吹氩板坯结晶器内钢渣界面传热行为的模拟研究

发布时间：2020-05-13 07:38

【摘要】：结晶器吹氩的目的是防止水口堵塞，进入结晶器内氩气泡可以均匀钢液成分和温度，但是，氩气泡上浮进入液态保护渣时会造成结晶器内钢渣界面波动，这必然会对结晶器内钢渣界面的传热行为带来影响，也影响着保护渣的熔化和初始均匀凝固坯壳的形成。因此，研究吹氩结晶器内钢渣界面的传热行为对优化吹氩工艺参数，提高铸坯质量有重要意义。 本文通过建立模型与原型比例为0.6：1的结晶器水模型，研究结晶器内钢液流动及吹氩参数对结晶器液面波动行为的影响；采用数学模型，对钢液传质和传热进行耦合计算，研究工艺参数对钢渣界面传热行为的影响，论文主要结论如下： （1）吹氩结晶器水模型实验和数模计算结果表明，降低拉速、增大水口浸入深度和水口倾角，减小结晶器吹氩量，有利于降低结晶器内钢渣界面波动幅度。 （2）低拉速下，吹氩结晶器内钢渣界面温度分布呈现两个温度中心，分别分布在水口附近和靠近窄壁侧。随吹氩量增加，靠近窄壁侧温度中心的位置和温度值变化不大；水口附近温度中心处温度先增大后减小，其位置慢慢向水口靠近。 （3）拉速由0.8m/min增大至1.2m/min，钢渣界面水口附近温度中心的温度值逐渐降低，位置向窄面移动，近窄面温度中心的温度逐渐升高，位置亦向窄面移动；拉速由1.2m/min增大至1.4m/min时，钢渣界面温度场呈现3个温度中心，窄壁附近出现一个温度值较低温度中心；拉速为1.6m/min时，钢渣界面温度场不仅呈现窄壁附近温度较低温度中心，而且由于卷渣出现不规则的高温区域。 （4）增加水口浸入深度，水口附近温度中心的位置有向窄壁移动趋势，温度逐渐增加，但两者变化幅度均不大；近窄壁侧温度中心位置和温度值变化不明显。 （5）增大水口倾角，水口附近温度中心温度值略有增大，位置有向水口移动趋势，但两者变化幅度均不大；近窄壁侧温度中心温度值略有增大，变化幅度不大，在侧孔倾角增大至18o时，位置向水口方向移动明显。
【图文】：

板坯结晶器流场速度矢量图

整套实验设备由供水系统、中间包、结晶器、电脑采集系统、供气系统组成。液面波动采用 DJ800 波高仪进行监测，结晶器物理模型及数据采集系统见图 2.1。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF777

【参考文献】

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本文编号：2661622