CSP薄板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟

作     者：王晓红 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈巧珍

授予年度：2006年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：薄板坯连铸 漏斗型结晶器 数值模拟 流场 温度场 

摘      要：在薄板坯连铸过程中,结晶器内钢液的流动特性不仅关系到结晶器的传热和夹杂物的上浮,而且还与铸坯裂纹、皱皮、偏析等表面及内部质量有着非常密切的关系。这样开展薄板坯结晶器内钢水流场和温度场的研究就显得尤为重要。 本文针对国内某钢铁公司CSP薄板坯连铸生产现状,利用数值仿真的方法,采用PHOENICS软件计算漏斗型结晶器内钢液的三维流场与温度场,比较和分析了水口结构形状,水口插入深度及拉坯速度对结晶器内流场和温度场的影响,对薄板坯连铸使用的牛鼻子水口和近来为增加钢液流量而采用的三孔水口条件下结晶器内流场和温度场进行了更为详细的分析。 对比喇叭形水口,双侧孔水口(45°),牛鼻子水口和三孔水口,总的说来后两者优于前两者;而双侧孔水口(45°)又优于喇叭形水口;牛鼻子水口和三孔水口比较各有特点,前者对保证铸坯质量有利,为防止流股对窄面的冲击,增加挡块宽度到100 mm,可使结晶器横截面上温度分布更加均匀,降低窄面热负荷;后者对增加流量,提高拉速非常有利,但要防止中孔射流过强导致铸坯中心坯壳变薄,在实际生产中可通过控制水口浸入深度或塞住浸入式水口的底孔来调节结晶器中的流动与温度分布状态。 为确保铸坯质量,薄板坯连铸工作拉速应不宜大于6 m/min。在水口结构一定条件下,其插入深度应随拉速的增加而适当增加,如拉速4.0 m/min时,牛鼻子水口插入深度250 mm左右,三孔水口插入深度280 mm左右比较适宜。 数值模拟与文献中水模实验及现场数据吻合较好,为薄板坯连铸浸入式水口结构的优化及确定合理的工艺参数提供了依据。