資源描述：
《板坯連鑄結晶器內(nèi)鋼渣界面行為的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、板坯連鑄結晶器內(nèi)鋼渣界面行為的數(shù)值模擬摘要本文對板坯連鑄結晶器內(nèi)鋼渣界面行為進行了數(shù)值模擬，考察了拉速、水口出口角度及浸入深度、鑄坯寬度和保護渣黏度對界面行為的影響。結果表明：在一定拉速下，增加水口浸入深度和向下的張角能有效抑制鋼渣界面波動；熔渣黏度對鋼渣界面形狀幾乎沒有影響，而界面速度隨熔渣黏度的增加而減小。關鍵詞連鑄結晶器，鋼渣界面行為，數(shù)值模擬NumericalSimulationofInterfacialBehaviorofSteelandSlaginaSlabContinuousCastingMoldCAONa,ZHUMi
2、aoyong,SONGJingxin1),LENGXianggui1),CHENGNailiang1)SchoolofMaterialsandMetallurgy，NortheasternUniversity，Shenyang1)SteelmakingPlant,ShanghaiMeishanIronandSteelCo.,Ltd,NanjingABSTRACTTheinterfacialbehaviorbetweenfluidsteelandmoltenslaglayerinaslabcontinuouscastingmoldwa
3、snumericallystudied,andtheinfluencesofcastingspeed,portangleandsubmergencedepthofSEN,moldwidthandmoltenslagviscosityoninterfacialbehaviorwereinvestigated.Theresultsshowthatforagivencastingspeed,increasingthepenetrationdepthanddownwardportdegreecaneffectivelyrestrainint
4、erfacialoscillations.Moltenslagviscosityhashardlyinfluenceoninterfacialprofileofsteelandslag.Steel-slaginterfacevelocitydecreaseswithincreasingmoltenslagviscosity.KEYWORDScontinuouscastingmold,steel-slaginterfacialbehavior,numericalsimulation結晶器內(nèi)鋼渣界面最為重要的現(xiàn)象就是界面波動。波動所造成
5、的空氣卷吸及卷渣是引起鋼液二次氧化和鑄坯內(nèi)大顆粒夾雜物的重要來源之一，是導致鋼產(chǎn)品產(chǎn)生表面缺陷甚至裂紋的重要原因，是當前困擾連鑄順行和高端產(chǎn)品生產(chǎn)的一個因素。多年來，國內(nèi)外對此現(xiàn)象的研究給與了高度重視[1-9]。PanarasGA等[2]利用有限體積法模擬了結晶器內(nèi)自由表面的振動，表明自由表面的行為有一個起主要作用的波長和頻率。當拉速超過臨界拉速時，可能產(chǎn)生非穩(wěn)定性波。AnagnostopoulosJ等[5]利用體積追蹤法模擬了水油界面的行為，研究了在不同時間內(nèi)水油界面行為模式隨浸入深度、體積流量和拉速的變化情況。GuptaD等[7
6、]利用油和ZnCl2溶液研究了第二相的出現(xiàn)對無量綱化的液面波幅的影響，描述了存在第二相時彎月面的完整形狀。但是，目前對于結晶器內(nèi)實際鋼渣界面波動的研究仍少見報道[10]，數(shù)值模擬的工作還基本上停留在把界面處理成平坦或無渣界面的情況。本文利用數(shù)值模擬方法對板坯連鑄結晶器內(nèi)鋼渣界面波動現(xiàn)象進行了研究，在用水模型實驗驗證計算結果的基礎上，采用現(xiàn)場實際條件系統(tǒng)考察了各個工藝參數(shù)對界面波動的影響規(guī)律。1數(shù)學模型1.1界面波動模型采用VOF(volumeoffluid)方法來描述結晶器內(nèi)的界面波動。即將運動界面在空間網(wǎng)格內(nèi)定義成一種流體體積分數(shù)
7、，并構造這種流體體積分數(shù)的發(fā)展方程。通過追蹤主場的模擬過程，精細地確定該運動界面的位置、形狀和變形方向。在VOF方法中，兩種流體共用一組動量方程，在全部計算區(qū)域內(nèi)追蹤流體體積分數(shù)。對于非壓縮流體流動，假設鋼液與熔渣的密度恒定。鋼液體積分數(shù)應滿足以下傳輸方程：(1)式中，為速度矢量。當=1時代表鋼液，=0時為熔渣，在0～1之間為鋼渣界面。為獲得較精確的界面形狀，采用CICSAM（CompressiveInterfaceCapturingSchemeforArbitraryMeshes）算法，保持Courant數(shù)在0.3以下。采用Bra
8、ckbill等提出的CSF（ContinuumSurfaceForce247）模型來考慮表面張力作用。表面張力使界面處產(chǎn)生壓力不連續(xù)，壓力差的計算式為：（2）式中，為表面張力系數(shù)，為表面平均曲率。根據(jù)CSF模型，表示為：（3）1.2流
