1  绪论

1.1 文献综述

1.1.5 流体流动模型

流体流动的数学模型基本包括以下几个方面：（1）连铸结晶器中的流体流动，流动不对称性，优化工艺参数以及确定水口插入深度；[13-14]；（2）连铸结晶器内钢水流动对气泡运动路线[15]和夹杂物去除的作用[16]；（3）连铸结晶器自由液面分析、液渣层分布及流动特性分析及结晶器和钢渣卷绕水平波动研究[17-18]；（4）电磁制动器对钢水流量的影响以及电磁制动器对连铸结晶器中流量和上层液面波动的影响[19-20]。

1.1.6 结晶器内流动行为的模拟方法研究

用于描述流动行为（流速，流动轨迹，湍流强度等）的一般方法有物理建模方法，数值模拟方法和示踪方法[21]。示踪法包括向注射流和结晶器入口添加放射性同位素。利用对流作用，同位素可以直接进入液相。针对铸坯进行进一步的分析，有三种类型的区域，即强迫对流、自然对流和停滞。然而，分析过程需要大量的时间和成本。在物理建模中，水被用来模拟连铸结晶器中钢水的流动。该测试可以直接观察模型中的流动状态和流量，并为优化连铸结晶器中的流动状态提供合理的参数。该方法成本低，实验简单，实验测试方便。在数学建模中，结晶器内的液体流动状态和轨迹是可以被预测的，数学模型的模拟结果需要进行物理模拟来佐证。

然而只用数学模拟的方法来进行分析和研究是远远不够的，因为连铸结晶器内钢水流动过程受多种因素的影响，是一个复杂的物理现象。尽管经过一定程度的简化可能会给出一些结果，但其描述和研究的过程也可能是片面的或不准确的。所以，研究了结晶器中液体流动的物理模型，从而可以与理论分析的结果相互证实，并相互补充和改进。目前，被广泛使用的建模方法是水力模型方法，这是一种在相似性原理指导下的物理建模方法。根据一些原理的局限性，建立了与连铸过程中模具中钢水水力特性相对应的模型。

1.1.7 主要工艺

自连铸投产以来，在吸收消化国外连铸先进技术的同时，国内对连铸技术进行了针对性的研发。主要开发的技术有[22]：

a.开发了板坯连铸二次冷却控制技术，实现了二冷的在线动态控制，替代了原来引进的二冷控 制的一维模型，铸坯的表面质量有了显著提高。

b.消化国外先进技术后，结晶器铜板长寿 命技术有了长足进展，将CO-NI镀层用于长边铜板，熔射技术运用在了短边铜板上。

c.针对结晶器状况并结合引进的情况，开发了神经元漏钢预报技术并在线投入使用，很大程度上减少了误报和漏报发生的频率，目前，宝钢板坯连铸漏钢率接近于零。

d.针对保护渣使用中存在的问题和钢种扩大的要求，对保护渣进行系列化研究，开发各种保护渣，使保护渣使用更加科学规范。

e.结合铸坯的表面质量状况，对连铸的一、二冷水进行了优化研究，铸坯的表面质量有了大幅度的提高。

f.在一连铸增设了大包下渣检测装置。

g.在二连铸增设了浸入式水口快速更换装。

h.消化开发了结晶器自动开浇技术。

1.2 课题研究目的和意义

被称为工业基础的钢铁在中国国内生产总值中占有宝贵的地位。在上个世纪，钢铁工业的快速发展，钢铁生产快速增长，一个全新的生产预测，显著提高钢材质量，生产效率大大提高，但成本已明显减少，污染的控制也有所成效。其原因在于氧气转炉炼钢、炉外精炼、连铸、连轧四大技术的推进，为冶金行业的发展做出了贡献。其中的连铸技术已经彻底改变了钢铁冶炼的程序生产已成为更多高品质，产量大，持续的专业和高效的模式，以及简化了冶炼，精炼，轧制复杂的过程。