厚板坯連鑄用結(jié)晶器浸入式水口結(jié)構(gòu)優(yōu)化與應(yīng)用研究.pdf

1、結(jié)晶器是去除鋼中夾雜物、保證鋼水質(zhì)量的最后環(huán)節(jié)，是連鑄機(jī)的“心臟”，而浸入式水口對(duì)結(jié)晶器流場(chǎng)和初期凝固的冶金作用也愈加重要。優(yōu)化與研究水口結(jié)構(gòu)參數(shù)以及選擇合適的工藝參數(shù)范圍，對(duì)于改善鑄坯質(zhì)量具有重要意義。
　　本文以國(guó)內(nèi)某鋼廠板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器為研究對(duì)象，通過(guò)建立1:2結(jié)晶器物理模型，研究了四個(gè)斷面下5種水口結(jié)構(gòu)參數(shù)和3個(gè)連鑄工藝參數(shù)（通鋼量、插入深度以及吹氣量）對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動(dòng)行為（液面波動(dòng)、流場(chǎng)及沖擊點(diǎn)深度）、液渣層分布狀況

2、以及氣泡分布情況等的影響規(guī)律，同時(shí)應(yīng)用FLUENT商業(yè)軟件數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)各工況下流動(dòng)和傳熱行為，研究各斷面下水口結(jié)構(gòu)參數(shù)、插入深度等對(duì)溫度場(chǎng)及速度場(chǎng)的影響規(guī)律，結(jié)合物理模擬與數(shù)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，提出最佳水口結(jié)構(gòu)尺寸及合適的工藝參數(shù)，得到以下結(jié)論：
　　（1）在斷面寬為1800mm條件下，N1~N5各水口液面波動(dòng)情況不盡相同，隨著通鋼量的增加，液面波動(dòng)呈增加趨勢(shì)，各水口對(duì)通鋼量變化的敏感程度從大到小分別為N5、N1、

3、N3、N2、N4；隨著插入深度的增加，液面整體波動(dòng)量呈減小趨勢(shì)，各水口下插入深度變化對(duì)液面波高的影響程度從大到小分別為N2、N3、N1、N5、N4。
　?。?）直管式與透氣塞式通氣方式對(duì)液面波高幾乎沒(méi)有影響；流股沖擊深度隨著插入深度的增加呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，沖擊深度由大到小的各水口順序?yàn)镹2、N3、N5、N1、N4，沖擊深度受水口結(jié)構(gòu)的綜合影響；水口N1在各個(gè)斷面下渣層活躍程度均較合適，而水口N4在大斷面時(shí)，N5在小斷面時(shí)液渣層活躍程度

4、才合適，水口N2下渣層不夠活躍。
　?。?）斷面寬在1550~1800 mm控制流場(chǎng)的最佳工藝參數(shù)如下，水口結(jié)構(gòu)取N4，插入深度范圍為110~150mm，吹氣量可取7~9L/min；而斷面寬在1050~1250 mm的最佳工藝參數(shù)為，水口結(jié)構(gòu)可選擇N1、N5，插入深度范圍為130~170mm，吹氣量可取5~7L/min。
　?。?）寬斷面為1050mm，使用N1水口工況下，鋼水彎月面溫度在1810K左右，分布均勻，N2~N5