板坯結晶器鋼液流動及液面波動行為的模擬研究.pdf

1、近年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，人們對高質量鋼鐵產品的需求日益提高，這就對連鑄生產提出了越來越高的要求。鑄坯的潔凈度、表面缺陷和內部缺陷等因素對產品的質量問題起決定性作用，而結晶器操作正是控制這些因素達到所需標準的最后環(huán)節(jié)。板坯連鑄生產過程中，結晶器內鋼液的流動特性不僅影響結晶器內鋼液的傳熱和夾雜物的上浮，而且還與鑄坯裂紋、偏析等表面及內部質量有著密切的關系，合理的結晶器鋼液流場對減少鋼液卷渣、氣泡、裂紋等缺陷，提高鑄坯質量，都有很好的

2、促進作用，因此研究和控制結晶器內的流場對于提高鑄坯表面質量進而提高鋼材質量意義重大。 由于冶金過程的復雜性和封閉性，用傳統(tǒng)的水模型實驗研究上述現(xiàn)象并不能完全勝任，而用數(shù)值模擬的方法研究上述現(xiàn)象已成為重要手段。因此本研究以國內某鋼鐵企業(yè)板坯連鑄結晶器(斷面為1280mm×180mm)為研究對象，以大型流體力學軟件Fluent為平臺，建立了結晶器內“空氣-鋼液”兩相流模型，采用k-ε湍流模型和體積分數(shù)法對結晶器流場動和液面波動行為進

3、行數(shù)值模擬。研究了浸入式水口浸入深度、側孔角度、拉坯速度和結晶器寬度等參數(shù)對結晶器內部流場和液面波動的影響。 以往不考慮自由液面波動的模型中常將彎月面設成光滑壁面或是對稱面。本研究采用多相流的VOF模型來分析實際不可避免的自由液面問題。通過對結晶器進行數(shù)值模擬研究結果表明： (1)結晶器內流場的基本特征為“雙輥式”，鋼液從水口側孔沖出時的流速比較大，幾乎是直線射流撞擊到窄面上，鋼液到達窄面后分為上升流和下降流兩大流股。