csp结晶器内钢液流场及温度场分析word格式论文.docx

摘要CSP连铸工艺是薄板坯连铸工艺的一种，结晶器是CSP连铸工艺的核心，其特有的漏斗形内腔结构使其有别于普通的板坯连铸结晶器。由于CSP结晶器内腔狭小，在拉坯过程中初生坯壳受到结晶器铜板的挤压变形，同时拉坯速度快，在浇注过程中结晶器液面波动剧烈、易裸露、易卷渣，从而易引起粘结漏钢；另外坯壳的不均匀生长也易引起坯壳薄弱处的应力集中，从而导致裂纹漏钢，这些都是影响浇注顺行的主要因素。钢液在结晶器内形成合理的流场和温度场将减少粘结漏钢和裂纹漏钢的发生几率。因此，对CSP结晶器内钢液的流动、传热行为进行系统研究就显得尤为重要，这也是保证浇注顺行、提高连铸坯质量的关键所在。本文以国内某钢厂的CSP连铸结晶器为研究对象，采用物理模拟和数值模拟相结合的方法，对结晶器内钢液的流动和传热行为进行了系统地研究，结果表明：1）CSP结晶器内钢液的流动模式是由两个上回流和两个下回流组成的典型模式，考虑到初生坯壳的产生，会在弯月面处靠近角部的区域产生小旋涡，这将使液渣被卷到初生坯壳与结晶器铜板之间的几率增大。2）结晶器液面波动加剧的周期在25s左右；水口附近液面波动最小，1/4位置其次，窄边附近最大；拉速和插入深度对窄边附近的液面波动影响最大，对水口附近的液面波动影响最小。3）在拉速为4.0m/min 时液面开始出现卷渣；拉速达到4.5m/min 时，液面可能出现裸露现象。4）沿拉坯方向，坯壳的表面温度有先降低后升高的趋势；在结晶器上部坯壳的横向温度比较均匀，下部则不均匀，存在两个温度梯度较大的区域。5）在结晶器出口处坯壳的厚度不均匀，1/4 位置较薄（10mm左右），宽面中心和窄边附近的坯壳较厚（15mm左右）；拉速增大，坯壳的表面温度梯度减小，坯壳生长更均匀；插入深度增加，坯壳表面的平均温度减小，宽面中心和窄边附近的坯壳厚度都有增加，且窄边附近的坯壳厚度增大较快，而1/4 位置处的坯壳厚度几乎没有变化，以至于坯壳厚度越不均匀。6）通过综合分析物理模拟和数值模拟结果认为：拉速4.0m/min、插入深度300mm和拉速4.3m/min、插入深度340mm的工艺参数较为合理，既保证无卷渣和液面裸露现象的发生，也使坯壳尽可能均匀生长。通过对CSP结晶器内钢液的流动、传热行为以及凝固坯壳的生长规律进行研究，阐明了各个工艺参数对结晶器内流场和温度场的影响规律，研究结果为保证CSP连铸工艺的浇注顺行、提高连铸坯质量提供了理论依据。关键词：CSP结晶器，物理模拟，数值模拟，流场，温度场ABSTRACTCompactStripProduction(CSP)castingisoneofthethinslabcastingprocess,and themoldiscoreofthisprocess.Withtheuniquefunnel-shapedstructureofmold,this processgreatlydifferentsfromtheordinaryslab.Themoldhasanarrow cavity,simultaneouslytheinitialshellwillbeextrusionanddeformedbymoldcopperin castingprocess.Andundertheconditionofhighcastingspeed,thefreesurfacemaybesevere fluctuation、uncovered and involving liquid slag,thereby causing the bondbreakoutphenomenon.Additionally,unevengrowthofshellisthemainreasonforstress concentration in Weaknesses ofsolidified shell, causingcracks Breakout possibly. These arethemajorfactorsthatinfluencethecastinganterograde.Soitisimportanttostudy theflowandheattransferbehaviorofmoltensteelinmold,anditisalsothekeyfactor to ensurecastinganterograde and improveslab quality.Inthispaper,theobjectofstudyistheCSPmoldofadomesticsteel,andthe physicalmodelingandnumericalsimulationhavebeenusedtostudythemoltensteel flowpattern a