新型导流装置对中间包流场影响的模拟研究

发布时间：2021-05-09 09:37

　　连续铸钢是洁净钢生产的基本环节,中间包在连铸过程中具有重要的冶金作用。但在中间包内,小颗粒夹杂物不能以上浮的方式进行有效去除,通过在中间包内安装导流装置,利用导流装置内部夹杂物颗粒之间发生的湍流碰撞作用,促进小颗粒夹杂物的长大,并使得其中一部分夹杂物被导流装置吸附,另一部分在上浮到熔池表面后被中间包覆盖渣吸收,从而实现对钢中夹杂物的进一步控制。本文以某钢厂连铸中间包为研究对象,通过数值模拟和物理模拟,对安装新型导流装置前后的中间包钢液流场进行优化研究,同时对中间包钢液流场的合理性进行分析,得到如下结论:1.安装新型导流装置前的中间包在挡坝的后方存在一定的死区。方案A0在吸附过滤钢中夹杂物的同时,中间包流场近似合理,但存在一定程度的短路流。通过模拟实验分析得到方案A20T350,即在挡坝高度为350mm,导流装置出口上扬角度为20度时,安装新型导流装置的中间包流场优化效果最好。2.方案A20T350对中间包流场的优化作用主要体现在:在0.620m/min拉速条件下,中间包内钢液死区体积分率分别由原中间包的22.3%和方案A0的24.7%下降到优化后的17.3%;活塞区体积分率由原中间包的... 

【文章来源】：安徽工业大学安徽省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 文献综述
    1.1 连铸技术的发展概况
    1.2 连铸中间包的结构、分类与作用
    1.3 中间包冶金技术
        1.3.1 中间包控流技术
        1.3.2 中间包扩容技术
        1.3.3 中间包吹氩技术
        1.3.4 中间包加热技术
        1.3.5 中间包喂丝技术
        1.3.6 中间包覆盖渣技术
        1.3.7 中间包电磁搅拌技术
        1.3.8 中间包钢液过滤技术
        1.3.9 中间包连续测温技术
    1.4 中间包内钢液的流动与夹杂物行为控制
        1.4.1 中间包内钢液的流动
        1.4.2 中间包内夹杂物的行为控制
        1.4.3 中间包内钢液流场的评价指标
    1.5 中间包冶金过程的模拟研究方法
    1.6 中间包冶金过程模拟研究的现状
        1.6.1 物理模拟研究现状
        1.6.2 数值模拟研究现状
    1.7 本课题的研究意义与研究内容
第二章 中间包流场的物理模拟研究
    2.1 实验原理
        2.1.1 同类现象和单值条件
        2.1.2 相似原理与相似准数
        2.1.3 物理模型的自模化验证与选择
    2.2 实验方法
        2.2.1 刺激-响应技术
        2.2.2 流动显示技术
        2.2.3 RTD曲线分析
    2.3 实验装置与模型参数
        2.3.1 实验装置
        2.3.2 模型参数
    2.4 实验步骤
    2.5 实验内容
    2.6 实验结果与分析
        2.6.1 原中间包物理模拟实验结果与分析
        2.6.2 方案A0物理模拟结果与分析
        2.6.3 组合控流方案的RTD实验数据分析
        2.6.4 方案A20T350物理模拟结果与分析
    2.7 本章小结
第三章 中间包流场的数值模拟研究
    3.1 数值模拟基本理论
        3.1.1 求解过程
        3.1.2 计算流体动力学的数值解法
        3.1.3 Gambit与Fluent软件简介
    3.2 计算模型
        3.2.1 连续介质模型
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 物质传输模型
        3.2.4 传热模型
    3.3 钢液流动的数值模拟
        3.3.1 几何模型的建立
        3.3.2 计算区域网格划分
        3.3.4 边界条件与物性参数
        3.3.5 计算模型的物性参数
        3.3.6 数值模拟计算步骤
    3.4 实验方案
        3.4.1 实验评价指标
        3.4.2 实验内容
    3.5 数值模拟结果与分析
        3.5.1 中间包钢液湍动能分布
        3.5.2 中间包Z方向钢液速度分量
        3.5.3 中间包钢液流动轨迹
    3.6 本章小结
第四章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]40t单流中间包控流装置的优化配置[J]. 赵立华,王敏,李宁.  工程科学学报. 2015(03)
[2]基于水力学模拟试验的3流连铸20t中间包结构优化研究[J]. 杨凌志,朱荣,李超,林腾昌,吴兵,梁建国.  特殊钢. 2015(01)
[3]湍流控制器结构对中间包流场影响的数值模拟[J]. 杨康,金焱,成功,黄红兵,艾凡,李洋.  铸造技术. 2014(09)
[4]小方坯连铸中间包流场数值模拟研究[J]. 胡心光,杜建良,张俊粉,田鹏,陈超.  河北冶金. 2014(08)
[5]中间包感应加热的数值模拟[J]. 丛林,张炯明,雷少武,李茂康.  钢铁研究. 2014(03)
[6]60t双流连铸中间包流场优化水力学模型试验[J]. 张剑君,高文芳,彭著刚.  武钢技术. 2014(02)
[7]四流圆坯中间包结构优化物理模拟[J]. 李洋,金焱,常正昇,冯学武,金业磊.  铸造技术. 2014(02)
[8]板坯中间包内钢液流动特性[J]. 李怡宏,赵立华,包燕平,王敏,申小维.  北京科技大学学报. 2014(01)
[9]CSP中间包内腔优化的数值模拟[J]. 朱正海,徐其言,周俐,常立忠,仇圣桃.  安徽工业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[10]利用还原钙渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂[J]. 李茂康,张炯明,罗衍昭,宋炜,宋高阳.  钢铁研究学报. 2014(01)

硕士论文
[1]中间包冶金过程模拟与结构优化[D]. 董水秀.辽宁科技大学 2012
[2]燕钢连铸中间包及结晶器内钢液流场的数理模拟研究[D]. 彭小辉.重庆大学 2012
[3]单流板坯连铸中间包内流动行为的数学物理模拟研究[D]. 张海鹰.东北大学 2011
[4]六流T型连铸中间包内流体流动行为的数学物理模拟[D]. 冯耀.东北大学 2010
[5]高铝钢用中间包覆盖剂的研究[D]. 高杰.重庆大学 2008



本文编号：3177071