特厚板坯连铸过程流动、传热及凝固特征的研究.pdf

西安建筑科技大学硕士论文
特厚板坯连铸过程流动、传热及凝固特征研究
专业:材料工程
硕士生:钟巍
指导教师:王快社教授
赵和明高级工程师
摘要
特厚连铸板坯取代模铸钢锭和电渣锭作为特厚板轧制的坯料,具有节能降耗、
提高生产效率、提高成材率等一系列优点,开展特厚板坯连铸过程的流动、传热
及凝固的研究对提高特厚板坯质量具有重要的指导意义。
以新钢特厚板坯连铸机为研究对象,以 BT/50 和 Q355 为代表钢种,针对
360×2270mm2 和 420×2270mm2 两种特厚板坯断面,采用数值模拟和现场测试相结
合的研究方法,分析了特厚板坯连铸过程的钢水行为。具体如下:基于连续模型
理论,建立特厚板坯连铸过程的流动、传热及凝固的三维耦合数学模型,确定相
应的边界条件;利用射钉实验和红外双色测温仪对特厚板坯连铸过程的凝固坯壳
和铸坯温度进行测试分析;利用现场测试结果对数学模型进行验证和修正;通过
数值模拟计算,分析铸坯厚度、拉速及钢种对特厚板坯连铸过程的流场、温度场
和凝固坯壳的影响。
研究结果表明:数值模拟结果与现场测试结果相近,数学模型较为准确可靠;
矫直区域的铸坯表面温度合理,有利于防止表面横裂纹的发生;铸坯内存在多个
回流区域的流场结构特征;钢水对凝固坯壳的冲刷使坯壳局部重熔,铸坯横截面
上的液芯呈“哑铃”形;与 360mm 厚(拉速为 )铸坯相比,420mm 厚(拉速为
)铸坯的整体流速低,液面速度、湍动能、温度较低,在凝固中后期中心
温度相对高,液芯略长;随拉速增加,流股对坯壳的冲刷加剧,液面稳定性变差,
铸坯温度升高,液芯延长,拉速提高 ,凝固终点后移约 4m;与 BT/50 相
比,Q355 钢的钢水动能衰减较慢,铸坯的高温区域大,液面和中心温度在也相对
高,糊状区相对较窄,二者的凝固终点没有显著差别。
西安建筑科技大学硕士论文
关键词:特厚板坯;数值模拟;流场;温度场;凝固;射钉实验
西安建筑科技大学硕士论文
Study on the Fluid Flow, Heat Transfer and
Solidification during Extra-thick Slab Continuous
Casting
Specialty: Materials Engineering
Name: Zhong Wei
Instructors: Wang Kuaishe Professor
Zhao Heming Senior Engineering
ABSTRACT
As the raw materials of extra-thick plate rolling, extra-thick slab produced by
continuous casting is a good alternative of ingot because of some benefits such as lower
energy consumption, higher production efficiency and rolling yield improvement. The
study on the fluid flow, heat transfer and solidification during extra-thick slab
continuous casting has important guiding significance for the improvement of
extra-thick slab quality.
By taking the extra-thick slab continuous caster in Xinyu Iron & Steel Group Co.
Ltd. as the research object, the steel behaviors during extra-thick slab continuous
casting have been analyzed by industrial tests and numerical modeling with two steel
grades BT/50 and Q355 and two types of slab section 360×2270mm2 and
420×2270mm2. Based on continuous model, the three-dimensional mathematical model