寬厚板坯連鑄過程非金屬夾雜物的控制研究.pdf

1、寬厚板產(chǎn)品在油氣輸送、船舶制造、橋梁工程、電站鍋爐、壓力容器、重型機械、海洋石油及軍事工業(yè)中應(yīng)用廣泛。連鑄過程的夾雜物控制已成為高品質(zhì)寬厚板生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　 中間包內(nèi)鋼液流動的合理控制對其內(nèi)夾雜物的去除至關(guān)重要，而結(jié)晶器內(nèi)鋼渣界面波動與卷混行為的控制則是該連鑄過程順行與夾雜物控制的關(guān)鍵。因此，開展寬厚板中間包內(nèi)去夾雜控流技術(shù)及結(jié)晶器內(nèi)流場特性及界面行為研究具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實指導(dǎo)意義。本論文結(jié)合國內(nèi)某廠寬厚板生產(chǎn)線的實

2、際，采用物理模擬和數(shù)學(xué)模擬相結(jié)合的方法對連鑄中間包和結(jié)晶器內(nèi)的過程進(jìn)行了研究，提出了有效凈化中間包鋼液的控流方案和結(jié)晶器卷渣控制的水口參數(shù)并實施了現(xiàn)場應(yīng)用研究。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　 (1)結(jié)合寬厚板連鑄中間包的實際，基于相似原理，選擇模型與原形的弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等建立了幾何比1:2.5的中間包物理模型研究體系。結(jié)合該物理模擬系統(tǒng)，對修正前后的組合模型的流動特性分析結(jié)果進(jìn)行對比研究，找出了最優(yōu)的流動特性分析模型。結(jié)果表明

3、：傳統(tǒng)的組合模型在死區(qū)體積分?jǐn)?shù)的計算上存在較大差異，用此來分析中間包流動特性會造成很大的偏差：而Sahai的修正組合模型能準(zhǔn)確的計算死區(qū)體積分?jǐn)?shù)，能較合理分析中間包內(nèi)的流動特性。
　　 (2)利用Sahai的修正組合模型考察了不同控流裝置對中間包內(nèi)鋼液流場以及夾雜物去除效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明：帶頂緣和不帶頂緣的抑湍器均能明顯提高活塞區(qū)的體積分?jǐn)?shù)，且死區(qū)體積分?jǐn)?shù)也有不同程度的降低；與帶頂緣的抑湍器組合的中間包出口附近的擋壩設(shè)計參

4、數(shù)對中間包內(nèi)鋼液的流動特性有影響；與帶頂緣的抑湍器組合的墻壩間距有一個控制鋼液流動特性的最佳值。并利用計算機模擬對典型控流方案下中間包內(nèi)的流場特性作出描述。在水模型研究和檢驗數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合分析研究，最終提出了有效提高鋼水純凈度的中間包內(nèi)控流裝置。
　　 (3)結(jié)合寬厚板連鑄結(jié)晶器的實際，利用數(shù)學(xué)模擬和物理模擬相結(jié)合的方法考察不同工藝參數(shù)對結(jié)晶器內(nèi)界面波動行為和內(nèi)部流場的影響，并對結(jié)晶器內(nèi)的鋼渣卷混機理進(jìn)行了探索。

5、r>　　 (4)吹氬寬厚板坯結(jié)晶器內(nèi)存在兩種新的卷渣機理，即氣泡群沖擊卷渣和類旋渦卷渣，且在實驗拉速范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)彎月面附近的剪切卷渣。在各鑄坯寬度及對應(yīng)的拉速范圍內(nèi)，吹氣量小于4L/min時基本都不會發(fā)生卷渣。
　　 (5)對于2200×280mm2斷面寬厚板坯結(jié)晶器控制液面波動的最佳工藝參數(shù)如下：4L/min的吹氬量、-15°的水口側(cè)孔傾角、140mm的水口浸入深度。
　　 (6)寬厚板連鑄的現(xiàn)場應(yīng)用研究表明：連鑄