板坯连铸结晶器模拟分析与设计研究

发布时间：2020-07-08 14:30

【摘要】：板坯连铸机最关键的设备—连铸结晶器,被誉为连铸机的“心脏”,其对铸坯的质量及钢液的控制均起着关键的作用。结晶器铜板的温度场分布与结晶器内钢液的流场分布将对钢液的凝固传热、保护渣的熔融、杂质颗粒的上浮、铸坯的内外部缺陷(三角区裂纹、中间裂纹、角裂纹、表面缺陷)等起着至关重要的影响。同时较为合理的结晶器铜板结构亦将对结晶器铜板的冷却能力及使用寿命有所提升。故而本文对板坯连铸机结晶器内钢液的流场、铜板的温度场及铜板的结构展开了研究。本论文以邯钢宽厚板坯连铸结晶器作为研究对象,结合邯钢第三炼钢厂的实际生产工艺参数,对结晶器铜板的温度场、钢液的凝固传热、结晶器内钢液的流场进行了数学建模及数值分析,同时对结晶器铜板的结构进行了优化设计研究,具体的研究内容如下:(1)分析得出了邯钢宽厚板坯连铸机所采用的具有特殊出口结构的A水口的性能,在A水口作用下结晶器内的表面流速、射流冲击深度随拉速与浸入深度变化时的规律。连铸机在高拉速状态下,应将A水口替换为平行水口,在使用A水口时,应尽量降低拉速,增大其浸入深度。(2)基于结晶器铜板热电偶的实测温度,建立了铜板热流密度的非线性估算模型,并验证了该模型的有效性,得出了宽、窄面铜板的热流密度公式的参数,并亦分析了其上的温度分布。铜板热面的温度曲线呈波浪状分布,其温度变化较为平缓;在靠近冷面的温度有最大29.4℃的温差。随着至弯月面的距离的增大,铜板的温度减小,而在接近其出口区域出现回温现象,大致回升23℃。(3)参照铸坯截面液相分数图和铸坯截面温度云图的仿真结果,得出在结晶器出口处的铸坯坯壳厚度为29.6mm。(4)通过改变结晶器宽、窄面铜板水槽深度、水槽数目、水槽宽度(增大水槽过渡圆角的半径),并且确定各自的不同方案,结合数值模拟,分析得出了各自不同方案下对铜板冷却能力的影响,并针对邯钢宽厚板坯连铸结晶器优化得出各自不同方案下比较合理的铜板结构。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF341.6
【图文】：

图 1-1 连铸生产流程Fig.1-1 Continuous casting production process结晶器就是具有强制水冷作用的、无底的铜模，引锭杆则类似于“活底”。

图 2-1 结晶器结构图Fig.2-1 Schematic diagram of mold板的热面均镀有一层 1.5mm 的 Ni-Fe 层，用以提升结晶器铜板的耐究的结晶器的详细结构参数见表 2-1。晶器铜板在位于其上顶面以下 200mm、300mm 和 400mm 处分别装

图 2-2 铜板背面热电偶和水槽分布图Fig.2-2 Copper plate on the back of thermocouple and sink distribution结晶器材料及其相关参数

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 张慧,陶红标,刘爱强,张振彪,王进步,庄汉洲;薄板坯连铸结晶器铜板温度及热流密度分布[J];钢铁;2005年07期

2 唐德池;冯捷;李永林;朱立新;;宽度变化对板坯连铸结晶器流场影响的数值模拟[J];钢铁;2011年12期

3 杨刚;李宝宽;于洋;齐凤升;;薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热分析[J];金属学报;2007年03期

4 蔡兆镇;朱苗勇;;板坯连铸结晶器内钢凝固过程热行为研究 Ⅰ.数学模型[J];金属学报;2011年06期

5 吴炳胜;傅彦棉;田倩影;随安海;;宽厚板坯连铸结晶器铜板的热流密度分布与热分析[J];河北工程大学学报(自然科学版);2014年03期

相关硕士学位论文 前2条

1 何宇明;板坯连铸结晶器铜板温度场和应力场的数值仿真[D];重庆大学;2005年

2 闫奇;特厚连铸矩形坯结晶器长度的研究[D];燕山大学;2013年

本文编号：2746664