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现代连铸生产中普遍采用结晶器浸入式水口浇注技术。水口的参数直接影响着结晶器内钢液的流场和温度场,也就影响着连铸的效率和连铸坯的质量。因此,对浸入式水口有关工艺参数进行研究意义重大。
本文以唐山钢铁集团有限公司第一炼钢厂FTSC薄板坯连铸机为背景,利用商业模拟软件FLUENT,采用κ-ε湍流模型建立数学模型,模拟了FTSC薄板坯连铸结晶器内钢液流场和温度场,其重要目的是掌握FTSC薄板坯连铸结晶器内钢液流动的特点和温度分布情况,为水口优化提供可靠的理论依据。根据热轧薄板厂现在所采用的一些参数,利用建立的三维数学模型,以自由液面行为为评定指标,系统地研究了浸入式水口的浸入深度、出口倾角、拉坯速度对结晶器内钢液流场和温度场的影响,研究表明:当浸入深度为0.284m,出口角度选择20°时的流场和温度分布比较合理,此时既有利于自由液面的平稳,又有利于保护渣的熔化。由于FTSC薄板坯连铸机所用四侧孔水口结构尺寸比较复杂,本研究的目的是用侧翼水口代替扁平式四侧孔水口,为此,设计了下侧孔水口。通过建立三维数学模型,讨论下侧孔浸入式水口的浸入深度、出口倾角、拉坯速度对结晶器内钢液流场、温度场、自由液面行为和保护渣的影响,确定了最合理的浸入式水口结构尺寸。为了评定下侧孔水口是否适合FTSC薄板坯连铸结晶器,对最佳结构水口进行了数值模拟,讨论了其流场和温度场是否合理,并和四侧孔水口作了个对比。