發(fā)布時間：2020-04-09 13:15

【摘要】：本論文通過物理模擬和數(shù)學(xué)模擬,研究了模底吹氬工藝對鑄錠澆注過程流場的影響。主要考察了單透氣磚、雙透氣磚對稱分布時,不同氣體流量、不同吹氣位置,對鑄模澆注至不同液面高度時混勻時間的影響,并對最優(yōu)方案下速度場、混勻時間及夾雜物上浮去除率進行了數(shù)學(xué)模擬。物理模擬實驗是在相似比為1:3的鑄模模型進行的。研究結(jié)果表明,鋼錠模模型不吹氣,模型內(nèi)液體需要較長的時間混勻,且液面高度越高,所需時間越長;采用模底吹氣時,液體混勻時間相比不吹氣時明顯變短。單透氣磚布置時,距底注中心62mm吹氣具有較好的攪拌效果,其在不同澆注高度所需混勻時間為25-46s;雙透氣磚對稱布置時,距底注中心102mm吹氣有較好的混勻效果,其在不同澆注高度所需混勻時間為18-46s。結(jié)合實驗結(jié)果,建議在澆注高度低于300mm時,采用氣量 0.025m3/h;在 300mm 以上時,采用 0.035m3/h 或 0.045m3/h。數(shù)學(xué)模擬中,結(jié)合物理模擬實驗,對澆注初始時期模型內(nèi)液體凸起高度、吹氣與不吹氣兩種條件下混勻時間的數(shù)學(xué)模擬進行了驗證。并通過數(shù)學(xué)模擬研究了實驗室模型下不同氣量對澆注至300mm液面高度時混勻時間和流場的影響及最優(yōu)吹氣方案條件下速度場。在鋼錠模原型的數(shù)值模擬中,對不吹氬和最優(yōu)吹氬條件下澆注過程進行了模擬,對比二者澆注至相同高度下速度場,結(jié)果表明,最優(yōu)吹氬條件下比不吹氬的流場分布更均勻;同時,對此兩種方案下夾雜物上浮去除進行了模擬,結(jié)果表明,模底吹氬有利于夾雜物的去除,在1500mm和2780mm高度下,相比不吹氬,不同直徑夾雜物上浮去除率平均分別提高了 6.94%和3.97%。
【圖文】：

３．３．１實驗裝置逡逑本課題以某鋼廠所生產(chǎn)大鋼錠為實際原型，基于幾何相似，實驗室條件下采用幾何逡逑相似比為１：３，使用透明的有機玻璃制作水力學(xué)模型。鑄模水力學(xué)模型尺寸如圖３．１所示。逡逑．邐４４０邐．｜邐丨邋＿邐３１７邋．丨逡逑ｆｌ邐ｆｌ邋ｆ邐＾逡逑Ｊｌ邐Ｌ邋＾邐ＩＩ逡逑Ｈ邐邐Ｌ逡逑Ｉ邋．邐５啦７邐￣￣Ｔ｜邐＿＿邐Ｌ邋３加邋Ｊ逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邋Ｓ邐Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐１邋Ｉ逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑＾邐５６８邐ｐ￣＾￣－ｈ｜逡逑Ｔ＾邐ＭＦ逡逑圖３．１鋼錠模模型幾何尺寸逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｎｇｏｔ邋ｍｏｌｄ邋ｍｏｄｅｌ逡逑模型與原型主要物理參數(shù)見表３．２所示。逡逑表３．２鑄錠原型和水力學(xué)模型的主要物理參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．２邋Ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｎｇｏｔ邋ｍｏｌｄ邋ａｎｄ邋ｗａｔｅｒ邋ｍｏｄｅｌ逡逑＇邋參數(shù)（不含冒口）邐鑄錠原型邐水力學(xué)模型（尺寸比１３）逡逑高度邋Ｈ／ｍｍ邐２６７５邐８１８逡逑頭部短邊邐９９０邐３３０逡逑頭部長邊邐１７６０邐５８７逡逑底部短邊邐８１０邐２６１逡逑底部長邊邐丨７丨０邐５６８逡逑底注入口內(nèi)徑邐６０邐２０逡逑邐液體密度邋ｋｇ／ｍ３邐７１００邐１０００邐逡逑水模實驗裝置如圖３．２所示。本文所使用電導(dǎo)率儀為上海精密科學(xué)儀器有限公司生逡逑產(chǎn)的ＤＤＳ－１１Ｄ型電導(dǎo)率儀；電極型號為ＤＪＳ－１Ｃ型鉑黑電極。電導(dǎo)率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用逡逑東北大學(xué)鋼液冶金研究所制作的ＤＡ－０１型物理模擬實驗數(shù)據(jù)采集儀

在模型底部一側(cè)布置單個透氣磚，，考察不同透氣磚位置，不同氣量條件下對模型內(nèi)逡逑液體澆注至不同高度時混勻時間的影響，單透氣磚實驗方案如表３．３所示。透氣磚位置逡逑布置如圖３．３所示。逡逑表３．３單透氣磚吹氣實驗方案逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．３邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅ邋ｇａｓ邋ｐｏｒｏｕｓ邋ｂｅａｍ邋ｂｌｏｗｉｎｇ逡逑實驗條件邐氣體流量ｍＶｈ邐鑄模澆注至氋度ｍｍ逡逑中心距離Ｌ）ｍｍ逡逑單側(cè)透氣磚邋０．０２５、０．０３５、０．０５、０．０７邐６２、１０２、１４２、１８２邐１６０、３００、５００、７００、９６０逡逑－２１邋－逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF77

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