在鋼鐵制造工藝流程中，結(jié)晶器是處理液態(tài)金屬的最后一個(gè)反應(yīng)器，也是鑄坯的第一道成形裝置。結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液的傳熱、自由面的波動(dòng)情況、氣泡與夾雜物的上浮和去除都有重要的影響；結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)影響著鑄坯的溫度分布及凝固坯殼厚度的分布，兩者對(duì)連鑄坯的質(zhì)量有著決定性的作用。全面深入地認(rèn)識(shí)結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)及傳熱對(duì)連鑄生產(chǎn)的順行和高效有很重要的作用。 本文以板坯連鑄結(jié)晶器為研究對(duì)象，使用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOLMultiphysics建立板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)及凝固傳熱的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用有限元方法進(jìn)行求解，考察了拉坯速度、鑄坯寬度、水口浸入深度及傾角、過熱度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)及傳熱的影響，并且將模型結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。模擬結(jié)果表明： (1)鋼液在結(jié)晶器內(nèi)的基本流動(dòng)特征為：鋼液從水口側(cè)孔流出后撞擊結(jié)晶器窄面，形成上下兩個(gè)環(huán)流。 (2)隨著拉坯速度、鑄坯寬度的增加，沖擊深度、沖擊速度均隨之增加，同時(shí)渦心向下移動(dòng)，自由面鋼液流速也有所增加。 (3)水口浸入深度對(duì)沖擊速度影響不大，但是沖擊深度隨著浸入深度的增加而增加，同時(shí)渦心也隨著浸入深度的增加而下移。 (4)水口...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 結(jié)晶器
        1.1.1 結(jié)晶器的主要作用
        1.1.2 結(jié)晶器的分類
        1.1.3 板坯連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)
            1.1.3.1 結(jié)晶器的長(zhǎng)度
            1.1.3.2 結(jié)晶器的倒錐度
    1.2 浸入式水口
    1.3 結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)、傳熱與凝固
        1.3.1 結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)
        1.3.2 結(jié)晶器內(nèi)鋼液的傳熱與凝固
        1.3.3 結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)行為及熱行為的研究方法
            1.3.3.1 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究的內(nèi)容及意義
第二章 鋼液流動(dòng)、傳熱及凝固數(shù)學(xué)模型的建立
    2.1 多物理場(chǎng)耦合軟件 COMSOL Multiphysics 簡(jiǎn)介
    2.2 基本假設(shè)及幾何坐標(biāo)系的建立
    2.3 控制方程
    2.4 初始條件及邊界條件
        2.4.1 初始條件
        2.4.2 邊界條件
    2.5 連鑄坯鋼種及結(jié)晶器工況條件
    2.6 模型中物性參數(shù)的處理
第三章 工藝參數(shù)及水口參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)及溫度場(chǎng)的影響
    3.1 結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)分析
        3.1.1 拉坯速度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)的影響
            3.1.1.1 拉坯速度對(duì)流股沖擊深度及渦心高度的影響
            3.1.1.2 拉坯速度對(duì)結(jié)晶器窄面沖擊速度的影響
            3.1.1.3 拉坯速度對(duì)自由面鋼液流動(dòng)的影響
        3.1.2 鑄坯寬度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)的影響
            3.1.2.1 鑄坯寬度對(duì)流股沖擊深度及渦心高度的影響
            3.1.2.2 鑄坯寬度對(duì)結(jié)晶器窄面沖擊速度的影響
            3.1.2.3 鑄坯寬度對(duì)鋼液自由面流動(dòng)的影響
        3.1.3 水口浸入深度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)的影響
            3.1.3.1 水口浸入深度對(duì)流股沖擊深度及渦心高度的影響
            3.1.3.2 水口浸入深度對(duì)結(jié)晶器窄面沖擊速度的影響
            3.1.3.3 水口浸入深度對(duì)鋼液自由面流動(dòng)的影響
        3.1.4 水口側(cè)孔傾角對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)的影響
            3.1.4.1 水口傾角對(duì)流股沖擊深度及渦心高度的影響
            3.1.4.2 水口側(cè)孔傾角對(duì)結(jié)晶器窄面沖擊速度的影響
            3.1.4.3 水口傾角對(duì)鋼液自由面流動(dòng)的影響
    3.2 結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)的分析
        3.2.1 拉坯速度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液傳熱及凝固的影響
            3.2.1.1 拉坯速度對(duì)結(jié)晶器出口鑄坯溫度分布的影響
            3.2.1.2 拉坯速度對(duì)鑄坯凝固坯殼厚度的影響
        3.2.2 鋼水過熱度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)的影響
            3.2.2.1 鋼水過熱度對(duì)結(jié)晶器出口鑄坯溫度分布的影響
            3.2.2.2 鋼水過熱度對(duì)鑄坯凝固坯殼厚度的影響
    3.3 耦合模型的流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分析
        3.3.1 耦合模型的流場(chǎng)分析
        3.3.2 耦合模型的溫度場(chǎng)分析
第四章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
附錄 2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3780947