电磁制动结晶器内钢液流场及温度场的数值模拟研究

发布时间：2017-08-23 02:12

  本文关键词：电磁制动结晶器内钢液流场及温度场的数值模拟研究

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【摘要】：薄板坯连铸连轧工艺具有流程短、投资省、能耗低的优点,在世界范围内得到了广泛地应用。其中薄板坯连铸具有铸坯宽厚比大、拉坯速度高的特点,因此薄板坯结晶器内的钢液流速大,并且钢液流场的速度场和钢液温度场不均匀,容易造成铸坯夹杂物含量高、表面裂纹等缺陷甚至漏钢事故。工业上采用了电磁制动技术对钢液的流动进行控制,以达到提高铸坯质量的目的。考虑液心压下技术对入口边界处钢液流量的影响,利用FLUENT软件对薄板坯漏斗形结晶器内的钢液流场及温度场进行了模拟。为了优化结晶器内的钢液流场及温度场,分析了水口浸入深度,拉坯速度,水口内壁间距等参数对结晶器内钢液流场及温度场的影响规律,并选取了最优参数。基于确定的参数,建立了结晶器内钢液的流动、传热凝固、磁场耦合模型。利用该模型,分析了磁场位置高度和磁感应强度对结晶器内钢液流场及温度场的影响规律,并选取了最优参数,达到了进一步优化结晶器内钢液流场及温度场的目的。磁场的影响规律为:向下移动磁场的位置,自由液面附近漩涡内的流速变大,不利于保持自由液面的稳定,应择优选取磁场位置高度。增大磁感应强度,电磁制动效果更加明显,结晶器内钢液主流股的流速显著减小,钢液主流股在结晶器窄面的冲击点基本消失,向上返流的流速更加均匀,并且结晶器内钢液的温度梯度减小,但过大的磁感应强度会使结晶器窄面附近的向上返流不能通过制动区域,不利于连铸的正常进行,应择优选取磁感应强度。
【关键词】：薄板坯 电磁制动 流场 温度场 数值模拟
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 薄板坯连铸连轧工艺的概述9-10
• 1.2 薄板坯连铸技术的简介10-11
• 1.3 钢液流场及温度场对薄板坯质量的影响11-12
• 1.4 结晶器内钢液流场及温度场的研究现状12-15
• 1.4.1 薄板坯结晶器内钢液流场及温度场的研究现状12-14
• 1.4.2 板坯结晶器中电磁制动的研究现状14-15
• 1.5 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 薄板坯连铸的特点16-23
• 2.1 漏斗形结晶器的特点16-17
• 2.2 漏斗形结晶器内的钢液流场17-18
• 2.3 薄板坯连铸中铸坯的传热18-21
• 2.3.1 钢液的传热凝固18
• 2.3.2 结晶器内铸坯的传热18-20
• 2.3.3 二冷区铸坯的传热20
• 2.3.4 薄板坯连铸用保护渣的特性20-21
• 2.4 薄板坯的铸坯组织特性21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 钢液模型的建立及求解23-36
• 3.1 模型的基本假设23
• 3.2 模型的几何参数23-24
• 3.3 模型的控制方程24-30
• 3.3.1 流动控制方程24-28
• 3.3.2 传热控制方程28-29
• 3.3.3 电磁制动的控制方程29-30
• 3.4 模型的边界条件30-31
• 3.5 模型的数值求解31-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 钢液流场及温度场的分析36-47
• 4.1 引言36
• 4.2 钢液流场的分析36-39
• 4.3 钢液温度场的分析39
• 4.4 水口浸入深度对钢液流场及温度场的影响39-41
• 4.5 拉坯速度对钢液流场及温度场的影响41-43
• 4.6 水口内壁间距对钢液流场及温度场的影响43-46
• 4.7 本章小结46-47
• 第5章 电磁制动对钢液流场及温度场的影响47-58
• 5.1 引言47
• 5.2 电磁制动作用的分析47-50
• 5.2.1 磁场的分布47-49
• 5.2.2 感应电流及洛伦磁力的分布49-50
• 5.3 磁场位置高度对钢液流场的影响50-51
• 5.4 磁感应强度对钢液流场的影响51-55
• 5.4.1 结晶器宽中心面处的流速分析51-54
• 5.4.2 特征线上的流速分析54-55
• 5.5 磁感应强度对钢液温度场的影响55-56
• 5.6 本章小结56-58
• 结论58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

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本文编号：722380