【摘要】：熱鍍鋅鋼板是一種重要的抗腐蝕工業(yè)產(chǎn)品,因其良好的產(chǎn)品性能和高附加值,廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電等高檔熱鍍鋅產(chǎn)品消費(fèi)行業(yè)。鋅灰引起的帶鋼表面缺陷嚴(yán)重影響到產(chǎn)品表面質(zhì)量。向爐鼻子內(nèi)噴射含濕氮?dú)?在爐鼻子內(nèi)鋅液的表面形成一層氧化鋅膜,是抑制鋅液的蒸發(fā)、控制鋅灰的有效措施。在帶鋼處于靜止?fàn)顟B(tài)下,論文利用相似理論設(shè)計(jì)了爐鼻子實(shí)驗(yàn)裝置,測(cè)量了爐鼻子內(nèi)的氣流速度。利用商用CFD流體計(jì)算軟件,分別采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和RNG k-ε模型對(duì)爐鼻子內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。比較數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值表明,RNG k-ε模型更適合模擬爐鼻子內(nèi)的氣流流動(dòng)。在現(xiàn)有的濕氮?dú)夤夥绞较?論文采用RNG k-ε模型模擬爐鼻子內(nèi)的氮?dú)饬鲌?chǎng),發(fā)現(xiàn)操作側(cè)的濕氮?dú)鈴膰娍咨涑龊?向下彎曲射向運(yùn)動(dòng)的帶鋼,全部濕氮?dú)庠趲т撌┘拥谋砻媪ψ饔孟吕^續(xù)下行至鋅液表面,掠過(guò)鋅液表面后沿爐鼻子壁面上行;而驅(qū)動(dòng)側(cè)的濕氮?dú)鈴膰娍咨涑龊?全部濕氮?dú)庀蛳聫澢筚N向爐鼻子壁面,下行一定距離并在達(dá)到鋅液表面之前,與掠過(guò)鋅液面的干氮?dú)庀嘤?一起沿驅(qū)動(dòng)側(cè)的中心區(qū)域上行。濕氮?dú)獾牧骶�(xiàn)形狀表明,在現(xiàn)有的氮?dú)夤夥绞较?操作側(cè)濕氮?dú)獾牧鲃?dòng)較有利于鋅液表面氧化膜的形成,而驅(qū)動(dòng)側(cè)濕氮?dú)獾牧鲃?dòng)不利于鋅液表面氧化膜的形成。利用商用CFD流體計(jì)算軟件,對(duì)現(xiàn)有的濕氮?dú)夤夥绞降膰娍讉�(gè)數(shù)、噴孔高度、噴管長(zhǎng)度、噴射角度等參數(shù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。當(dāng)噴孔個(gè)數(shù)由12個(gè)增加到16個(gè)時(shí),驅(qū)動(dòng)側(cè)的濕氮?dú)饽軌蛳滦兄龄\液表面,并掠過(guò)鋅液表面一段距離,同時(shí)操作側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)的速度均方根值都減少了4.3%;當(dāng)噴孔高度由375mm下降至175mm時(shí),驅(qū)動(dòng)側(cè)的濕氮?dú)饽軌蚵舆^(guò)鋅液50%的表面,同時(shí),操作側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)的速度均方根值分別減少了5.5%和20%;在驅(qū)動(dòng)側(cè),噴管伸入爐鼻子時(shí),不利于濕氮?dú)饬飨蜾\液表面;在驅(qū)動(dòng)側(cè),當(dāng)濕氮?dú)鈬娚浞较蛴纱怪庇?與爐鼻子壁面法向的夾角為+24°)轉(zhuǎn)向向下(與爐鼻子壁面法向的夾角為-24°)時(shí),濕氮?dú)饽軌蜻_(dá)到鋅液表面,同時(shí),操作側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)的速度均方根值分別減少了12.7%和15.7%。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)濕氮?dú)饬髁亢蛶т撨\(yùn)行速度變化時(shí),由于濕氮?dú)饬髁孔兓淮?因而對(duì)爐鼻子內(nèi)的流動(dòng)影響很小,而增加帶鋼速度,不利于驅(qū)動(dòng)側(cè)的濕氮?dú)庀滦兄龄\液表面,當(dāng)帶鋼速度由1.5m/min增加到2.5m/min時(shí),操作側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)的速度均方根值分別增加了52.2%和63.2%。為抑制鋅鍋中鋅液的蒸發(fā),在對(duì)現(xiàn)有的氮?dú)夤夥绞浇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新型的氮?dú)夤饨Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能使?jié)竦獨(dú)庀滦兄龄\液表面,且在鋅液表面上方形成較均勻的氮?dú)馑俣?改善了爐鼻子內(nèi)的氣流分布,并抑制了鋅鍋中鋅液的蒸發(fā)。利用商用CFD流體計(jì)算軟件模擬發(fā)現(xiàn),驅(qū)動(dòng)側(cè)的濕氮?dú)饽軌蛳滦兄龄\液表面,并掠過(guò)鋅液表面一段距離,同時(shí)條縫供氣操作側(cè)的速度均方根值比較圓孔供氣減少了16.4%,驅(qū)動(dòng)側(cè)的速度均方根值比較圓孔供氣減少了38.1%。為優(yōu)化新型的氮?dú)夤夥绞降闹饕獏?shù),利用商用CFD流體計(jì)算軟件模擬噴嘴寬度為2mm、3mm、4mm的流場(chǎng)和縫隙寬度為15mm、25mm、35mm的流場(chǎng),結(jié)果顯示,噴嘴、縫隙寬度的最優(yōu)選擇分別為2mm和35mm。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG173

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本文編號(hào)：2694438