連鑄生產中,添加在鋼液表面的保護渣吸熱熔化并在鋼液表面形成穩(wěn)定的粉渣層、燒結層與液渣層三層結構。伴隨著結晶器的周期性振動及連鑄坯的不斷下移,液渣流入到結晶器和鑄坯之間的縫隙內部,擔負著穩(wěn)定傳熱和降低摩擦等重要的冶金功能。在正常的連鑄工況條件下,鋼液表面液態(tài)渣層的厚度需要控制在一個相對穩(wěn)定的范圍內,以平衡上方燒結層保護渣的吸熱熔化與液渣向下的流入和持續(xù)消耗。結晶器彎月面區(qū)域保護渣的流入行為是影響保護渣消耗量并決定鑄坯質量的重要因素,生產中應盡力確保液渣的穩(wěn)定供應和流入,促進液態(tài)渣膜均勻分布,以均勻化傳熱和降低摩擦。正確認識和調控保護渣復雜的傳熱和流動狀態(tài),對于穩(wěn)定和提高連鑄坯表面質量具有重要意義。本文基于傳熱學、黏性流體力學基本原理,建立了描述保護渣流動／傳熱的數值計算模型,對結晶器鋼液表面保護渣的流動／傳熱行為、渣道縫隙內液渣流動速度及保護渣消耗進行了計算和分析。首先,基于國內某鋼廠弧型板坯連鑄機的設備參數和澆鑄工藝,依據Navier-Stokes流體動量守恒方程及能量方程,建立了描述鋼液表面液態(tài)保護渣流動／傳熱的二維縱截面數值模型,計算和分析了保護渣的流場和溫度場分布,探討了渣層厚度... 

【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】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 連鑄保護渣概述
        1.1.1 渣層結構
        1.1.2 保護渣的冶金作用
        1.1.3 保護渣物性參數
    1.2 結晶器保護渣與鑄坯質量的關系
        1.2.1 保護渣與鑄坯質量
        1.2.2 保護渣消耗量
        1.2.3 鋼液表面液渣層厚度
        1.2.4 保護渣正確使用的工藝條件
    1.3 結晶器彎月面行為
    1.4 保護渣傳熱與流動行為研究現(xiàn)狀
        1.4.1 鋼液表面保護渣傳熱/流動行為研究
        1.4.2 彎月面區(qū)域保護渣流動及消耗量研究
    1.5 課題背景及研究內容
2 鋼液表面液渣層流動/傳熱耦合數值模型
    2.1 鋼液表面保護渣的流動/傳熱概述
    2.2 液渣流動/傳熱模型
        2.2.1 鑄機條件與計算區(qū)域
        2.2.2 基本控制方程
        2.2.3 網格劃分與邊界條件
    2.3 求解方法
        2.3.1 計算方法
        2.3.2 計算流程
    2.4 保護渣黏度
    2.5 本章小結
3 鋼液表面液渣層流動與傳熱模擬結果與分析
    3.1 計算條件及工藝參數
    3.2 液渣流場及溫度場的基本形態(tài)
        3.2.1 渣層厚度對液渣流動/傳熱的影響
        3.2.2 保護渣黏度對液渣流動/傳熱的影響
        3.2.3 瑞利數
    3.3 底部剪切速度對液渣層流動與傳熱的影響
        3.3.1 液渣流場及溫度場分布
        3.3.2 液渣流動速度
        3.3.3 渣層界面熱流
        3.3.4 渣層溫度分布
    3.4 黏度溫度系數對液渣層流動與傳熱的影響
        3.4.1 水平流動速度
        3.4.2 縱向流動速度
        3.4.3 界面熱流密度
    3.5 本章小結
4 結晶器彎月面區(qū)域保護渣流動的數值模型
    4.1 彎月面區(qū)域保護渣的流動特點
    4.2 流場模擬的基本控制方程
        4.2.1 VOF方程
        4.2.2 連續(xù)性方程
        4.2.3 動量方程
    4.3 湍流模型的選擇與評價
        4.3.1 湍流模型描述
        4.3.2 湍流模型比較
        4.3.3 剪切應力SST k-w模型
    4.4 模型描述與計算方法
        4.4.1 模型計算區(qū)域
        4.4.2 彎月面輪廓方程
        4.4.3 模型假設
        4.4.4 網格劃分及邊界條件
        4.4.5 計算方法
    4.5 本章小結
5 結晶器彎月面區(qū)域保護渣流動的計算結果與分析
    5.1 彎月面曲線的校正
    5.2 一個振動周期內彎月面區(qū)域保護渣的瞬態(tài)流動特征
    5.3 彎月面的周期性波動特征
    5.4 保護渣的流動速度與渣耗間的關系
        5.4.1 渣道橫截面上保護渣的流動速度
        5.4.2 保護渣的平均流動速度
        5.4.3 渣耗計算方法
    5.5 保護渣消耗量影響因素討論
        5.5.1 拉速
        5.5.2 振幅
        5.5.3 振頻
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]連鑄寬厚板結晶器流場與水口數值模擬[J]. 李天衣,王旭東,姚曼,馮巍,馮國輝,錢志友.  熱加工工藝. 2016(03)
[2]高拉速板坯連鑄結晶器液態(tài)渣消耗機理分析[J]. 孟祥寧,朱苗勇.  金屬學報. 2009(04)
[3]板坯連鑄結晶器熱流量分布的研究[J]. 張炯明,張立,王新華,王立峰.  金屬學報. 2003(12)
[4]連鑄結晶器彎月面處保護渣的流動行為[J]. 顏慧成,郭征,張孟亭,張洪平.  鋼鐵研究學報. 2000(03)
[5]國內外超低碳鋼連鑄結晶器保護渣的設計與應用[J]. 曾建華,陳小平,趙啟成,張玉東.  鋼鐵釩鈦. 2000(01)
[6]連鑄保護渣熱過程模擬仿真研究的一些動向[J]. 吉新華,黃宗澤,蔡玉娣,孫仁濟,周美珂,龔家躍.  高技術通訊. 1998(08)
[7]結晶器與鑄坯間氣隙內液態(tài)保護渣流動行為的數學解析[J]. 朱立光,金山同.  鋼鐵研究學報. 1998(04)

碩士論文
[1]連鑄保護渣液/固渣膜傳熱與潤滑行為模擬研究[D]. 孔令偉.大連理工大學 2015
[2]連鑄保護渣析晶行為研究[D]. 胡斌.河北聯(lián)合大學 2014
[3]連鑄保護渣渣膜潤滑模擬研究[D]. 杜方.重慶大學 2009
[4]結晶器保護渣渣膜結構對傳熱影響規(guī)律研究[D]. 趙艷紅.重慶大學 2008
[5]基于熱絲法保護渣結晶性能的研究[D]. 劉慧.重慶大學 2008
[6]連鑄圓坯保護渣傳熱計算及可視化研究[D]. 楊利敏.大連理工大學 2005



本文編號：3550091