钢液连铸3流T型中间包结构优化研究

发布时间：2023-04-07 02:09

　　本文通过物理模拟和数学模拟对三流T型连铸中间包流体流动行为进行了研究,得出了最佳的中间包结构。根据相似原理,在实验室以相似比为1：2.5建立了中间包模型,进行水模拟试验。依据连续性方程、动量方程、能量方程、湍动能方程及湍动能耗散率方程建立数学模型,利用FLUENT软件对原方案和水模拟优化方案的流场、温度场及夹杂物上浮去除情况进行了模拟计算。在原方案中间包结构下,流体流动不合理。流体流动的峰值浓度时间较短,活塞流体积分率小。中间包内存在较大的死区,其体积分数超过30%,使中间包的有效容积减少近三分之一,不利于钢液中夹杂物的碰撞长大及上浮去除。同时流体冲刷包壁严重。针对原方案控流装置不合理的情况,重新设计了不同形状和尺寸的湍流控制器及导流隔墙。经过测定不同方案中间包流体流动特性,发现采用方形湍流控制器效果较好。导流隔墙的导流孔角度改变后,流体流动轨迹发生了改变,有效避免了流体直接冲击中间包前侧墙,同时也使流体产生了向熔池表面的流动趋势。采用6#方案,中间包死区体积分数分别减小到15.4%和16.6%,较原方案分别减少了49.2%、49.8%。经过对原方案和6#、14#两种水模拟优化方案进行...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 连铸技术发展概况
    1.2 本课题研究的目的和意义
    1.3 本课题的研究内容
第2章 文献综述
    2.1 中间包冶金学概述
        2.1.1 中间包的作用
        2.1.2 中间包冶金
    2.2 中间包控流技术
        2.2.1 中间包采用湍流控制器
        2.2.2 中间包采用堰、坝和导流隔墙
        2.2.3 大容量中间包
    2.3 中间包去除夹杂物研究
        2.3.1 连铸坯中夹杂物的分类和主要来源
        2.3.2 中间包内钢液中夹杂物的运动行为
    2.4 模拟软件介绍
        2.4.1 FLUENT程序的用途
        2.4.2 用FLUENT程序求解问题的步骤
        2.4.3 FLUENT程序边界条件介绍
第3章 中间包钢液流动物理模拟
    3.1 物理模拟理论与方法
        3.1.1 实验原理
        3.1.2 实验方法
        3.1.3 中间包停留时间分布曲线各项指标的计算
    3.2 实验设备
    3.3 实验模型的建立及参数的确定
    3.4 试验方案
    3.5 试验结果及分析
        3.5.1 原方案中间包结构
        3.5.2 湍流控制器优化
        3.5.3 挡墙及导流孔优化
    3.6 本章小结
第4章 中间包钢液流动数学模拟
    4.1 基本假设
    4.2 基本方程
    4.3 边界条件
    4.4 原方案和两种优化方案流场数学模拟结果及分析
    4.5 原方案和两种优化方案温度场数学模拟结果及分析
    4.6 原方案和两种优化方案夹杂物运动轨迹及上浮去除率
        4.6.1 夹杂物运动轨迹
        4.6.2 夹杂物上浮去除率
    4.7 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
论文包含图表、公式及参考文献



本文编号：3784874