[硕士论文] 宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟 [复制链接]

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硕士论文-宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟

摘要

目前，板坯连铸机有向宽面更宽，窄边更窄的发展趋势，在连铸生产过程中经常发

生结晶器液面结冷钢现象，影响了连铸坯量和连铸生产的顺行，严重制约了板坯连铸

机高效化发展。同时，在宽板坯连铸过程中，结晶器内钢液的流动特性不仅关系到结晶

器的传热和夹杂物的上浮，而且还与铸坯裂纹、偏析等表面及内部质量有着密切的关系。

因此，开展宽板坯结晶器内钢液流场和温度场的研究就显得非常重要。

本文以国内某钢铁公司宽板坯连铸结晶器（断面为２３０ｍｍ×２０００ｍｍ）为原型，运

用物理模型和数学模型研究的方法，对使用原水口时结晶器内流体的流动行为进行了研

究，特别是针对该铸机生产中存在的液面结冷钢问题设计开发了一种新型的浸入式水口，

并对该水口的结构参数和工艺参数进行了优化研究。本文在商用软件ＰＨＯＥＮＩＣＳ３．５操

作平台上，采用缸端流模型建立数学模型，用三维模拟研究了结晶器内钢水的流场和温

度场。研究结果表明：

使用原浸水口进行数值模拟计算时，水口出口流股冲击范围较小，液面区域流动不

活跃、不理想，距离水口较远的窄边液面处钢液流动速度很小，容易造成窄边钢液面温

度过低不利于保护渣的熔化，使窄边附近的保护渣结壳。

采用新水口浇铸时，结晶器内钢液流动稳定，温度分布均匀，对改善宽规格板坯质

量具有积极的作用，合理的出口倾角应为ｌＯ。。水口插入深度１３０～ｌＳ０ｍｍ比较适宜。

数值模拟结果与水模实验及现场数据吻合较好，可以为宽板坯结晶器浸入式水口结

构及确定合理的工艺参数提供科学依据。

关键词：宽板坯；结晶器；流场；温度场；浸入式水口；数值模拟

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