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五流小方坯中间包的结构优化研究

作　者: 张体广
导　师: 陈敏
学　校: 东北大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 小方坯连铸中间包结构优化数值模拟水模
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 91次
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内容摘要

随着连铸技术的不断发展,对连铸钢的清洁度和铸坯质量的要求也越来越高。中间包内钢液的流动状态,对延长钢液在中间包内的停留时间,均匀钢液温度及夹杂物的上浮去除有重要的作用,并直接影响着连铸坯的质量。因此,对中间包内钢液的流场进行研究和分析,保证钢液流动状态的合理性具有相当重要的理论和实际意义。本文以某钢厂五流梯形中间包为研究对象,运用数学模拟和物理模拟的方法,对中间包内控流装置进行了研究,并优化了梯形中间包的控流装置。根据相似理论,结合原型中间包的几何形状和尺寸,在实验室中以1：4的几何相似比建立了中间包的模型,测定中间包流体流动停留时间分布曲线,得到不同结构的中间包的流体流动特性。实验结果表明,原型中间包结构不合理,中间包内钢液速度分布不均匀,冲击区流动速度较大,存在湍流,容易发生卷渣和钢液的二次氧化,而两端区域流动速度相对较小,存在较大的死区；3流、4流和5流之间的RTD曲线很不一致,流体流动特性存在很大差异。各流间的响应时间及平均停留时间等差别加较大,3流和4流响应时间及平均停留时间短,活塞体积分率小,死区体积分率高,并且存在短路流。采用方案Ⅳ后,能够使钢液在各流间分配趋于合理,流体的流动特性比较一致,钢水停留时间增加,死区体积减小。拉速为2.2m/min时,3流和4流的响应时间,分别提高了4.5倍和2.3倍,峰值时间分别提高了3.6倍和1.4倍,活塞流体积分别增加了6.4倍和3.4倍,死区体积分别降低了38%和38.3%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-15
  1.1 连续铸钢技术的发展概况  11-12
    1.1.1 国外连铸技术的发展  11-12
    1.1.2 国内连铸技术的发展  12
  1.2 本研究的目的、内容及意义  12-15
第二章文献综述  15-25
  2.1 中间包冶金技术  15-18
    2.1.1 中间包冶金的发展  15-16
    2.1.2 中间包冶金技术  16-18
  2.2 中间包冶金过程的研究方法  18-25
    2.2.1 钢水流动的数学模拟  18-20
    2.2.2 钢水流动的物理模拟  20-25
第三章中间包内结构优化的数学模拟  25-39
  3.1 FLUENT软件的介绍  25-30
    3.1.1 FLUENT软件的基本组成  25-26
    3.1.2 FLUENT程序的用途  26-27
    3.1.3 用FLUENT程序求解问题的步骤  27
    3.1.4 FLUENT程序边界条件介绍  27-30
  3.2 流场计算的基本理论  30-32
    3.2.1 有限体积法  30-31
    3.2.2 数学模拟的基本方程  31-32
  3.3 中间包内结构优化的数学模拟  32-34
    3.3.1 边界条件的确定  32-33
    3.3.2 计算区域及网格划分  33-34
  3.4 计算结果与分析  34-38
    3.4.1 中间包内无控流装置的计算结果  34-36
    3.4.2 中间包内有湍流控制器、导流墙及坝组合的计算结果  36-38
  3.5 小结  38-39
第四章中间包内结构优化的物理模拟  39-55
  4.1 实验装置  39
  4.2 实验方法  39-43
    4.2.1 平均停留时间的测定  39-41
    4.2.2 中间包内三种流动体积的计算  41
    4.2.3 中间包内流体流动各体积分率的计算  41-43
  4.3 实验方案  43
  4.4 实验结果与讨论  43-54
    4.4.1 原型中间包实验结果与讨论  43-46
    4.4.2 其它方案实验结果与讨论  46-53
    4.4.3 中间包内起旋高度  53-54
  4.5 小结  54-55
第五章结论  55-57
参考文献  57-61
致谢  61

五流小方坯中间包的结构优化研究

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