连铸保护渣液/固渣膜传热与润滑行为模拟研究

发布时间：2021-04-24 04:32

　　保护渣是连铸生产重要的冶金辅料,承担着绝热保温、吸收夹杂、防止氧化、改善传热和促进润滑等功能,其中,改善传热和润滑是其性能调控的核心,在高效连铸技术发展过程中发挥着重要作用。保护渣渣道内存在的复杂的热力行为,准确认识和调控保护渣渣膜的分布、传热和润滑行为,对于保障连铸顺行和连铸坯质量提高具有重要意义。本文基于传热学、黏性流体力学和摩擦学基本原理,建立了针对实测数据的连铸保护渣、气隙传热与润滑行为计算模型,对结晶器内保护渣的渣膜存在状态、传热机制、气隙分布、保护渣消耗和润滑／摩擦行为进行分析和研究。首先,以国内某钢厂宽厚板坯连铸机为研究对象,依据实测的结晶器铜板温度和工艺参数,建立了针对实测的结晶器传热反问题模型,通过对比温度、热流的实测数据和计算结果,对模型的可靠性进行验证。以此为基础,考察了铸坯/结晶器间热流密度、铸坯表面温度和结晶器热面温度的非均匀分布特征,并探讨了拉速对结晶器传热的影响。其次,在传热反问题研究的基础上,依据热量守恒开发出气隙及液/固渣膜计算模型,对结晶器与铸坯间缝隙内的气隙及液、固渣膜的分布状态进行了研究。通过对比热传导和热辐射在气隙及液、固渣膜传热中的比重,探讨... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 结晶器内的渣层结构和气隙
        1.1.1 渣层结构
        1.1.2 气隙的形成
    1.2 保护渣传热与润滑行为概述
        1.2.1 液态与固态渣膜的传热
        1.2.2 渣膜的润滑行为
    1.3 保护渣传热与润滑行为研究现状
        1.3.1 渣膜传热研究现状
        1.3.2 润滑行为研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 基于反问题的气隙与液/固渣膜数值计算模型
    2.1 铸机与现场实验条件
    2.2 基于实测温度的结晶器传热反问题模型
        2.2.1 传热控制方程
        2.2.2 结晶器传热反问题模型
        2.2.3 物性参数
    2.3 气隙及液/固渣膜传热行为解析
        2.3.1 渣道内气隙及液/固渣膜的分布
        2.3.2 气隙与渣膜传热的基本方式
        2.3.3 热传导的计算方法
        2.3.4 热辐射的计算方法
    2.4 气隙及液/固渣膜传热数值模型
s>T_fsol)">        2.4.1 Mode Ⅰ (T_s>T_fsol)
s>T_fsol)">        2.4.2 Mode Ⅱ (T_s>T_fsol)
s
fsol)">        2.4.3 Mode Ⅲ (Ts
fsol)

        2.4.4 气隙和渣膜传热的计算流程
    2.5 本章小结
3 保护渣消耗及其润滑/摩擦行为计算模型
    3.1 影响渣耗与润滑的主要热物性参数
        3.1.1 保护渣凝固温度
        3.1.2 保护渣黏度
    3.2 保护渣渣耗计算模型开发
        3.2.1 渣膜的形成及其消耗
        3.2.2 渣耗数值模型
    3.3 保护渣润滑/摩擦行为计算模型
        3.3.1 结晶器与铸坯间的润滑/摩擦行为
        3.3.2 润滑/摩擦行为数值模型
    3.4 润滑/摩擦行为计算流程
    3.5 本章小结
4 结晶器气隙与液/固渣膜分布数值计算结果
    4.1 结晶器传热反问题模型验证
        4.1.1 铜板温度对比
        4.1.2 热流计算结果对比
    4.2 结晶器传热反算结果
        4.2.1 结晶器铜板热流
        4.2.2 结晶器与铸坯温度分布
        4.2.3 拉速对结晶器和铸坯温度的影响
    4.3 气隙与液/固渣膜厚度分布计算结果
        4.3.1 液态渣膜
        4.3.2 固态渣膜
        4.3.3 气隙
        4.3.4 渣道宽度
    4.4 传导热阻、辐射热阻和总热阻计算结果
        4.4.1 固态渣膜热阻
        4.4.2 液态渣膜热阻
        4.4.3 气隙热阻
    4.5 气隙与液/固渣膜热阻结果对比
    4.6 本章小结
5 保护渣消耗及润滑/摩擦行为模拟结果与分析
    5.1 渣耗量计算结果
        5.1.1 渣耗的非均匀分布
        5.1.2 液渣膜厚度
        5.1.3 浇铸方向渣耗的变化
    5.2 渣耗的影响因素
        5.2.1 拉速
        5.2.2 保护渣凝固温度
        5.2.3 黏度温度系数
    5.3 润滑与摩擦行为计算结果
        5.3.1 渣膜润滑/摩擦非均匀分布
        5.3.2 浇铸方向摩擦力变化趋势
        5.3.3 宽面方向的摩擦力变化
    5.4 摩擦力影响因素讨论
        5.4.1 渣膜厚度与摩擦应力的关系
        5.4.2 固态摩擦系数
        5.4.3 保护渣黏度温度系数
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Non-uniform heat transfer behavior during shell solidification in a wide and thick slab continuous casting mold[J]. Zhao-zhen Cai,Miao-yong Zhu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2014(03)
[2]连铸保护渣渣膜结构的数学模拟及生产初步应用[J]. 朱立光,胡斌,王杏娟.  炼钢. 2013(06)
[3]包晶钢宽厚板坯连铸结晶器的热流密度与热行为[J]. 王卫领,蔡兆镇,朱苗勇.  北京科技大学学报. 2013(04)
[4]板坯连铸结晶器内钢凝固过程热行为研究 Ⅰ.数学模型[J]. 蔡兆镇,朱苗勇.  金属学报. 2011(06)
[5]板坯连铸结晶器内钢凝固过程热行为研究 Ⅱ.模型验证与结果分析[J]. 蔡兆镇,朱苗勇.  金属学报. 2011(06)
[6]结晶器保护渣渣膜结构的模拟研究[J]. 杨波,唐萍,文光华,朱辛白,于雄.  过程工程学报. 2011(02)
[7]高拉速板坯连铸结晶器液态渣消耗机理分析[J]. 孟祥宁,朱苗勇.  金属学报. 2009(04)
[8]连铸结晶器传热边界条件研究[J]. 盛义平,孔祥东,杨永利.  中国机械工程. 2007(13)
[9]保护渣物化性能对铸坯与结晶器间摩擦的影响[J]. 蔡娥,谢兵,王雨.  连铸. 2007(01)
[10]结晶器保护渣的性能和使用工艺[J]. 米源.  连铸. 2007(01)

博士论文
[1]连铸保护渣结晶与传热机理研究[D]. 周乐君.中南大学 2013

硕士论文
[1]连铸保护渣渣膜润滑模拟研究[D]. 杜方.重庆大学 2009
[2]基于热丝法保护渣结晶性能的研究[D]. 刘慧.重庆大学 2008



本文编号：3156683

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