工艺参数及布流系统对薄带连铸开浇过程影响模拟研究-钢铁冶金专业论文.docxVIP

工艺参数及布流系统对薄带连铸开浇过程影响模拟 研究 Numerical Simulation of the Effect of Process Parameters and Delivery Systems for Twin Roll Strip Casting at Pouring Stage 研究生姓 名：刘智宇 指导教师姓名：王波 协助指导老师姓名：张捷宇 内蒙古科技大学材料与冶金学院 包头 014010，中国 Candidate： Liu Zhiyu Supervisor： Wang Bo Vice Supervisor: Zhang Jieyu School of Material and Metallury Inner Mongolia University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并 表示了谢意。 签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： 内 内蒙古科技大学硕士学位论文 I I 摘 要 双辊薄带连铸技术是将钢液直接注入由两个铸轧辊(冷却辊)及两侧的侧封板组成 的金属熔池直接生产薄带坯的成形技术。与传统工艺相比，它不但投资少、流程短 而且能耗低，更能适应绿色经济的要求。但是由于在薄带生产过程中，传热和凝固 是在极短的时间内完成的，导致影响薄带质量的因素较多，因此工艺控制难度较 大。 本文通过数值模拟的方法，采用 ProCAST 软件对双辊薄带连铸的开浇过程进行 了研究。双辊薄带连铸模型分别采用了两侧型浸入式水口和楔形布流系统两种布流 装置，并针对 60m/min、80m/min、100m/min 三种拉速和 40℃、50℃、60℃三种过 热度，采用全排列的方法，模拟了不同工艺参数组合对双辊薄带连铸开浇过程中金 属熔池内钢液的流动情况、熔池温度分布及凝固过程的影响研究。研究结果表明： 1、拉速变化对开浇过程的影响： (1) 采用两侧型浸入式水口时，随着拉速的增加，金属熔池内钢液的运动趋势大 体相同，但熔池内钢液的速度增加且沿侧封板向上运动的钢液冲击高度明显 增加，当拉速大于 60m/min 时，自由液面及侧封板附近的湍动能明显增加。 (2) 采用带抑湍板的楔形布流系统时，金属熔池内的流场分布较为复杂，内部形 成小的涡旋较多但自由液面及侧封板处的湍动能较小。随着拉速的增加，金 属熔池内的流场没有明显变化而自由液面和侧封板处的湍动能随之增大，但 湍动能大小约为采用两侧型浸入式水口时的十分之一。 2、过热度变化对开浇过程的影响： (1) 采用两侧型浸入式水口时，随着过热度的增加熔池内钢液温度随之升高且高 温区域的面积逐渐增大。钢液在熔池底部开始凝固且呈现出由冷却辊辊面向 熔池中部、由熔池底部向熔池上部逐渐凝固的趋势，在对比中可以发现随着 过热度的增加凝固坯壳厚度减小。 (2) 采用带抑湍板的楔形布流系统时，熔池内沿带宽方向上 Y-Z 中心截面及冷却 辊辊面温度分布较为均匀，没有出现明显的高温区，而且钢液经辊面流向熔 池底部时温度逐渐降低容易形成均匀的坯壳。随着过热度的增加，坯壳厚度 逐渐减小且变化范围很小。 综上所述，采用楔形布流系统的双辊薄带连铸模型比采用两侧型浸入式水口的 模型更能够适应大拉速、高过热度的生产过程。本文的研究结果能够为工业生产中 工艺参数的确定提供指导作用。 关键词：薄带连铸；开浇；数值模拟；流场；温度场；凝固过程 II II Abstract In a twin roll strip casting process, the molten steel is fed through a delivery system into the special mold formed by the two-counter rotating water-cooled rolls and two side dams. The molten steel is solidified in an extremely short time and