在連鑄工藝生產(chǎn)中,連鑄二次冷卻是整個工藝中十分重要、可控性較強的環(huán)節(jié),在這個過程中,結(jié)晶器內(nèi)的鋼液形成坯殼后經(jīng)過二次冷卻區(qū),由霧化噴嘴向帶液芯的熱鑄坯表面噴射霧化水滴,鑄坯表面溫度迅速降低,與鑄坯液芯之間形成了較大的溫度梯度,熱量迅速從鑄坯中心向鑄坯表面?zhèn)鲗?dǎo),使得鑄坯能夠在較短的時間內(nèi)迅速凝固,提高了生產(chǎn)效率。隨著社會生產(chǎn)生活水平的提高,對鋼材的質(zhì)量要求也愈發(fā)嚴苛,而形成坯殼的鋼液在二冷區(qū)需要釋放整體60%的熱量,二次冷卻區(qū)冷卻效果的好壞直接關(guān)系到鑄坯質(zhì)量的優(yōu)良,控制二次冷卻效果的關(guān)鍵在于控制霧化噴嘴工作參數(shù),以及控制熱鑄坯的拉速。因此清晰的認識氣霧射流以及鑄坯拉速對鑄坯的影響尤為重要。本文基于氣霧噴嘴射流特性,詳細分析了噴嘴氣水壓力對周期性換熱的影響規(guī)律以及通過改變缸體轉(zhuǎn)速模擬鑄坯不同拉速下的換熱過程,分析周期性換熱特性。并通過液滴粒徑識別數(shù)字成像法,對實驗條件下流場霧滴索太爾平均粒徑（Sauter mean diameter-SMD）變化進行測量和計算,分析了平均粒徑與氣水壓力之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:通過氣霧噴嘴對高溫旋轉(zhuǎn)空心圓筒進行噴霧冷卻過程中,圓筒壁面依次經(jīng)歷了膜態(tài)沸騰、過... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

連鑄工藝流程

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-凝固過程中的溫度場變化、液芯和凝固坯殼的相對位置等參量，為連鑄生產(chǎn)過程中的二冷區(qū)的控制和連鑄工藝的調(diào)試提供理論支持。李慧春等人[9]模擬了鑄坯表面溫度以及對不同操作條件下鑄坯表面溫度的變化情況進行分析，結(jié)果顯示在鑄坯凝固傳熱的生產(chǎn)過程中，鑄坯的拉速和二次冷卻過程中的冷卻強度是影響鑄坯凝固速度大小和鑄坯質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，相對于前者，過熱度對于鑄坯表面溫度大小和凝固過程的影響要小很多。者江[10]等人通過設(shè)備直接獲得了壁面的溫度，并使用水噴嘴對高溫壁面進行冷卻，對其傳熱過程進行詳細的實驗研究。針對噴嘴射流出口速度、冷卻水的過冷度、噴嘴至加熱面的距離、初始壁溫等參數(shù)對高溫表面?zhèn)鳠徇^程的影響展開研究。程常桂等人[11]以寬板坯連鑄生產(chǎn)的實際工況為依據(jù)條件,獲得了不同條件下的冷卻特性曲線,詳細分析了不同噴嘴布置對實際寬板坯生產(chǎn)的影響特征。通過對結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)，冷卻水量增大噴嘴的水流密度也隨之增大,同時水流覆蓋區(qū)域隨之變寬；但噴嘴冷卻水量不宜過大；雙噴嘴冷卻過程中，在水重疊區(qū)域內(nèi)的冷卻疊加效應(yīng)受左邊噴嘴冷卻水量影響呈正相關(guān)關(guān)系，兩噴嘴間距的逐步增大，這種疊加效應(yīng)隨之逐漸減弱；當(dāng)噴嘴間距設(shè)定為450mm時，鑄坯表面的水流密度分布效果相對更優(yōu)。1.2.2連鑄二冷國外研究P.Kotrbacek等人[12]介紹了一種全尺寸噴霧配置的實驗技術(shù)，如圖1.2所示，它通過使用與工廠相同配置的噴嘴冷卻，通過熱電偶測得近壁面溫度，通過逆運算來換算冷卻強度，在實驗室的條件下對滾動冷卻完成了很好的描述。圖1.2全尺寸噴霧結(jié)構(gòu)

學(xué)碩士學(xué)位論文-5-擊不同溫度下的高溫表面時的不同的水流動行為和沸騰聲，研究發(fā)現(xiàn)，由于表面的過熱，會出現(xiàn)不同的流動模式，記錄的聲強隨時間和流型的變化呈不規(guī)則變化。近距離觀察照片圖像可以發(fā)現(xiàn)，在整個沸騰線區(qū)域的所有角度方向上，流動模式并不相似，在上游方向觀察到片狀流動模式，這是上游區(qū)表面溫度較低的證據(jù)；在圓柱體軸向（h=90和270）附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)了爆炸流型，這是表面溫度較高的證據(jù)。在下游方向，似乎存在一種平緩的流動模式，在特定的時間內(nèi)，不同角度流型的不均勻性在其他實驗條件下是一致的。圖1.3濕潤鋒變化JaffarHammad[24]研究了常壓水射流冷卻高溫圓柱塊體時的傳熱和潤濕前緣特性。通過采用二維反問題求解，獲得了表面溫度場和熱流密度變化情況。利用高速攝像機，觀察了濕鋒和過渡沸騰區(qū)在受熱塊表面上的運動，獲得了到了表面溫度、最大熱流發(fā)生的位置和時間。研究發(fā)現(xiàn)，最大熱流通量既不存在于濕潤鋒，也不存在于過渡沸騰區(qū)，而存在于充分濕潤區(qū)。Owen和Pull[25]給出了沖擊不銹鋼和鎳合金屬表面的瞬態(tài)膜沸騰模型。在他們的研究中，認為當(dāng)表面溫度降至萊登佛羅斯特溫度時，表面的潤濕就會發(fā)生。Piggott[26]等人用過冷水射流對熱桿冷卻過程中的潤濕延遲進行了實驗研究，當(dāng)水射入熱表面時，在開始潤濕之前會出現(xiàn)明顯的延遲。延遲時間是水過冷的一個強函數(shù)，它也是射流速度、產(chǎn)熱率、表面溫度、射流沖擊角和導(dǎo)熱系數(shù)的強函數(shù)。熱桿的表面光潔度和尺寸大小對延遲時間的影響相對不明顯。DHWolf[27]等人通過分析得出在充分發(fā)展的沸騰狀態(tài)下，傳熱主要是由氣泡離開表面引起的蒸發(fā)和劇烈混合所主導(dǎo)，傳熱對射流速度不敏感。HERNA′NDEZ等人[28]指出，當(dāng)誤差霧滴尺寸較大時，比表面積小，會部分蒸發(fā)而產(chǎn)生較多液體，傳?

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]噴霧冷卻傳熱特性、傳熱強化及溫度不均勻性研究[D]. 韓豐云.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]連鑄板坯角裂缺陷成因及其控制措施研究[D]. 黨昕偉.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2019
[2]連鑄坯傳熱系數(shù)與熱物性的實驗研究及凝固過程模擬分析[D]. 蘇新勇.燕山大學(xué) 2017
[3]連鑄二冷氣霧冷卻靜態(tài)傳熱實驗研究[D]. 趙立峰.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2013
[4]基于蟻群算法的尋源導(dǎo)熱反問題研究[D]. 黃少君.上海理工大學(xué) 2012
[5]連鑄坯凝固傳熱過程的數(shù)值模擬[D]. 李慧春.蘭州理工大學(xué) 2008
[6]鋼件噴水淬火冷卻過程的有限元建模及溫度場預(yù)測[D]. 李康.太原理工大學(xué) 2006
[7]連鑄板坯凝固傳熱數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用[D]. 胡燕.重慶大學(xué) 2005
[8]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法在導(dǎo)熱反問題中的應(yīng)用[D]. 智會強.河北工業(yè)大學(xué) 2004



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