真空铸锭新工艺钢液滴穿越渣层的运动行为及精炼动力学
发布时间：2021-01-19 01:09
目前,国内外高洁净大型钢锭生产的最佳工艺路线为电炉→LF+VD（LFV）→真空浇铸生产工艺。其中大型钢锭浇注工艺在其生产中具有至关重要的作用。高洁净大型钢锭对氧硫要求十分严格,研究表明,真空浇工艺对大型金属铸件的质量影响很大,且其对非金属夹杂物含量的控制至关重要。因此,针对真空铸锭新工艺钢液滴穿越精炼渣层的运动行为及精炼动力学展开研究。首先,基于钢液滴的穿越渣层运动的过程进行受力分析,考虑重力、浮力、视质量力及粘性阻力对其运动的影响,建立钢液滴穿越渣层的运动模型,并通过物理模拟验证了模型的合理性和正确性。本文还针对钢液滴穿越渣层精炼动力学进行了研究,包括脱硫、脱氧动力学,结合钢液滴穿越精炼渣层的数学模型,分别建立了脱硫、脱氧反应数学模型,从理论上分析了真空浇注新工艺脱硫、脱氧行为的控制性环节。并得出如下结论:（1）钢液液滴穿越精炼渣层过程的运动分为两个阶段:①:减速运动阶段;②:匀速运动阶段。对于本文所选用精炼渣,只有粒径大于4.65 mm的钢液滴才能够穿越精炼渣层表面。（2）各因素对钢液滴穿越精炼渣层的运动行为影响顺序为:钢液液滴粒径>精炼渣黏度>精炼渣密度>钢液密...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２真空浇注工艺示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｃｕｕｍ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??
可以使脱氧产物均匀分布于钢中，且易于上浮且速度很快。??１．５真空浇注新工艺的改进与优势??为了提高钢锭洁净度，开发出了高洁净大型钢锭浇注的新工艺，如图１．３所示。传??统真空浇注的基础上引入液滴生成元件，该新工艺通过液滴生成元件生成固定粒径的钢??液液滴，增大脱硫、脱氧反应界面积使脱氧、脱硫反应的正向进行，进行深脱氧、深脱??硫。具体来说，在大型钢锭真空浇注开始之前，预先在钢锭模底部注入具有良好精炼效??果（脱硫、脱氧）的一定厚度的液态渣层，精炼渣重量约为钢锭质量的２％？５％左右，在导??流管下方加装一个孔径合理的孔筛盒使其与导流管成为一体（液滴生成元件），采用此方??法，真空浇注开始后，钢液液滴生成元件后以固定粒径的钢液液滴滴落并穿越精炼渣层，??钢液液滴滴落过程不仅有良好的脱气（以脱氢为主）效果，还能够去除一少部分氧，当液??滴到达并穿越精炼渣层过程有良好的脱硫、脱氧效果。??－１０－??
Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｌｕｉｄ?ｆｌｏｗ?ｌｉｎｅ?ａｔ?ｌｏｗ?Ｒｅｙｎｏｌｄｓ?ｎｕｍｂｅｒ??低雷诺数运动又被称为Ｓｔｏｋｅｓ运动，该运动的雷诺数适用范围是：７？ｅ＜ｌ。在Ｓｔｏｋｅｓ??运动屮，钢液滴的的惯性力远小于粘性力，其在渣中运动主要受到粘性力的作用。图２．１１３５１??是Ｓｔｏｋｅｓ运动中流线示意图，从图中可以看出Ｓｔｏｋｅｓ运动中流体的流线不是闭合的，??流体的流动属于层流。１８５１年＆〇１＜＾［３６］提出了球体颗粒在层流中沉降的重力系数表达式：??Ｃｄ二？（２．４）??Ｒｅ?＾??式中：外一流体密度，ｋｇ／ｎｒ＼??／／，?一流体运动粘度，Ｐａ?？?ｓ；??Ｄ—当量直径，ｍ。??式（２．４）中适用于心＜１的层流运动，将该式代入式（２．３）可以得到球形液滴在沉降过??程的粘性阻力为??Ｆｄ?＝６ｎｊｕＲｍｖ?（２．５）??式中：Ｆｄ—粘性阻力，Ｎ；??Ｒｍ—钢液滴半径，ｍ；??ｖ—速度
本文编号：2986032
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２真空浇注工艺示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｃｕｕｍ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??
可以使脱氧产物均匀分布于钢中，且易于上浮且速度很快。??１．５真空浇注新工艺的改进与优势??为了提高钢锭洁净度，开发出了高洁净大型钢锭浇注的新工艺，如图１．３所示。传??统真空浇注的基础上引入液滴生成元件，该新工艺通过液滴生成元件生成固定粒径的钢??液液滴，增大脱硫、脱氧反应界面积使脱氧、脱硫反应的正向进行，进行深脱氧、深脱??硫。具体来说，在大型钢锭真空浇注开始之前，预先在钢锭模底部注入具有良好精炼效??果（脱硫、脱氧）的一定厚度的液态渣层，精炼渣重量约为钢锭质量的２％？５％左右，在导??流管下方加装一个孔径合理的孔筛盒使其与导流管成为一体（液滴生成元件），采用此方??法，真空浇注开始后，钢液液滴生成元件后以固定粒径的钢液液滴滴落并穿越精炼渣层，??钢液液滴滴落过程不仅有良好的脱气（以脱氢为主）效果，还能够去除一少部分氧，当液??滴到达并穿越精炼渣层过程有良好的脱硫、脱氧效果。??－１０－??
Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｌｕｉｄ?ｆｌｏｗ?ｌｉｎｅ?ａｔ?ｌｏｗ?Ｒｅｙｎｏｌｄｓ?ｎｕｍｂｅｒ??低雷诺数运动又被称为Ｓｔｏｋｅｓ运动，该运动的雷诺数适用范围是：７？ｅ＜ｌ。在Ｓｔｏｋｅｓ??运动屮，钢液滴的的惯性力远小于粘性力，其在渣中运动主要受到粘性力的作用。图２．１１３５１??是Ｓｔｏｋｅｓ运动中流线示意图，从图中可以看出Ｓｔｏｋｅｓ运动中流体的流线不是闭合的，??流体的流动属于层流。１８５１年＆〇１＜＾［３６］提出了球体颗粒在层流中沉降的重力系数表达式：??Ｃｄ二？（２．４）??Ｒｅ?＾??式中：外一流体密度，ｋｇ／ｎｒ＼??／／，?一流体运动粘度，Ｐａ?？?ｓ；??Ｄ—当量直径，ｍ。??式（２．４）中适用于心＜１的层流运动，将该式代入式（２．３）可以得到球形液滴在沉降过??程的粘性阻力为??Ｆｄ?＝６ｎｊｕＲｍｖ?（２．５）??式中：Ｆｄ—粘性阻力，Ｎ；??Ｒｍ—钢液滴半径，ｍ；??ｖ—速度
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