寬厚板坯連鑄過(guò)程非金屬夾雜物的控制研究.pdf

1、寬厚板產(chǎn)品在油氣輸送、船舶制造、橋梁工程、電站鍋爐、壓力容器、重型機(jī)械、海洋石油及軍事工業(yè)中應(yīng)用廣泛。連鑄過(guò)程的夾雜物控制已成為高品質(zhì)寬厚板生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　 中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)的合理控制對(duì)其內(nèi)夾雜物的去除至關(guān)重要，而結(jié)晶器內(nèi)鋼渣界面波動(dòng)與卷混行為的控制則是該連鑄過(guò)程順行與夾雜物控制的關(guān)鍵。因此，開(kāi)展寬厚板中間包內(nèi)去夾雜控流技術(shù)及結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)特性及界面行為研究具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本論文結(jié)合國(guó)內(nèi)某廠寬厚板生產(chǎn)線的實(shí)

2、際，采用物理模擬和數(shù)學(xué)模擬相結(jié)合的方法對(duì)連鑄中間包和結(jié)晶器內(nèi)的過(guò)程進(jìn)行了研究，提出了有效凈化中間包鋼液的控流方案和結(jié)晶器卷渣控制的水口參數(shù)并實(shí)施了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究。主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　 (1)結(jié)合寬厚板連鑄中間包的實(shí)際，基于相似原理，選擇模型與原形的弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等建立了幾何比1:2.5的中間包物理模型研究體系。結(jié)合該物理模擬系統(tǒng)，對(duì)修正前后的組合模型的流動(dòng)特性分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，找出了最優(yōu)的流動(dòng)特性分析模型。結(jié)果表明

3、：傳統(tǒng)的組合模型在死區(qū)體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算上存在較大差異，用此來(lái)分析中間包流動(dòng)特性會(huì)造成很大的偏差：而Sahai的修正組合模型能準(zhǔn)確的計(jì)算死區(qū)體積分?jǐn)?shù)，能較合理分析中間包內(nèi)的流動(dòng)特性。
　　 (2)利用Sahai的修正組合模型考察了不同控流裝置對(duì)中間包內(nèi)鋼液流場(chǎng)以及夾雜物去除效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明：帶頂緣和不帶頂緣的抑湍器均能明顯提高活塞區(qū)的體積分?jǐn)?shù)，且死區(qū)體積分?jǐn)?shù)也有不同程度的降低；與帶頂緣的抑湍器組合的中間包出口附近的擋壩設(shè)計(jì)參

4、數(shù)對(duì)中間包內(nèi)鋼液的流動(dòng)特性有影響；與帶頂緣的抑湍器組合的墻壩間距有一個(gè)控制鋼液流動(dòng)特性的最佳值。并利用計(jì)算機(jī)模擬對(duì)典型控流方案下中間包內(nèi)的流場(chǎng)特性作出描述。在水模型研究和檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合分析研究，最終提出了有效提高鋼水純凈度的中間包內(nèi)控流裝置。
　　 (3)結(jié)合寬厚板連鑄結(jié)晶器的實(shí)際，利用數(shù)學(xué)模擬和物理模擬相結(jié)合的方法考察不同工藝參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)界面波動(dòng)行為和內(nèi)部流場(chǎng)的影響，并對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的鋼渣卷混機(jī)理進(jìn)行了探索。

5、r>　　 (4)吹氬寬厚板坯結(jié)晶器內(nèi)存在兩種新的卷渣機(jī)理，即氣泡群沖擊卷渣和類(lèi)旋渦卷渣，且在實(shí)驗(yàn)拉速范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)彎月面附近的剪切卷渣。在各鑄坯寬度及對(duì)應(yīng)的拉速范圍內(nèi)，吹氣量小于4L/min時(shí)基本都不會(huì)發(fā)生卷渣。
　　 (5)對(duì)于2200×280mm2斷面寬厚板坯結(jié)晶器控制液面波動(dòng)的最佳工藝參數(shù)如下：4L/min的吹氬量、-15°的水口側(cè)孔傾角、140mm的水口浸入深度。
　　 (6)寬厚板連鑄的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究表明：連鑄