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浸入式水口内旋流导向装置的实验研究

作　者: 朱志强
导　师: 于学斌；刘振清
学　校: 武汉科技大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 结晶器 浸入式水口 旋流导向装置 水模型
分类号: TF341
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本研究通过水模拟手段,开发出一种新型浸入式水口,即在该水口内安装一种新型控流装置,当钢液流经该水口时,使自身的流动动能得以充分利用,从而改善结晶器内钢水的流动状态。水模型的研究结果表明:1)原始条件下,水口内底为凸底型,浸入式水口内无旋流导向装置时,结晶器内弯月面波高、液面总体波高及流股对结晶器窄边的冲击均较大,分别为0.15cm、0.119cm及0.202kpa。结晶器内左右出流股不对称,液面出现漩涡卷渣。2)根据正交设计进行的实验结果看,当水口内底为凸底时,浸入式水口的插入深度对弯月面波高、液面总体波高以及流股对窄边的最大冲击压力的影响都是极为明显的。一般说来,插入深度越大,上述三个值就越低。此外,旋流导向装置的旋转角度、长度、安装高度和安装角度也对这三个值有影响,旋流导向装置的旋向和旋流导向装置的厚度对这三个值影响不大。3)水口内底的结构对结晶器内流体流动有较大影响。其它条件相同时,三种水口内底中,凸底的最大冲击压力值最大,液面波动最小;凹底的最大冲击压力最小,液面波动最大;平底的最大冲击压力和液面波动值居中。4)实验优选出了凹底型水口,以及旋流导向装置B的结构参数及工艺参数,分别为:α=α4,L=1.875,H=0,d=d3,δ=δ2,左旋,β=0°。与原始条件下浇注的实验结果相比,窄边所受的最大冲击压力能降低45.5%,弯月面波高降低35.3%,液面总体波高降低33.3%,冲击深度下降22.7%。

全文目录


摘 要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-27
  1.1 结晶器内钢液流动行为与铸坯质量  8-11
    1.1.1 防止保护渣的卷入  8-9
    1.1.2 控制合理的结晶器液面波动  9-11
    1.1.3 防止坯壳不均匀生长  11
    1.1.4 降低钢液中的夹杂和气泡  11
    1.1.5 促进液相穴夹杂上浮与排出  11
  1.2 浸入式水口简介  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-13
  1.4 结晶器内钢液流动模拟方法  13-16
    1.4.1 结晶器内钢液流动的物理模拟  14-15
    1.4.2 结晶器内钢液流动的数值模拟  15-16
  1.5 结晶器内流场的主要影响因素  16-26
    1.5.1 水口侧孔倾角对结晶器流场的影响  16-18
    1.5.2 出口面积比S 对结晶器流场的影响  18-19
    1.5.3 浸入式水口下部形状对结晶器流场的影响  19-22
    1.5.4 水口浸入深度对结晶器流场的影响  22-23
    1.5.5 浸入式水口的对中  23-25
    1.5.6 拉速对结晶器流场的影响  25
    1.5.7 结晶器宽度的影响  25-26
  1.6 课题的选题背景及研究意义  26-27
第二章 水模拟实验研究  27-35
  2.1 模型参数的确定  27-28
    2.1.1 几何相似  27
    2.1.2 动力相似  27-28
  2.2 水力学模型的建立  28-30
    2.2.1 实验模型及旋流导向装置的制作  28-29
    2.2.2 实验系统及测量观察装置  29-30
  2.3 实验指标  30
  2.4 实验方案  30-33
  2.5 实验方法  33-35
    2.5.1 染色体实验  33-34
    2.5.2 表面卷渣实验  34
    2.5.3 液面波高及SEN出流股对窄边冲击压力的测量  34-35
第三章 实验结果及讨论  35-52
  3.1 原始条件下的流场特征  35
  3.2 对采用凸底型水口的正交实验的分析  35-46
    3.2.1 结晶器窄边受到的冲击压力的分析  35-38
    3.2.2 由染色体实验结果分析冲击深度  38-39
    3.2.3 弯月面附近液面平均波高的分析  39-42
    3.2.4 液面总体平均波高的分析  42-43
    3.2.5 对液面漩涡卷渣的分析  43-45
    3.2.6 正交实验的优选结果及分析  45-46
  3.3 改变水口内底的影响  46-49
    3.3.1 实验结果  46-47
    3.3.2 水口内底为凸底时加入旋流导向装置前后的比较  47
    3.3.3 未安装旋流导向装置时，三种水口内底比较  47-48
    3.3.4 采用装有旋流导向装置的三种水口进行浇注结果的比较  48-49
  3.4 结晶器流场优化前后不同水口内底的偏流比较  49-50
    3.4.1 未安装旋流导向装置的比较  49
    3.4.2 安装旋流导向装置A 的比较  49
    3.4.3 安装旋流导向装置B 的比较  49-50
  3.5 优化结果的选取  50-52
第四章 全文总结  52-53
参考文献  53-56
附录：原始数据  56-63
读研期间工作业绩  63-64
致谢  64-65
中文详细摘要  65-70

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金机械、冶金生产自动化 > 炼钢机械与生产自动化 > 炼钢机械
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