水口处夹杂物吸附动力学及数值模拟研究

发布时间：2023-04-17 19:16

　　在炼钢连铸过程中,由于夹杂物的存在以及无法去除的原因,中间包水口在浇注的过程中常常出现夹杂物聚集的现象。最常见的问题是大颗粒夹杂物利用中间包上浮被去除,但是仍然有一些小尺寸的夹杂物无法完成上浮而被钢液携带进入结晶器,最后留在铸坯内,降低洁净钢产品质量。夹杂物聚集不但会使连铸机的生产效率降低,甚至还会因此影响到整个连铸过程。论文通过向浸入式水口内插入一特质的吸附杆吸附水口内流经其两侧的夹杂物,并应用Fluent软件对这一过程开展数值模拟研究,研究吸附杆杆体凹槽形状、尺寸、数目、钢液主流区流速和夹杂物粒径对水口内钢液流场以及夹杂物吸附率的影响。在塞棒控制的水口中,加入特质的吸附杆后,在吸附杆凹槽区域处,钢液会产生涡旋。吸附杆凹槽形状、尺寸和数目都会对钢液流场产生较大的影响。吸附杆凹槽形状尺寸不同其内的钢液流场也不相同,涡旋伴随着夹杂物的聚集有利于夹杂物的沉积吸附,提高杆体对夹杂物的吸附率。夹杂物在吸附杆矩形凹槽尺寸宽深长分别为4mm、4mm和10mm时,凹槽内会产生一个明显且较大的涡旋流场,同时分析了其凹槽内夹杂物颗粒碰撞及聚集情况,碰撞聚集区主要集中在凹槽的上部,并计算统计了夹杂物的吸附...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
第1章 文献综述
    1.1 水口在冶金中的应用
        1.1.1 水口内夹杂物的产生及危害
        1.1.2 减少水口内夹杂物的措施
    1.2 水口内流场研究现状
        1.2.1 流场的数值模拟研究
        1.2.2 流场对夹杂物影响的数值模拟研究
    1.3 水口内夹杂物运动行为研究现状
        1.3.1 水口内夹杂物运动行为的理论研究
        1.3.2 夹杂物运动行为的数值模拟研究
    1.4 课题的提出及研究内容
        1.4.1 课题提出背景
        1.4.2 研究内容及方案
        1.4.3 数值模拟研究意义
第2章 水口处夹杂物行为的理论分析
    2.1 浸入式水口内钢液非稳定流动研究
        2.1.1 钢液非稳定流动状态
        2.1.2 涡旋及夹杂物颗粒运动的分析
    2.2 杆体吸附夹杂物的理论分析
        2.2.1 杆体吸附夹杂物的机理
        2.2.2 夹杂物受力分析
        2.2.3 夹杂物吸附稳定条件
    2.3 数值模拟在冶金中的应用
        2.3.1 数值模拟的选择
        2.3.2 模拟软件与编程的结合
    2.4 本章结论
第3章 杆体对钢液流场的数值模拟研究
    3.1 数学模型的建立
        3.1.1 基本假设
        3.1.2 边界条件设定
        3.1.3 几何模型和网格划分
        3.1.4 计算方法
    3.2 模拟结果及分析
        3.2.1 杆体凹槽形状对水口内钢液流场影响分析
        3.2.2 杆体凹槽数目对水口内钢液流场影响分析
        3.2.3 钢液主流区流速对水口内钢液流场的影响分析
    3.3 水模实验可行性验证
    3.4 本章结论
第4章 夹杂物浓度对钢液流场的分析
    4.1 数学模型的建立
        4.1.1 基本假设
        4.1.2 计算方法
        4.1.3 边界条件的设定
    4.2 夹杂物浓度对水口内钢液流场影响分析
        4.2.1 杆体凹槽形状对水口内钢液流场影响分析
        4.2.2 夹杂物浓度在任意凹槽上的应用
    4.3 杆体凹槽内夹杂物颗粒运动轨迹
    4.4 不同夹杂物粒径在凹槽的分布情况
    4.5 本章结论
第5章 杆体对夹杂物吸附率影响的数值模拟研究
    5.1 夹杂物吸附率的计算方法
    5.2 夹杂物吸附率的模拟结果及分析
        5.2.1 杆体凹槽形状对夹杂物吸附率的影响分析
        5.2.2 杆体凹槽数目对夹杂物吸附率的影响分析
    5.3 本章结论
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
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本文编号：3792737