基于液面波动F数的板坯连铸结晶器水口参数研究
发布时间：2021-07-21 07:51
板坯连铸浸入式水口结构决定着结晶器内钢液的流动状态,从而影响着铸坯质量,不合理的浸入式水口结构和连铸工艺参数会加剧结晶器内液面扰动,使铸坯质量降低。本文以某厂中厚板坯连铸结晶器中浸入式水口为研究对象,分析各水口参数与F数的关系,提出利用F数对浸入式水口结构及工艺参数进行优化的方法,对提高铸坯质量具有重要意义。基于流体淹没射流理论,给出表征液面波动的F数解析式的求解过程,分析F数与水口结构参数和水口工艺参数的变化规律,得到常规板坯F数与水口倾角的关系。利用常规板坯F数与水口倾角的关系,建立求解水口结构参数和工艺参数的计算模型,得到某厂1000×200mm板坯结晶器中F数为4时水口浸入深度、水口内径、水口出口边长和拉坯速度的关系曲面,分析水口参数对结晶器内液面的影响。选取拉坯速度为1.4m/min时最佳水口参数组合曲面上的多组点,建立结晶器内钢液的流场数值计算模型,对结晶器内钢液的流动状态进行计算,得到各组水口参数对应的结晶器内液面波高、液面流速和结晶器内流场,对比分析各组数值模拟液面波高和液面流速,得到最合理的一组水口参数组合。利用得到的最优水口参数,采用MATLAB软件求解出当F数介于...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连铸结晶器内的钢液流动行为
0 0 02 2 2u rdr v rdr rdrx r r r (2-1202 0du rdrdx (2-1式(2-13)为湍流淹没射流的积分方程，表示湍流射流中的任意一个垂直于轴的面动量守恒。.2.2 射流撞击速度 Ve钢液流股以速度0v 从浸入式水口射出后，与结晶器内周围流速相对较小的钢生速度梯度的间断面，其湍流流动卷带周围钢液发展成漩涡，将周围钢液带入中。如图 2-4 所示，被夹带进射流的钢液连同射流一起向前运动，流股宽度不断，边界层向外扩展，由于周围钢液流速较低，使射流流股边界部分流速降低，与周围钢液掺混部分逐渐向中心蔓延，射流射出一段距离后混合区发展到轴线，射流中心轴线流速下降。式(2-13)中各变量结合到结晶器内流场水口湍流淹没中，规定的各变量如下图所示。
图 2-6 F 数与浸入深度和拉坯速度的关系了研究水口结构参数变化时浸入深度和拉坯速度与 F 数的关系，在合理水口结构参数，求解不同水口结构参数下水口工艺参数与 F 数的关系，水口内径 d，得到如图 2-7 所示的关系曲面。图 2-7 中 F 数随浸入深度和变化趋势与上图基本一致，结合式(2-20)与图 2-7，其他条件不变情况下在增加的过程中，水口出口速度降低，F 数的数值减小，且随着拉坯速度径的改变对 F 数的影响也逐渐增加。水口内径相同，水口倾角和水口出口长度也是影响 F 数的重要因素，会度和浸入深度对 F 数影响的趋势，需要对他们的影响分别分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浸入式水口结构对板坯结晶器液面波动的影响[J]. 陈刚,周海龙,喻林,钟良才,张开坚. 炼钢. 2018(05)
[2]淹没射流流场演化过程研究[J]. 郭文思,李龙国,刘超,李乃稳. 工程科学与技术. 2017(S1)
[3]基于紊流射流理论的连铸结晶器液面波动[J]. 金昕,孟子尧,任廷志,刘志伟,李杰. 钢铁. 2017(03)
[4]230mm板坯连铸结晶器浸入式水口结构的优化[J]. 时朋召,邱春根,徐李军,仇圣桃,潘贻芳,赖朝彬. 特殊钢. 2017(01)
[5]厚板坯连铸结晶器的浸入式水口优化[J]. 时朋召,邱春根,徐李军,仇圣桃,赖朝彬. 热加工工艺. 2017(01)
[6]浸入式水口底部结构对结晶器液面波动的影响[J]. 尹国才,张乔英,程锁平,杨克枝. 安徽冶金. 2016(04)
[7]宽断面板坯结晶器内钢水流动、传热和凝固过程的数值模拟[J]. 肖强,郭伟达,陈永生. 连铸. 2015(05)
[8]薄板坯连铸结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟[J]. 岳强,翟张霞,裴晓航,张炯,王建军. 过程工程学报. 2015(02)
[9]板坯连铸结晶器内坯壳凝固收缩的数值模拟[J]. 王卫华,刘洋,王文军,陈霞. 钢铁研究. 2014(06)
[10]包晶钢连铸结晶器钢水液面波动影响因素分析[J]. 熊爽,陶晓林,章昱,谢力,王庆祥. 连铸. 2014(06)
博士论文
[1]连铸结晶器内钢渣界面卷渣行为的实验研究及理论分析[D]. 张立志.重庆大学 2016
硕士论文
[1]低碳铝镇静钢板坯连铸结晶器浸入式水口结构优化[D]. 孙涛.东北大学 2014
[2]板坯连铸结晶器内钢液流动的数学物理模拟研究[D]. 刘刚.东北大学 2014
[3]宽板坯连铸结晶器浸入式水口结构参数优化的数值与物理模拟研究[D]. 李俊桥.重庆大学 2012
本文编号：3294626
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连铸结晶器内的钢液流动行为
0 0 02 2 2u rdr v rdr rdrx r r r (2-1202 0du rdrdx (2-1式(2-13)为湍流淹没射流的积分方程，表示湍流射流中的任意一个垂直于轴的面动量守恒。.2.2 射流撞击速度 Ve钢液流股以速度0v 从浸入式水口射出后，与结晶器内周围流速相对较小的钢生速度梯度的间断面，其湍流流动卷带周围钢液发展成漩涡，将周围钢液带入中。如图 2-4 所示，被夹带进射流的钢液连同射流一起向前运动，流股宽度不断，边界层向外扩展，由于周围钢液流速较低，使射流流股边界部分流速降低，与周围钢液掺混部分逐渐向中心蔓延，射流射出一段距离后混合区发展到轴线，射流中心轴线流速下降。式(2-13)中各变量结合到结晶器内流场水口湍流淹没中，规定的各变量如下图所示。
图 2-6 F 数与浸入深度和拉坯速度的关系了研究水口结构参数变化时浸入深度和拉坯速度与 F 数的关系，在合理水口结构参数，求解不同水口结构参数下水口工艺参数与 F 数的关系，水口内径 d，得到如图 2-7 所示的关系曲面。图 2-7 中 F 数随浸入深度和变化趋势与上图基本一致，结合式(2-20)与图 2-7，其他条件不变情况下在增加的过程中，水口出口速度降低，F 数的数值减小，且随着拉坯速度径的改变对 F 数的影响也逐渐增加。水口内径相同，水口倾角和水口出口长度也是影响 F 数的重要因素，会度和浸入深度对 F 数影响的趋势，需要对他们的影响分别分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浸入式水口结构对板坯结晶器液面波动的影响[J]. 陈刚,周海龙,喻林,钟良才,张开坚. 炼钢. 2018(05)
[2]淹没射流流场演化过程研究[J]. 郭文思,李龙国,刘超,李乃稳. 工程科学与技术. 2017(S1)
[3]基于紊流射流理论的连铸结晶器液面波动[J]. 金昕,孟子尧,任廷志,刘志伟,李杰. 钢铁. 2017(03)
[4]230mm板坯连铸结晶器浸入式水口结构的优化[J]. 时朋召,邱春根,徐李军,仇圣桃,潘贻芳,赖朝彬. 特殊钢. 2017(01)
[5]厚板坯连铸结晶器的浸入式水口优化[J]. 时朋召,邱春根,徐李军,仇圣桃,赖朝彬. 热加工工艺. 2017(01)
[6]浸入式水口底部结构对结晶器液面波动的影响[J]. 尹国才,张乔英,程锁平,杨克枝. 安徽冶金. 2016(04)
[7]宽断面板坯结晶器内钢水流动、传热和凝固过程的数值模拟[J]. 肖强,郭伟达,陈永生. 连铸. 2015(05)
[8]薄板坯连铸结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟[J]. 岳强,翟张霞,裴晓航,张炯,王建军. 过程工程学报. 2015(02)
[9]板坯连铸结晶器内坯壳凝固收缩的数值模拟[J]. 王卫华,刘洋,王文军,陈霞. 钢铁研究. 2014(06)
[10]包晶钢连铸结晶器钢水液面波动影响因素分析[J]. 熊爽,陶晓林,章昱,谢力,王庆祥. 连铸. 2014(06)
博士论文
[1]连铸结晶器内钢渣界面卷渣行为的实验研究及理论分析[D]. 张立志.重庆大学 2016
硕士论文
[1]低碳铝镇静钢板坯连铸结晶器浸入式水口结构优化[D]. 孙涛.东北大学 2014
[2]板坯连铸结晶器内钢液流动的数学物理模拟研究[D]. 刘刚.东北大学 2014
[3]宽板坯连铸结晶器浸入式水口结构参数优化的数值与物理模拟研究[D]. 李俊桥.重庆大学 2012
本文编号：3294626
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