连铸外加液态保护渣的流动传热数值模拟研究

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qifasoft2009
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保护渣作为连铸工艺中不可或缺的材料,目前使用较多的是预熔型固态粉渣。但在生产高铝钢时,钢液中的铝会和保护渣中的Si O2反应生成Al2O3,引起保护渣黏度、传热性能和结晶等性能恶化,导致钢坯出现凹陷、裂纹等缺陷。同时,目前常用保护渣助熔剂中的氟化物的腐蚀性易对环境和人体造成危害。为此,采用外加液态保护渣是解决上述问题的路径之一。然而,外加液态渣对连铸过程的影响并没有从理论上给与充分研究。本文以此为对象,研究了不同工艺参数下液态保护渣的流动和传热行为,可作为实际生产提供理论依据。论文主要结论如下:(1)液渣在钢液作用下形成反向环流,环流中心位于液渣层中心横截面,钢液在钢渣界面的冲击位置位于距离结晶器窄面100mm附近。(2)当拉坯速度增大,液态保护渣在理想液渣中心面速度增量最大,增大了125.5%,在钢渣界面温度增量最大,最高温度增大了19.87K。(3)水口浸入深度增大,液态保护渣在液渣近上表面速度降低最明显,最大速度33.3%,液渣近上表面温度降低最明显,最大温度减小了26.81K。(4)水口倾角从12°增大到15°,最大速度略有降低,最大温度略有升高,水口倾角18°时温度和速度最低。(5)随着液渣层厚度从35mm增大到55mm,液态保护渣最大温度在液渣近上表面降低最为明显,降低了76.87K;45mm厚的液渣层流速相比于其余两者大概增加20%,液渣层45mm时,液渣的流动性和保温性皆为最佳。(6)当渣厚15mm,水口倾角20°时,在钢液不裸露的情况下能承受最大拉坯速度为1.1m/min;水口倾角为25°时,拉坯速度的增大,三个面的最大速度分别从0.038m/s、0.028m/s、0.043m/s增大到0.059m/s、0.035m/s、0.057m/s,当拉坯速度为1.4m/min时,液渣层波动较大,容易对坯壳的凝固产生影响;水口倾角为28°时,拉坯速度的增大,最大速度分别从0.041m/s、0.023m/s、0.027m/s增至0.083m/s、0.047m/s、0.064m/s;当拉坯速度为1.0m/min时,液渣层内部环流已经非常微弱,不利于液渣流动。(7)拉速为1.2m/min,浸入深度为140mm,较优渣层厚度和水口倾角分别为为45mm和15°;渣层厚度15mm,水口倾角分别为25°和28°时,适用的拉速分别为1.0m/min-1.2m/min和1.2m/min-1.4m/min。
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