連鑄中間包水口堵塞的數(shù)值模擬
發(fā)布時間：2023-09-17 15:15
連鑄過程高熔點的固態(tài)夾雜物易在中間包水口內(nèi)壁上黏附沉積,造成水口結瘤,甚至堵死水口,嚴重威脅連鑄坯的質量和多爐連澆的效率。針對水口堵塞問題,國內(nèi)外對水口堵塞機理和防止堵塞措施進行了大量研究,但目前所采取的措施都未能徹底解決堵塞,連鑄過程水口結瘤堵塞的現(xiàn)象仍時有發(fā)生。某鋼廠生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)較高酸溶鋁含量的鋼種容易堵塞,水口一般小堵下面兩個側孔,若沒有及時更換水口,隨后便會堵中孔;換下的水口側孔一般會堵掉三分之一的孔徑,水口堵塞物主要為Al2O3。針對該鋼廠實際堵塞問題,以該鋼廠板坯連鑄中間包水口為研究對象,數(shù)值模擬研究了中間包水口內(nèi)的鋼液流動與夾雜物沉積行為。模擬了不同顆粒粒徑、顆粒濃度以及不同堵塞條件下的水口夾雜物沉積的情況。然后改變拉速、氬氣流量,分析不同工藝條件對夾雜物沉積的影響,從而為現(xiàn)場控制水口堵塞提供理論指導。本研究的主要結論如下:(1)壁面處相互接觸的Al2O3顆粒間的黏附力大于脫附力,在有鋼液流動的情況下也不脫離。且在鋼液高溫條件下顆粒間會迅速發(fā)生固相燒結,形成比較穩(wěn)定的Al2<...
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 課題的提出及研究意義
1.1.1 課題的提出
1.1.2 研究意義
1.2 連鑄工藝流程
1.3 中間包水口結構及其在連鑄生產(chǎn)中的作用
1.4 中間包水口堵塞概況
1.4.1 中間包水口易堵塞區(qū)域
1.4.2 中間包水口結瘤堵塞類型
1.5 Al2O3黏附堵塞機理
1.5.1 Al2O3夾雜物的形成
1.5.2 Al2O3夾雜物的傳遞
1.5.3 Al2O3夾雜物的黏附
1.6 國內(nèi)外防止水口堵塞措施的研究現(xiàn)狀
1.6.1 提高鋼水潔凈度
1.6.2 優(yōu)化水口結構
1.6.3 Ar氣注流保護
1.6.4 鋼水鈣處理
1.6.5 改進水口材質
1.7 研究目標及主要內(nèi)容
1.7.1 研究目標
1.7.2 主要內(nèi)容
第二章 鋼液流動及夾雜物運動的模擬理論與方法
2.1 過程描述與基本假設
2.2 液、氣、固三相流模擬理論
2.2.1 鋼液、氬氣、夾雜物顆粒三相流處理方法
2.2.2 鋼液、氬氣兩相流數(shù)學模型
2.2.3 離散相(Al2O3顆粒)運輸模型
2.3 模擬方法
2.3.1 網(wǎng)格模型的生成
2.3.2 使用網(wǎng)格
2.3.3 選擇求解器及運行環(huán)境
2.3.4 確定計算模型
2.3.5 定義材料
2.3.6 設置邊界條件
2.3.7 設置求解控制參數(shù)
2.3.8 流場迭代計算
2.3.9 顆粒相計算
2.3.10 計算結果后處理
2.4 本章小結
第三章 板坯連鑄中間包水口鋼液流動與夾雜物行為的模擬
3.1 研究思路
3.2 物理模型的建立與網(wǎng)格劃分
3.3 計算模型與模擬條件
3.4 模擬結果與分析
3.4.1 水口內(nèi)鋼液速度分布
3.4.2 氧化鋁夾雜物持續(xù)附著機理及顆粒壁面邊界條件的確定
3.4.3 夾雜物顆粒軌跡與沉積行為
3.5 本章小結
第四章 水口堵塞條件下鋼液流動與夾雜物沉積的模擬
4.1 研究思路
4.2 物理模型的建立與模擬條件
4.3 模擬結果與分析
4.3.1 壁面粗糙度對水口鋼液流動及夾雜物沉積的影響
4.3.2 堵塞條件下鋼液流動及夾雜物沉積結果
4.4 本章小結
第五章 不同工藝、參數(shù)條件下水口鋼液流動與夾雜物沉積的模擬
5.1 研究思路
5.2 模擬條件的選取與模擬方法
5.2.1 模擬條件的選取
5.2.2 模擬方法
5.3 模擬結果與分析
5.3.1 夾雜物顆粒粒徑對夾雜物沉積的影響
5.3.2 夾雜物顆粒濃度對夾雜物沉積的影響
5.3.3 拉速對水口鋼液流動及夾雜物沉積的影響
5.3.4 氬氣流量對水口鋼液流動及夾雜物沉積的影響
5.4 本章小結
第六章 結論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間的研究成果
本文編號：3847683
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 課題的提出及研究意義
1.1.1 課題的提出
1.1.2 研究意義
1.2 連鑄工藝流程
1.3 中間包水口結構及其在連鑄生產(chǎn)中的作用
1.4 中間包水口堵塞概況
1.4.1 中間包水口易堵塞區(qū)域
1.4.2 中間包水口結瘤堵塞類型
1.5 Al2O3黏附堵塞機理
1.5.1 Al2O3夾雜物的形成
1.5.2 Al2O3夾雜物的傳遞
1.5.3 Al2O3夾雜物的黏附
1.6 國內(nèi)外防止水口堵塞措施的研究現(xiàn)狀
1.6.1 提高鋼水潔凈度
1.6.2 優(yōu)化水口結構
1.6.3 Ar氣注流保護
1.6.4 鋼水鈣處理
1.6.5 改進水口材質
1.7 研究目標及主要內(nèi)容
1.7.1 研究目標
1.7.2 主要內(nèi)容
第二章 鋼液流動及夾雜物運動的模擬理論與方法
2.1 過程描述與基本假設
2.2 液、氣、固三相流模擬理論
2.2.1 鋼液、氬氣、夾雜物顆粒三相流處理方法
2.2.2 鋼液、氬氣兩相流數(shù)學模型
2.2.3 離散相(Al2O3顆粒)運輸模型
2.3 模擬方法
2.3.1 網(wǎng)格模型的生成
2.3.2 使用網(wǎng)格
2.3.3 選擇求解器及運行環(huán)境
2.3.4 確定計算模型
2.3.5 定義材料
2.3.6 設置邊界條件
2.3.7 設置求解控制參數(shù)
2.3.8 流場迭代計算
2.3.9 顆粒相計算
2.3.10 計算結果后處理
2.4 本章小結
第三章 板坯連鑄中間包水口鋼液流動與夾雜物行為的模擬
3.1 研究思路
3.2 物理模型的建立與網(wǎng)格劃分
3.3 計算模型與模擬條件
3.4 模擬結果與分析
3.4.1 水口內(nèi)鋼液速度分布
3.4.2 氧化鋁夾雜物持續(xù)附著機理及顆粒壁面邊界條件的確定
3.4.3 夾雜物顆粒軌跡與沉積行為
3.5 本章小結
第四章 水口堵塞條件下鋼液流動與夾雜物沉積的模擬
4.1 研究思路
4.2 物理模型的建立與模擬條件
4.3 模擬結果與分析
4.3.1 壁面粗糙度對水口鋼液流動及夾雜物沉積的影響
4.3.2 堵塞條件下鋼液流動及夾雜物沉積結果
4.4 本章小結
第五章 不同工藝、參數(shù)條件下水口鋼液流動與夾雜物沉積的模擬
5.1 研究思路
5.2 模擬條件的選取與模擬方法
5.2.1 模擬條件的選取
5.2.2 模擬方法
5.3 模擬結果與分析
5.3.1 夾雜物顆粒粒徑對夾雜物沉積的影響
5.3.2 夾雜物顆粒濃度對夾雜物沉積的影響
5.3.3 拉速對水口鋼液流動及夾雜物沉積的影響
5.3.4 氬氣流量對水口鋼液流動及夾雜物沉積的影響
5.4 本章小結
第六章 結論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間的研究成果
本文編號：3847683
本文鏈接：http://www.sikaile.net/projectlw/yjlw/3847683.html
