特厚板坯结晶器流场的数值模拟

发布时间：2021-07-09 18:37

　　要铸造出质量合格的铸坯需要连铸各个部件的协调作用，其中结晶器发挥着重要的作用是连铸环节的“心脏”。铸坯产生的如表面缺陷和内部质量等问题都可以归结在结晶器上。而连铸过程是凝固、传热、流体流动等涉及到复杂的物理化学现象同时出现并相互作用的综合过程，到目前为止没有任何效手段进行精确地现场检测。因此，通过数值模拟技术研究连铸过程，就成为预报连铸过程中出现的各种现象、优化连铸生产工艺的重要技术措施。近年来,中国整体国民经济的的发展水平已越上了新台阶，各种物理性能要求严格的结构项目的建设不断增加，性能要求不断提高，对钢板厚度也需要不断增加，而且机械以及建筑等方面所需要的厚板钢材产品越来越多，市场需求较大。特厚钢板这种钢材产品目前的需求量非常大，使得特厚板现在被广泛关注和研究开发。本文通过ANSYSWORKBENCH,Tecplot，FLUENT等商用软件，模拟了三种规格的特厚板坯结晶器内的流场在不同拉速，水口浸入深度和水口开口角度等条件下的流动状况。计算结果表明：随着拉速的增大，液面处与窄面冲击速度增大；水口浸入深度的减少可以降低液面波动的强度以及上回流区的面积；水口开口角度的增加，液面处与窄面冲... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

连铸工艺流程图

结晶器内的钢液由高温液态发生冷凝的过程中多种复杂的物理和化学反应与其相伴，不仅如此一些像传热、流动、溶质再分配等复杂传输现象也包括其中。这些现象之间相互作用如图1.2 所示[21]。图 1.2 结晶器多种冶金现象示意图结晶器中钢液的流动行为对连铸设备的正常生产以及对铸坯表面质量的改善都有很大的影响，所以对结晶器有以下几点要求[22]:（1）结晶器应该自重轻，结构要求尽量简单；（2）为使初生坯壳与结晶器壁面间不发生粘结现象，在浇注过程中结晶器应作有震动，而且应该加入润滑剂；（3）结晶器的应有足够的刚性，应避免由于结晶器变形影响到钢坯；（4）结晶器壁面材料的导热性以及相配套的水冷条件要好，以保证钢液可以快速凝固成型。

图 1.3 数值模拟研究过程晶器流场数值模拟的研究现状面在使用数值模拟处理的时候通常定义为自由液面，并忽响。Mchavid和 T homas BG研究表明熔融状态保护渣对钢液 面处理为无滑移速度边界，即把切向速度取0 ，法向速度自进一步验证[30]。俭利用水模实验发现，液面虽然有一定的 波动，但幅度 为0 ，切向速度自由，紊动能及其耗散率法向导数为0[26]。免对自由液面的复杂处理，但是这种取法没有考虑到结晶影响，得出的结果不利于分析液面波动对卷渣等缺陷的影际情况。 使用 商业软件P HOENICS模拟了板坯三维紊流流 动和传热

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3274273