钢包长水口对小气泡形成及中间包内钢液流动特性的影响

发布时间：2022-02-18 09:28

　　随着对钢材质量要求的不断提高,钢液中非金属夹杂物需要控制在极低水平。利用钢包长水口内湍急的钢流将吹入的氩气打碎成小气泡,并使其弥散分布于中间包内,是去除钢液中微小夹杂物的一种很值得研究的方法。目前,冶金领域对钢包长水口内小气泡的形成机理尚不清晰,且通过水模实验得出的控制钢包长水口内小气泡形成的最佳操作参数为很小吹气量和小孔径,这就导致了在中间包内虽然能得到小气泡,但形成的气泡数量少,达不到较好的去除微小夹杂物的目的。因此,深入研究钢包长水口内小气泡的形成过程,对中间包小气泡精炼技术的实现具有重要的理论意义和应用价值。本文通过借鉴化工领域对湍流液体中小气泡形成机理的研究,并将其用于分析钢包长水口内小气泡的形成机理。在此基础上,设计了一种新型钢包长水口。通过物理模拟并辅以数值模拟的方法,采用对比的方式,比较了使用新型钢包长水口和传统直通型钢包长水口对小气泡的形成及中间包内钢液流动特性的影响。通过分析钢包长水口内小气泡的形成机理发现:为了使长水口内氩气泡破碎,在中间包内形成弥散分布的小气泡,应该增大长水口内气泡破碎程度,减少气泡合并。气泡在长水口内的破碎需要满足两个条件:一是具有超过气泡破碎... 

【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 有害非金属夹杂物对钢材质量的影响
        1.1.1 夹杂物对钢材强度的影响
        1.1.2 夹杂物对钢材延伸率的影响
        1.1.3 夹杂物对钢材韧性的影响
        1.1.4 夹杂物对钢材疲劳性能的影响
        1.1.5 夹杂物对钢材抗腐蚀性能的影响
    1.2 钢液中夹杂物控制技术的发展
        1.2.1 钢液中夹杂物的来源
        1.2.2 钢液中夹杂物去除技术
    1.3 小气泡法去除钢液中夹杂物的研究现状
        1.3.1 气泡去除夹杂物的机理
        1.3.2 影响微小夹杂去除率的因素
        1.3.3 钢液中气泡产生研究现状
    1.4 钢包长水口内小气泡形成的研究现状
    1.5 课题的研究背景和研究内容
2 小气泡形成机理探讨及新型长水口的设计
    2.1 概述
    2.2 钢包长水口内小气泡形成机理
        2.2.1 钢包长水口吹气孔处最初气泡形成机理
        2.2.2 钢包长水口内湍流液体中气泡的破碎与合并机理
    2.3 新型钢包长水口的设计
        2.3.1 设计原则
        2.3.2 设计参数的确定
    2.4 本章小结
3 物理模型及数学模型的建立
    3.1 物理模型的建立
        3.1.1 物理模拟实验原理
        3.1.2 中间包内钢液流动物理模拟的数据处理方法
        3.1.3 物理模拟实验方案
    3.2 数学模型的建立
        3.2.1 基本假设
        3.2.2 基本方程
        3.2.3 边界条件
    3.3 本章小结
4 物理模拟实验结果与讨论
    4.1 概述
    4.2 不同钢包长水口内小气泡的形成
        4.2.1 新型钢包长水口内小气泡形成
        4.2.2 不同钢包长水口对中间包内气泡的分散能力
    4.3 不同钢包长水口对中间包内钢液流动特性的影响研究
    4.4 流场显示
        4.4.1 新型钢包长水口出口处流场
        4.4.2 直通型钢包长水口出口处流场
    4.5 本章小结
5 数值模拟结果与讨论
    5.1 数学模型准确性验证
    5.2 新型钢包长水口内流场基本特征
    5.3 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]气泡去除夹杂物的机理[J]. 倪冰,罗志国,狄瞻霞,邹宗树.  钢铁研究学报. 2010(05)
[2]钢包保护套管中弥散微小气泡的生成机理[J]. 唐复平,刘建华,包燕平,杨天钧.  北京科技大学学报. 2004(01)
[3]方坯连铸长水口-吹氩无氧化浇铸技术[J]. 陈登福,曾丁丁,任常富,毕建明,张正祥,温德智,罗敏,张荣,周刚.  特殊钢. 2004(01)
[4]Behaviors of fine bubbles in the shroud nozzle of ladle and tundish[J]. Yanping Boo, Jianhua Liu, and Baomei XuMetallurgical Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.  Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2003(04)
[5]湍流控制装置的结构对中间包流体流动特性的影响[J]. 钟良才,张立,黄耀文,杨时标,朱英雄,姜茂发.  钢铁研究学报. 2002(04)
[6]扩容中间包冶金效果的研究[J]. 吴永生,喻承欢,骆忠汉,邱同榜,刘忠明.  炼钢. 2001(01)
[7]高速板坯连铸的钢水净化技术及效果[J]. 李扬洲,张大德,赵克文,李茂林,蔡开科,董履仁.  钢铁. 2000(08)
[8]连铸用耐火材料的现状及其今后发展趋向[J]. 魏同,桂明玺.  国外耐火材料. 1999(11)
[9]中间包塞棒吹氩技术的应用[J]. 曾建华,礼重超,陈天明,张国才,李茂林,黄基红,黎光正,王地君.  钢铁钒钛. 1999(02)
[10]中间罐内去除夹杂物的理论与实践（1）[J]. 周智青,孙兆宽,陈超,董履仁,孙利顺.  连铸. 1999(02)



本文编号：3630586