【摘要】：怎樣獲得高潔凈鋼一直是冶金工作者討論的話題及奮斗目標,近些年為了滿足市場需求,不斷有新技術運用在煉鋼生產過程中。中間包作為連鑄前最后一道工序,在煉鋼過程中占有至關重要的地位。中間包的流動形態(tài)不僅影響鋼液成分及溫度的均勻,而且也直接影響夾雜物能否漂浮致鋼渣層去除。本文采用數值模擬的方法研究了外加靜磁場下原型中間包內的流動形態(tài)及混合特性;同時,結合模型與原型1:4的比例采用水物理模型實驗的方法研究了不同水口、不同底吹氣下中間包內的流場結構;然后在水物理模型實驗的驗證下,采用數值模擬的方法對外加靜磁場底吹氣中間包內的流場進行了研究。論文主要的研究內容總結如下:1.采用數值模擬的方法對外加靜磁場下原型中間包內的流場進行了研究。將k-ε、k-ω、RNG、SST四種湍流模型所得的數值結果與大渦模擬進行對比,發(fā)現RNG湍流模型的速度曲線更貼近平均化的大渦模擬,相對于其它三種湍流模型更適合中間包湍流的數值計算;在一定磁感應強度下翻越擋壩后的鋼液將主要形成兩股流,一股鋼液將沿著自由液面流動,另一股將沿著中間包包底流動,在兩股流中間會出現大片緩慢流動的區(qū)域。相對于無外加靜磁場,其活塞區(qū)體積增大了10.6%,死區(qū)體積減少了9.3%。2.采用水物理模型實驗的方法對模型與原型1:4比例不同水口、不同底吹氣下中間包內的流動形態(tài)及混合特性進行了全面研究。研究結果表明:在數值模擬過程中采用RNG湍流模型對中間包內的流場進行模擬研究比較可靠;90°彎水口產生的水平環(huán)流對周圍液體的擾動比較均勻,而45°彎水口的流動則偏向一側,形成有一定傾斜的水平環(huán)流。同時,45°彎水口增大了中間包新注入鋼液夾雜物與保護渣接觸的機會,而且能延長夾雜物上浮的時間,促進夾雜物的去除;通過分析有無吹氣情況下中間包內的流動混合特性發(fā)現,底吹氣情況下中間包內的平均停留時間能延長10s,能減少3.5%左右的死區(qū)體積,提高2.8%左右的活塞區(qū)體積。3.在水物理模型實驗的驗證下,采用數值模擬的方法對外加靜磁場下底吹氣中間包內的流場結構進行了研究。研究結果表明:k-ω、SST兩種湍流模型對中間包流場的預測要好于k-ε、RNG湍流模型。在前半部分(距離方向0.02~0.08m)k-ω湍流模型更貼近實測值,在后半部分(距離方向0.08~0.19 m)SST湍流模型更貼近實測值;中間包底吹氣區(qū)域施加靜磁場可以有效控制中間包的渣眼大小,在某種意義上,選擇最優(yōu)的底吹氣方式,同時,在底吹氣區(qū)域施加靜磁場對中間包渣眼進行控制,對進一步提高鋼液的質量提供了可能。
【圖文】：

全世界都在努力提高二次精煉和連鑄過程中的工藝技術水平。整個連鑄工藝的生產流程如圖1.1 所示，，爐外精煉后的鋼液通過回轉臺經中間包長水口進入中間包，在中間包內再次處理，合格的鋼液再經過浸入式水口流入結晶器內，最后拉坯成材。早期中間包僅作為存儲和分配設備來使用，不具備精煉功能，所以鋼液出現問題時一般都不會考慮到中間包，一方面會從上游的精煉中尋求解決辦法，一方面到下游的連鑄找原因。中間包作為鋼包與結晶器的銜接點，是整個生產流程中獲得高質量連鑄坯的關鍵一環(huán)，它對鋼液的質量和連鑄操作的順利進行都有很大的影響。通常認為中間包的作用如下[12-15]：圖 1.1 連鑄工藝生產流程圖Fig. 1.1 Flow chart of continuous casting process

包底吹氬氣的示意圖。但是，該方法還存在以下不足：①噴吹的覆蓋渣吹開，致使鋼液暴露而發(fā)生二次氧化；②氣泡的膨脹湍動，從而造成卷渣；③氣體噴吹時間過長會引起鋼液溫度下坯的質量。
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TF341.6

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 熊瑋;李全君;;兩流連鑄中間包控流裝置的優(yōu)化設計[J];鑄造技術;2012年10期

2 景琳琳;袁守謙;李都宏;姚成功;;中間包冶金技術[J];金屬材料與冶金工程;2011年04期

3 雷洪;趙巖;鮑家琳;劉承軍;陳海耿;赫冀成;;多流連鑄中間包停留時間分布曲線總體分析方法[J];金屬學報;2010年09期

相關碩士學位論文 前2條

1 喬娜;連鑄過程內鋼液流動行為及控制[D];東北大學;2013年

2 楊曉東;板坯連鑄凝固過程中溫度與應力的有限元分析[D];重慶大學;2010年

本文編號：2686511