寬厚板坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場和液面波動的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來,隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展和人們對高品質(zhì)鋼材需求的日益提高。結(jié)晶器作為連鑄機(jī)的“心臟”,同時也是凈化鋼水的最后一個環(huán)節(jié),受到人們越來越多的關(guān)注。隨著我國造船、核能、國防、重大裝備和大型設(shè)備制造等行業(yè)的飛速發(fā)展,使得寬厚板坯的需求與日俱增。在寬厚板坯生產(chǎn)中,鋼液流場特性不但與夾雜物的上浮和保護(hù)渣的卷入有關(guān),還與鑄坯的表面缺陷及偏析緊密相連。因此研究和優(yōu)化結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場對提高鑄坯質(zhì)量和高效生產(chǎn)具有重要意義。
　　由于連鑄過程涉及到高

2、溫和復(fù)雜的多相反應(yīng),目前仍沒有進(jìn)行精確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試,因此利用數(shù)值模擬方法已成為研究結(jié)晶器流場的重要手段。本文以寬厚板坯連鑄結(jié)晶器(斷面2300mm×250mm)為研究對象,運(yùn)用FLUENT商業(yè)軟件,采用k-e湍流模型和VOF模型耦合計算,對結(jié)晶器流場和液面波動進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。重點(diǎn)研究拉坯速度、浸入式水口深度、側(cè)孔傾角等參數(shù)對結(jié)晶器流場和液面波動的影響。結(jié)果如下:
　　(1)鋼液流場的基本特征為:鋼液從水口側(cè)孔沖出,流速較大,

3、沖擊到窄面后分為上下兩個流股,形成上回流區(qū)和下回流區(qū)。
　　(2)三維VOF法模擬自由液面能準(zhǔn)確的反映其波動情況。鋼液開始澆注時為非穩(wěn)定過程,液面波動不規(guī)律,幅度較大。經(jīng)過十幾秒后,液面沒有明顯的波動變化,可認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定澆注。
　　(3)隨著拉速的增大,鋼液的流速增大,液面波動幅度增加;隨著水口浸入深度和水口側(cè)孔傾角下傾增加時,液面速度減小,使得液面波動減小,降低了卷渣的可能性;但同時增大了向下流股的沖擊深度,沖擊點(diǎn)的位置下