连铸机结晶器振动装置关键参数优化

摘要

本课题的研究对象是某钢铁厂的结晶器振动装置,在生产中,该装置由于改变了坯料宽度使其产生了结晶器下沉等很多问题,因此对该结晶器振动进行分析,研究了该结晶器振动的振动参数对钢水凝固的影响,然后再对振动参数进行相应的优化,得到更加适合于生产实际的振动参数,解决以上出现的问题。
　　根据传输守恒定律推导结晶器内钢水的凝固理论模型;依据牛顿粘性摩擦理论可以计算出结晶器内摩擦力,负滑脱时间,保护渣的消耗量,钢坯的振痕深度。
　　针对影响结晶器内摩擦力的振动参数、拉速及工艺参数,对它们进行正交实验分析,并对正交试验因素利用流体仿真软Fluent对其进行仿真;找出对各个工艺参数有显著性影响的振动参数;并且计算每一组正交实验因素下的结晶器的内摩擦力、负滑脱时间、保护渣消耗量、振痕深度及间距,及找出对这些工艺参数有显著性影响的振动参数。观察正交试验中振动参数对钢水运动场和温度场的影响。
　　根据该钢铁厂的结晶器内摩擦阻力的经验公式,求出其经验摩擦阻力的大小。利用流体仿真软件,对结晶器内的钢水凝固及流动状态进行计算仿真,再利用牛顿流体粘性定律对其进行分析计算,求出结晶器内钢水的液体摩擦阻力,将仿真后的计算值与前者的经验公式所计算值进行比较分析。利用正交实验法对振动参数进行优化设计,找出对结晶器内摩擦力影响最为显著的振动参数,以最小的结晶器内摩擦力为优化目标,寻找到相应的参数搭配。
　　研究结晶器内摩擦阻力随影响因素的变化关系,得出其内摩擦阻力随各个拉坯速度、振动参数、铸坯宽度及工艺参数的变化情况,并以以上参数做为优化变量,以结晶器内摩擦力为目标,利用Matlab计算软件对其进行了优化计算。得出其内摩擦力最小值的参数搭配。分析两种优化数据并确定一组数据为本课题分析的最优参数搭配。
　　本课题如果能对更多工艺参数及振动参数进行优化设计,目标函数如果能考虑的更多,则优化的结果将更完美。

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第一章 绪论

1.1 课题选题的依据和来源及其学术价值

1.2课题讨论的实际意义

1.3 研究现状

1.4 研究内容

1.5 拟采取的技术方案、实验及求解方法

1.6 技术可行性分析

第二章 凝固理论模型的推导与研究

2.1 传输守恒现象的数学描述

2.2 钢水的温度场在添加电磁搅拌后的数值模拟

2.5 非金属夹杂物在施加电磁搅拌后的运动行为的数值模拟

2.6 本章小结

第三章 结晶器拉坯阻力及工艺参数的计算

3.1 铸坯和结晶器内壁面之间的摩擦力的计算方法

3.2 摩擦力的计算

3.4 结晶器内摩擦总力表达式的推导

3.5 负滑脱分析

3.6 等负滑动时间匹配的振动参数之间的搭配

3.7 铸坯振痕深度及液渣消耗情况

3.8 摆动臂的固有频率

3.9 本章小结

第四章 基于Fluent软件仿真结晶器内钢水的凝固状况

4.1 Fluent仿真的步骤与设置操作

4.2数学模型描述

4.3 冷却水和结晶器铜板之间的对流热换系数

4.4 钢水的物性参数

4.5 求解方法

4.6 仿真计算的结果

4.7 本章小结

第五章 计算结果的研究与优化

5.1 结晶器内摩擦力的Fluent仿真模拟结果

5.2 基于Fluent软件的钢水凝固正交模拟

5.3 不同振动参数结晶器内摩擦力变化情况

5.4 不同振动频率结晶器内钢水凝固效果

5.5 不同拉坯速度结晶器内钢水凝固效果

5.6 不同振动振幅时结晶器凝固情况

5.7 不同浸入水口深度的凝固效果

5.8 结晶器振动参数的设计与优化

5.9 优化结果的验证模拟

5.10 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望及建议

参考文献

致谢

个人简历、发表学术论文及研究成果