FTSC薄板坯连铸浸入式水口结构研究与优化

论文摘要

薄板坯连铸过程中,结晶器内钢液的流动情况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。因此,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。水口的参数直接影响着结晶器内钢液的流场和温度场,也就影响着连铸的效率和连铸坯的质量。因此,对浸入式水口有关工艺参数进行研究意义重大。将数值模拟技术应用于连铸结晶器内钢液的流动和传热过程的研究是目前该学科发展的前沿领域。本文以唐山钢铁集团有限公司第一炼钢厂FTSC薄板坯连铸机为背景,利用商业模拟软件FLUENT,根据热轧薄板厂目前连铸操作的工艺参数,采用κ-ε湍流模型建立数学模型,模拟了FTSC薄板坯连铸结晶器内钢液流场和温度场分布情况,系统地研究了水口结构、水口上出口倾角、拉速、浸入深度对结晶器内流场和温度场的影响,为水口优化提供理论依据。得出以下主要结论:通过对比分析几种不同水口结构对结晶器内流场及温度场影响规律,最终确定采用五孔水口结构,水口上出口倾角取15°为最佳水口结构方案。在现有的工艺参数条件基础上,改变操作工艺参数,在不同拉坯速度和浸入深度情况下,对结晶器内流场和温度场分布情况进行优化选择,确定了拉坯速度在5m/min左右,浸入深度在160～175mm为适合唐钢FTSC连铸结晶器现场操作的工艺参数。通过对数值模拟计算结果进行分析,认为选择五孔水口代替唐山钢铁公司FTSC薄板坯连铸结晶器现有的四孔水口的方案可行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 薄板坯连铸连轧技术简介
• 1.1.1 薄板坯连铸连轧技术的特点
• 1.1.2 薄板坯连铸连轧技术的优点
• 1.2 我国薄板坯连铸连轧技术的发展
• 1.3 唐钢薄板坯连铸连轧工艺的特点
• 1.4 连铸用结晶器
• 1.4.1 结晶器在连铸生产过程中的地位和作用
• 1.4.2 结晶器内钢水流动的基本特征
• 1.4.3 结晶器内钢液流场的考察指标
• 1.4.4 结晶器内流场的影响因素
• 1.5 数值模拟在连铸中的应用
• 1.5.1 计算流体力学简介
• 1.5.2 数值模拟在连铸中的应用
• 1.5.3 数值模拟在薄板坯连铸中的应用
• 2 FTSC 结晶器内钢液流动与传热的数值模拟
• 2.1 研究内容与研究方案
• 2.1.1 研究内容
• 2.1.2 研究方案
• 2.2 FTSC 薄板坯连铸结晶器流场和温度场模拟计算
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 基本假设
• 2.2.3 模拟参数
• 2.2.4 边界条件
• 2.2.5 模型的制作及网格划分
• 3 结果分析及讨论
• 3.1 数学模型的验证
• 3.2 水口结构对流场及温度场的影响
• 3.2.1 唐钢现用水口结构对结晶器内流场及温度场的影响
• 3.2.2 水口结构形状的优化
• 3.2.3 五孔水口上出口倾角的优化选择
• 3.2.4 五孔水口结构参数的确定
• 3.3 操作工艺参数的优化选择
• 3.3.1 拉坯速度的优化选择
• 3.3.2 浸入深度的优化选择
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集