多流连铸中间包流动特性理论分析模型及应用研究

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连铸中间包在现代连铸生产中发挥着极其重要的作用,其内流动控制成为提高连铸坯质量的重要手段。本文在分析研究中间包流动特性及传统分析模型基础上,提出了一个修正组合模型,即采用停留时间分布函数方差来求混合区和死区的体积分数,并通过物理模拟对提出的分析模型进行了验证。在此基础上,结合国内某钢厂十流中间包,采用数值模拟方法,对不同控流装置和操作参数下中间包内的流动特性进行了研究,得出如下主要结论:(1)提出的分析中间包钢液流动特性的修正组合模型,采用停留时间分布函数方差σ2来求混合区的体积分数θ’m,以此为基础,得出活塞区θp、混合区θm和死区θd的计算公式如下:其中,θ’m为混合区和死区体积分数之和,θc为实际停留时间与理论停留时间之比,Qa/Q为活区体积流量与总体积流量之比。(2)采用中间包物理模拟对修正组合模型进行验证的结果表明,本模型能正确反映停留时间分布函数与流型的关系,且解决了采用传统总体分析法分析多流中间包的流动特性时,最小响应时间难以确定的问题,也避免了采用并联模型分析多流中间包内流动特性时,产生死区体积分数为负的现象。(3)采用数值模拟与本文提出的修正组合模型相结合的方法,研究了十流中间包内钢液的流动特性,结果表明:抑湍器可抑制注流区表面湍动,挡墙的形状及挡墙上的导流孔孔径对各区体积分数以及多流一致性的影响较大。钢包长水口浸入深度为300mm,熔池深度为800mm,拉坯速度为2.0m·min-1是该形状下的十流中间包的最优操作参数。
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本课题是由唐山钢铁股份有限公司委托研究的,45Si2Cr钢筋主要用于制造铁路混凝土轨枕和建筑用预应力混凝土构件。45Si2Cr钢自80年代投入使用,用碱性电炉冶炼,在横列式轧机上轧制,后经连续淬火和中温回火处理。为了充分发挥45Si2Cr钢的优势,淘汰落后的生产工艺,现在45Si2Cr钢连铸后在高速线材轧机上轧制成材,提高了钢筋的质量,对高线轧出的产品制定怎样的热处理工艺,才能使其性能达到最优是研