插杆式塞棒去除水口处夹杂物的数值模拟研究

发布时间：2020-11-13 03:59

　　 连铸过程中,由于夹杂物的原因,中间包水口常出现结瘤的现象。水口结瘤主要与钢液中的铝及三氧化二铝有关,中间包水口上部与塞棒棒头部位的结瘤,往往造成非正常浇铸。中间包浸入式水口下部聚集成簇群状的结瘤物,在体积变大后可能脱落,并随钢液流动进入结晶器进而污染钢液。不管是水口夹杂物结瘤,还是水口堵塞,都会降低连铸机的生产效率,最终影响铸坯质量。论文通过塞棒插杆的方法,吸收流经水口处的夹杂物。应用FLUENT软件对这一过程开展数值模拟研究,研究吸附杆对钢液流场、夹杂物的影响。对钢液流场的影响,主要通过对吸附杆尺寸和表面形状两方面进行模拟研究。通过建立壁面吸附模型,得出吸附杆去除夹杂物的吸附率,研究吸附杆表面粗糙度、夹杂物尺寸、吸附杆尺寸、钢液流速、夹杂物初始位置对吸附率的影响,确定影响吸附率的关键因素。塞棒控制的水口中,在水口头部、塞棒棒头以下区域的钢液中有涡旋产生,涡旋是夹杂物聚集的重要指标,也是实际生产中,在塞棒棒头、水口头部生成结瘤的重要原因之一。插杆后,涡旋范围减小,水口上部钢液流速增大,且流速随着吸附杆半径的增大而增大,改变吸附杆形状,如表面存在凹坑的情况下,钢液会在凹坑处产生涡旋,从而提高了夹杂物的吸附率。本实验研究条件下,在吸附杆粗糙度为5mm时,夹杂物的吸附率越高,最大值为19.24%;吸附杆半径为9mm时,吸附率最高,夹杂物加入位置距离吸附杆越近,夹杂物的吸附率越高,最大值为42%。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF777
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第1章 文献综述
    1.1 水口在冶金中的应用
    1.2 水口结瘤
        1.2.1 水口结瘤的产生及危害
        1.2.2 减少水口结瘤的措施
    1.3 水.处夹杂物行为研究
    1.4 课题的提出及研究内容
第2章 水口处吸附杆去除夹杂物的理论分析
    2.1 水口夹杂物去除方法研究
        2.1.1 杆体吸附夹杂物的机理
        2.1.2 夹杂物吸附的稳定条件
    2.2 数值模拟平台的选择
    2.3 数值模拟研究方案
    2.4 本章结论
第3章 杆体对钢液流场影响的数值模拟研究
    3.1 数学模型的建立
        3.1.1 基本假设
        3.1.2 边界条件设定
        3.1.3 网格划分结果
    3.2 模拟结果及分析
        3.2.1 杆体半径对水口内钢液流场影响分析
        3.2.2 杆体表面形状对水口内钢液流场影响分析
    3.3 本章结论
第4章 杆体对水口内夹杂物影响的数值模拟研究
    4.1 夹杂物吸附率的计算方法
    4.2 吸附杆吸附率模拟结果及分析
        4.2.1 吸附杆表面粗糙度对夹杂物吸附率的影响分析
        4.2.2 吸附杆半径对吸附率的影响分析
        4.2.3 钢液流速对吸附率的影响分析
        4.2.4 夹杂物初始位置对吸附率的影响分析
        4.2.5 杆体与水口壁面吸附率的比较
    4.3 本章结论
结论
参考文献
致谢
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【参考文献】

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本文编号：2881693