英文文献刘1.docx

英文文献刘1.docx

《英文文献刘1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《英文文献刘1.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

英文文献刘1

学校代码：

10128

学号：

201220411047

本科毕业论文

英文文献翻译

题目：

板坯连铸中间包内钢液的流动

学生姓名：

刘鹤

学院：

材料科学与工程学院

系别：

材料与冶金工程

专业：

冶金工程

班级：

冶金12-1班

指导教师：

王俊博士/副教授

二〇一六年六月

板坯连铸中间包内钢液的流动

Liang-caiZHONG1,2,Rui-chaoHAO1,Jun-zheLI1,Ying-xiongZHU1,2

摘要：

流体的流场和温度场以及RTD曲线是通过连铸中间包的数学模拟研究得到的。

一项调查表明，当钢液流进具有扩展了开口的湍流抑制剂内时，一个巨大的“涌流”在冗长的覆盖物表面形成，并反向冲出TI仪器，同时四个“涌流”存在于一个TI表面。

因为钢液流动主要在TI的4个角落以外，所以没有扩展的开口。

在原中间包内钢液的流动结构是不合理的。

高温区域的温度低于1819K，约在阻碍物右侧液面高度近一半的位置，这意味着大死区存在于原中间包结构处，在这种高度区域中最优的一个仅在液面的七分之一处。

从数学模拟与物理建模和流动特征这两种方法获得的RTD曲线基本相互一致。

关键词：

板坯连铸；一条线中间包；控流装置；钢液；数学模拟；

铸坯是连铸钢包和模具之间必要的存储和分配环节。

铸坯的作用是减少钢液压力,使其稳步流动以按照工艺要求对钢液减压、均匀钢液、存储和分流，保证铸造顺利开始,停止和钢包变化,甚至连续脚轮运行、持续提供稳定钢水。

作为一个连续型冶金反应器,除了上述基本作用，中间包也有一些附加的冶金功能,例如,钢液的精炼和洁净。

铸坯流动的钢液可以通过使用合适的控流装置形成最佳的中间包配置来提高，这会增加铸坯内钢液的停留时间,提高非金属夹杂物的上浮,提高钢清洁,减少钢流对中间包耐火材料的压力,并防止夹渣等。

用最小的停留时间来优化中间包的配置，,浓度峰值时间和平均停留时间,伟大的塞流体积,死区体积小,和合理的混合流量。

本研究验证的数学结果，速度和温度场和停留时间分布（RTD）曲线前和最优配置的一缕板坯连铸中间包进行了数学模拟和物理建模的结果相比。

1中间包的钢水流动数学模型

中间包计算领域的研究和原来的结构在图1中显示。

钢铸坯是一个完整的湍流流动。

钢液被视为一个同质的阶段,其在中间包流作为一种稳定的不可压缩粘性流忽略液面波动的影响和渣层。

钢液的密度被认为是常数。

铸坯内流体的流动是由基本的守恒定律包括质量、动量、能量和保护组件。

因此,它可以用连续性,描述动量、能量和组件传输方程。

1.1控制方程

稳定的紊流不可压缩粘性流的控制方程的钢铸坯可以表示为:

连续方程：

动力方程：

ui和uj时间意味着速度,和xj代表三个坐标方向,熔体的密度ρ,p压力,g的重力加速度,μeff有效粘度。

计算湍流粘度通过其与湍动能及其耗散率的关系。

湍流动能,k和耗散率ε可以表达以下方程:

湍流动能

湍流动能耗散率

C1,C2,Cμσk和σεk-ε经验常数的模型和分配给他们的标准的值从槽和斯伯丁:

中间包的传热是由能量方程如下：

有效导热系数,λeff是两个组成部分的总和：

:

Prt是紊流普朗特数,导热系数λ,Cp是热容和T温度

停留时间分布曲线计算钢液在中间包有不同的配置,介绍了示踪剂的脉冲通过进口和允许流到融化,融化。

示踪剂的运输和示踪剂浓度的变化是由质量输运方程如下:

c代表了示踪剂的浓度,t是时间和Deff是有效质量扩散系数是分子的总和和湍流扩散系数如下：

条件下紊流施密特数=1,有：

1.2边界条件

（1）速度场

传动带防滑条件作为边界条件适用于所有固体墙壁。

无摩擦条件用于钢液自由表面的。

对数法采用所有节点接近任何坚实的墙。

度分量被钢液的垂直速度概要文件在进口以及出口的中间包被认为是统一通过横截面和其他两个速假定为零。

的值k和ε在进口进口平均速度的计算通过众所周知的方程。

钢一个恒定的质量流率从钢包到中间包为2.98t/分钟的数学模拟。

（2）温度场

制服和恒热流率在每个墙面使用的中间包和液体表面。

这项工作中所使用的热流率是那些推荐的ChakrabortySahai[15],表1中列出。

（3）浓度场

传质通量为零都用于所有的墙和液体表面质量方程的解决方案。

在t=0的示踪剂质量分数的进口中间包被设置为0.1。

t=1秒后它是零。

示踪剂的浓度在中间包的出口监控从t=0和RTD曲线将从数值计算获得。

商业CFD软件包流利是用于解决上面的控制方程和边界条件。

半隐式方法的数值解方案有关的压力方程（简单的）算法用于压力速度耦合和一阶逆风方案动量和标量传输方程。

一旦流和温度场聚集稳态问题定义模块的流利的解算器改为非稳定态求解瞬态示踪剂分散Eq。

与适当的初始和边界条件。

2结果与讨论

速度场和简化对称纵向平面和前中间包液面配置提出了无花果。

2和3,分别。

众所周知从这两个数字的钢液流出长裹尸布的版面的底部TI和扩展的唇部,然后流出TI的相反方向对液体表面。

流周围地区有很大的再循环通过漫长的裹尸布与再循环进入中间包的TI底部附近的“眼睛”。

当钢水到达自由表面,它形成了一个大“春冲动”,观察到的物理实验基础上,然后沿着表面流动和长期对侧墙当钢水到达这些坚实的墙壁,向下。

还有两个循环区附近的液面在该地区左边中间罐侧壁和堰之间,可以看到在图2（b）。

融化后的中间包底部,部分钢流中间包底部向大坝。

那么这部分钢液被迫向上移动到液体表面由于大坝的阻塞效应。

融化沿着自由表面流动向右边墙。

最后,它拒绝在塞和flowstoward中间包出口附近。

大量回流区之间形成的大坝和右中间罐侧壁。

小的再循环流中存在的右侧堰。

尽管一些再循环在自由表面附近区域形成正确的中间罐侧壁,可以发现在图3（b）,他们将不会导致夹渣,因为这里的速度是非常小的。

中间包流场和相应的流线与最优配置在自由表面上的对称的纵向平面和无花果所示。

4和5,分别。

它可以发现从这两个数据流从长裹尸布的版面TI的底部没有延长顶部的嘴唇和转移其底部。

冲相对地融化了主要的TI的4个角落向自由表面,4小形成“冲动弹性”,可以看到在图5（b）。

更直观的观察到这种现象的物理模拟实验与TI没有扩展的嘴唇。

与小高度形成回流区附近的表面流TI的底部。

达成的熔体自由表面流沿表面和周围扭转向下的墙壁和中间包时遇到的对称平面。

没有发现其他循环区域下的自由表面的原中间包配置在垂直对称平面。

只有几个非常小的再循环流动区可以观察到在自由表面上的左侧堰。

最优中间包流动特点这样不同于那些在前中间包。

减少之间的距离大坝和中间包出口,再循环流地区大坝和制动器之间变得小,而与堰、坝之间的距离,增加堰背后的紊流区变大。

图1是中间包与前中间包配置

图2流场和流线垂直部分在前中间包配置

图3在自由表面流场和流线前中间包配置

图4流场流线在纵断面优化中间包配置

图5在自由表面流场和流线优化中间包配置

图6前中间包温度场的配置

图7在最佳的中间包温度场配置

图8RTD曲线从数学和物理模拟在不同的中间包配置

温度在之前的中间包和最优配置中间包的分布分别在图6和7展示。

从图6中看到,较大的温度梯度沿钢液流动方向变化，右侧堰的自由表面温度从1821K变化1821K，高温集中在覆盖流周围区域。

钢水温度范围的1/2高度处从1819K到1813K，最低的融化温度在中间包自由表面附仅仅从1807K变化到了1808K,因此,这个区域的钢液流动缓慢,形成死区,降低了温度区域,减少、有效的中间包体积,，不利于充分利用铸坯的冶金功能。

从图7看到,沿熔体流动方向温度梯度最优中间包配置比原中间包情况下变得越来越小。

高温区域分散在4以上的4个角落TI脱口而出。

之间有较大的地区温度1822K和1821K在垂直对称平面和自由表面。

钢水温度范围在1/7沐浴在自由表面附近的高度的右边后卫从1819K到1816K和最低的融化温度在自由表面上的两侧墙的右边中间包是1813K.从以上结果表明,钢液流动是合理的和死体积和低温地区减少最优中间包配置。

由物理模型实验和数学模拟在不同的中间包配置下获得的RTD曲线模型如图8所示。

图中所示,从数学模拟获得的RTD曲线基本上与相应的物理模拟实验得到的RTD曲线一致。

利用这两种方法只有一些差异，差异存在于曲线的峰值上,但数学结果可以反映在不同的中间包配置下的流体流动特性。

表2给出了数学模拟和物理模型流动特性的比较。

由表很明显的看出,利用数学模拟得到的RTD曲线计算流动特性与测量的RTD曲线重合。

3结论

（1）钢液流出具有扩展开口的TI底部的覆盖面，然后流出TI从相反方向流，“涌流”就会出现在长覆盖物的自由表面。

接着立体会沿着自由表面向长覆盖物的四面八方流去。

从长覆盖物流动的钢液撞击没有任何扩展张口TI的底部，相对冲出TI的4个主要角落向四个“涌流”形成的自由表面流去。

熔融的钢在靠近中央相遇，向下流动。

（2）在之前的装置下的中间包钢液流动是不合理。

在自由表面附近右侧区的1/2高度处有一个更大的低温区，最低的融化温度存在于中间包右侧的自由表面两侧墙处的1807K和1808K的地方。

这表明在这个区域的速度较低,存在的死区体积大。

最佳中间包配置下钢水温度范围是1819K到1816K，这个区只占中间包右侧的自由表面区高度的1/7。

中间包右侧的自由表面两侧墙处最低熔融温度是1813K。

表2在中间包流体流动特性从数学和物理模拟

（3）从数学模拟中获得的RTD曲线是以相应的物理模拟实验为基础。

从数学模拟的RTD曲线计算下的流动特性与测量的RTD曲线是重合的。

数学模拟的结果反映出不同中间包装置的的流动特性。

参考文献

[1]K.K.Cai,S.S.Cheng,FundamentalsandProcessinContinuousSteelCasting,MetallurgicalIndustryPress,Beijing,1994.

[2]Y.Z.Wang,Y.Zhang,Newly-editingProcessandEquipmentofContinuousSteelCasting,MetallurgicalIndustryPress,Beijing,2007.

[3]H.Tanaka,R.Nishihara,R.Miura,R.Tsujino,T.Kimura,T.Nishi,T.Imoto,ISIJInt.34（1994）868-875.

[4]L.F.Zhang,S.Taniguchi,K.K.Cai,Metall.Mater.Trans.B31（2000）253-266.

[5]D.Mazumdar,TransactionsoftheIndianInstituteofMetals66（2013）597-610.

[6]V.Manninen,T.Lano,L.Holappa,Scand.J.Metall.29（2000）156-165.

[7]R.D.Morales,M.Diaz-Cruz,J.Palfox-Ramos,S.Lopez-Ramirez,J.J.Barreto-Sandoval,SteelRes.Int.72（2001）11-16.

[8]P.K.Jha,P.S.Rao,A.Dewan,ISIJInt.48（2008）154-160.

[9]M.Bensouici,A.Bellaouar,K.Talbi,J.IronSteelRes.Int.16（2009）No.2,22-29.

[10]S.K.Ray,M.Isac,R.I.L.Guthrie,Ironmak.Steelmak.38（2011）173-180.

[11]A.Kumar,D.Mazumdar,S.C.Koria,ISIJInt.48（2008）38-47.

[12]V.Singh,S.K.Ajmani,A.R.Pal,S.K.Singh,M.B.Denys,Ironmak.Steelmak.39（2012）171-179.

[13]L.C.Zhong,R.C.Hao,L.Q.Tao,N.H.Xu,J.Northeast.Univ.Nat.Sci.33（2012）665-668.

[14]B.E.Launder,D.B.Spalding,Comp.Meth.Appl.Mech.Eng.3（1974）269-289.

[15]S.Chakraborty,Y.Sahai,Ironmak.Steelmak.19（1992）：

488-494.