重轨钢连铸中间包流场优化和夹杂物去除模拟研究
发布时间：2021-03-19 22:41
随着近几年高速铁路的飞速发展,国家对重轨钢的产量和品质提出了更高的要求。中间包作为连铸过程中重要的多功能冶炼容器,对提升钢液纯净度,提高铸坯质量有着重要意义。本课题针对某钢厂重轨钢连铸过程存在注流不稳、探伤不合等诸多问题,以其五流T型中间包作为研究对象,通过流体力学模拟软件Fluent对设置湍流控制器、湍流控制器+坝堰、湍流控制器+多孔挡墙三种不同控流装置的中间包进行数值模拟,对比不同方案的控流和夹杂物去除效果,确定出最优的控流方案。（1）原中间包数值模拟结果表明:中间包在未设置控流装置时,其流场与温度场分布极不均匀,远端流动恶劣,各水口钢液温度及平均停留时间差异极大。（2）采用在中间包内增设不同湍流控制器和湍流控制器+坝堰组合方案对中间包控流效果进行数值模拟研究,首先,两种湍流控制器的模拟结果表明:湍流控制器能有效改善注流区的流动状况,减弱入流钢液对包底及表液面的冲击,圆型比方型控流效果更好些,活塞区体积提升了1.5%,中间包最低温度提升了10.2k,但中间包仍存在远端流动恶劣,各流钢液差异性显著等问题;其次,圆型湍流控制器+四种坝堰组合方案的模拟结果表明:设置坝堰并未起到理想的控流...
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国钢产量走势Fig.1-1China"ssteeloutputtrend
河北工程大学硕士学位论文2轨钢占据了主要部分，目前我国有攀钢、包钢、鞍钢、武钢4家重轨生产厂具备了相当的生产力，这4家钢厂占据了国内重轨钢的大部分市常随着这几年高铁的飞速崛起，对高质量钢轨的需求在日益剧增，越来越多的大型钢厂也开始加入到重轨钢的研发生产中来[5,6]。1.2连铸技术发展概述连铸技术的发展及完善是钢铁工业发展过程中继氧气转炉炼钢后又一项开创性的技术。连铸技术的应用彻底改变了传统炼钢车间的物流控制和生产工艺流程，由于其具有高生产效益的显著特色，使得连铸成为近几十年钢铁行业最为活跃的技术之一。1.2.1国内外连铸技术发展现状连续铸钢的思想的出现可以追溯到18世纪，但直到19世纪连铸的现代雏形才得以初步形成。Atha和Daelen分别于1866年与1877年提出了以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念，并制作了早期的连铸设备[7,8]。1920～1935年，连铸技术主要应用在有色金属，尤其是铝和铜的领域。如图1-2所示，到十九世纪60年代末70年代初，连铸技术才被广泛应用于冶金工业中，80年代以后直至今日连铸技术得到全面飞速发展，现在连铸工艺已经基本取代了原模铸工艺，世界连铸生产的粗钢比也已经达到了90%以上。图1-2世界钢产量与连铸比Fig.1-2Worldsteelproductionandcontinuouscastingratio近几十年我国钢铁产量在飞速增长的同时，连铸比也在逐年增加。2006年我国连铸比达到了99.7%，已经达到了发达国家水平。连铸技术的成熟与完善和一些
第1章绪论3新技术的开发使我国连铸机保有量和连铸坯产量已位列世界首位。现在我国从3m以上宽度的宽厚板连铸机到毫米级的线材连铸机，各式各样的连铸机应有尽有[9]。我国已然是一个连铸生产大国，但并不是一个连铸强国，先进的连铸机设备和核心技术主要靠从国外引进，尤其是中薄板坯连铸机和异型坯连铸机几乎全部靠引进，连铸所生产的高质量产品方面与国外发达国家还有差距。在认识到自身不足后，相关工作者们也在努力实现相关连铸机的自主研发，随着我国科学技术的不断发展，国产连铸机由于投资和后续维护成本的优势，在市场竞争上逐渐表现出强劲竞争力，尤其是在大方坯和圆坯连铸的设计制造上。1.2.2连铸技术的优势与传统模铸工艺相比，连铸工艺的优点更加突出。首先连铸工艺简化了生产工序，缩短了整体流程，省去了诸如脱模、整模、钢锭均热和初坯开轧等工序，大大节省了基建投资和劳动力的投入；其次连铸大大提高了金属收得率，降低了能源消耗，模铸从钢水到钢坯的金属收得率约84%～88%，连铸的收得率则为95%～96%，并且连铸比模铸节能1/4～1/2；最后连铸的生产过程机械化、自动化程度更高，大大改善了劳动环境，提高了生产率，连铸生产的钢种种类更多，且铸坯质量更加优异[10]。连铸工艺流程如下图1-3所示：图1-3连铸工艺流程Fig.1-3Continuouscastingprocess图中：1-钢包2-中间包3-结晶器及振动装置4-二冷区支导装置5-拉矫机6-切割装置7-辊道8-坯料1.3中间包冶金技术中间包是连铸生产流程中的中间环节，是由间断操作转向连铸操作的重要衔
【参考文献】：
期刊论文
[1]装备方形有檐旋流型湍流控制器的中间包流场数值模拟研究[J]. 黎雯,金焱,方开元,王震,董晓森,程常桂. 铸造技术. 2018(05)
[2]两流中间包流场的物理模拟与结构优化[J]. 李光强,付勇,陈先红,张战,饶江平,杨治争. 重庆大学学报. 2015(02)
[3]中国高速铁路用钢轨的质量现状及分析[J]. 张银花,周清跃,陈朝阳,刘丰收. 钢铁. 2011(12)
[4]中间包冶金技术[J]. 景琳琳,袁守谦,李都宏,姚成功. 金属材料与冶金工程. 2011(04)
[5]板坯连铸中间包中夹杂物运动的模拟[J]. 刘光明,毕学工,金焱,李宏玉,叶琛. 铸造技术. 2011(05)
[6]国内外连铸中间包冶金技术[J]. 潘秀兰,梁慧智,王艳红,冯士超. 世界钢铁. 2009(06)
[7]大管坯连铸中间包钢液内夹杂物去除的研究[J]. 杨树峰,李京社,张立峰,高锦国,唐海燕,石少清. 炼钢. 2009(03)
[8]四流中间包钢液流动行为的数学物理模拟[J]. 屈天鹏,姜茂发,王德永. 中国冶金. 2009(01)
[9]连铸中间包多孔挡墙设置优化的数学物理模拟[J]. 陈登福,胡锐,王青峡,靳星,严锡九,李金柱,周开成. 过程工程学报. 2008(S1)
[10]中国钢铁工业的发展和技术创新[J]. 徐匡迪. 钢铁. 2008(02)
硕士论文
[1]带填料的双层挡墙对中间包流场影响的物理模拟研究[D]. 常正昇.武汉科技大学 2016
[2]H型坯和大方坯兼用四流T型中间包结构优化研究[D]. 彭政.重庆大学 2013
[3]六流中间包控流装置的研究[D]. 谢长川.武汉科技大学 2001
本文编号：3090353
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国钢产量走势Fig.1-1China"ssteeloutputtrend
河北工程大学硕士学位论文2轨钢占据了主要部分，目前我国有攀钢、包钢、鞍钢、武钢4家重轨生产厂具备了相当的生产力，这4家钢厂占据了国内重轨钢的大部分市常随着这几年高铁的飞速崛起，对高质量钢轨的需求在日益剧增，越来越多的大型钢厂也开始加入到重轨钢的研发生产中来[5,6]。1.2连铸技术发展概述连铸技术的发展及完善是钢铁工业发展过程中继氧气转炉炼钢后又一项开创性的技术。连铸技术的应用彻底改变了传统炼钢车间的物流控制和生产工艺流程，由于其具有高生产效益的显著特色，使得连铸成为近几十年钢铁行业最为活跃的技术之一。1.2.1国内外连铸技术发展现状连续铸钢的思想的出现可以追溯到18世纪，但直到19世纪连铸的现代雏形才得以初步形成。Atha和Daelen分别于1866年与1877年提出了以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念，并制作了早期的连铸设备[7,8]。1920～1935年，连铸技术主要应用在有色金属，尤其是铝和铜的领域。如图1-2所示，到十九世纪60年代末70年代初，连铸技术才被广泛应用于冶金工业中，80年代以后直至今日连铸技术得到全面飞速发展，现在连铸工艺已经基本取代了原模铸工艺，世界连铸生产的粗钢比也已经达到了90%以上。图1-2世界钢产量与连铸比Fig.1-2Worldsteelproductionandcontinuouscastingratio近几十年我国钢铁产量在飞速增长的同时，连铸比也在逐年增加。2006年我国连铸比达到了99.7%，已经达到了发达国家水平。连铸技术的成熟与完善和一些
第1章绪论3新技术的开发使我国连铸机保有量和连铸坯产量已位列世界首位。现在我国从3m以上宽度的宽厚板连铸机到毫米级的线材连铸机，各式各样的连铸机应有尽有[9]。我国已然是一个连铸生产大国，但并不是一个连铸强国，先进的连铸机设备和核心技术主要靠从国外引进，尤其是中薄板坯连铸机和异型坯连铸机几乎全部靠引进，连铸所生产的高质量产品方面与国外发达国家还有差距。在认识到自身不足后，相关工作者们也在努力实现相关连铸机的自主研发，随着我国科学技术的不断发展，国产连铸机由于投资和后续维护成本的优势，在市场竞争上逐渐表现出强劲竞争力，尤其是在大方坯和圆坯连铸的设计制造上。1.2.2连铸技术的优势与传统模铸工艺相比，连铸工艺的优点更加突出。首先连铸工艺简化了生产工序，缩短了整体流程，省去了诸如脱模、整模、钢锭均热和初坯开轧等工序，大大节省了基建投资和劳动力的投入；其次连铸大大提高了金属收得率，降低了能源消耗，模铸从钢水到钢坯的金属收得率约84%～88%，连铸的收得率则为95%～96%，并且连铸比模铸节能1/4～1/2；最后连铸的生产过程机械化、自动化程度更高，大大改善了劳动环境，提高了生产率，连铸生产的钢种种类更多，且铸坯质量更加优异[10]。连铸工艺流程如下图1-3所示：图1-3连铸工艺流程Fig.1-3Continuouscastingprocess图中：1-钢包2-中间包3-结晶器及振动装置4-二冷区支导装置5-拉矫机6-切割装置7-辊道8-坯料1.3中间包冶金技术中间包是连铸生产流程中的中间环节，是由间断操作转向连铸操作的重要衔
【参考文献】：
期刊论文
[1]装备方形有檐旋流型湍流控制器的中间包流场数值模拟研究[J]. 黎雯,金焱,方开元,王震,董晓森,程常桂. 铸造技术. 2018(05)
[2]两流中间包流场的物理模拟与结构优化[J]. 李光强,付勇,陈先红,张战,饶江平,杨治争. 重庆大学学报. 2015(02)
[3]中国高速铁路用钢轨的质量现状及分析[J]. 张银花,周清跃,陈朝阳,刘丰收. 钢铁. 2011(12)
[4]中间包冶金技术[J]. 景琳琳,袁守谦,李都宏,姚成功. 金属材料与冶金工程. 2011(04)
[5]板坯连铸中间包中夹杂物运动的模拟[J]. 刘光明,毕学工,金焱,李宏玉,叶琛. 铸造技术. 2011(05)
[6]国内外连铸中间包冶金技术[J]. 潘秀兰,梁慧智,王艳红,冯士超. 世界钢铁. 2009(06)
[7]大管坯连铸中间包钢液内夹杂物去除的研究[J]. 杨树峰,李京社,张立峰,高锦国,唐海燕,石少清. 炼钢. 2009(03)
[8]四流中间包钢液流动行为的数学物理模拟[J]. 屈天鹏,姜茂发,王德永. 中国冶金. 2009(01)
[9]连铸中间包多孔挡墙设置优化的数学物理模拟[J]. 陈登福,胡锐,王青峡,靳星,严锡九,李金柱,周开成. 过程工程学报. 2008(S1)
[10]中国钢铁工业的发展和技术创新[J]. 徐匡迪. 钢铁. 2008(02)
硕士论文
[1]带填料的双层挡墙对中间包流场影响的物理模拟研究[D]. 常正昇.武汉科技大学 2016
[2]H型坯和大方坯兼用四流T型中间包结构优化研究[D]. 彭政.重庆大学 2013
[3]六流中间包控流装置的研究[D]. 谢长川.武汉科技大学 2001
本文编号：3090353
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