旋流连铸下板坯结晶器内流场及气泡行为模型实验研究

摘要

在钢的连铸过程中，浸入式水口的偏流是不可避免的，会导致结晶器内流场和温度场分布不均，液面波动加剧等问题，最终影响连铸坯表内部质量及连铸的拉速。而在水口内使钢水产生水平旋转流动能有效抑制偏流产生。因此在前续研究中提出了在浸入式水口外加旋转磁场，利用电磁力使水口内钢液产生水平旋流，并对不同类型电磁旋流装置引起的磁场、不同类型结晶器中的流场进行了数值模拟和初步的实验研究。
　　本研究采用水模型进行了旋流连铸的模拟实验，研究了不同工艺参数（有无旋流及水口转角，水口类型，吹氩量）对板坯结晶器内液体的流场及气泡行为的影响。通过示踪剂及摄像机获得了结晶器内的流场，通过流速测量，用超声多普勒测速仪获得了结晶器内二维速度分布，分析了旋流及吹氩对流场的影响;用高速摄像仪拍摄了结晶器内气泡的行为，研究了结晶器内气泡的运动规律。获得以下主要结论:
　　1.旋流使水口出口两侧出流之间的夹角减小，促进了结晶器内流体的混合。
　　2.旋流使水口出流方向向结晶器宽面偏转并冲击了宽面，水口水平转动一定角度后，这种冲击基本消失。
　　3.无旋流吹氩时:凸底水口的水口出流水平速度减小，凹底水口的水口出流水平速度增大;但结晶器内下返流垂直速度均减小，上返流垂直速度均明显增大，上返流涡心均消失。
　　4.有旋流吹氩且水口转动一定角度时:与水口形状无关，水口出流水平速度均减小，结晶器内下返流垂直速度均减小，上返流垂直速度均明显增大;凸底水口时上返流涡心升高，凹底水口时上返流涡心消失。
　　5.旋流使气泡垂直方向冲击更深，水平方向冲击更远。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 连铸过程中存在的问题

1．3 板坯连铸结晶器内流动存在的偏流问题和优化技术

1．3．1 板坯连铸结晶器内流动存在的偏流问题

1．3．2 板坯连铸结晶器内流场优化技术

1．3．3 检测控制偏流效果的方法

1．4 旋流水口在连铸工艺中的应用及其工作原理

1．4．1 旋流水口的发展和应用

1．4．2 旋流技术的工作原理

1．5 结晶器内吹氩工艺的研究

1．5．1 国外对吹氩的研究

1．5．2 国内对吹氩的研究

1．6 本文研究的目的及主要内容

第2章 结晶器内旋流流场可视化实验

2．1 实验模型的建立

2．1．1 实验装置

2．1．2 实验条件的选择

2．2 结晶器内旋流流场可视化实验及结果分析

2．2．1 结晶器内旋流流场可视化实验

2．2．2 实验结果与分析

2．3 结晶器内旋流优化流场可视化实验及结果分析

2．3．1 结晶器内旋流优化流场可视化实验

2．3．2 实验结果与分析

2．4 本章小结

第3章 结晶器内旋流流速测量实验

3．1 结晶器内旋流流速测量实验

3．1．1 实验装置

3．1．2 氩气流量的确定

3．1．3 测量系统简介

3．1．4 测量方法

3．1．5 实验数据处理方法

3．2 实验结果与分析

3．2．1 旋流对结晶器内流场分布的影响

3．2．2 吹氩气对结晶器内流场分布的影响

3．3 本章小结

第4章 结晶器内气泡行为研究

4．1 结晶器内气泡行为实验

4．1．1 实验模型

4．1．2 实验数据处理方法

4．2 实验结果与分析

4．2．1 结晶器内气泡整体分布特征

4．2．2 旋流对结晶器内气泡水平分布的影响

4．2．3 旋流对结晶器内气泡垂直分布的影响

4．3 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢