【摘要】：高速連鑄是當今小方坯連鑄技術發(fā)展的重要方向,通過提高拉速不僅能達到減流增效的目的,更是實現小方坯連鑄連軋和無頭軋制的技術基礎。而連鑄結晶器內鋼液的流動行為是小方坯高拉速連鑄能否順行和影響鑄坯質量的關鍵環(huán)節(jié),并且目前國內外對高拉速小方坯連鑄結晶器內鋼液流動行為的物理模擬研究尚未涉足。因此高拉速小方坯連鑄結晶器內鋼液流動行為的研究具有重要的意義。本文以某鋼廠生產試驗的160×160mm×mm斷面小方坯連鑄結晶器為原型,依據相似原理設計制作1:1水力模型,通過物理模擬方法研究了拉速達3.0~6.5m/min下小方坯連鑄結晶器在不同工藝條件下的流動行為。另外,本文還對目前的物理模擬進行了模型的完善,根據坯殼生長規(guī)律設計了坯殼模型,并進行了對比研究實驗。實驗研究過程中,分析了浸入式水口(SEN)內徑、SEN插入深度和拉速對結晶器液渣分布、液面波動、沖擊深度和流場分布的影響。分別在拉速范圍3.0~4.5m/min和5.0~6.5m/min內對SEN內徑和插入深度參數進行多輪優(yōu)化,最終得到不同拉速范圍的一套SEN參數和插入深度參數。通過大量的水模實驗研究和綜合分析,結果表明隨拉速增大,上回流到達結晶器表面時間有所減小,結晶器液面活躍性增強,液渣趨于不均勻覆蓋,甚至發(fā)生卷渣和流體裸露現象,流體沖擊深度變大;SEN結構對結晶器的流動狀態(tài)有很大的影響,增大SEN內徑,流場形式基本相同,流股變粗,流體沖擊深度有所減小,結晶器液面活躍性基本呈現減小的趨勢;SEN插入深度對結晶器的流動也具有一定的影響,隨著插入深度增加,流股沖擊深度增大,結晶器液面趨于平靜,流體到達結晶器液面時間增大。多輪優(yōu)化得出不同拉速范圍下的SEN結構參數和插入深度參數。高拉速下內徑為40mm的SEN在插入深度為120mm時的結晶器流動較為合理,液面波動范圍為0.49~1.12mm,流股沖擊深度為550~580mm;超高拉速下內徑為50mm的SEN在插入深度為160mm下的結晶器流動較為合理,液面波動范圍為0.75~1.35mm,沖擊深度為578~610mm。對載入坯殼后的結晶器流動行為進行水模擬,研究了多個SEN插入深度對結晶器內鋼液流動的影響,并與未考慮坯殼的實驗結果進行分析。結果表明考慮坯殼前后的結晶器液渣分布和流場分布基本一致,但是考慮凝固現象后,結晶器的液面波動有所增大,增加程度有所差異,最大增長率為27%,說明鋼液凝固收縮過程對結晶器表面波動具有一定的影響。
【圖文】：

圖 1.1 連鑄過程中鋼液凝固成型過程Fig. 1.1 Solidification process of molten steel in continuous casting其中，連鑄結晶器因具有強烈的熱交換能力，所以被稱為連鑄機的 心在結晶器內部存在鋼水的流動和凝固、熱量的傳輸和坯殼應力等復雜的學變化過程，因此鋼液、坯殼、保護渣和結晶器構成了一個力學狀態(tài)和合的復雜體系。在對結晶器內的傳輸行為的研究中，復雜體系可細分為流、凝固、夾雜物分布、溶質再分配及鋼水靜壓力和熱應力引起的應變等對小方坯連鑄結晶器，一般采用直通型 SEN 進行澆注，因此方坯凝固過輸行為及相關變化過程也與板坯連鑄有所差異，如圖 1.2 所示。結晶器流動行為主要由 SEN 的結構參數和所使用的生產工藝參數決定[7]。鋼 注入結晶器，主流股沿原來的路徑方向豎直向下流動，其流動速度在結液阻力作用下逐漸減小，直到與拉速相等后保持不變；同時，主流股邊液流動方向發(fā)生偏移，主流股逐漸變得粗大，，形成喇叭狀的邊緣分散流分散流碰撞到結晶器壁后流動方向發(fā)生改變，一部分鋼液向下運動而被

圖 1.2 小方坯結晶器內的傳輸過程示意圖Fig. 1.2 The sketch map of transmission process in billet mold護渣對連鑄順行和連鑄坯質量控制至關重要，其在結能[16]：絕熱保溫、減少鋼液熱量損失；防止彎月面鋼液器銅板之間的摩擦；均勻鑄坯與銅板之間的傳熱；吸部分液渣在彎月面結晶器壁處形成渣圈，其他液渣在與結晶器之間的縫隙，利于坯殼與結晶器之間的傳熱紋的產生。結晶器的振動有利于脫模和促進液渣進入但是結晶器的振動會導致液面波動和產生振痕，從而鋼液的凝固收縮以及縫隙里液渣凝固使得坯殼與結晶了熱量的傳輸。保護渣的流動性和吸收夾雜物的能力化速度則由結晶器表面鋼液的溫度和活躍性決定。鑄過程中，結晶器內的流動和傳熱行為應較常規(guī)拉速湍動能有所增大，結晶器液面波動有所增加，結晶器
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF341.6

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 佐祥均;;方坯連鑄過程中拉速波動對結晶器液面波動影響的研究[J];鋼鐵技術;2015年02期

2 張彩軍;王昂;劉濤;朱立光;;小方坯連鑄結晶器內偏流模擬及控制[J];煉鋼;2014年05期

3 陳遠清;尚正鴻;陶乃標;王進;仇圣桃;;200mm×200mm方坯連鑄用新型浸入式水口的數值模擬[J];特殊鋼;2014年02期

4 韓毅彤;張炯明;羅衍昭;雷少武;李茂康;;拉速對小方坯結晶器液面波動影響的數值模擬[J];特殊鋼;2013年06期

5 徐永斌;馬春武;幸偉;徐海倫;;R9m連鑄機小方坯結晶器流場和溫度場的數值模擬[J];山東冶金;2012年03期

6 胡國旭;;電磁攪拌條件下小方坯結晶器內鋼液流動行為的數值模擬[J];鑄造技術;2012年02期

7 車曉梅;陳偉慶;趙江;馬富平;;水口類型對大方坯連鑄結晶器內流場和溫度場的影響[J];有色金屬科學與工程;2012年01期

8 Douglas G Stalheim;王厚昕;;連鑄板坯和方坯表面缺陷的分析與判定[J];世界鋼鐵;2010年04期

9 彭琦;沈巧珍;仇東麗;陽方;;方坯連鑄結晶器鋼液流場和溫度場的數值模擬[J];山東冶金;2008年06期

10 李朗;;不同拉速下內外復合冷卻結晶器內鋼液流場的數值模擬[J];冶金設備;2008年05期

本文編號：2650574