寬厚板廣泛用于海洋平臺、橋梁工程、重型機械以及艦船制造等軍事工業(yè),隨著市場需求的日益旺盛,高附加值的寬厚板產(chǎn)品受到了更多關(guān)注。與常規(guī)板坯相比,寬厚板的澆鑄工藝存在一定的差異,這是由于鋼種和斷面的特殊性造成的。一方面,目前國內(nèi)寬厚板連鑄機生產(chǎn)的主要鋼種包括中碳鋼、包晶鋼以及合金鋼等,澆注難度大,裂紋敏感性強,過高的通鋼量導致結(jié)晶器熱負荷顯著增加,漏鋼、縱裂、表面裂紋及各類缺陷是制約寬厚板高效生產(chǎn)的主要問題。同時,因?qū)捄癜迮鞯臄嗝婧统叽缇^大,特別是過大的寬度,保護渣流入均勻性惡化,初生坯殼收縮的不均性愈發(fā)明顯,易誘發(fā)黏結(jié)、縱裂等表面缺陷。此外,寬厚板連鑄的拉速較低,結(jié)晶器下口鑄坯表面溫度明顯下降,保護渣沿澆鑄方向的服役溫度區(qū)間顯著拉長,對保護渣熔化、流入的均勻性及消耗的穩(wěn)定性提出了更高要求。澆鑄過程中,結(jié)晶器控制著鋼液的初始凝固行為,其內(nèi)部鋼液流場顯著影響著保護渣流入、夾雜物上浮、熔渣卷入、液面波動以及初生坯殼的均勻性,尤其是對于斷面寬大的寬厚板坯,合理的水口設(shè)計與結(jié)晶器流場對于提高和穩(wěn)定連鑄坯質(zhì)量具有重要意義。本文基于國內(nèi)某鋼廠弧形寬厚板坯連鑄機的設(shè)備參數(shù)和工藝條件,依據(jù)N-S動量方程... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 結(jié)晶器的冶金功能
        1.1.1 結(jié)晶器的地位和作用
        1.1.2 結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動對鑄坯質(zhì)量的影響
    1.2 結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動
        1.2.1 鋼液流場的基本形態(tài)
        1.2.2 浸入式水口的功能與分類
        1.2.3 水口區(qū)域的流場形態(tài)
    1.3 結(jié)晶器流動/傳熱耦合計算
        1.3.1 結(jié)晶器傳熱簡介
        1.3.2 鋼液凝固對流場的影響
        1.3.3 傳熱/流動耦合模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 課題背景和研究內(nèi)容
2 結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場數(shù)值模型與計算方法
    2.1 鑄機和水口參數(shù)
        2.1.1 寬厚板連鑄的特點
        2.1.2 鑄機條件
        2.1.3 水口參數(shù)
    2.2 流場模擬的理論基礎(chǔ)
        2.2.1 連續(xù)性方程
        2.2.2 動量方程
        2.2.3 標準κ-ε雙方程模型
        2.2.4 近壁面函數(shù)
    2.3 模擬方法與軟件
        2.3.1 基本假設(shè)
        2.3.2 求解方法
        2.3.3 湍流控制方程
    2.4 結(jié)晶器網(wǎng)格劃分與邊界條件
        2.4.1 計算區(qū)域
        2.4.2 網(wǎng)格劃分
        2.4.3 邊界條件
        2.4.4 流場的求解流程
    2.5 本章小結(jié)
3 寬厚板結(jié)晶器流場與水口數(shù)值模擬
    3.1 鋼液流場分布的基本特征
    3.2 水口設(shè)計對流場的影響
        3.2.1 窄面沖擊位置和回流區(qū)渦心
        3.2.2 水口出口流場
        3.2.3 自由液面湍動能
        3.2.4 自由液面形狀
    3.3 水口參數(shù)對流場的影響
        3.3.1 水口傾角
        3.3.2 水口面積比
        3.3.3 側(cè)孔縱橫比
    3.4 工藝參數(shù)對流場的影響
        3.4.1 拉速
        3.4.2 浸入深度
        3.4.3 鑄坯厚度
        3.4.4 鑄坯寬度
    3.5 本章小結(jié)
4 結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動-傳熱-凝固耦合數(shù)值模型
    4.1 鑄機和水口參數(shù)
        4.1.1 鑄機條件
        4.1.2 水口參數(shù)
    4.2 結(jié)晶器內(nèi)流動-傳熱-凝固耦合數(shù)學模型
        4.2.1 基本方程
        4.2.2 能量方程
        4.2.3 湍流控制方程
        4.2.4 固相率計算方程
        4.2.5 凝固熔化模型
    4.3 結(jié)晶器傳熱反問題計算模型
        4.3.1 傳熱模型基本思想和邊界條件
        4.3.2 傳熱反問題計算模型
    4.4 結(jié)晶器耦合模型網(wǎng)格劃分與計算方法
        4.4.1 基本假設(shè)
        4.4.2 計算區(qū)域和網(wǎng)格劃分
        4.4.3 邊界條件
        4.4.4 熱物性參數(shù)的確定
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)晶器鋼液流動/傳熱耦合計算結(jié)果與分析
    5.1 熱流與流場/溫度場基本形態(tài)
        5.1.1 反算熱流
        5.1.2 結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動和溫度分布
    5.2 流場與溫度場特征
        5.2.1 渦心位置
        5.2.2 窄面沖擊點
        5.2.3 湍動能
    5.3 鋼液溫度分布
        5.3.1 橫截面溫度
        5.3.2 縱截面溫度
        5.3.3 寬面溫度
        5.3.4 窄面溫度
    5.4 鑄坯凝固行為
        5.4.1 橫截面液相率
        5.4.2 縱截面液相率
        5.4.3 凝固坯殼
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]連鑄浸入式水口結(jié)構(gòu)優(yōu)化的水模型試驗[J]. 張明國.  鋼鐵研究. 2014(04)
[3]基于實測溫度的結(jié)晶器瞬態(tài)傳熱反問題計算方法[J]. 王旭東,臧欣陽,杜鳳鳴,孔令偉,姚曼.  鑄造技術(shù). 2014(07)
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[5]CSP結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動及凝固的數(shù)值模擬[J]. 張曉峰,竇坤,王亞濤,聶嫦平,劉青.  武漢科技大學學報. 2013(06)
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[7]鋼液中非金屬夾雜物碰撞、長大的研究進展[J]. 岳強,陳懷昊,姚成虎,盧丹,張久峰,黃飛.  鋼鐵研究學報. 2012(09)
[8]連鑄用功能耐火材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 賀中央.  耐火材料. 2011(06)
[9]應(yīng)用連鑄坯生產(chǎn)特厚鋼板技術(shù)[J]. 李文斌,曹忠孝,李陽,蘇紅英,費靜.  軋鋼. 2011(01)
[10]板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)水口結(jié)瘤對鋼液流動行為的影響[J]. 吳浩方,陳志平,文光華,徐海倫.  鋼鐵. 2009(08)

碩士論文
[1]薄板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動行為的數(shù)學物理模擬[D]. 楊燕.東北大學 2008



本文編號：3151757