湖南工业大学毕业论文答辩.ppt
指导教师：苏振江,毕业论文答辩,班级：冶金工程081 学生：黄林波 学号：08495200232,论文题目:结晶器浸入式水口优化研究,湖南工业大学2012届本科生 毕业论文答辩,日期：2012年5月,论文背景 随着连铸技术的迅速发展和市场对钢材质量要求的日益提高，结晶器冶金越来越受到人们的关注，而影响连铸坯及材的质量因素之一就是非金属夹杂物。结晶器是连铸生产过程中净化钢质的最后一个环节，其钢水流动状态对夹杂物的排除、保护渣的卷入、凝固坯壳的形成以及铸坯微观凝固组织等都有较大的影响。 论文意义 连铸结晶器内钢液流动作为主要表现在结晶器内钢液的循环状态，流股对窄边的冲击力、液面波动及液面流速等诸方面。不合理的钢液流动行为，会影响夹杂物的上浮、气泡的分布、保护渣的熔化及铺展性能、初生坯壳的形成等。严重影响铸坯的质量及连铸生产顺行，而结晶器的流动状态除受拉速及吹气量影响之外，很大程度受水口的结构及插入深度的影响。因此，研究及优化浸入式水口结构，对于改善铸坯质量、确保连铸生产顺行具有重要意义。 论文任务 本课题是基于连铸机结晶器浸入式水口的工艺条件：结晶器280mm×380mm，长675mm，工作拉速 0.81.0m/min,水口类型直通和四孔，需运用计算机对结晶器内流场，温度场进行模拟。通过分析浸入式水口和连铸工艺参数对结晶器内流场和温度场的影响，以保证结晶器内最佳的流场和温度场为目的，研究最佳的水口插入深度、水口内径的最佳尺寸、侧孔倾角、最佳截面和几何尺寸等参数。,结晶器浸入式水口优化研究论文概述,论文思路和论文方法,论文思路 本课题将采用数理模拟的研究方法，针对连铸机中间包和结晶器的工艺参数，研究大方坯结晶器内钢液的流动行为，研究控流装置结构方式，浸入式水口的结构尺寸等因素对结晶器内钢液流动的影响，在此基础上设计出合理的控流装置和浸入式水口，为工业性生产打下基础。 论文研究方法 实验过程中选取直通型水口插入深度 50mm，四孔水口插入深度100mm，以塑料粒子模拟保护渣，通过对所设计的系列水口进行物理模拟实验测定在不同工况条件下结晶器内液面波动、冲击压力、保护渣覆盖情况、冲击深度及结晶器内的流场显示来优化水口结构尺寸，同时给出数值模拟结果，在此基础上选出合适的水口并研究钢液在结晶器内的行为。其中，直通水口型水口3个，四孔向下水口4个。,论文内容（目录展示）,目 录 第1章 绪论 1.1 国内外连铸技术的发展现状 1.1.1 国外连铸技术的发展 1.1.2 我国连铸技术的发展 1.2 结晶器冶金 1.2.1 结晶器在连铸过程中的作用 1.2.2 国内外结晶器开发的相关工艺技术 1.3 影响方坯表面质量和工艺顺行的关键问题 1.4 影响结晶器内钢液流场的因素 1.4.1 工艺参数的影响 1.4.2 结构参数的影响 1.5 课题研究的背景及主要任务 第2章 物理模拟研究方法 2.1 物理模拟的理论依据 2.2 试验装置 2.3 研究方法及实验方案设计 第3章 数值模拟研究方法 3.1 FLUENT 软件介绍 3.2 FLUENT程序的结构 3.3 有限体积法 3.4 结晶器内钢液流动、传热数值模拟原理 3.4.1 基本假设 3.4.2 边界条件,论文内容（目录展示）,第4章结晶器内钢液行为研究 4.1 实验结果分析 4.1.1 液面波动结果分析 4.1.2 冲击压力结果分析 4.1.3 结晶器保护渣覆盖实验分析 4.1.4 插入深度结果分析 4.2 结晶器内钢液的基本流动特征 4.3 拉速对结晶器内钢液流动规律的影响 4.4 水口内径对结晶器内钢液行为的影响 4.5 出口角度对结晶器内钢液行为的影响,物理模拟,结晶器实验装置示意图,1-中间包 2-塞棒 3-浸入式水口 4-结晶器 5-水箱 6-流量计 7-进水口 8-流量计 9-出水口 10-DJ800水工数据采集系统,在实验过程中，通过调节流量计的进出水量来模拟不同拉速，用塞棒来控制结晶器液面。在结晶器实验中，模型采用有机玻璃制作，模型与原型比例 1:2。,物理模拟,结晶器内液面波动实验采集图,数值模拟,数值模拟概念 数值模拟是根据计算流体动力学，利用连续性方程、动量方程和能量方程等微分方程，进行一定的假设，给出足够的初始条件和边界条件，应用计算机和特定的软件，对微分方程进行时间和空间离散，并作一定数量的迭代计算来逼近一个近似解。本研究采用 FLUENT 软件来模拟中间包和结晶器内的钢液行为，以和物理模拟相比较、补充。,数值模拟,出口角度对结晶器流场影响（上）、温度场（下）的数值模拟结果,主要结论,本研究以连铸机结晶器的水口为研究对象，对结晶器内流场分别进行了数值模拟和物理模拟，研究了铸坯拉速，浸入式水口结构参数、水口插入深度等结构及操作参数对结晶器内流场的影响，得出如下结论: 应用FLUENT软件计算所得数值模拟结论和物理模拟实验结论基本一致。 液面波动实验结果分析SK3#、SK11#和 ZT6#为较佳的水口。冲击压力极差分析结果得到，水口SK11在整个拉速范围内冲击压力极差小，这对稳定浇注、提高铸坯质量具有重要意义。保护渣覆盖实验结果，SK11和ZT6符合实验指标。 SK11水口在插入深度选取 95115mm 为宜。通过对所设计的系列水口进行数理模拟分析比较，认为浇铸断面为280×380mm2的铸坯时，采用 ZT6和11#水口较佳。 拉速是影响液面波动的关键环节。对直通水口，随着流量的增加，液面波动值增加；对四孔向上水口，液面波动由出口角度和拉速共同决定，拉速越大，液面波动越明显。增大浸入式水口浸入深度、水口侧孔倾角和水口内径有助于减小液面流速和液面波动，降低卷渣发生的可能性，但同时增大了向下流股的冲击深度，这不利于初生坯壳长大和下回流内夹杂、气泡上浮。,大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的导师苏振江老师，感谢各位老师的关心和帮助。 最后请各位老师批评指正.,致谢,
