【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(biāo),近些年為了滿足市場(chǎng)需求,不斷有新技術(shù)運(yùn)用在煉鋼生產(chǎn)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(guān)重要的地位。中間包的流動(dòng)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(shù)值模擬的方法研究了外加靜磁場(chǎng)下原型中間包內(nèi)的流動(dòng)形態(tài)及混合特性;同時(shí),結(jié)合模型與原型1:4的比例采用水物理模型實(shí)驗(yàn)的方法研究了不同水口、不同底吹氣下中間包內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu);然后在水物理模型實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證下,采用數(shù)值模擬的方法對(duì)外加靜磁場(chǎng)底吹氣中間包內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了研究。論文主要的研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下:1.采用數(shù)值模擬的方法對(duì)外加靜磁場(chǎng)下原型中間包內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了研究。將k-ε、k-ω、RNG、SST四種湍流模型所得的數(shù)值結(jié)果與大渦模擬進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)RNG湍流模型的速度曲線更貼近平均化的大渦模擬,相對(duì)于其它三種湍流模型更適合中間包湍流的數(shù)值計(jì)算;在一定磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng),另一股將沿著中間包包底流動(dòng),在兩股流中間會(huì)出現(xiàn)大片緩慢流動(dòng)的區(qū)域。相對(duì)于無外加靜磁場(chǎng),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(shí)驗(yàn)的方法對(duì)模型與原型1:4比例不同水口、不同底吹氣下中間包內(nèi)的流動(dòng)形態(tài)及混合特性進(jìn)行了全面研究。研究結(jié)果表明:在數(shù)值模擬過程中采用RNG湍流模型對(duì)中間包內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究比較可靠;90°彎水口產(chǎn)生的水平環(huán)流對(duì)周圍液體的擾動(dòng)比較均勻,而45°彎水口的流動(dòng)則偏向一側(cè),形成有一定傾斜的水平環(huán)流。同時(shí),45°彎水口增大了中間包新注入鋼液夾雜物與保護(hù)渣接觸的機(jī)會(huì),而且能延長(zhǎng)夾雜物上浮的時(shí)間,促進(jìn)夾雜物的去除;通過分析有無吹氣情況下中間包內(nèi)的流動(dòng)混合特性發(fā)現(xiàn),底吹氣情況下中間包內(nèi)的平均停留時(shí)間能延長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證下,采用數(shù)值模擬的方法對(duì)外加靜磁場(chǎng)下底吹氣中間包內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:k-ω、SST兩種湍流模型對(duì)中間包流場(chǎng)的預(yù)測(cè)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(shí)測(cè)值,在后半部分(距離方向0.08~0.19 m)SST湍流模型更貼近實(shí)測(cè)值;中間包底吹氣區(qū)域施加靜磁場(chǎng)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(shí),在底吹氣區(qū)域施加靜磁場(chǎng)對(duì)中間包渣眼進(jìn)行控制,對(duì)進(jìn)一步提高鋼液的質(zhì)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(shù)水平。整個(gè)連鑄工藝的生產(chǎn)流程如圖1.1 所示，，爐外精煉后的鋼液通過回轉(zhuǎn)臺(tái)經(jīng)中間包長(zhǎng)水口進(jìn)入中間包，在中間包內(nèi)再次處理，合格的鋼液再經(jīng)過浸入式水口流入結(jié)晶器內(nèi)，最后拉坯成材。早期中間包僅作為存儲(chǔ)和分配設(shè)備來使用，不具備精煉功能，所以鋼液出現(xiàn)問題時(shí)一般都不會(huì)考慮到中間包，一方面會(huì)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(jié)晶器的銜接點(diǎn)，是整個(gè)生產(chǎn)流程中獲得高質(zhì)量連鑄坯的關(guān)鍵一環(huán)，它對(duì)鋼液的質(zhì)量和連鑄操作的順利進(jìn)行都有很大的影響。通常認(rèn)為中間包的作用如下[12-15]：圖 1.1 連鑄工藝生產(chǎn)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(dòng)，從而造成卷渣；③氣體噴吹時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)引起鋼液溫度下坯的質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TF341.6

【參考文獻(xiàn)】

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 喬娜;連鑄過程內(nèi)鋼液流動(dòng)行為及控制[D];東北大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2686511