方坯连铸内外复合冷却结晶器内钢液流场温度场耦合数值模拟

• 作 者: 李朗
• 机 构: 太原科技大学
• 出 处: 太原科技大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 冷却器 流场 温度场 数值模拟 方坯连铸

结晶器作为连铸生产中的关键设备，它的基本作用是从钢液中提取热量和形成坯壳形状并保持它，气隙的形成使结晶器的基本作用减弱或消失。要保证结晶器发挥其基本作用，减少气隙，又要控制对坯壳的摩擦力避免造成缺陷，高效连铸要寻求的就是冷却与摩擦这对矛盾的平衡点。本论文以碳的质量分数为02％的碳钢165mm×165mm方坯为例提出一种新的提高传热效率行之有效的结晶器内钢液内外复合冷却原理，即在“结晶器内设置内冷却器”，绕过气隙把钢液的热量导出，达到这个平衡点。
本论文利用流体力学软件FLOW-3D和FLUENT，采用k-ε双方程湍流模型建立数学模型，分别对有无内冷却器结晶器内钢液的非稳态充型过程和稳态浇铸过程流场温度场耦合作用下的流动状况、凝固状况进行数值模拟。得出如下结论：
1、内冷却器有利于钢液中的夹杂物上浮，从而改善铸坯的质量。
2、内冷却器可以绕过气隙，加快结晶器内钢液的凝固，提高拉坯速度。
3、在浇铸温度不变的情况下，拉坯速度的变化速对流场影响不大。随着拉坯速度的增加，在完全凝固前，同一位置坯壳厚度降低，液相增加。