连铸中间包水口堵塞的数值模拟
发布时间：2023-09-17 15:15
连铸过程高熔点的固态夹杂物易在中间包水口内壁上黏附沉积,造成水口结瘤,甚至堵死水口,严重威胁连铸坯的质量和多炉连浇的效率。针对水口堵塞问题,国内外对水口堵塞机理和防止堵塞措施进行了大量研究,但目前所采取的措施都未能彻底解决堵塞,连铸过程水口结瘤堵塞的现象仍时有发生。某钢厂生产现场发现较高酸溶铝含量的钢种容易堵塞,水口一般小堵下面两个侧孔,若没有及时更换水口,随后便会堵中孔;换下的水口侧孔一般会堵掉三分之一的孔径,水口堵塞物主要为Al2O3。针对该钢厂实际堵塞问题,以该钢厂板坯连铸中间包水口为研究对象,数值模拟研究了中间包水口内的钢液流动与夹杂物沉积行为。模拟了不同颗粒粒径、颗粒浓度以及不同堵塞条件下的水口夹杂物沉积的情况。然后改变拉速、氩气流量,分析不同工艺条件对夹杂物沉积的影响,从而为现场控制水口堵塞提供理论指导。本研究的主要结论如下:(1)壁面处相互接触的Al2O3颗粒间的黏附力大于脱附力,在有钢液流动的情况下也不脱离。且在钢液高温条件下颗粒间会迅速发生固相烧结,形成比较稳定的Al2<...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.1.1 课题的提出
1.1.2 研究意义
1.2 连铸工艺流程
1.3 中间包水口结构及其在连铸生产中的作用
1.4 中间包水口堵塞概况
1.4.1 中间包水口易堵塞区域
1.4.2 中间包水口结瘤堵塞类型
1.5 Al2O3黏附堵塞机理
1.5.1 Al2O3夹杂物的形成
1.5.2 Al2O3夹杂物的传递
1.5.3 Al2O3夹杂物的黏附
1.6 国内外防止水口堵塞措施的研究现状
1.6.1 提高钢水洁净度
1.6.2 优化水口结构
1.6.3 Ar气注流保护
1.6.4 钢水钙处理
1.6.5 改进水口材质
1.7 研究目标及主要内容
1.7.1 研究目标
1.7.2 主要内容
第二章 钢液流动及夹杂物运动的模拟理论与方法
2.1 过程描述与基本假设
2.2 液、气、固三相流模拟理论
2.2.1 钢液、氩气、夹杂物颗粒三相流处理方法
2.2.2 钢液、氩气两相流数学模型
2.2.3 离散相(Al2O3颗粒)运输模型
2.3 模拟方法
2.3.1 网格模型的生成
2.3.2 使用网格
2.3.3 选择求解器及运行环境
2.3.4 确定计算模型
2.3.5 定义材料
2.3.6 设置边界条件
2.3.7 设置求解控制参数
2.3.8 流场迭代计算
2.3.9 颗粒相计算
2.3.10 计算结果后处理
2.4 本章小结
第三章 板坯连铸中间包水口钢液流动与夹杂物行为的模拟
3.1 研究思路
3.2 物理模型的建立与网格划分
3.3 计算模型与模拟条件
3.4 模拟结果与分析
3.4.1 水口内钢液速度分布
3.4.2 氧化铝夹杂物持续附着机理及颗粒壁面边界条件的确定
3.4.3 夹杂物颗粒轨迹与沉积行为
3.5 本章小结
第四章 水口堵塞条件下钢液流动与夹杂物沉积的模拟
4.1 研究思路
4.2 物理模型的建立与模拟条件
4.3 模拟结果与分析
4.3.1 壁面粗糙度对水口钢液流动及夹杂物沉积的影响
4.3.2 堵塞条件下钢液流动及夹杂物沉积结果
4.4 本章小结
第五章 不同工艺、参数条件下水口钢液流动与夹杂物沉积的模拟
5.1 研究思路
5.2 模拟条件的选取与模拟方法
5.2.1 模拟条件的选取
5.2.2 模拟方法
5.3 模拟结果与分析
5.3.1 夹杂物颗粒粒径对夹杂物沉积的影响
5.3.2 夹杂物颗粒浓度对夹杂物沉积的影响
5.3.3 拉速对水口钢液流动及夹杂物沉积的影响
5.3.4 氩气流量对水口钢液流动及夹杂物沉积的影响
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3847683
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.1.1 课题的提出
1.1.2 研究意义
1.2 连铸工艺流程
1.3 中间包水口结构及其在连铸生产中的作用
1.4 中间包水口堵塞概况
1.4.1 中间包水口易堵塞区域
1.4.2 中间包水口结瘤堵塞类型
1.5 Al2O3黏附堵塞机理
1.5.1 Al2O3夹杂物的形成
1.5.2 Al2O3夹杂物的传递
1.5.3 Al2O3夹杂物的黏附
1.6 国内外防止水口堵塞措施的研究现状
1.6.1 提高钢水洁净度
1.6.2 优化水口结构
1.6.3 Ar气注流保护
1.6.4 钢水钙处理
1.6.5 改进水口材质
1.7 研究目标及主要内容
1.7.1 研究目标
1.7.2 主要内容
第二章 钢液流动及夹杂物运动的模拟理论与方法
2.1 过程描述与基本假设
2.2 液、气、固三相流模拟理论
2.2.1 钢液、氩气、夹杂物颗粒三相流处理方法
2.2.2 钢液、氩气两相流数学模型
2.2.3 离散相(Al2O3颗粒)运输模型
2.3 模拟方法
2.3.1 网格模型的生成
2.3.2 使用网格
2.3.3 选择求解器及运行环境
2.3.4 确定计算模型
2.3.5 定义材料
2.3.6 设置边界条件
2.3.7 设置求解控制参数
2.3.8 流场迭代计算
2.3.9 颗粒相计算
2.3.10 计算结果后处理
2.4 本章小结
第三章 板坯连铸中间包水口钢液流动与夹杂物行为的模拟
3.1 研究思路
3.2 物理模型的建立与网格划分
3.3 计算模型与模拟条件
3.4 模拟结果与分析
3.4.1 水口内钢液速度分布
3.4.2 氧化铝夹杂物持续附着机理及颗粒壁面边界条件的确定
3.4.3 夹杂物颗粒轨迹与沉积行为
3.5 本章小结
第四章 水口堵塞条件下钢液流动与夹杂物沉积的模拟
4.1 研究思路
4.2 物理模型的建立与模拟条件
4.3 模拟结果与分析
4.3.1 壁面粗糙度对水口钢液流动及夹杂物沉积的影响
4.3.2 堵塞条件下钢液流动及夹杂物沉积结果
4.4 本章小结
第五章 不同工艺、参数条件下水口钢液流动与夹杂物沉积的模拟
5.1 研究思路
5.2 模拟条件的选取与模拟方法
5.2.1 模拟条件的选取
5.2.2 模拟方法
5.3 模拟结果与分析
5.3.1 夹杂物颗粒粒径对夹杂物沉积的影响
5.3.2 夹杂物颗粒浓度对夹杂物沉积的影响
5.3.3 拉速对水口钢液流动及夹杂物沉积的影响
5.3.4 氩气流量对水口钢液流动及夹杂物沉积的影响
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3847683
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3847683.html