雙輥薄帶連鑄關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)的研究
發(fā)布時間：2022-01-05 07:28
雙輥薄帶連鑄作為適應鋼鐵工業(yè)低能耗、短流程、高效率、低成本發(fā)展的一項前沿技術(shù)正在受到全世界鋼鐵界的廣泛關(guān)注,目前大規(guī)模工業(yè)化應用主要面臨著薄帶質(zhì)量差和質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。其中,特別是鑄軋過程中大包鋼液溫降情況、熔池內(nèi)的流動特征與溫度分布情況及側(cè)封效果等,是影響鑄軋產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此,本研究結(jié)合薄帶連鑄技術(shù)現(xiàn)狀與存在問題,以80t薄帶連鑄用鋼包和帶寬為1000 mm、輥徑為600 mm的雙輥薄帶連鑄機為研究對象,利用數(shù)值模擬和物理模擬研究了鋼包內(nèi)鋼液的溫降機理和不同保溫措施對包內(nèi)鋼液溫降的影響；布流系統(tǒng)與工藝參數(shù)對鑄軋熔池流體流動特征及溫度場的影響,并在此基礎上研究了側(cè)封板結(jié)構(gòu)、導熱系數(shù)以及預熱溫度對側(cè)封板的溫度和熱應力分布影響,并確定該鑄軋機生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。研究結(jié)果表明：（1）80 t普通鋼包通過渣層、包壁以及包底的熱量損失分別為127.04,211.32和36.95kW,鋼液的溫降速率達1.1 K.min-1,整個澆次鋼液溫降高達65 K以上,澆注前后期鋼液過熱度差別過大,不利于產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性,因此難以滿足薄帶連鑄生產(chǎn)要求。在鋼渣表面添加40 mm厚的保溫覆蓋劑（k=0.0...
【文章來源】：東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：149 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２．１鋼包結(jié)構(gòu)簡圖和王維模型圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌａｄｌｅ??
中的偽擴散和提高模擬的準確性，對Ｈ維計算區(qū)域進行分區(qū)劃分網(wǎng)格，采用全六面體非??結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。鋼包高度方向為ｙ軸，橫截面為Ｘ－Ｚ平面。坐標原點為鋼包內(nèi)底部中也位置。??計算區(qū)域網(wǎng)格如圖２．２所示，共計５０６，６０３個網(wǎng)格。??麵??圖２．２計算區(qū)域的網(wǎng)格劃分??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ?ｍ巧ｈ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏ打?ｄｏｍａｉｎ??２．２．２．２邊界條件??依據(jù)鋼包的實際工作情況及傳熱特點，其邊界可分為內(nèi)部邊界與外部邊界。由于上??一節(jié)已假設出鋼后鋼液溫度分布均勻且為定值，則鋼液與鋼包內(nèi)壁、覆蓋渣層與鋼包內(nèi)??壁、鋼液與渣層的內(nèi)部接觸選界可按第一類誼界條件進行處理。鋼包外壁和渣層外表面??與周圍空氣傳熱有對流傳熱和福射傳熱兩種，本文將其折算成綜合換熱系數(shù)進行計算。??則綜合換熱系數(shù)為Ａ按下式求解；??Ｃ－ｉＧｒ－ＰｒＸ．ｋ?ｃｏ－ｃＡ｛Ｔｊｍ）＇－｛Ｔｊｍｆ??ａｓ三恤―—－ｄ—＋?打??料??式中：ａｃ為對流換熱系數(shù)；為福射換熱系數(shù)；Ｗｕ為努塞爾數(shù)；Ａ為空氣的導熱系數(shù)，??－２５－??
?１５??時間，ｍｉｎ??圖２．９鋼包內(nèi)不同位置處溫度隨靜置時間的變化??Ｆ＂ｉｇ．?２．９?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?化ｅ?ｍｏｌ化ｎ?Ｓ化ｅｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｉ＊ｅｎｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｗｉ化?ｋｅｅｐｉｎｇ?ｔｉｍｅ??圖２．９為鋼包內(nèi)不同位置處溫度隨時間變化情況，其中Ａｉ至Ａ３為鋼包軸線方向上??的Ｈ個等分點，Ｂ，至Ｂ３為鋼包半徑民的１／２處垂直方向的Ｈ個等分點，Ｃ｜至Ｃ３為靠近??鋼包內(nèi)壁處垂直方向的Ｈ個等分點。由圖可Ｗ看出，隨著待斑時間的延長，鋼包中垂直??方向上不同位置（中也、１／２民和靠近側(cè)壁）處，鋼液溫度不斷下降，但在不同區(qū)域，下降??的速度不一樣。在靠近渣層和包壁部位的Ｃ３與靠近包壁和包底部位的Ｃｌ濕降較大，在??整個待紹過程中平均溫降約為３４．５?Ｋ；在靠近渣層和包襯部位（Ａｉ、Ａ３、Ｂｉ、Ｂ３和Ｃ２）??的溫降次之，在待德過程中平均溫降約為１４．６?Ｋ；在鋼包中必部位（Ａ２、Ｂ２）的鋼液溫度??在等待掩注過程中下降較小，在待紹過程中溫降約為３．４?Ｋ。這是由于在Ｃ３和Ｃｉ部位??除了包壁散熱外
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2010年中國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況概述[J]. 陳國康. 冶金管理. 2011(03)
[2]鋼包復合結(jié)構(gòu)體工作層參數(shù)對其溫度場的影響研究[J]. 蔣國璋,郭志清,李公法,孔建益,郭國紅,陶曉林,何婷婷,陳世杰. 現(xiàn)代制造工程. 2010(12)
[3]鋼包包壁內(nèi)襯膨脹縫對鋼包應力的影響仿真研究[J]. 蔣國璋,郭志清,李公法,孔建益,陶曉林,郭國紅. 現(xiàn)代制造工程. 2010(10)
[4]八流T形連鑄中間包鋼水停留時間分布特征研究[J]. 陳遠清,王學兵,仇圣桃,彭世恒. 鋼鐵釩鈦. 2009(01)
[5]雙輥薄帶連鑄熔池內(nèi)鋼液流動的混合行為[J]. 張捷宇,王波,周國治,樊俊飛,任三兵,趙順利. 上海大學學報(自然科學版). 2008(05)
[6]薄帶連鑄側(cè)封技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 劉鵬舉,趙斌元,田守信,姚金甫. 耐火材料. 2008(04)
[7]近終形連鑄技術(shù)的最新進展[J]. 潘秀蘭,李震,王艷紅,梁慧智. 冶金信息導刊. 2007(02)
[8]金屬薄帶雙輥連鑄復合式電磁側(cè)封的物理模擬[J]. 李偉軒,鄧康,李啟勝,雷作勝,任忠鳴. 中國有色金屬學報. 2006(12)
[9]Numerical and physical simulation of a twin-roll strip caster[J]. Bo Wang1,2), Jieyu Zhang3), Yin Zhang1), Youduo He1), Junfei Fan4), Yuan Fang4), and Shengli An1,2)1) Material and Metallurgical School, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China 2) Metallurgical and Ecological Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China 4) Research Institute, Baosteel, Shanghai 201900, China. Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2006(05)
[10]雙輥薄帶連鑄布流系統(tǒng)的模擬優(yōu)化研究[J]. 王波,張捷宇,張胤,賀友多,樊俊飛,方園,安勝利. 鑄造技術(shù). 2006(07)
本文編號：3570014
【文章來源】：東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：149 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２．１鋼包結(jié)構(gòu)簡圖和王維模型圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌａｄｌｅ??
中的偽擴散和提高模擬的準確性，對Ｈ維計算區(qū)域進行分區(qū)劃分網(wǎng)格，采用全六面體非??結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。鋼包高度方向為ｙ軸，橫截面為Ｘ－Ｚ平面。坐標原點為鋼包內(nèi)底部中也位置。??計算區(qū)域網(wǎng)格如圖２．２所示，共計５０６，６０３個網(wǎng)格。??麵??圖２．２計算區(qū)域的網(wǎng)格劃分??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ?ｍ巧ｈ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏ打?ｄｏｍａｉｎ??２．２．２．２邊界條件??依據(jù)鋼包的實際工作情況及傳熱特點，其邊界可分為內(nèi)部邊界與外部邊界。由于上??一節(jié)已假設出鋼后鋼液溫度分布均勻且為定值，則鋼液與鋼包內(nèi)壁、覆蓋渣層與鋼包內(nèi)??壁、鋼液與渣層的內(nèi)部接觸選界可按第一類誼界條件進行處理。鋼包外壁和渣層外表面??與周圍空氣傳熱有對流傳熱和福射傳熱兩種，本文將其折算成綜合換熱系數(shù)進行計算。??則綜合換熱系數(shù)為Ａ按下式求解；??Ｃ－ｉＧｒ－ＰｒＸ．ｋ?ｃｏ－ｃＡ｛Ｔｊｍ）＇－｛Ｔｊｍｆ??ａｓ三恤―—－ｄ—＋?打??料??式中：ａｃ為對流換熱系數(shù)；為福射換熱系數(shù)；Ｗｕ為努塞爾數(shù)；Ａ為空氣的導熱系數(shù)，??－２５－??
?１５??時間，ｍｉｎ??圖２．９鋼包內(nèi)不同位置處溫度隨靜置時間的變化??Ｆ＂ｉｇ．?２．９?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?化ｅ?ｍｏｌ化ｎ?Ｓ化ｅｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｉ＊ｅｎｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｗｉ化?ｋｅｅｐｉｎｇ?ｔｉｍｅ??圖２．９為鋼包內(nèi)不同位置處溫度隨時間變化情況，其中Ａｉ至Ａ３為鋼包軸線方向上??的Ｈ個等分點，Ｂ，至Ｂ３為鋼包半徑民的１／２處垂直方向的Ｈ個等分點，Ｃ｜至Ｃ３為靠近??鋼包內(nèi)壁處垂直方向的Ｈ個等分點。由圖可Ｗ看出，隨著待斑時間的延長，鋼包中垂直??方向上不同位置（中也、１／２民和靠近側(cè)壁）處，鋼液溫度不斷下降，但在不同區(qū)域，下降??的速度不一樣。在靠近渣層和包壁部位的Ｃ３與靠近包壁和包底部位的Ｃｌ濕降較大，在??整個待紹過程中平均溫降約為３４．５?Ｋ；在靠近渣層和包襯部位（Ａｉ、Ａ３、Ｂｉ、Ｂ３和Ｃ２）??的溫降次之，在待德過程中平均溫降約為１４．６?Ｋ；在鋼包中必部位（Ａ２、Ｂ２）的鋼液溫度??在等待掩注過程中下降較小，在待紹過程中溫降約為３．４?Ｋ。這是由于在Ｃ３和Ｃｉ部位??除了包壁散熱外
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2010年中國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況概述[J]. 陳國康. 冶金管理. 2011(03)
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[4]八流T形連鑄中間包鋼水停留時間分布特征研究[J]. 陳遠清,王學兵,仇圣桃,彭世恒. 鋼鐵釩鈦. 2009(01)
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[6]薄帶連鑄側(cè)封技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 劉鵬舉,趙斌元,田守信,姚金甫. 耐火材料. 2008(04)
[7]近終形連鑄技術(shù)的最新進展[J]. 潘秀蘭,李震,王艷紅,梁慧智. 冶金信息導刊. 2007(02)
[8]金屬薄帶雙輥連鑄復合式電磁側(cè)封的物理模擬[J]. 李偉軒,鄧康,李啟勝,雷作勝,任忠鳴. 中國有色金屬學報. 2006(12)
[9]Numerical and physical simulation of a twin-roll strip caster[J]. Bo Wang1,2), Jieyu Zhang3), Yin Zhang1), Youduo He1), Junfei Fan4), Yuan Fang4), and Shengli An1,2)1) Material and Metallurgical School, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China 2) Metallurgical and Ecological Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China 4) Research Institute, Baosteel, Shanghai 201900, China. Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2006(05)
[10]雙輥薄帶連鑄布流系統(tǒng)的模擬優(yōu)化研究[J]. 王波,張捷宇,張胤,賀友多,樊俊飛,方園,安勝利. 鑄造技術(shù). 2006(07)
本文編號：3570014
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