且同一位置處振動(dòng)速度越大，相對(duì)速度梯度越大;因振動(dòng)形成的壓力分布在研究范圍內(nèi)先增大后減

4、小，正滑脫時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)正壓，發(fā)揮承載作用抵抗鋼水靜壓，形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，負(fù)滑脫時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生的相對(duì)壓力為負(fù)壓，將保護(hù)渣吸入渣道;摩擦力隨距彎月面的距離和結(jié)晶器振動(dòng)速度的增大而增大，且摩擦力增大幅度與振動(dòng)速度增加幅度一致。
　　(3)結(jié)晶器彎月面動(dòng)壓潤(rùn)滑效果主要影響因素研究。
　?、俑淖兘Y(jié)晶器保護(hù)渣黏度時(shí)，對(duì)渣道內(nèi)速度分布影響較小，壓力分布和液態(tài)摩擦力影響較大。保護(hù)渣黏度分別為1.0 Pa·s，0.5 Pa·s和0.1 Pa·s，結(jié)

5、晶器以1.25 m/min的最大上振速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著保護(hù)渣黏度的增大，渣道內(nèi)產(chǎn)生的壓力越大，抵抗鋼水靜壓力作用越強(qiáng);潤(rùn)滑狀態(tài)越差，液態(tài)摩擦力變化越劇烈。
　?、诟淖兝贂r(shí)，液態(tài)渣道內(nèi)的速度分布變化趨勢(shì)、壓力以及液態(tài)摩擦力分布方式基本不變，隨著拉速的增大，渣道內(nèi)產(chǎn)生的壓力減小，摩擦力增大。
　　(4)結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)優(yōu)化準(zhǔn)則研究。動(dòng)壓潤(rùn)滑理論分析表明:非正弦振動(dòng)時(shí)，在最大上振速度盡量大的前提下，延長(zhǎng)正滑動(dòng)時(shí)間是維持良好潤(rùn)滑效果的