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在冶金生产中,钢水温度的高低将直接影响到连铸和其他工序的顺利进行。因此,研究钢包内钢水在运输、浇注过程中的温降规律,实现出钢温度准确预测,保持钢水温度条件稳定和实现低温浇注,对提高钢产品质量意义重大,具有明显的经济效益。本文建立了钢包三维热循环模型,在现场实验测试数据验证的基础上,利用有限元分析软件FLUENT对钢包烘烤、静置、浇注、空包过程进行了数值模拟,获得了钢包内衬温度在不同过程中随时间的变化规律、壁面热损失以及钢液的温降。在热循环过程中,研究了不同耐火材料对钢包内衬热损、钢液温降、出钢温度的影响。钢包烘烤过程中各层耐材都在蓄热,工作层最先稳定。钢水静置过程中,钢包耐材还处于蓄热状态,工作层温升快,蓄热损失较大。浇注过程中钢液的总热损主要来源于壁面与覆盖剂的热损失。常规钢包烘烤结束时外壁温度为209℃;静置过程中钢液温降145℃;浇注过程中钢液温降25℃,钢水平均降温速率为0.5℃/min,热损失主要分布在壁面,损失率50%,其次为覆盖剂表面,损失率26%。改进型钢包烘烤结束时外壁温度为175℃;静置过程中钢液温降144℃;浇注过程中钢液温降24℃,钢水平均降温速率为0.48℃/min,壁面热损失占52%,覆盖剂表面热损占27%。改进型钢包浇注结束时钢水温度为1542℃,比常规钢包结束时的钢水温度提高了 3℃。单纯以钢包外壳温度来衡量保温效果还不是十分准确。采用WDS绝热层能够降低钢包外壳温度,减少钢包壁面散热损失,但对减低钢液总热损失不明显,钢包内衬材料的蓄热损失是主要的热损。采取降低工作层比热容的措施,可明显提高钢包的保温性能。随着壁面工作层比热容的降低,钢包在静置过程和浇注过程中钢液的温降有比较明显的差异。当工作层比热容分别为1050J/kg·K、525J/kg·K和210J/kg·K时,钢水静置期间钢液温降分别为144℃、118℃、97℃,浇注过程温降分别为24℃、18℃、15℃。降低壁面工作层比热容能使出钢温度降低20-30℃以上。在现有永久层材料的基础上降低永久层比热容对钢包的保温性能影响不明显。浇注过程中覆盖剂厚度达到40-50mm厚度后,每分钟钢水温降趋于平缓,建议选择覆盖剂的厚度为40mm。