氧化铁皮生成对二冷区连铸坯表面温度影响的数值模拟研究
发布时间：2021-04-02 10:27
连铸过程中铸坯表面氧化铁皮的生成与其表面传热之间表现为互为影响的关系。一方面,氧化铁皮厚度及氧化铁皮物相组成对二冷区和空冷区的铸坯表面传热系数均会产生较大影响,从而改变高温铸坯表面与周围环境的换热效果;另一方面,铸坯表面与周围环境的换热程度又决定了铸坯表面温度,进而影响氧化铁皮生成速率和铸坯表面质量。因此,深入研究氧化铁皮生成对二冷区铸坯表面换热的影响对于精确解明连铸坯表面温度变化规律、提高铸坯表面质量具有重要意义。本文以高铜钢和铁素体不锈钢连铸坯为研究对象,基于冶金动力学和传热学相关理论,对连铸坯表面氧化铁皮生成速率及其表面有效传热系数进行了研究,考察了二冷区有无氧化铁皮生成时铸坯表面温度的变化规律,确定了铸坯生成氧化铁皮厚度对其表面温度的影响。此外,建立了高铜钢铸坯表面氧化铁皮厚度与铸坯拉速、二冷水量以及气氛氧势之间的定量关系式。所得研究结果如下。连铸二冷区温度范围内,氧化铁皮厚度随铸坯表面温度升高及铸坯在二冷区停留时间增长而逐渐增加。高铜钢铸坯表面氧化铁皮在连铸二冷区中部段区生成速率最大,铁素体不锈钢铸坯表面氧化铁皮在二冷区上部段区生成速率最大。本研究条件下,高铜钢与铁素体不锈钢...
【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】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１铸坯的凝固过程??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｓｌａｂ??
要提高二冷区的冷却效率，主要是调节喷淋水滴与高温铸坯之间的传热［１４］。??２．１．２．１二冷区的传热方式??在二冷区铸坯表面的传热方式，主要存在着如图２．３所示四种传热方式：夹辊区??传热、辐射区传热、水冲击区水蒸发传热和水聚集区传热［１５］。根据铸坯凝固热平衡的??测定计算，设钢水总热量为１００％，连铸机内各区散热的比例为：结晶器１６％￣２０％；??二次冷却区２３％？２８％；辐射区５０％？６０％。可见。结晶器带走的热量仅占钢水完全凝??固热量的２０％左右，所以带液芯的坯壳进入二次冷却装置接收喷水冷却，铸坯才能完??全凝固［２］。??夹辊＾?????加热￥??Ｊｎ??蒸发??／夹親传导、￥??ｄ??图２．３二冷区铸坯传热方式??Ｆｉｇ．?２．３?Ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｚｏｎｅ??二冷区铸坯表面热量传递方式根据连铸机的类型和操作条件不同可能有很大的区??别，一般包括以下方式：??（１）纯辐射２５％；⑵喷雾水滴蒸发３３％；⑶喷淋水加热２５％；⑷辊子与铸坯的接触??传导１７％。??在设备和工艺条件一定时，铸坯辐射传热和支承辊传热基本变化不大，而喷淋水的??传热占统治地位。因此，要提高二冷区的传热效率，就必须研究喷雾水滴与铸坯之间的??热交换，这是一个复杂的传热过程，可用对流传热方程来描述：??（２．４）??式中，９为热流密度，Ｗ／ｍ２；?ｃｔ表示铸
第２章文献综述??型的氧化铁皮层组成为最外层较薄的Ｆｅ２０３层、中间Ｆｅ３０４层和靠近基体侧的浮士体??ＦｅＯ（如图２．４（ｂ）所示）＾。对于合金钢，其氧化铁皮层中除去铁的氧化物外，还伴有??Ｆｅ０．Ａｌ２０３、Ｆｅ０．Ｃｒ２０３及２ＦｅＯＳｉ０２等复合氧化物相存在，这些物相组成对氧化铁皮??性质有着重要影响［１８］。??■Ｌ—？入，．、丨叫丨厂?）１?１００?°?－????１６００?＾＾Ｌ＾＾ｌ！！＾Ｌ｜ｑｕｉｄ?＋?Ｆ？，０４?｜?｜?■?Ｆｅ〇??湖—＾８０－??＼?＼?Ｆ．Ｏ?Ｆｅ〇＋Ｆ？?ｔ?６０?＂??ｅ?ｆ＊３〇４＋ｆ．〇?＼???命??Ｈ?８００?？?＼?－?－＾ｄ?４０?－??６〇〇?■??ｎ?佘??柳?＾２０＇?ＦｅＪ〇４?．??ＦＷ?Ｆ？⑷?ｒ＂＃?ｉ?ｔ?ＦｅＯ??２００?〇?［?．?Ｑ?．?９—＿?．?＜？?．２?３??〇ｌ＿＿■＿－Ｌ＿，＿＿＿，＿，＿＿，７００?８００?９００?１０００?Ｈ００??０．７?０．７１?０．７２?０．７３?０．７４?０．７５?０．７６?０．７７?０．７８??ｍａｓｓ?Ｆｅ／（Ｆｅ＋０）?度
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢铁产业调整和振兴规划[J]. 中国钢铁业. 2009(04)
[2]板带热连轧中氧化铁皮的控制技术[J]. 刘振宇,于洋,郭晓波,关菊,王国栋. 轧钢. 2009(01)
[3]X射线衍射技术的发展和应用[J]. 杨新萍. 山西师范大学学报(自然科学版). 2007(01)
[4]加热炉氧化烧损原因与对策分析[J]. 刘占增,郑兆平,丁翠娇,曾汉生,张道明. 冶金能源. 2004(02)
[5]X射线衍射定量相分析新方法[J]. 沈春玉,储刚. 分析测试学报. 2003(06)
[6]利用差热天平研究钢在高温下的氧化特性[J]. 纪国富. 分析仪器. 2003(02)
[7]水泥熟料定量分析的全谱拟合法[J]. 洪汉烈,陈建军,杨淑珍,赵曼曲. 分析测试学报. 2001(02)
[8]三种钢的氧化特性[J]. 纪国富. 冶金能源. 2000(04)
[9]针布齿条制造过程中氧化脱碳及防止对策[J]. 秦汝明,冯喜奎. 纺织器材. 1999(05)
[10]含非晶相样品的X射线衍射增量法定量相分析[J]. 储刚. 物理学报. 1998(07)
博士论文
[1]连铸坯凝固过程传热模型与热应力场模型的研究及应用[D]. 马交成.东北大学 2009
硕士论文
[1]连铸过程铸坯表面氧化铁皮生成特性及其对残余元素Cu富集影响的研究[D]. 李源.东北大学 2014
[2]生物无机配合物的合成、表征及XRD谱图的从头测定[D]. 曹青.华东理工大学 2011
[3]加热气氛对重轨连铸坯氧化脱碳的影响[D]. 程向龙.武汉科技大学 2009
[4]板坯连铸凝固传热及压下位置预报模型的研究[D]. 魏勇.武汉科技大学 2007
[5]CSP薄板连铸坯二次冷却凝固过程的研究[D]. 高静娜.燕山大学 2006
[6]板坯连铸二冷计算机仿真通用软件的开发及应用[D]. 韩志伟.重庆大学 2001
本文编号：3115112
【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】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１铸坯的凝固过程??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｓｌａｂ??
要提高二冷区的冷却效率，主要是调节喷淋水滴与高温铸坯之间的传热［１４］。??２．１．２．１二冷区的传热方式??在二冷区铸坯表面的传热方式，主要存在着如图２．３所示四种传热方式：夹辊区??传热、辐射区传热、水冲击区水蒸发传热和水聚集区传热［１５］。根据铸坯凝固热平衡的??测定计算，设钢水总热量为１００％，连铸机内各区散热的比例为：结晶器１６％￣２０％；??二次冷却区２３％？２８％；辐射区５０％？６０％。可见。结晶器带走的热量仅占钢水完全凝??固热量的２０％左右，所以带液芯的坯壳进入二次冷却装置接收喷水冷却，铸坯才能完??全凝固［２］。??夹辊＾?????加热￥??Ｊｎ??蒸发??／夹親传导、￥??ｄ??图２．３二冷区铸坯传热方式??Ｆｉｇ．?２．３?Ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｚｏｎｅ??二冷区铸坯表面热量传递方式根据连铸机的类型和操作条件不同可能有很大的区??别，一般包括以下方式：??（１）纯辐射２５％；⑵喷雾水滴蒸发３３％；⑶喷淋水加热２５％；⑷辊子与铸坯的接触??传导１７％。??在设备和工艺条件一定时，铸坯辐射传热和支承辊传热基本变化不大，而喷淋水的??传热占统治地位。因此，要提高二冷区的传热效率，就必须研究喷雾水滴与铸坯之间的??热交换，这是一个复杂的传热过程，可用对流传热方程来描述：??（２．４）??式中，９为热流密度，Ｗ／ｍ２；?ｃｔ表示铸
第２章文献综述??型的氧化铁皮层组成为最外层较薄的Ｆｅ２０３层、中间Ｆｅ３０４层和靠近基体侧的浮士体??ＦｅＯ（如图２．４（ｂ）所示）＾。对于合金钢，其氧化铁皮层中除去铁的氧化物外，还伴有??Ｆｅ０．Ａｌ２０３、Ｆｅ０．Ｃｒ２０３及２ＦｅＯＳｉ０２等复合氧化物相存在，这些物相组成对氧化铁皮??性质有着重要影响［１８］。??■Ｌ—？入，．、丨叫丨厂?）１?１００?°?－????１６００?＾＾Ｌ＾＾ｌ！！＾Ｌ｜ｑｕｉｄ?＋?Ｆ？，０４?｜?｜?■?Ｆｅ〇??湖—＾８０－??＼?＼?Ｆ．Ｏ?Ｆｅ〇＋Ｆ？?ｔ?６０?＂??ｅ?ｆ＊３〇４＋ｆ．〇?＼???命??Ｈ?８００?？?＼?－?－＾ｄ?４０?－??６〇〇?■??ｎ?佘??柳?＾２０＇?ＦｅＪ〇４?．??ＦＷ?Ｆ？⑷?ｒ＂＃?ｉ?ｔ?ＦｅＯ??２００?〇?［?．?Ｑ?．?９—＿?．?＜？?．２?３??〇ｌ＿＿■＿－Ｌ＿，＿＿＿，＿，＿＿，７００?８００?９００?１０００?Ｈ００??０．７?０．７１?０．７２?０．７３?０．７４?０．７５?０．７６?０．７７?０．７８??ｍａｓｓ?Ｆｅ／（Ｆｅ＋０）?度
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢铁产业调整和振兴规划[J]. 中国钢铁业. 2009(04)
[2]板带热连轧中氧化铁皮的控制技术[J]. 刘振宇,于洋,郭晓波,关菊,王国栋. 轧钢. 2009(01)
[3]X射线衍射技术的发展和应用[J]. 杨新萍. 山西师范大学学报(自然科学版). 2007(01)
[4]加热炉氧化烧损原因与对策分析[J]. 刘占增,郑兆平,丁翠娇,曾汉生,张道明. 冶金能源. 2004(02)
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[6]利用差热天平研究钢在高温下的氧化特性[J]. 纪国富. 分析仪器. 2003(02)
[7]水泥熟料定量分析的全谱拟合法[J]. 洪汉烈,陈建军,杨淑珍,赵曼曲. 分析测试学报. 2001(02)
[8]三种钢的氧化特性[J]. 纪国富. 冶金能源. 2000(04)
[9]针布齿条制造过程中氧化脱碳及防止对策[J]. 秦汝明,冯喜奎. 纺织器材. 1999(05)
[10]含非晶相样品的X射线衍射增量法定量相分析[J]. 储刚. 物理学报. 1998(07)
博士论文
[1]连铸坯凝固过程传热模型与热应力场模型的研究及应用[D]. 马交成.东北大学 2009
硕士论文
[1]连铸过程铸坯表面氧化铁皮生成特性及其对残余元素Cu富集影响的研究[D]. 李源.东北大学 2014
[2]生物无机配合物的合成、表征及XRD谱图的从头测定[D]. 曹青.华东理工大学 2011
[3]加热气氛对重轨连铸坯氧化脱碳的影响[D]. 程向龙.武汉科技大学 2009
[4]板坯连铸凝固传热及压下位置预报模型的研究[D]. 魏勇.武汉科技大学 2007
[5]CSP薄板连铸坯二次冷却凝固过程的研究[D]. 高静娜.燕山大学 2006
[6]板坯连铸二冷计算机仿真通用软件的开发及应用[D]. 韩志伟.重庆大学 2001
本文编号：3115112
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