板坯結(jié)晶器流場優(yōu)化數(shù)值與物理模擬研究.pdf

1、隨著連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展和市場對鋼材質(zhì)量要求的日益提高，結(jié)晶器冶金越來越受到人們的關(guān)注。結(jié)晶器是連鑄生產(chǎn)過程中凈化鋼質(zhì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其鋼水流動狀態(tài)對夾雜物的排除、保護(hù)渣的卷入、凝固坯殼的形成以及鑄坯微觀凝固組織等都有較大的影響。因此，優(yōu)化結(jié)晶器操作參數(shù)及浸入式水口結(jié)構(gòu)對于提高鑄坯質(zhì)量和高效生產(chǎn)具有重要意義。
　　 本文以南鋼超低頭連鑄機(jī)板坯結(jié)晶器為研究對象，分別進(jìn)行了利用CFD商業(yè)軟件FLUENT6.2.16的數(shù)值模擬研究以及相

2、似比為0.6：1的物理模擬實(shí)驗(yàn)，考察了鑄坯拉速，浸入式水口結(jié)構(gòu)參數(shù)，水口插入深度和水口偏移等參數(shù)對結(jié)晶器內(nèi)流場的影響，得出如下結(jié)論。
　　 (1)數(shù)值模擬和水模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明：若采用現(xiàn)行操作參數(shù)及浸入式水口A，提高拉速后將會引起結(jié)晶器內(nèi)流股對窄面沖擊強(qiáng)度和向下沖擊深度增加，導(dǎo)致液面不穩(wěn)定并產(chǎn)生嚴(yán)重的卷渣問題。
　　 (2)增大浸入式水口插入深度、水口側(cè)孔傾角和水口內(nèi)徑有助于減小液面流速和液面波動，降低卷渣可能性；但同時(shí)

3、卻增大了向下流股沖擊深度，這不利于初生坯殼長大和下回流內(nèi)夾雜、氣泡上浮。
　　 (3)浸入式水口偏移結(jié)晶器中心會導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)流場明顯不對稱，增加液面波動和卷渣的可能性，不利于初生坯殼均勻?qū)ΨQ長大，惡化鑄坯質(zhì)量。
　　 (4)水模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增大浸入式水口的側(cè)孔面積能夠明顯改善拉速提高條件下的結(jié)晶器流場。在水口插入深度200mm時(shí)，采用優(yōu)化水口J能夠滿足板坯1000×180mm2和1200×180mm2的拉速分別從1.