双辊薄带连铸关键技术开发的研究
发布时间：2022-01-05 07:28
双辊薄带连铸作为适应钢铁工业低能耗、短流程、高效率、低成本发展的一项前沿技术正在受到全世界钢铁界的广泛关注,目前大规模工业化应用主要面临着薄带质量差和质量不稳定等问题。其中,特别是铸轧过程中大包钢液温降情况、熔池内的流动特征与温度分布情况及侧封效果等,是影响铸轧产品质量的关键因素。因此,本研究结合薄带连铸技术现状与存在问题,以80t薄带连铸用钢包和带宽为1000 mm、辊径为600 mm的双辊薄带连铸机为研究对象,利用数值模拟和物理模拟研究了钢包内钢液的温降机理和不同保温措施对包内钢液温降的影响；布流系统与工艺参数对铸轧熔池流体流动特征及温度场的影响,并在此基础上研究了侧封板结构、导热系数以及预热温度对侧封板的温度和热应力分布影响,并确定该铸轧机生产的关键技术参数。研究结果表明：（1）80 t普通钢包通过渣层、包壁以及包底的热量损失分别为127.04,211.32和36.95kW,钢液的温降速率达1.1 K.min-1,整个浇次钢液温降高达65 K以上,浇注前后期钢液过热度差别过大,不利于产品质量的均匀性,因此难以满足薄带连铸生产要求。在钢渣表面添加40 mm厚的保温覆盖剂（k=0.0...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１钢包结构简图和王维模型图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌａｄｌｅ??
中的伪扩散和提高模拟的准确性，对Ｈ维计算区域进行分区划分网格，采用全六面体非??结构网格。钢包高度方向为ｙ轴，横截面为Ｘ－Ｚ平面。坐标原点为钢包内底部中也位置。??计算区域网格如图２．２所示，共计５０６，６０３个网格。??麵??图２．２计算区域的网格划分??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ?ｍ巧ｈ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏ打?ｄｏｍａｉｎ??２．２．２．２边界条件??依据钢包的实际工作情况及传热特点，其边界可分为内部边界与外部边界。由于上??一节已假设出钢后钢液温度分布均匀且为定值，则钢液与钢包内壁、覆盖渣层与钢包内??壁、钢液与渣层的内部接触选界可按第一类谊界条件进行处理。钢包外壁和渣层外表面??与周围空气传热有对流传热和福射传热两种，本文将其折算成综合换热系数进行计算。??则综合换热系数为Ａ按下式求解；??Ｃ－ｉＧｒ－ＰｒＸ．ｋ?ｃｏ－ｃＡ｛Ｔｊｍ）＇－｛Ｔｊｍｆ??ａｓ三恤―—－ｄ—＋?打??料??式中：ａｃ为对流换热系数；为福射换热系数；Ｗｕ为努塞尔数；Ａ为空气的导热系数，??－２５－??
?１５??时间，ｍｉｎ??图２．９钢包内不同位置处温度随静置时间的变化??Ｆ＂ｉｇ．?２．９?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?化ｅ?ｍｏｌ化ｎ?Ｓ化ｅｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｉ＊ｅｎｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｗｉ化?ｋｅｅｐｉｎｇ?ｔｉｍｅ??图２．９为钢包内不同位置处温度随时间变化情况，其中Ａｉ至Ａ３为钢包轴线方向上??的Ｈ个等分点，Ｂ，至Ｂ３为钢包半径民的１／２处垂直方向的Ｈ个等分点，Ｃ｜至Ｃ３为靠近??钢包内壁处垂直方向的Ｈ个等分点。由图可Ｗ看出，随着待斑时间的延长，钢包中垂直??方向上不同位置（中也、１／２民和靠近侧壁）处，钢液温度不断下降，但在不同区域，下降??的速度不一样。在靠近渣层和包壁部位的Ｃ３与靠近包壁和包底部位的Ｃｌ湿降较大，在??整个待紹过程中平均温降约为３４．５?Ｋ；在靠近渣层和包衬部位（Ａｉ、Ａ３、Ｂｉ、Ｂ３和Ｃ２）??的温降次之，在待德过程中平均温降约为１４．６?Ｋ；在钢包中必部位（Ａ２、Ｂ２）的钢液温度??在等待掩注过程中下降较小，在待紹过程中溫降约为３．４?Ｋ。这是由于在Ｃ３和Ｃｉ部位??除了包壁散热外
【参考文献】：
期刊论文
[1]2010年中国钢铁工业生产经营情况概述[J]. 陈国康. 冶金管理. 2011(03)
[2]钢包复合结构体工作层参数对其温度场的影响研究[J]. 蒋国璋,郭志清,李公法,孔建益,郭国红,陶晓林,何婷婷,陈世杰. 现代制造工程. 2010(12)
[3]钢包包壁内衬膨胀缝对钢包应力的影响仿真研究[J]. 蒋国璋,郭志清,李公法,孔建益,陶晓林,郭国红. 现代制造工程. 2010(10)
[4]八流T形连铸中间包钢水停留时间分布特征研究[J]. 陈远清,王学兵,仇圣桃,彭世恒. 钢铁钒钛. 2009(01)
[5]双辊薄带连铸熔池内钢液流动的混合行为[J]. 张捷宇,王波,周国治,樊俊飞,任三兵,赵顺利. 上海大学学报(自然科学版). 2008(05)
[6]薄带连铸侧封技术的研究现状及发展趋势[J]. 刘鹏举,赵斌元,田守信,姚金甫. 耐火材料. 2008(04)
[7]近终形连铸技术的最新进展[J]. 潘秀兰,李震,王艳红,梁慧智. 冶金信息导刊. 2007(02)
[8]金属薄带双辊连铸复合式电磁侧封的物理模拟[J]. 李伟轩,邓康,李启胜,雷作胜,任忠鸣. 中国有色金属学报. 2006(12)
[9]Numerical and physical simulation of a twin-roll strip caster[J]. Bo Wang1,2), Jieyu Zhang3), Yin Zhang1), Youduo He1), Junfei Fan4), Yuan Fang4), and Shengli An1,2)1) Material and Metallurgical School, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China 2) Metallurgical and Ecological Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China 4) Research Institute, Baosteel, Shanghai 201900, China. Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2006(05)
[10]双辊薄带连铸布流系统的模拟优化研究[J]. 王波,张捷宇,张胤,贺友多,樊俊飞,方园,安胜利. 铸造技术. 2006(07)
本文编号：3570014
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１钢包结构简图和王维模型图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌａｄｌｅ??
中的伪扩散和提高模拟的准确性，对Ｈ维计算区域进行分区划分网格，采用全六面体非??结构网格。钢包高度方向为ｙ轴，横截面为Ｘ－Ｚ平面。坐标原点为钢包内底部中也位置。??计算区域网格如图２．２所示，共计５０６，６０３个网格。??麵??图２．２计算区域的网格划分??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ?ｍ巧ｈ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏ打?ｄｏｍａｉｎ??２．２．２．２边界条件??依据钢包的实际工作情况及传热特点，其边界可分为内部边界与外部边界。由于上??一节已假设出钢后钢液温度分布均匀且为定值，则钢液与钢包内壁、覆盖渣层与钢包内??壁、钢液与渣层的内部接触选界可按第一类谊界条件进行处理。钢包外壁和渣层外表面??与周围空气传热有对流传热和福射传热两种，本文将其折算成综合换热系数进行计算。??则综合换热系数为Ａ按下式求解；??Ｃ－ｉＧｒ－ＰｒＸ．ｋ?ｃｏ－ｃＡ｛Ｔｊｍ）＇－｛Ｔｊｍｆ??ａｓ三恤―—－ｄ—＋?打??料??式中：ａｃ为对流换热系数；为福射换热系数；Ｗｕ为努塞尔数；Ａ为空气的导热系数，??－２５－??
?１５??时间，ｍｉｎ??图２．９钢包内不同位置处温度随静置时间的变化??Ｆ＂ｉｇ．?２．９?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?化ｅ?ｍｏｌ化ｎ?Ｓ化ｅｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｉ＊ｅｎｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｗｉ化?ｋｅｅｐｉｎｇ?ｔｉｍｅ??图２．９为钢包内不同位置处温度随时间变化情况，其中Ａｉ至Ａ３为钢包轴线方向上??的Ｈ个等分点，Ｂ，至Ｂ３为钢包半径民的１／２处垂直方向的Ｈ个等分点，Ｃ｜至Ｃ３为靠近??钢包内壁处垂直方向的Ｈ个等分点。由图可Ｗ看出，随着待斑时间的延长，钢包中垂直??方向上不同位置（中也、１／２民和靠近侧壁）处，钢液温度不断下降，但在不同区域，下降??的速度不一样。在靠近渣层和包壁部位的Ｃ３与靠近包壁和包底部位的Ｃｌ湿降较大，在??整个待紹过程中平均温降约为３４．５?Ｋ；在靠近渣层和包衬部位（Ａｉ、Ａ３、Ｂｉ、Ｂ３和Ｃ２）??的温降次之，在待德过程中平均温降约为１４．６?Ｋ；在钢包中必部位（Ａ２、Ｂ２）的钢液温度??在等待掩注过程中下降较小，在待紹过程中溫降约为３．４?Ｋ。这是由于在Ｃ３和Ｃｉ部位??除了包壁散热外
【参考文献】：
期刊论文
[1]2010年中国钢铁工业生产经营情况概述[J]. 陈国康. 冶金管理. 2011(03)
[2]钢包复合结构体工作层参数对其温度场的影响研究[J]. 蒋国璋,郭志清,李公法,孔建益,郭国红,陶晓林,何婷婷,陈世杰. 现代制造工程. 2010(12)
[3]钢包包壁内衬膨胀缝对钢包应力的影响仿真研究[J]. 蒋国璋,郭志清,李公法,孔建益,陶晓林,郭国红. 现代制造工程. 2010(10)
[4]八流T形连铸中间包钢水停留时间分布特征研究[J]. 陈远清,王学兵,仇圣桃,彭世恒. 钢铁钒钛. 2009(01)
[5]双辊薄带连铸熔池内钢液流动的混合行为[J]. 张捷宇,王波,周国治,樊俊飞,任三兵,赵顺利. 上海大学学报(自然科学版). 2008(05)
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[7]近终形连铸技术的最新进展[J]. 潘秀兰,李震,王艳红,梁慧智. 冶金信息导刊. 2007(02)
[8]金属薄带双辊连铸复合式电磁侧封的物理模拟[J]. 李伟轩,邓康,李启胜,雷作胜,任忠鸣. 中国有色金属学报. 2006(12)
[9]Numerical and physical simulation of a twin-roll strip caster[J]. Bo Wang1,2), Jieyu Zhang3), Yin Zhang1), Youduo He1), Junfei Fan4), Yuan Fang4), and Shengli An1,2)1) Material and Metallurgical School, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China 2) Metallurgical and Ecological Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China 4) Research Institute, Baosteel, Shanghai 201900, China. Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2006(05)
[10]双辊薄带连铸布流系统的模拟优化研究[J]. 王波,张捷宇,张胤,贺友多,樊俊飞,方园,安胜利. 铸造技术. 2006(07)
本文编号：3570014
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