板坯连铸中间包控流装置结构优化及结晶器吹氩数值模拟

发布时间：2020-04-05 10:50

【摘要】：某厂自IF系列高端汽车板投产以来,由于中间包内控流装置安装不合理,结晶器吹氩过程中液面波动过大等问题,连铸过程N、C、O的控制水平与先进水平差距仍较大,因夹杂造成的改判率较高。本文以该厂两流板坯连铸中间包为研究对象利用数值模拟的方法研究了不同控流组合装置以及不同控流参数对中间包内流场、温度场的影响,并通过水模对数模结果进行了验证;同时,利用离散模型和VOF模型建立了反映板坯结晶器吹氩过程钢/渣界面波动的数学模型,分析了吹氩量、拉坯速度和水口浸入深度等不同工艺参数下钢/渣界面波动的行为,为合理选择吹氩过程工艺参数提供了理论依据。研究结果表明:(1)无坝堰的中间包钢液峰值时间和平均停留时间过短,钢液平均停留时间仅307.9s,死区体积分数高达59.4%。设置坝堰组合装置后,中间包内钢液峰值时间和平均停留时间明显增加,中间包内钢液流场和温度场得到明显改善。综合考虑,方案三即坝二和堰二组合的控流装置最为合理,方案三中间包内钢液平均停留时间为487s,比不加坝堰中间包钢液平均停留时间增加了179.1s,死区体积分数为35.8%,下降了23.6%。(2)对选取的方案三的控流参数进行优化,考虑推荐7号实验方案为最佳方案,即坝与堰之间的距离为870mm,堰到长水口之间的距离为1150mm。优化后,中间包内钢液的平均停留时间高达590s,比优化前延长了103s,比无坝堰的中间包延长了282.1s,活塞区体积分数为17.4%,死区体积分数为22.3%。(3)吹氩会显著加剧浸入式水口附近钢液液面的波动情况,而选取合适的拉速能有效缓解水口附近钢/渣界面的波动,同时吹氩有利于减缓结晶器窄面弯月面处的液面波动,可在一定程度上达到稳定液面波动的目的。(4)通过数值模拟,对于该厂230mm×1100mm断面结晶器,最佳吹氩工艺参数为:拉速1.2m/min,吹氩量9L/min,浸入深度120mm,此时结晶器钢/渣界面波动较为稳定,冲击深度较小。
【图文】：

工艺流程图,连铸生产,工艺流程图,钢液

(全称连续铸钢)是指将精炼后的钢液通过钢包、中间包、结晶器拉坯矫直设备、引锭设备和铸坯切割设备等[1]设备实现钢液的割直接生产铸坯的工艺，向上与炼钢紧密相连，向下与轧钢紧产车间中占有举足轻重的重要地位。其工艺流程如图 1.1 所示

结晶器,作用机理,钢液

结晶器主要功能包括[3]：钢液的热量快速地传递给结晶器内的冷却水，完成能高的拉速下，在结晶器内把钢液凝固成所需的形在结晶器内的初步凝固成型，并保证凝固坯壳有不拉漏，不产生变形和裂纹；晶器内钢液的流场和温度场，促使结晶器内钢液中以进一步提高钢液的纯净度；坯表面质量，，结晶器内钢液-保护渣-结晶器壁-凝固是一个关系非常复杂的动态过程，通过设置合理坯的表面质量。发挥结晶器的上述功能，高效连铸便能得到有效 1.2 所示：
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF341.6

【参考文献】