钢包出钢末期自由表面漩涡形成与抑制的水模型实验研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文钢包出钢末期自由表面漩涡形成与抑制的水模型实验研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：蒋佳伟王强教授东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室硕士学科类别：工学工程热物理2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：梁儒全金百刚王凯东北大学2014年6月万方数据AThesisinThermalEngineeringModelStudyontheFormationandSuppressingofFreeSurfaceV

2、ortexduringSteel—-teemingProcessbyWaterModerByJiangJiaweiSupervisor：ProfessorWangQiangNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢二xL思。学位论文作者

3、签名：习鲕M秒日期：-VU7to．6、I"-0学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年√学位论文作者签名：搦嘲移导师签名：T＼--彳乞签字日期：妒化厶户签字目期：例立、∽万方数据东北大学硕士学位论文摘要钢包出钢末期自由表面漩涡形成与抑制的水模型

4、实验研究摘要连续铸钢生产过程中，钢包出钢末期会产生自由表面漩涡卷渣现象，带来诸多危害，且降低了钢的洁净度，影响了铸坯表面质量。抑制出钢过程中自由表面漩涡的形成，降低漩涡的临界高度可以大大减少漩涡卷渣量，提高钢材质量。本文以某钢厂60t钢包为原型，根据相似定律建立了1：4的钢包水模型。通过水模型模拟研究了钢包出钢过程中自由表面漩涡的形成过程，考察了静置时间、初始液面高度、水口直径、水口位置(水口偏心率)对漩涡的形成高度和临界高度的影响；并分析了不同情况下的切向速度分布，得到了漩涡形成的规律；在此基础上，进行了吹气抑制漩涡

5、形成的实验，并分析了不同吹气方式(包括吹气孔位置、吹气量大小)下的抑制漩涡效果，得到了抑制漩涡效果较明显的最佳吹气参数。主要结果如下：(1)在钢包的出钢过程中，漩涡的形成高度和临界高度随静置时间的增大而减小；漩涡的形成高度和临界高度随初始液面高度增加先增大后基本保持不变；漩涡的形成高度和临界高度随水口直径的增大而增大，随水口偏心率的增大而减小。(2)在漩涡的形成过程中，同一时刻下随着液面高度的增大流体的切向速度逐渐减小，表明漩涡的形成时从钢包底部开始形成的；不同条件下漩涡形成过程中的切向速度大小不同但分布规律相同。切向

6、速度越大，漩涡的形成高度和临界高度越大。减小切向速度的大小可以降低漩涡的形成高度和临界高度。(3)采用吹气方式可以扰乱漩涡形成过程中的速度分布，可以达到有效抑制漩涡的目的。对于底部吹气而言，在低于最佳吹气量时，漩涡的临界高度随着吹气量的增加而降低，在高于最佳吹气量时，临界高度随着吹气量的增加有所升高；吹气孔位置对漩涡抑制效果有影响，吹气孔距离水口越远抑制效果相对越不明显；与中心水口位置出钢相比，偏心水口出钢时抑制漩涡的吹气量要较小；对于侧壁吹气而言，抑制漩涡的效果受到吹气孔位置高度的影响，不如底吹效果好。关键字：钢包出

7、钢；连铸；洁净钢；自由表面漩涡；漩涡抑制III万方数据东北大学硕士学位论文AbstractStudyontheFormationandSuppressingofFreeSurfaceVortexduringtheSteel—-teemingProcessbyWaterModelAbstractInthecontinuouscastingprocessofsteel，thevortexofslagentrainmentwillbegeneratedduringthesteel—teemingprocess．Andslag

8、entrainmentbringsalotofharms，reducesthecleanlinessofsteelandaffectsthebilletsurfacequality．Suppressingtheformationprocessofthefreesurfaceduringthesteel-teeming，whichr