板坯連鑄結(jié)晶器流場及界面行為的數(shù)學物理模擬.pdf

1、目前控制鋼中夾雜、提高潔凈度成為改善鋼材質(zhì)量的主流方向。結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動是控制鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對夾雜物的上浮去除、保護渣的卷入和坯殼的均勻生長等都有著重要的影響，而浸入式水口結(jié)構(gòu)和結(jié)晶器操作參數(shù)是影響鋼液流動的主要因素。因此，優(yōu)化水口結(jié)構(gòu)和結(jié)晶器操作參數(shù)對于連鑄生產(chǎn)十分重要。
　　本文采用Fluent軟件對1025mm×180mm、1225mm×180mm和1280mm×180mm三個斷面的板坯結(jié)晶器內(nèi)的流場、溫度場進行數(shù)值模

2、擬;通過水力模型對數(shù)值模擬計算結(jié)果進行驗證，考察不同水口結(jié)構(gòu)、浸入深度、拉速以及吹氬量等對結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場的影響，并且得出最佳的水口結(jié)構(gòu)及結(jié)晶器操作參數(shù)。其結(jié)論如下：
　　(1)水口出口向下傾角越大，液面波動越小，抑制卷渣作用越強，但過大的向下傾角對卷渣效果的改善并不明顯。當水口向下傾角從a-2.5°增大到a°時，臨界卷渣拉速從1.2m/min提升到1.4 m/min，當水口傾角為a+2.5°時，臨界卷渣拉速僅為1.5 m/m

3、in，過大的向下傾角會導致下循環(huán)區(qū)過深，高溫區(qū)下移，同時不利于夾雜物的上浮。
　　(2)水口出口形狀和水口底部結(jié)構(gòu)對結(jié)晶器內(nèi)的流場和溫度場影響不大，對液面的表面流速有較小影響。2#水口的表面最大流速為0.325 m/s，4#水口的表面最大流速為0.362m/s，5#水口的表面最大流速為0.334 m/s，三者表面最大流速都出現(xiàn)在距窄面1/3處附近。
　　(3)拉速對結(jié)晶器內(nèi)的流場影響較大，過大的拉速會明顯加劇液面波動。當拉速

4、從0.8 m/min提升到2.2 m/min時，最大波高增幅到達3.24 mm，表面最大流速從0.22 m/s提高到0.767m/s。
　　(4)增大水口浸入深度可以降低液面表面流速和抑制液面波動。浸入深度從110mm增至180mm時，表面流速最大值從0.41 m/s降到0.324m/s，波高從1.5mm降到1.25mm。
　　(5)吹氬可以使氣泡上浮區(qū)內(nèi)的液面表面流速降低，但過大的氬氣量會造成液面的劇烈波動，上循環(huán)區(qū)消失。