中间包内置过滤器钢液流场优化研究
发布时间：2022-12-18 14:46
随着工业化的快速发展,对钢铁产品的质量要求不断提高,对钢液洁净度的要求也越来越高。在连铸过程中,中间包是最重要的去除夹杂物的装置,所以国内外的冶金研究者开展了大量的研究工作,充分发挥中间包的冶金功能,以此来提高连铸坯质量。其主要措施是给中间包配置合适的控流装置,尽可能增加钢液在中间包内的停留时间,减少死区体积,使钢液流场更有利于钢液中夹杂物的上浮,从而改善钢液质量。通过物理和数学模拟方法对不同控流方式的两流板坯连铸中间包内钢液流动及传热进行了研究,分析了新型的通道式过滤器对中间包钢液流动的影响,并确定了最佳的中间包控流方式,最后将最佳方案中间包应用到现场生产后进行应用效果分析。对中间包进行物理模拟时,综合考虑实验室条件,按照0.29:1的相似比建立了物理模型,然后又保证修正的Froude（Fr’）准数相等对各方案卷渣情况进行模拟。通过结果可知,原方案中间包采用湍流控制器+挡墙、挡坝的控流方式,钢液的实际平均停留时间较短,死区体积分数大,使中间包内的有效容积减小,这种流场不利于钢液中夹杂物上浮被保护渣吸收,拉速为0.8m/min时,死区体积高达29.53%。方案2、3、4采用挡坝和过滤器...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 中间包的冶金作用
1.3 中间包钢液流动状态与夹杂物去除的关系
1.4 中间包控流技术研究现状
1.4.1 使用大容量中间包
1.4.2 设置挡墙、挡坝
1.4.3 设置湍流抑制器
1.4.4 设置钢液过滤器
1.5 中间包冶金技术的研究方法
1.5.1 物理模拟方法
1.5.2 数值模拟方法
1.6 本课题的研究目的及主要内容
第二章 中间包的物理模拟研究
2.1 中间包结构及尺寸
2.2 物理模型的建立
2.3 物理模拟实验装置
2.4 停留时间分布的测定、计算及流场显示
2.5 实验方案
2.6 实验结果与分析
2.6.1 原型中间包的实验结果
2.6.2 优化方案的实验结果
2.7 本章小结
第三章 中间包的数值模拟研究
3.1 FLUENT软件简介
3.2 中间包过程的数学描述
3.2.1 基本假设
3.2.2 控制方程组
3.2.3 边界条件
3.3 数值模拟的相关工艺参数
3.4 计算区域及网格划分
3.5 数值方法及计算步骤
3.6 中间包数值模拟结果与分析
3.6.1 原型中间包的流动特性
3.6.2 过滤器对中间包流动特性的影响
3.6.3 冲击区容量大小对中间包钢液流动特性的影响
3.6.4 长水口插入深度对中间包钢液流动特性的影响
3.7 本章小结
第四章 工业试验及结果
4.1 试验条件
4.2 试验过程现象跟踪
4.3 夹杂物检测方法
4.3.1 氧氮分析法
4.3.2 小样电解分析法
4.3.3 ASPEX电镜分析法
4.4 取样方案
4.5 试验结果及分析
4.5.1 钢液中全氧含量分析
4.5.2 小样电解分析
4.5.3 ASPEX分析
4.6 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]0.8m/min拉速H异型坯中间包控流装置对传递性能影响的数值模拟[J]. 阮飞,张红强,刘智宇,冯帅,白亮. 特殊钢. 2016(05)
[2]高拉速下单流中间包流场优化研究[J]. 张彩军,吕达,乔士宾,顾克井,肖鹏程. 钢铁钒钛. 2016(03)
[3]板坯连铸38t扩容中间包控流装置优化的数值模拟和应用[J]. 张利君,刘金刚,宁林新,解家英. 特殊钢. 2016(03)
[4]Flow Characteristics and Inclusion Removal in a Ten-strand Continuous Casting Tundish:Physical Modelling and Industrial Trials[J]. Shu-guo ZHENG,Miao-yong ZHU,Ye-lian ZHOU,Wang SU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(02)
[5]湍流控制器形状对中间包内流体流动的影响[J]. 郭文希,张卫军. 冶金能源. 2015(06)
[6]湍流抑制器对中间包钢液流动的影响[J]. 阮文康,包燕平,李怡宏,王敏,田永华. 武汉科技大学学报. 2015(03)
[7]采用ASPEX扫描电镜研究钢中总氧和非金属夹杂物的定量关系[J]. 于会香,邵肖静,张静,王新华. 工程科学学报. 2015(S1)
[8]4流连铸中间包钢水流场的物理数学模拟与应用[J]. 张西超,孙彦辉,徐蕊,方忠强,葛亮. 炼钢. 2015(02)
[9]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)
[10]单流不对称中间包上下挡墙配合控流优化设计[J]. 吴启帆,包燕平,林路,辛彩萍,闫小柏. 铸造技术. 2015(03)
硕士论文
[1]单流板坯连铸中间包内钢液流动特性及控流装置优化[D]. 云茂帆.江西理工大学 2015
[2]H型中间包数值模拟及优化[D]. 史纯阳.辽宁科技大学 2012
[3]板坯中间包控流装置的优化研究[D]. 刘光明.武汉科技大学 2012
[4]不同控流装置对单流板坯连铸中间包钢液流动状态的影响[D]. 张敏.重庆大学 2011
[5]中间包结构优化的数值模拟[D]. 李艳龙.江西理工大学 2010
[6]湍流控制器对T形中间包钢液流场影响的数理模拟研究[D]. 汪磊.重庆大学 2010
[7]薄板坯连铸结晶器内钢液流动行为的数学物理模拟[D]. 杨燕.东北大学 2008
[8]两流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究[D]. 李伟.武汉理工大学 2007
[9]马钢薄板坯连铸中间包和结晶器数理模拟研究[D]. 薛伟锋.重庆大学 2005
本文编号：3722242
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 中间包的冶金作用
1.3 中间包钢液流动状态与夹杂物去除的关系
1.4 中间包控流技术研究现状
1.4.1 使用大容量中间包
1.4.2 设置挡墙、挡坝
1.4.3 设置湍流抑制器
1.4.4 设置钢液过滤器
1.5 中间包冶金技术的研究方法
1.5.1 物理模拟方法
1.5.2 数值模拟方法
1.6 本课题的研究目的及主要内容
第二章 中间包的物理模拟研究
2.1 中间包结构及尺寸
2.2 物理模型的建立
2.3 物理模拟实验装置
2.4 停留时间分布的测定、计算及流场显示
2.5 实验方案
2.6 实验结果与分析
2.6.1 原型中间包的实验结果
2.6.2 优化方案的实验结果
2.7 本章小结
第三章 中间包的数值模拟研究
3.1 FLUENT软件简介
3.2 中间包过程的数学描述
3.2.1 基本假设
3.2.2 控制方程组
3.2.3 边界条件
3.3 数值模拟的相关工艺参数
3.4 计算区域及网格划分
3.5 数值方法及计算步骤
3.6 中间包数值模拟结果与分析
3.6.1 原型中间包的流动特性
3.6.2 过滤器对中间包流动特性的影响
3.6.3 冲击区容量大小对中间包钢液流动特性的影响
3.6.4 长水口插入深度对中间包钢液流动特性的影响
3.7 本章小结
第四章 工业试验及结果
4.1 试验条件
4.2 试验过程现象跟踪
4.3 夹杂物检测方法
4.3.1 氧氮分析法
4.3.2 小样电解分析法
4.3.3 ASPEX电镜分析法
4.4 取样方案
4.5 试验结果及分析
4.5.1 钢液中全氧含量分析
4.5.2 小样电解分析
4.5.3 ASPEX分析
4.6 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]0.8m/min拉速H异型坯中间包控流装置对传递性能影响的数值模拟[J]. 阮飞,张红强,刘智宇,冯帅,白亮. 特殊钢. 2016(05)
[2]高拉速下单流中间包流场优化研究[J]. 张彩军,吕达,乔士宾,顾克井,肖鹏程. 钢铁钒钛. 2016(03)
[3]板坯连铸38t扩容中间包控流装置优化的数值模拟和应用[J]. 张利君,刘金刚,宁林新,解家英. 特殊钢. 2016(03)
[4]Flow Characteristics and Inclusion Removal in a Ten-strand Continuous Casting Tundish:Physical Modelling and Industrial Trials[J]. Shu-guo ZHENG,Miao-yong ZHU,Ye-lian ZHOU,Wang SU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(02)
[5]湍流控制器形状对中间包内流体流动的影响[J]. 郭文希,张卫军. 冶金能源. 2015(06)
[6]湍流抑制器对中间包钢液流动的影响[J]. 阮文康,包燕平,李怡宏,王敏,田永华. 武汉科技大学学报. 2015(03)
[7]采用ASPEX扫描电镜研究钢中总氧和非金属夹杂物的定量关系[J]. 于会香,邵肖静,张静,王新华. 工程科学学报. 2015(S1)
[8]4流连铸中间包钢水流场的物理数学模拟与应用[J]. 张西超,孙彦辉,徐蕊,方忠强,葛亮. 炼钢. 2015(02)
[9]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)
[10]单流不对称中间包上下挡墙配合控流优化设计[J]. 吴启帆,包燕平,林路,辛彩萍,闫小柏. 铸造技术. 2015(03)
硕士论文
[1]单流板坯连铸中间包内钢液流动特性及控流装置优化[D]. 云茂帆.江西理工大学 2015
[2]H型中间包数值模拟及优化[D]. 史纯阳.辽宁科技大学 2012
[3]板坯中间包控流装置的优化研究[D]. 刘光明.武汉科技大学 2012
[4]不同控流装置对单流板坯连铸中间包钢液流动状态的影响[D]. 张敏.重庆大学 2011
[5]中间包结构优化的数值模拟[D]. 李艳龙.江西理工大学 2010
[6]湍流控制器对T形中间包钢液流场影响的数理模拟研究[D]. 汪磊.重庆大学 2010
[7]薄板坯连铸结晶器内钢液流动行为的数学物理模拟[D]. 杨燕.东北大学 2008
[8]两流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究[D]. 李伟.武汉理工大学 2007
[9]马钢薄板坯连铸中间包和结晶器数理模拟研究[D]. 薛伟锋.重庆大学 2005
本文编号：3722242
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