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特大空心管坯结晶器内钢水流场和温度场的数值模拟

严成坤  
【摘要】:空心管坯连铸技术被认为是管坯生产更进一步的近终形制备技术。随着更大尺寸空心管坯的需求日益增多,生产难度越来越大,铸坯质量难以保证。本文对Φ750×150mm特大空心管坯连铸进行了数值模拟,主要目的为了改善结晶器内钢水流场和温度场分布,以提高铸坯生产质量。本文根据特大空心管坯的特点和生产的需要,以Q235碳素结构钢钢管垂直连铸过程为研究对象,对连铸生产过程中所采用的一些工艺参数进行了研究,利用FLUENT软件模拟了空心管坯结晶器内钢水的流场和温度场分布,分析了不同工艺参数对钢水流动的影响。通过对比模拟结果,分析得出了合适的工艺参数,对实际生产具有指导性作用。首先,通过对特大空心管坯连铸工艺的研究,确定了模拟所需的结晶器参数和Q235钢物性参数。并根据建立的计算流程,利用Workbench14.0建立了特大空心管坯结晶器内钢水流经直筒型水口和双孔型水口的流体三维模型,经过网格划分后,利用FLUENT软件模拟了钢水在结晶器内的流场和温度场分布,通过对比分析后选择了双孔型水口,为之后的模拟仿真和优化计算奠定了基础。其次,根据单变量原则,依次改变水口数目、浸入深度、拉坯速度和水口倾角,通过利用FLUENT软件模拟结晶器内钢水的流场和温度场分布,对比得出各个参数对结晶器内钢液的流场和温度场分布的影响,并选出合理的参数作为Φ750×150mm特大空心管坯连铸生产的指导。


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