板坯結(jié)晶器鋼液流動(dòng)及液面波動(dòng)行為的模擬研究.pdf

1、近年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)高質(zhì)量鋼鐵產(chǎn)品的需求日益提高，這就對(duì)連鑄生產(chǎn)提出了越來越高的要求。鑄坯的潔凈度、表面缺陷和內(nèi)部缺陷等因素對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量問題起決定性作用，而結(jié)晶器操作正是控制這些因素達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)的最后環(huán)節(jié)。板坯連鑄生產(chǎn)過程中，結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)特性不僅影響結(jié)晶器內(nèi)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(nèi)部質(zhì)量有著密切的關(guān)系，合理的結(jié)晶器鋼液流場(chǎng)對(duì)減少鋼液卷渣、氣泡、裂紋等缺陷，提高鑄坯質(zhì)量，都有很好的

2、促進(jìn)作用，因此研究和控制結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)對(duì)于提高鑄坯表面質(zhì)量進(jìn)而提高鋼材質(zhì)量意義重大。 由于冶金過程的復(fù)雜性和封閉性，用傳統(tǒng)的水模型實(shí)驗(yàn)研究上述現(xiàn)象并不能完全勝任，而用數(shù)值模擬的方法研究上述現(xiàn)象已成為重要手段。因此本研究以國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)板坯連鑄結(jié)晶器(斷面為1280mm×180mm)為研究對(duì)象，以大型流體力學(xué)軟件Fluent為平臺(tái)，建立了結(jié)晶器內(nèi)“空氣-鋼液”兩相流模型，采用k-ε湍流模型和體積分?jǐn)?shù)法對(duì)結(jié)晶器流場(chǎng)動(dòng)和液面波動(dòng)行為進(jìn)

3、行數(shù)值模擬。研究了浸入式水口浸入深度、側(cè)孔角度、拉坯速度和結(jié)晶器寬度等參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)部流場(chǎng)和液面波動(dòng)的影響。 以往不考慮自由液面波動(dòng)的模型中常將彎月面設(shè)成光滑壁面或是對(duì)稱面。本研究采用多相流的VOF模型來分析實(shí)際不可避免的自由液面問題。通過對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行數(shù)值模擬研究結(jié)果表明： (1)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)的基本特征為“雙輥式”，鋼液從水口側(cè)孔沖出時(shí)的流速比較大，幾乎是直線射流撞擊到窄面上，鋼液到達(dá)窄面后分為上升流和下降流兩大流股。