厚板坯連鑄用結(jié)晶器浸入式水口結(jié)構(gòu)優(yōu)化與應(yīng)用研究

發(fā)布時間：2020-07-23 13:25

【摘要】：結(jié)晶器是去除鋼中夾雜物、保證鋼水質(zhì)量的最后環(huán)節(jié),是連鑄機的“心臟”,而浸入式水口對結(jié)晶器流場和初期凝固的冶金作用也愈加重要。優(yōu)化與研究水口結(jié)構(gòu)參數(shù)以及選擇合適的工藝參數(shù)范圍,對于改善鑄坯質(zhì)量具有重要意義。本文以國內(nèi)某鋼廠板坯連鑄機結(jié)晶器為研究對象,通過建立1:2結(jié)晶器物理模型,研究了四個斷面下5種水口結(jié)構(gòu)參數(shù)和3個連鑄工藝參數(shù)(通鋼量、插入深度以及吹氣量)對結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動行為(液面波動、流場及沖擊點深度)、液渣層分布狀況以及氣泡分布情況等的影響規(guī)律,同時應(yīng)用FLUENT商業(yè)軟件數(shù)值模擬實驗各工況下流動和傳熱行為,研究各斷面下水口結(jié)構(gòu)參數(shù)、插入深度等對溫度場及速度場的影響規(guī)律,結(jié)合物理模擬與數(shù)學(xué)模擬實驗結(jié)果,并通過現(xiàn)場試驗驗證,提出最佳水口結(jié)構(gòu)尺寸及合適的工藝參數(shù),得到以下結(jié)論:(1)在斷面寬為1800mm條件下,N1~N5各水口液面波動情況不盡相同,隨著通鋼量的增加,液面波動呈增加趨勢,各水口對通鋼量變化的敏感程度從大到小分別為N5、N1、N3、N2、N4;隨著插入深度的增加,液面整體波動量呈減小趨勢,各水口下插入深度變化對液面波高的影響程度從大到小分別為N2、N3、N1、N5、N4。(2)直管式與透氣塞式通氣方式對液面波高幾乎沒有影響;流股沖擊深度隨著插入深度的增加呈現(xiàn)增加趨勢,沖擊深度由大到小的各水口順序為N2、N3、N5、N1、N4,沖擊深度受水口結(jié)構(gòu)的綜合影響;水口N1在各個斷面下渣層活躍程度均較合適,而水口N4在大斷面時,N5在小斷面時液渣層活躍程度才合適,水口N2下渣層不夠活躍。(3)斷面寬在1550~1800 mm控制流場的最佳工藝參數(shù)如下,水口結(jié)構(gòu)取N4,插入深度范圍為110~150mm,吹氣量可取7~9L/min;而斷面寬在1050~1250 mm的最佳工藝參數(shù)為,水口結(jié)構(gòu)可選擇N1、N5,插入深度范圍為130~170mm,吹氣量可取5~7L/min。(4)寬斷面為1050mm,使用N1水口工況下,鋼水彎月面溫度在1810K左右,分布均勻,N2~N5各水口具有類似的溫度場和流場分布模式,但N3水口的回漩流動的影響范圍更廣。(5)現(xiàn)場驗證時,采用兩個優(yōu)化水口下的表面缺陷降等率均≤0.2%,N1、N5水口下軋材質(zhì)量分別較原有水口軋材缺陷率降低33.3%、22.8%。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF341.6
【圖文】：

示意圖,連續(xù)澆鑄,連鑄技術(shù),流程

連續(xù)澆鑄流程示意圖

結(jié)晶器,冶金,現(xiàn)象,控制結(jié)晶器

因此正確控制結(jié)晶器的冷卻強度和錐度大小，降低氣隙層的影響作用，對結(jié)晶器的有效冷卻具有重要意義。圖1.3 結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生的各種冶金現(xiàn)象（a）單輥流（b）雙輥流圖1.4 雙側(cè)孔型水口下板坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動模式1.2.2 結(jié)晶器內(nèi)卷渣機理

模式圖,結(jié)晶器,鋼液流動,下板