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《东北大学》 2009年
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宽厚板坯连铸过程非金属夹杂物的控制研究

周海斌  
【摘要】: 宽厚板产品在油气输送、船舶制造、桥梁工程、电站锅炉、压力容器、重型机械、海洋石油及军事工业中应用广泛。连铸过程的夹杂物控制已成为高品质宽厚板生产的关键环节。 中间包内钢液流动的合理控制对其内夹杂物的去除至关重要,而结晶器内钢渣界面波动与卷混行为的控制则是该连铸过程顺行与夹杂物控制的关键。因此,开展宽厚板中间包内去夹杂控流技术及结晶器内流场特性及界面行为研究具有重要的科学意义和现实指导意义。本论文结合国内某厂宽厚板生产线的实际,采用物理模拟和数学模拟相结合的方法对连铸中间包和结晶器内的过程进行了研究,提出了有效净化中间包钢液的控流方案和结晶器卷渣控制的水口参数并实施了现场应用研究。主要研究内容和研究结果如下: (1)结合宽厚板连铸中间包的实际,基于相似原理,选择模型与原形的弗鲁德准数相等建立了几何比1:2.5的中间包物理模型研究体系。结合该物理模拟系统,对修正前后的组合模型的流动特性分析结果进行对比研究,找出了最优的流动特性分析模型。结果表明:传统的组合模型在死区体积分数的计算上存在较大差异,用此来分析中间包流动特性会造成很大的偏差;而Sahai的修正组合模型能准确的计算死区体积分数,能较合理分析中间包内的流动特性。 (2)利用Sahai的修正组合模型考察了不同控流装置对中间包内钢液流场以及夹杂物去除效果的影响规律。结果表明:带顶缘和不带顶缘的抑湍器均能明显提高活塞区的体积分数,且死区体积分数也有不同程度的降低;与带顶缘的抑湍器组合的中间包出口附近的挡坝设计参数对中间包内钢液的流动特性有影响;与带顶缘的抑湍器组合的墙坝间距有一个控制钢液流动特性的最佳值。并利用计算机模拟对典型控流方案下中间包内的流场特性作出描述。在水模型研究和检验数学模型的基础上,进行综合分析研究,最终提出了有效提高钢水纯净度的中间包内控流装置。 (3)结合宽厚板连铸结晶器的实际,利用数学模拟和物理模拟相结合的方法考察不同工艺参数对结晶器内界面波动行为和内部流场的影响,并对结晶器内的钢渣卷混机理进行了探索。 (4)吹氩宽厚板坯结晶器内存在两种新的卷渣机理,即气泡群冲击卷渣和类旋涡卷渣,且在实验拉速范围内没有发现弯月面附近的剪切卷渣。在各铸坯宽度及对应的拉速范围内,吹气量小于4L/min时基本都不会发生卷渣。 (5)对于2200×280mm2断面宽厚板坯结晶器控制液面波动的最佳工艺参数如下:4L/min的吹氩量、-15°的水口侧孔倾角、140mm的水口浸入深度。 (6)宽厚板连铸的现场应用研究表明:连铸工艺参数改进后其夹杂物控制效果要明显好于改进前。改进后,中间包与铸坯中的夹杂物含量比改进前分别降低8%和20%;中间包和铸坯内典型夹杂物尺寸由改进前的30μm和15μm分别降至改进后的10μm和5μm。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TF777

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 罗荣华;五流大方坯中间包流场优化及换包非稳态流体行为的模拟研究[D];武汉科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊精彪;刘伟;金杰;;包钢大方坯六流中间包改进及数模分析[J];包钢科技;2008年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 赫雅静;连铸结晶器内的流场和液面波动的数值模拟[D];内蒙古科技大学;2011年
2 陈远清;攀钢四流大方坯连铸中间包和结晶器的数理模拟研究[D];重庆大学;2006年
3 李伟;两流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究[D];武汉理工大学;2007年
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【二级参考文献】
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2 干勇;;钢铁生产流程发展及先进钢铁材料研究的展望[J];宝钢技术;2007年01期
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10 张捷宇,牛原,刘中兴,樊俊飞,牟济宁;连铸中间包内陶瓷过滤器优化设计的水力学模拟实验研究[J];包头钢铁学院学报;1997年02期
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1 谢兵;连铸结晶器保护渣相关基础理论的研究及其应用实践[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
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8 牛永青;罗北平;张志克;张学武;;连铸中间包干式料工作层施工成型模具的改进[A];2011年第九届全国连铸学术会议论文集[C];2011年
9 吴晓东;田乃媛;徐安军;刘茂林;职建军;崔建;;大型中间包传热分析[A];1999中国钢铁年会论文集(上)[C];1999年
10 颜慧成;丁永良;刘金刚;;水平连铸不锈钢中间包夹杂物去除水模型试验研究[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(3)[C];2003年
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4 朱革媚 编译;克鲁斯公司中间包连续测温新法介绍[N];中国冶金报;2006年
5 陈玉鑫 摘译;设备优化带来产品质量提高[N];中国冶金报;2006年
6 邱云龙 孙郁;宣钢6号连铸机中间包寿命再创新高[N];中国冶金报;2007年
7 李秀云;莱钢连铸机塞棒浇铸中间包寿命大幅提升[N];中国冶金报;2007年
8 先越蓉;俄刊报道中间包是生产优质钢的关键环节[N];世界金属导报;2002年
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10 党宏有 邓乐锐;中间包气幕挡墙技术[N];世界金属导报;2008年
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1 廖广府;无取向硅钢连铸中间包及结晶器流场研究[D];武汉科技大学;2011年
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3 李光明;影响连铸中间包钢水温度变化的多因素分析与研究[D];东北大学;2009年
4 张体广;五流小方坯中间包的结构优化研究[D];东北大学;2008年
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9 罗荣华;五流大方坯中间包流场优化及换包非稳态流体行为的模拟研究[D];武汉科技大学;2012年
10 陈舟;漩流中间包夹杂物去除的水模拟实验研究[D];东北大学;2008年
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