板坯连铸中间包结构优化及底吹气模拟研究

摘要

中间包冶金是连铸工艺过程中的重要环节，在中间包内设置控流装置以改善钢液的流态有利于均匀钢液的成分、温度，促使非金属夹杂物上浮从而提高中间包的冶金效果。 国内某钢厂中间包原工况（方案t00）死区体积比例大，活塞区体积比例小，夹杂物上浮临界直径大，不利于夹杂物的充分上浮。为此，基于相似原理，本文按实物与模型3：1的比例建立中间包水力学模型，采取正交试验方法确立试验方案，测定了各个方案下的RTD曲线，得出其死区体积比例、活塞区体积比例两个指标值，将这两个指标和两者按综合评分法分析的较优生产条件综合平衡，找出兼顾每个指标都尽可能好的生产条件，最终确定出各因素水平的最优搭配组合方案，并对其进行结果验证。 通过对中间包结构优化的物理模拟及数学模拟研究，结果表明：最佳优化方案t17各项控流装置参数，坝高为135㎜、堰深为90㎜、坝堰间距为155㎜和堰与长水口间距为195㎜。该方案平均停留时间达到了341．39s，死区体积比例降低到了16．12％，活塞区体积比例提高到了17．13％，综合评分值达到91．01，夹杂物的去除临界直径为74．82μm，均比其它方案的指标值有了明显的改观。 同时对中间包底吹气做了探索研究，结果表明：最佳优化方案t37各项控流装置参数，吹气量为450L/h、堰深为110㎜、气盒与堰间距为235㎜和堰与长水口间距为195㎜。底吹气探究优化试验最佳优化方案t37平均停留时间达到了360．32s，死区体积比例降低到了11．47％，活塞区体积比例提高到了21．95％，综合评分达到100．48。 比较中间包结构优化与底吹气各方案指标值，结果表明：中间包底吹气更能充分发挥中间包的冶金效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1文献综述

1.1连铸技术的发展

1.2中间包在连铸过程中的作用

1.3中间包中央杂物来源及去除理论

1.3.1夹杂物的来源

1.3.2夹杂物的去除理论

1.4改善钢液流动状态，促进夹杂物去除措施

1.5中间包冶金的研究方法

1.5.1物理模拟

1.5.2数学模拟

1.6中间包国内外研究现状

1.7本课题的意义及研究内容

2数学模型的建立

2.1基本假设

2.2基本控制方程

2.3边界条件

3中间包结构优化研究

3.1物理模型的建立

3.1.1试验原理

3.1.2试验装置及试验内容

3.1.3相关参数说明

3.2正交试验方案

3.3正交试验结果及分析

3.3.1中间包原工况试验结果及分析

3.3.2正交试验结果及分析

3.4优化试验结果及分析

3.5优化试验结果验证

3.5.1流场显示

3.5.2夹杂物上浮临界直径的计算

3.6数学模拟结果

3.6.1流场及流线特征

3.6.2夹杂物运动轨迹及去除率

3.7本章小结

4中间包底吹气探究

4.1底吹气探究正交试验方案

4.2底吹气探究正交试验结果及分析

4.3底吹气优化试验结果及分析

4.4底吹气试验流场显示

4.5结构优化与底吹气试验结果比较

4.6本章小结

结论

参考文献

附录:

在学研究成果

致 谢