结晶器内大型夹杂物卷入机理及控制基础研究

发布时间：2020-06-07 05:23

【摘要】：结晶器是连铸的“心脏”,其内部钢水的流动状态与铸坯质量息息相关,合理的流场分布是合格铸坯的前提条件。PIV作为目前最为精确有效测量二维流场分布特点的测试技术,在各领域得到广泛应用,采用PIV测速技术模拟结晶器在不同工艺参数下内部瞬态流动模式,并开发出抑制卷渣的新型三孔水口;同时构建大涡模拟数学模型得到结晶器内非稳态流动的规律,并利用PIV验证此模型的可靠性。结果表明:将拉速由1.Om/min提升到1.8m/min的过程中,流场趋于对称,当拉速超过1.4m/s时,易产生卷渣;浸入深度增加,液面趋于平稳,实验中水口浸入深度为150mm较为合适;中间包液位的增加,对液面的波动影响较小;水口单边堵塞对流动状态影响较大,堵塞右侧水口大部分的剪切卷渣发生在右侧,堵塞度达到80%时,右侧已无上升流;凝固坯壳增加,促使液面波动更剧烈、表面流速增大,使结晶器内更容易发生卷渣;PIV研究结晶器流动周期在15s;通过量纲分析得到临界卷渣公式:(?);三孔水口下的流场更加稳定,最大表面流速为0.19m/s。大涡模拟模拟最大瞬时速度达到0.2m/s,与物理模拟测得的结果一致。
【图文】：

图 1 剪切卷渣Fig.1 Shear slag entrapment：漩涡主要分两种情况，一种是由弯月面折返向内晶器宽面之间的缝隙中相遇，，然而由于流场的不对称速度的差异达到一定值的时候，速度较小的一侧就会一定的影响，能量较大时会把保护渣聚集到一起，严；另一种是钢液从水口流出的同时上方会形成负压区的漩涡会被拉伸、加强，当能量达到一定强度时，部从而形成漩涡卷渣。场不对称、水口浸入深度较浅、水口倾角较小时就

图 1 剪切卷渣Fig.1 Shear slag entrapment卷渣：漩涡主要分两种情况，一种是由弯月面折返向内的表面与结晶器宽面之间的缝隙中相遇，然而由于流场的不对称会导致，当速度的差异达到一定值的时候，速度较小的一侧就会形成漩造成一定的影响，能量较大时会把保护渣聚集到一起，严重时会液中；另一种是钢液从水口流出的同时上方会形成负压区，在负区域的漩涡会被拉伸、加强，当能量达到一定强度时，部分保护深处从而形成漩涡卷渣。内流场不对称、水口浸入深度较浅、水口倾角较小时就易发生
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF777

【参考文献】

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本文编号：2700910