復合連鑄結晶器內流場的模擬研究.pdf

1、結晶器是連鑄機的核心部分，結晶器內鋼液的流動特性不僅影響結晶器內鋼液的傳熱和夾雜物的上浮，而且還與鑄坯裂紋、偏析等表面及內部質量有著密切的關系。合理的結晶器鋼液流場對減少鋼液卷渣、氣泡、裂紋等缺陷，提高鑄坯質量，都有很好的促進作用，因此研究和控制結晶器內的流場對于提高鑄坯表面質量進而提高鋼材質量意義重大。
　　本文以結晶器為對象研究了利用長、短雙水口結合電磁制動技術在同一結晶器內連鑄復合鋼坯的新工藝，該方法操作簡便，易于控制，無污

2、染且復合強度高，具有很好的應用前景。深入了解和控制結晶器內鋼液的流動行為是保證高效連鑄工藝和提高鑄坯質量的關鍵。因此，人們十分重視鋼液在結晶器內流動特征的研究，最普遍的方法就是物理模擬和數(shù)值模擬。
　　為掌握結晶器內鋼液流場和合金元素濃度場分布規(guī)律，結合物理模型實驗和數(shù)值模擬分析研究不銹鋼/普碳鋼復合連鑄結晶器內鋼液的流動狀態(tài)。物理模型實驗根據(jù)相似準則Froude數(shù)，設計水模型實驗研究了雙水口結晶器內的流動情況。本文運用商業(yè)軟件F

3、LUENT，依據(jù)計算流體動力學理論建立了三維數(shù)學模型，計算了不同工藝參數(shù)條件下結晶器內的流場。物理模型實驗與數(shù)值模擬結果互相檢驗，兩者吻合良好。
　　應用MHD模型和歐拉多相流模型分別研究了電磁制動對結晶器內流場的影響以及無量綱濃度場的分布情況。研究結果表明:
　　(1)磁感應強度超過0.5T的電磁場對雙水口澆注結晶器2種鋼質交界面的流動有明顯的制動作用，可以抑制兩種鋼液的混合。
　　(2)在外層鋼質完全凝固之前，外層