板坯结晶器内流场的物理模拟及分析VIP免费

第31卷第4期2010年10月钢�铁�钒�钛IRONSTEELVANADIUMTITANIUMVo.l31,No.4October2010板坯结晶器内流场的物理模拟及分析党爱国1,2,任子平1,陈远清2,彭世恒2,刘�坤1(1�辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114044;2�钢铁研究总院中达连铸技术国家工程研究中心,北京100081)摘�要:以涟钢板坯结晶器为原型,进行水力学模型试验,通过调节拉速、水口浸入深度,研究了结晶器的流场形态、液面波动情况和流场冲击深度。试验选出适合涟钢板坯连铸机每个断面的最佳工艺参数,为进一步提高产品质量、优化结晶器流场以及降低成本提供了依据。关键词:板坯连铸;结晶器;流场;液面波动;物理模拟中图分类号:TF777��文献标识码:A��文章编号:1004-7638(2010)04-0080-06PhysicalSimulationandAnalysisofFlowFieldoftheSlabMoldDangAiguo1,2,RenZiping1,ChenYuanqing2,PengShiheng2,LiuKun1(1.SchoolofMaterialandMetallurgy,UniversityofScienceandTechnologyLiaoning,Anshan114044,Liaoning,China;2.NationalEngineeringResearchCenterofContinuousCastingTechnology,CentralIronandSteelReaserchInstitute,Beijing100081,China)Abstract:WiththeslabmouldofLianyuanIronandSteelCopany(LISC)asaprototype,thehydraulicmodelexperimentiscarriedou.tThroughadjustingthecastingspeedandnozzleimmersiondepth,theflowform,Liquidsurfacewaveandflowfieldimpactdeptharestudied.thebestparametersofslabcasterforeachsectionthroughthistestaredeterminated,whichprovideabasisforfurtherimprovingtheprod-uctquality,theoptimizationofmouldflowfieldandreducingcos.tKeywords:slabcontinuouscasting;mould;flowfield;liquidsurfacefluctuations;physicalsimulation0�引言��结晶器是连铸过程的主体设备之一,在连铸过程中起着重要作用。作为控制钢水洁净度的最后环节,结晶器内的钢液流动行为不仅对夹杂物的分离去除、保护渣的卷入影响很大;而且对初生凝固坯壳的均匀形成,防止注流冲刷局部凝固壳而造成拉漏或产生铸坯表面裂纹有重要影响。笔者针对涟钢210转炉炼钢厂板坯连铸机,采用物理模拟方法研究了现行工艺和设备条件下结晶器内的传输行为,对结晶器内的流动状态(包括速度场、液面波动、冲击深度等)、温度场进行综合分析。通过物理模拟研究得出水口插入深度、拉速、结晶器宽度以及通气量对结晶器液面波动和流场冲击深度的影响,以达到结晶器流场优化的目的。1�研究方法1.1�试验装置及方法结晶器的水模试验装置如图1所示,主要由水路系统和数据采集系统组成。��收稿日期:2010-08-02基金项目:十一五国家重点科技支撑计划项目(2006BAE03A04-2-4)。作者简介:党爱国(1984-),男,甘肃民乐人,在读硕士研究生,主要从事连铸质量预报模型研究。图1�结晶器模拟试验装置Fig.1�Chartofmoldsimulationexperimentdevice��试验采用�中间包-浸入式水口-结晶器-水泵-流量计-中间包�的闭环水路系统,流量计和塞棒用来调节拉速和控制液面。数据采集采用中国水利科学院研制的DJ800型水工采集处理系统,试验所采用的工艺参数如表1所示。表1�试验选用的工艺参数Table1�Processparametersintheexperiment拉速/(m�min-1)水口浸入深度/mm结晶器宽度/mm0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3110、130、1501250、1550、18501.2�物理模型的建立及方法钢液在结晶器内运动时受到了惯性力、重力、粘性力和表面张力的作用。包含这些力的相似准数有:雷诺准数(Re)、弗鲁德准数(Fr)和韦伯准数(We)。对连铸结晶器来说,在注流的动量和重力作用下,在结晶器内大部分区域处于湍流状态,粘性力的影响可以忽略,所以流体主要是惯性力和重力的作用,须满足Fr准数相等。即:(Fr)m=(Fr)P(m-原型,p-模型,以下相同)则:��(u2gl)m=(u2gl)p(1)试验用水作模化介质,根据实验室条件,建立1�2的缩小物理模型,模型用有机玻璃制成,结构如图1所示,考虑到水箱出水口对结晶器出口流体的影响,结晶器模型在满足相似比的基础上延长了一倍多。根据式(1)和长度相似比�1=lmlp=0.5,可以推导出速度相似比、时间相似比和流量相似比如式(2)~式(4)所示。速度相似比:�u=...