吹氩板坯结晶器内钢渣界面气泡行为的研究

摘要

结晶器保护渣对连铸坯的质量有重要影响，在吹氩板坯结晶器中，钢渣界面氩气泡的行为直接影响着保护渣的流动和传热效果。了解钢渣界面氩气泡的行为，可为进一步研究氩气泡进入液态保护渣后的迁移、分布行为提供依据。而结晶器内钢渣界面氩气泡的行为受连铸工艺参数及浸入式水口的结构参数等因素影响。因此，为了理解吹氩结晶器内液态保护渣的性能与结晶器内钢液流动、氩气泡之间的关系，研究不同条件下吹氩板坯结晶器内钢渣界面的气泡行为具有重要意义。
　　本文以某钢厂连铸板坯结晶器作为研究对象，建立原型与模型的相似比为1∶0.6的水模型，研究分析吹氩量、拉坯速度、水口浸入深度以及侧孔倾角等因素对结晶器内钢渣界面气泡行为的影响;利用数学模拟的研究方法，研究不同工艺条件下结晶器内钢液流场以及钢渣界面波动、氩气泡分布、氩气泡进入液渣时的瞬时速度。论文主要结论如下:
　　(1)随吹氩量的增加，结晶器内氩气泡在水口附近增多，钢渣界面氩气泡瞬时速度增大，水口附近钢渣界面波动增强;结晶器窄面附近氩气泡减少，钢渣界面氩气泡瞬时速度减小，窄面附近钢渣界面波动减弱，结晶器窄面钢液冲击点略有上移。
　　(2)随拉速的增加，气泡直径减小，气泡在钢液内停留时间增大，气相在结晶器内体积分数增大，在水口附近钢渣界面的氩气泡瞬时速度减小，水口附近钢渣界面波动减弱;结晶器窄面附近钢渣界面气泡瞬时速度先增加后减小;当拉坯速度过高时，靠近窄面附近易出现漩涡流。
　　(3)随水口浸入深度的增加，气泡流股涡心向水口处移动，钢渣界面气泡瞬时速度在水口附近先减小后增大，窄面附近先增大后减小，结晶器内钢渣界面波动整体减弱，但变化不显著。
　　(4)随水口侧孔倾角的增加，气泡流股涡心向水口附近移动，钢渣界面气泡瞬时速度在水口附近先减小后增大，在结晶器窄面附近气泡瞬时速度增大，钢渣界面波动整体变小。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 连铸技术的发展

1．2 结晶器的作用

1．3 连铸结晶器的物理模拟方法

1．4 连铸结晶器的数学模拟方法

1．5 结晶器内钢液流场的研究

1．5．1 结晶器内钢液流动的研究现状

1．5．2 结晶器内钢液流动的特征

1．6 吹氩对板坯结晶器的影响的研究现状

1．6．1 吹氩结晶器内液面波动的研究现状

1．6．2 吹氩结晶器内卷渣行为的研究现状

1．6．3 吹氩结晶器内气泡行为的研究现状

1．7 本文研究目的及意义

第2章 研究方法及方案

2．1 物理模拟

2．1．1 水模型建立依据

2．1．2 研究对象

2．1．3 实验方法

2．2 数学模拟

2．2．1 控制方程

2．2．2 模型假设

2．2．3 计算参数

2．2．4 计算过程

2．3 实验模拟方案

第3章 吹氩板坯结晶器内钢液流动行为的研究

3．1 吹氩板坯结晶器内典型的钢液流场特征

3．2 吹氩量对钢液流场的影响

3．3 拉速对钢液流场的影响

3．4 水口参数对钢液流场的影响

3．4．1 水口浸入深度对钢液流场的影响

3．4．2 水口侧孔倾角对钢液流场的影响

3．5 本章小结

第4章 吹氩板坯结晶器内钢渣界面波动行为的研究

4．1 吹氩量对钢渣界面波动行为的影响规律

4．2 拉速对钢渣界面波动行为的影响规律

4．3 水口参数对钢渣界面波动行为的影响规律

4．3．1 水口浸入深度对钢渣界面波动行为的影响规律

4．3．2 水口侧孔倾角对钢渣界面波动行为的影响规律

4．4 本章小结

第5章 吹氩板坯结晶器内气泡分布的研究

5．1 吹氩板坯结晶器内气泡的分布规律

5．1．1 吹氩量对结晶器内气泡分布规律的影响

5．1．2 拉速对结晶器内气泡分布规律的影响

5．1．3 水口浸入深度对结晶器内气泡分布规律的影响

5．1．4 水口侧孔倾角对结晶器内气泡分布规律的影响

5．2 吹氩量对结晶器钢渣界面流场的影响

5．3 水模型实验结果与分析

5．3．1 不同吹氩量条件下气泡分布情况

5．3．2 不同拉速条件下气泡分布情况

5．3．3 不同水口浸入深度条件下气泡分布情况

5．3．4 不同水口侧孔倾角条件下气泡分布情况

5．4 本章小结

第6章 结晶器内钢渣界面气泡行为的研究

6．1 结晶器内钢渣界面气泡瞬时速度的研究

6．2 吹氩量对钢渣界面气泡瞬时速度的影响

6．3 拉速对钢渣界面气泡瞬时速度的影响

6．4 水口参数对钢渣界面气泡瞬时速度的影响

6．4．1 水口浸入深度对钢渣界面气泡瞬时速度的影响

6．4．2 水口侧孔倾角对钢渣界面气泡瞬时速度的影响

6．5 本章小结

第7章 结论

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目