連鑄結(jié)晶器彎月面動壓潤滑行為機(jī)理研究.pdf

1、結(jié)晶器是連鑄機(jī)中最重要的組成部分，過熱鋼液在其內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，完成初始凝固過程，其彎月面行為直接決定了連鑄坯的表面質(zhì)量。探索保護(hù)渣在彎月面處結(jié)晶器銅板與初始凝固坯殼間的潤滑機(jī)理及規(guī)律對完善漏鋼預(yù)報，提高鑄坯表面質(zhì)量等都有著極其重要的意義。由于檢測手段和現(xiàn)場生產(chǎn)條件的限制，要直接獲得彎月面處的保護(hù)渣潤滑狀態(tài)幾乎不可能。因此，通過數(shù)值模擬手段研究彎月面處保護(hù)渣潤滑行為就顯得尤為重要。為此，本文以某鋼廠寬厚板坯連鑄結(jié)晶器為研究對象，建立結(jié)

2、晶器彎月面區(qū)域保護(hù)渣動壓潤滑理論模型，優(yōu)化結(jié)晶器振動參數(shù)，主要研究內(nèi)容和獲得結(jié)論如下:
　　(1)結(jié)晶器彎月面處保護(hù)渣分布規(guī)律研究。通過建立的結(jié)晶器銅板三維熱-力耦合模型和二維鑄坯非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，得到結(jié)晶器銅板熱面溫度場和法向變形量分布以及凝固坯殼表面溫度分布和凝固坯殼厚度，從而計算得出保護(hù)渣厚度分布。液態(tài)渣膜厚度沿結(jié)晶器高度方向逐漸降低，在距彎月面200 mm處液態(tài)渣消失，滿足收斂性形狀要求。取距彎月面80 mm的范圍，對保護(hù)渣

3、厚度作線性擬合，建立彎月面處的結(jié)晶器保護(hù)渣動壓潤滑模型。
　　(2)結(jié)晶器彎月面動壓潤滑行為理論研究。在動壓潤滑理論建立的基礎(chǔ)上，根據(jù)保護(hù)渣動量、質(zhì)量守恒方程，推導(dǎo)出液態(tài)保護(hù)渣渣道內(nèi)的速度、壓力、摩擦力分布計算公式。計算結(jié)果表明:黏度為0.1 Pa·s的保護(hù)渣在正弦振動條件下，在彎月面區(qū)域內(nèi)液態(tài)渣的相對速度呈連續(xù)分布，越靠近鑄坯界面速度梯度越大，且同一位置處振動速度越大，相對速度梯度越大;因振動形成的壓力分布在研究范圍內(nèi)先增大后減

4、小，正滑脫時期內(nèi)產(chǎn)生相對正壓，發(fā)揮承載作用抵抗鋼水靜壓，形成動壓潤滑，負(fù)滑脫時期內(nèi)產(chǎn)生的相對壓力為負(fù)壓，將保護(hù)渣吸入渣道;摩擦力隨距彎月面的距離和結(jié)晶器振動速度的增大而增大，且摩擦力增大幅度與振動速度增加幅度一致。
　　(3)結(jié)晶器彎月面動壓潤滑效果主要影響因素研究。
　?、俑淖兘Y(jié)晶器保護(hù)渣黏度時，對渣道內(nèi)速度分布影響較小，壓力分布和液態(tài)摩擦力影響較大。保護(hù)渣黏度分別為1.0 Pa·s，0.5 Pa·s和0.1 Pa·s，結(jié)

5、晶器以1.25 m/min的最大上振速度運(yùn)動時，隨著保護(hù)渣黏度的增大，渣道內(nèi)產(chǎn)生的壓力越大，抵抗鋼水靜壓力作用越強(qiáng);潤滑狀態(tài)越差，液態(tài)摩擦力變化越劇烈。
　?、诟淖兝贂r，液態(tài)渣道內(nèi)的速度分布變化趨勢、壓力以及液態(tài)摩擦力分布方式基本不變，隨著拉速的增大，渣道內(nèi)產(chǎn)生的壓力減小，摩擦力增大。
　　(4)結(jié)晶器振動參數(shù)優(yōu)化準(zhǔn)則研究。動壓潤滑理論分析表明:非正弦振動時，在最大上振速度盡量大的前提下，延長正滑動時間是維持良好潤滑效果的