連鑄過程中大型夾雜物控制數(shù)理模擬研究.pdf

1、隨著軸承鋼的廣泛使用，對(duì)軸承鋼的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)苛。軸承鋼中夾雜物含量是衡量其質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，原因是鋼中夾雜物嚴(yán)重影響軸承鋼疲勞壽命，尤其是點(diǎn)狀不變形夾雜物。因此，如何在連鑄過程中控制夾雜物是提高軸承鋼質(zhì)量等級(jí)的關(guān)鍵。
　　本研究主要針對(duì)軸承鋼中小顆粒鎂鋁尖晶石夾雜物團(tuán)聚形成的大型夾雜物的質(zhì)量問題。以中間包→浸入式水口→結(jié)晶器為研究對(duì)象，采用數(shù)理模擬的研究方法，在分析現(xiàn)行鑄坯質(zhì)量、水口結(jié)瘤物及中間包、結(jié)晶器流場(chǎng)的基礎(chǔ)上，找到產(chǎn)

2、生大型夾雜物的根源。從三個(gè)方面控制夾雜物，解決鑄坯在連鑄過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。第一、優(yōu)化中間包湍流器、擋墻、擋壩結(jié)構(gòu)，減少耐材侵蝕，促進(jìn)大型夾雜物去除；第二、優(yōu)化浸入式水口結(jié)構(gòu)尺寸，減少水口結(jié)瘤；第三、優(yōu)化結(jié)晶器流場(chǎng)，促進(jìn)夾雜物去除?，F(xiàn)行工況鑄坯質(zhì)量及中間包、結(jié)晶器流場(chǎng)分析結(jié)果表明，鑄坯內(nèi)大型夾雜物的成分、形貌、尺寸、物相都跟浸入式水口結(jié)瘤物一致，鑄坯中大型夾雜物來自于水口結(jié)瘤物；現(xiàn)行中間包內(nèi)流動(dòng)模式不合理，存在短路流，不利于夾雜物去除

3、；中間包內(nèi)沖刷強(qiáng)度最強(qiáng)的位置為湍流器；內(nèi)徑45mm雙側(cè)和四側(cè)水口結(jié)瘤較嚴(yán)重，且結(jié)晶器內(nèi)上循環(huán)流較弱，夾雜物去除率較低。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，采用高度為360mm的穩(wěn)流器最佳，沖刷比現(xiàn)行工況減少了6.39％；在不同拉速條件下，傾角15°雙導(dǎo)流孔擋墻+擋壩高度360mm+穩(wěn)流器高度360mm方案最優(yōu)，消除了短流，死區(qū)比現(xiàn)行工況減少了50%，刺激響應(yīng)時(shí)間延長8.8s，不同尺寸的夾雜物去除率提高了9%-18%；在拉速0.51m/min條件下，橢

4、圓形水口出口速度分布的均勻程度強(qiáng)于矩形水口出口，更有利于減輕結(jié)瘤現(xiàn)象；從結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)、沖擊深度、流場(chǎng)、渣層覆蓋、夾雜物去除率以及水口結(jié)瘤程度綜合評(píng)價(jià)，內(nèi)徑40mm水口能滿足各項(xiàng)指標(biāo)，且內(nèi)徑40mm雙側(cè)和四側(cè)水口比現(xiàn)行工況水口結(jié)瘤分別減少了13.1%、23.5%，結(jié)晶器內(nèi)不同尺寸的夾雜物去除率提高了12-58%?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化后的中間包內(nèi)流動(dòng)模式更加合理，夾雜物去除率提高，湍流器沖刷減少，結(jié)瘤物厚度比現(xiàn)行工況減了55.6-62.5