工艺参数对板坯电磁旋流连铸结晶器内气泡行为的影响

发布时间：2021-10-15 00:20

　　水口旋流可以改善水口出流偏流,并且大幅提高连铸坯表、内部质量,提高拉速。基础研究发现,电磁旋流可以在水口内产生旋流。本文运用ANSYS软件的EMAG模块对电磁旋流装置下浸入式水口（SEN）内的旋转电磁场及电磁力分布进行了模拟计算,并将电磁力导入到FLUENT中进行板坯结晶器内流场的计算,研究了SEN浸入深度、水口出口上沿半径、拉速及水口出口宽度四个工艺参数对板坯结晶器内流场的影响。随后采用Lagrange离散相模型对钢液流场及气泡行为（气泡轨迹和气泡颗粒浓度分布）进行耦合计算,分析了以上工艺参数对气泡行为的影响。本文获得的结论如下：1.在电磁旋流的作用下,水口的出流主流不再平行于宽面,而是会冲击到结晶器一侧的宽面上,形成上返流和下返流,水口出口的最大速度出现在出口上方,自由液面的速度变小。吹入氩气后,气泡被旋流夹带先冲击到结晶器一侧宽面上,并且在宽面长度方向上分布变得均匀,但是靠近宽面一侧旋流下游的数量多于上游的,最后在浮力的作用下上浮到自由液面。2.浸入深度的影响：浸入深度增大,使上回流的区域增大,涡心下移,自由液面的速度变小；在吹氩条件下,由于浸入深度的增加,气泡的冲击深度及其在流... 

【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】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 连铸技术
        1.1.1 连铸技术的特点
        1.1.2 连铸技术的发展
    1.2 连铸结晶器内的流动
        1.2.1 结晶器内产生偏流的原因
        1.2.2 优化结晶器流场的方法
    1.3 旋流水口技术
        1.3.1 旋流水口技术的研究
        1.3.2 电磁旋流水口的提出
    1.4 结晶器内吹氩技术
        1.4.1 国外对吹氩过程的研究
        1.4.2 国内对吹氩过程的研究
    1.5 主要研究内容
第2章 电磁旋流计算
    2.1 电磁旋流理论分析
    2.2 电磁力的模拟计算
        2.2.1 计算网格
        2.2.2 基本假设
        2.2.3 物性参数及边界条件
        2.2.4 控制方程
    2.3 结果与分析
    2.4 本章小结
第3章 电磁旋流结晶器内的流场模拟
    3.1 湍流模型简介
    3.2 流场的模拟计算
        3.2.1 几何模型
        3.2.2 网格划分
        3.2.3 基本假设及物性参数
        3.2.4 边界条件
        3.2.5 控制方程
        3.2.6 方程的离散化
        3.2.7 流场计算
    3.3 水模型的实验验证
    3.4 结果与分析
        3.4.1 电磁旋流结晶器内流场特征
        3.4.2 浸入深度对结晶器内流场的影响
        3.4.3 水口出口上沿半径对结晶器内流场的影响
        3.4.4 拉速对结晶器内流场的影响
        3.4.5 水口出口宽度对结晶器内流场的影响
    3.5 本章小结
第4章 电磁旋流下的气泡行为
    4.1 引言
    4.2 模型简介
        4.2.1 离散相模型
        4.2.2 多相流模型
    4.3 气泡行为的模拟计算
        4.3.1 几何模型
        4.3.2 基本假设及物性参数
        4.3.3 控制方程
        4.3.4 边界条件
    4.4 气泡模拟计算的验证
    4.5 结果与分析
        4.5.1 浸入深度对气泡行为的影响
        4.5.2 水口出口上沿半径对气泡行为的影响
        4.5.3 拉速对气泡行为的影响
        4.5.4 水口出口宽度对气泡行为的影响
    4.6 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Simulation on Effect of Divergent Angle of Submerged Entry Nozzle on Flow and Temperature Fields in Round Billet Mold in Electromagnetic Swirling Continuous Casting Process[J]. De-wei LI,Zhi-jian SU,Katsukiyo MARUKAWA,Ji-cheng HE.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(02)
[2]一种新的旋流连铸技术——电磁旋流水口[J]. 李德伟,苏志坚,丸川雄净,赫冀成.  连铸. 2013(04)
[3]Suppression of Effect of Uneven Velocity in Submerged Entry Nozzle in Round Billet Continuous Casting Process Using Electromagnetic Swirling Flow[J]. LI De-wei,SU Zhi-jian,MARUKAWA Katsukiyo,HE Ji-cheng.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[4]Fundamental Study on Continuous Casting Process With Swirling Flow by Electromagnetic Force[J]. SU Zhi-jian,LI De-wei,CHEN-Jin,MARUKAWA Katsukiyo,HE Ji-cheng.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[5]结晶器Ar气泡运动行为模拟研究[J]. 沈铁.  热加工工艺. 2011(01)
[6]板坯连铸结晶器内氩气泡行为的模拟研究[J]. 陈登福,张献光,张立峰,靳星,温良英,张大江.  钢铁. 2010(04)
[7]圆坯连铸电磁旋流水口的数值模拟[J]. 苏志坚,李德伟,孙立为,丸川雄净,赫冀成.  金属学报. 2010(04)
[8]吹氩板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为的数值模拟[J]. 曹娜,朱苗勇.  金属学报. 2008(01)
[9]电磁驱动旋流下气泡运动行为的研究[J]. 齐凤升,李宝宽,陈海耿.  东北大学学报(自然科学版). 2007(08)
[10]连铸板坯结晶器内钢液吹氩行为的数值模拟[J]. 于会香,朱国森,王新华,张炯明,王万军.  北京科技大学学报. 2003(03)

硕士论文
[1]电磁旋流水口作用下方坯连铸水口及结晶器内流场、热场的数值模拟[D]. 杨莹.东北大学 2009



本文编号：3437080