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《連鑄板坯結晶器內鋼渣界面的波動行為和卷渣行為的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、連鑄板坯結晶器內鋼渣界面的波動行為和卷渣行為的研究摘要隨著高效連鑄的發(fā)展和吹氬工藝的廣泛應用，結晶器的冶金作用越來越重要。深入研究結晶器內鋼渣運動是促進連鑄工藝順行，改善鑄坯質量的關鍵因素。本文以太鋼板坯連鑄結晶器為研究對象，根據相似原理建立1:2的水模型，采用水力學物理模擬方法，研究了拉速、水口插入深度以及吹氣量對結晶器內液面波動、液渣分布、卷渣行為的影響規(guī)律。研究表明：拉速對結晶器內鋼渣界面流動行為影響很大，吹氣量對結晶器不同部位的鋼渣流動影響程度不同，在水口附近影響最大。在高拉速澆注時，結晶器內很容易出現剪切卷渣；在拉速不高而吹氣量比較大時，
2、吹氣卷渣是卷渣的主要方式。當卷入結晶器內的渣滴沖擊深度較淺時，會因浮力作用而慢慢上??；當渣滴的沖擊深度較深時，就會被流股沖擊到結晶器下部區(qū)域，最終形成鑄坯大型夾雜物或者導致卷渣漏鋼事故。關鍵詞板坯結晶器卷渣吹氣1文獻綜述1.1板坯連鑄技術概述連續(xù)鑄鋼技術的開發(fā)與應用是鋼鐵生產中繼氧氣轉爐之后又一次重大的技術革命，是目前冶金領域最活躍的一個分支，也是煉鋼領域內發(fā)展最快的技術之一。連鑄技術對世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展產生了巨大的推動力。目前連鑄生產快速發(fā)展已成為推動煉鋼和整個鋼鐵生產蓬勃發(fā)展的主要技術動力[1,2]。1.2結晶器冶金作用在連鑄過程中，由于鋼水不
3、純凈、二次氧化、夾雜上浮不充分，鑄坯本身的凝固特征，高溫鑄坯要經受冷卻、彎曲和拉矯等方面的熱應力和機械應力，使鑄坯存在一些缺陷。鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結晶器內的凝固過程，它是與結晶器內坯殼的形成、結晶器振動、保護渣性能、浸入式水口設計及鋼液面穩(wěn)定性等因素有關的，必須嚴格控制影響表面質量的各參數在合理的目標值內，以生產無缺陷的鑄坯，這也是熱送和直接軋制的前提條件。影響板坯質量及工藝順行的關鍵問題，大部分與鋼液在結晶器內的流動行為有著直接或間接的關系。高速連鑄會加劇鋼液流速和彎月面的流動，造成凝固殼的不穩(wěn)定，夾雜物難以上浮，更為嚴重的是，易將鋼
4、液面上的保護渣卷入到鋼水中，保護渣覆蓋不均勻，從而引起漏鋼事故和質量缺陷。因此，深入了解和控制結晶器內的鋼液流動行為是保證高效連鑄過程順行、提高連鑄坯質量的關鍵結晶器在連鑄生產過程中是高效率的傳熱器、凝固成型器、鋼水凈化器、鑄坯表面質量控制器，要求結晶器內鋼水流動不應把保護渣卷入鋼液內部，鋼流沖擊深度應利于夾雜物上浮和減小對凝固坯殼的沖刷作用，而結晶器流場對此有決定性的影響。1.3本文的研究內容和研究目的本文依據相似原理，針對太鋼機澆注板坯的質量問題和工藝順行問題，研究了不同工藝參數對結晶器內鋼液流動行為的影響，重點分析了結晶器內卷渣、液渣分布規(guī)律
5、。2結晶器鋼渣界面波動行為和卷渣行為的物理模擬實驗模型的建立主要是根據相似比，把實際的工況條件和裝置換算成實驗中的參數條件和模型，以確保整個實驗過程能真實的再現實際過程，從而為實際的操作提供指導。2.1實驗原理由物理模擬的基礎理論可以知道，對于結晶器內的鋼液流動行為的物理模擬，主要考慮幾何相似和動力相似，包括的相似準數有雷諾準數(Re)、弗魯德準數(Fr)。因為結晶器內的流場大部分區(qū)域處于紊流狀態(tài)，Re數大于第二臨界值，流體的湍流程度及速度分布不再受Re數的影響，主要考慮慣性力和重力的關系，即保證Fr準數的相似。下面是實驗流程圖2.1。圖2.1實驗
6、流程圖2.2實驗主要參數實驗所用的結晶器的數據如下：結晶器長800mm、寬110mm、高1500mm，用水和油分別模擬鋼水和保護渣層，水是循環(huán)水，用轉子流量計測量流速變化測吹氣量，結晶器為兩相分流的結晶器，在水的循環(huán)過程中當流量計的流量定下時，若結晶器液面保持不動即達到平衡。依據Frm=Frp(m-模型，p-原型，以下相同)，長度相似比λ=lm/lp=0.5，可以得到以下關系：（2.1）速度相似比：（2.2）時間相似比為：（2.3）令為流量比例因子，：則流量相似比為：（2.4）在己知結晶器斷面尺寸、實際流量或拉坯速度的情況下就可以得到實驗模型流量。
7、根據以上推導可以計算出模型實驗中需要的各種參數，原型與模型的參數對照見表2.1。表2.1結晶器原型與模型的參數對照表參數相似比原型模型原型模型原型模型原型模型拉速m/min0.711.130.81.411.01.691.21.971.4流量m3/h0．42549.5521.0662.1426.4174.4031.6286.6636.83插入深度mm0.5804013065180902.3單因素試驗方案為了分析拉速、插入深度、水口吹氣量對結晶器內鋼液流動、液渣均勻性的影響，實驗中設計了單因素分析法。單因素分析法就是在其它因素相同的條件下，只改變其中一
8、個因素，通過實驗結果就可以分析出該因素對各個實驗指標的影響趨勢。①插入深度、塞棒吹氣量和水口吹氣量恒定，選擇了四種不同的拉
