連鑄保護(hù)渣液-固渣膜傳熱與潤(rùn)滑行為模擬研究.pdf

1、保護(hù)渣是連鑄生產(chǎn)重要的冶金輔料，承擔(dān)著絕熱保溫、吸收夾雜、防止氧化、改善傳熱和促進(jìn)潤(rùn)滑等功能，其中，改善傳熱和潤(rùn)滑是其性能調(diào)控的核心，在高效連鑄技術(shù)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。保護(hù)渣渣道內(nèi)存在的復(fù)雜的熱力行為，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和調(diào)控保護(hù)渣渣膜的分布、傳熱和潤(rùn)滑行為，對(duì)于保障連鑄順行和連鑄坯質(zhì)量提高具有重要意義。本文基于傳熱學(xué)、黏性流體力學(xué)和摩擦學(xué)基本原理，建立了針對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的連鑄保護(hù)渣、氣隙傳熱與潤(rùn)滑行為計(jì)算模型，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣的渣膜存在狀態(tài)、

2、傳熱機(jī)制、氣隙分布、保護(hù)渣消耗和潤(rùn)滑/摩擦行為進(jìn)行分析和研究。
　　首先，以國(guó)內(nèi)某鋼廠寬厚板坯連鑄機(jī)為研究對(duì)象，依據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)晶器銅板溫度和工藝參數(shù)，建立了針對(duì)實(shí)測(cè)的結(jié)晶器傳熱反問(wèn)題模型，通過(guò)對(duì)比溫度、熱流的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果，對(duì)模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。以此為基礎(chǔ)，考察了鑄坯/結(jié)晶器間熱流密度、鑄坯表面溫度和結(jié)晶器熱面溫度的非均勻分布特征，并探討了拉速對(duì)結(jié)晶器傳熱的影響。
　　其次，在傳熱反問(wèn)題研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)熱量守恒開(kāi)發(fā)出氣

3、隙及液/固渣膜計(jì)算模型，對(duì)結(jié)晶器與鑄坯間縫隙內(nèi)的氣隙及液、固渣膜的分布狀態(tài)進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)比熱傳導(dǎo)和熱輻射在氣隙及液、固渣膜傳熱中的比重，探討了渣膜和氣隙的傳熱機(jī)理，并對(duì)傳導(dǎo)熱阻和輻射熱阻對(duì)傳熱過(guò)程的影響進(jìn)行了研究。
　　之后，綜合考慮液渣、固渣和振痕對(duì)渣耗的貢獻(xiàn)和影響，建立了基于質(zhì)量守恒的保護(hù)渣消耗量計(jì)算模型，通過(guò)計(jì)算液、固渣膜的分布特點(diǎn)，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)渣耗的非均勻性進(jìn)行研究，考察了水平和澆鑄方向液、固渣膜的消耗行為，分析了拉速、

4、保護(hù)渣凝固溫度等參數(shù)對(duì)保護(hù)渣消耗量的影響。
　　最后，基于流體力學(xué)、Navier-Stokes方程和潤(rùn)滑/摩擦學(xué)理論，綜合考慮液態(tài)摩擦、固態(tài)摩擦和混合摩擦狀態(tài)，建立了保護(hù)渣潤(rùn)滑/摩擦行為計(jì)算模型。通過(guò)反算模型得到的結(jié)晶器和鑄坯溫度場(chǎng)界定和計(jì)算鑄坯表面的潤(rùn)滑和摩擦狀態(tài)，對(duì)液態(tài)摩擦力、固態(tài)摩擦力和總摩擦力分布進(jìn)行計(jì)算和分析，并研究了液態(tài)渣膜厚度、摩擦系數(shù)、保護(hù)渣黏度-溫度指數(shù)等因素對(duì)結(jié)晶器摩擦力的影響，研究結(jié)果為探索復(fù)雜的結(jié)晶器潤(rùn)滑/