侧孔长水口两流非对称中间包流场优化

 中间包流体流动直接影响连铸坯的质量,为了缩小非对称中间包两流之间的流动差异,利用水模型和数值模拟方法,研究了侧孔长水口中间包流体流动特性。研究结果表明：直通型长水口、圆形湍流控制器和单挡墙结构中间包两出口流体差异较大,侧孔长水口和多孔挡墙结构中间包两流之间平均停留时间差异是直通型长水口中间包的3/4,且近长水口侧出口的平均停留时间延长7.7%。     

两流非对称中间包结构优化与应用研究

采用水模型实验、数值模拟相结合的方法分析了原型中间包和优化中间包在钢流流场、中间包流动特性方面的差异.结果表明:优化中间包2#水口平均停留时间延长了8.0%,两水口流体平均停留时间之差下降了36.3%.流体在优化中间包内流动轨迹更加复杂,延长了流体在中间包内停留时间.通过工业实验证实了优化方案的可行性.工业试验表明:采用圆形湍流控制器加单挡墙组成控流装置的原型中间包,两水口钢液平均温差为5℃,浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.7 mg;而采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包,两水口钢液平均温差为3℃或2℃,约为原型中间包两水口钢液平均温差的1/2;浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.2 mg,约为原型中间包的1/3.说明采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包对两水口温度的均一性起到了显著作用,且更能有效地去除钢液中的夹杂物.     

两流非对称中间包流场准对称化的数学物理模拟

通过水模型实验和数值模拟,研究了不同湍流控制器下两流非对称中间包内流体流动特性。数值模拟结果表明：湍流控制器几何结构对两流非对称中间包流体流动特性有明显影响。圆形湍流控制器内流场涡心靠近底部,出口处流体流速垂直向上;中间包流场涡心靠近长水口,涡心高度与挡墙高度基本同高,中间包表面波动大,容易发生卷渣现象。不对称长方形湍流控制器底部为不对称波浪形,流场涡心靠近出口,流体以一定角度从湍流控制器出口流出;其右侧出口面积大于左侧,水口右侧流体流量大于左侧;由于增大了出口面积,出口处流体速度减小,中间包表面平稳。水模型结果表明采用不对称湍流控制器中间包两流之间的平均停留时间差比圆形湍流控制器中间包减少1/4,算术平均值增加5.3%,说明非对称湍流控制器增强了中间包去除夹杂物能力且能有效缩小两流之间流体流动的差异。     

重钢5流方坯连铸中间包控流装置的数理研究

对重钢24t中间包控流装置进行水力学模型试验和数值模拟,通过测定停留时间分布(RTD)曲线和夹杂物的排除量,研究了不同尺寸湍流控制器对中间包流体流动特性的影响。研究结果表明,使用合适的湍流控制器和现有挡墙设置组合,可以延长水口响应时间及平均停留时间,提高活塞流区体积分数30%及降低死区体积分数50%,中间包内流体流动特性得到改善。     

40t单流中间包控流装置的优化配置

采用水模型和工业验证的方法针对40 t单流中间包的控流装置进行优化配置研究.通过对单独湍流抑制器控流装置、湍流抑制器+下挡墙组合控流装置、湍流抑制器+下挡墙+上挡墙组合控流装置的研究表明,下挡墙在改善钢液流动形态和减少中间包内死区方面所起的作用大于上挡墙.平均停留时间随下挡墙与长水口的距离增加呈先增大后减小的趋势.确定了单流中间包以湍流抑制器+下挡墙的优化组合形式,死区比例由原来的25.9%降低到了13.6%.通过系统取样分析发现优化后中间包内T.O和N含量大幅降低,正常坯中的大型夹杂物质量分数也由原来的8.4×10-7降低到3.2×10-7.      

五流大方坯中间包控流装置优化的数值和物理模拟

针对280 mm×350 mm五流连铸35 t中间包第3流铸坯质量探伤不合格率较高的问题,采用数值模拟和几何相似比1:3水模型模拟,研究了控流装置对中间包钢液流动特性的影响,优化中间包流场。结果表明,原型中间包控流装置结构不合理,各流一致性差,尤其第3流短路流明显;采用中墙开两孔的2~#挡墙+圆形加檐的B型湍流控制器后,各流一致性明显改善,第3流短路流消除,其平均停留时间延长了242.1 s,同时中间包活塞区体积增加了5.7%,死区体积减小了1.1%,冲击区钢液流动平稳。     

几种中间包控流装置的作用及比较

 中间包内设置控流装置对钢水流动行为和夹杂物去除影响显著。采用物理模拟的方法,系统研究和比较了常规双挡墙、湍流控制器、导流挡板和透气砖吹氩对中间包流体流动特征的影响。结果表明,湍流控制器可起到减小钢水喷溅、防止二次氧化和改善流体运动路线的作用,并减少短路流的发生。导流挡板与双挡墙比较,最短停留时间变化不大,但死区体积更小。与双挡墙相比,透气砖吹氩的最短停留时间提高不多,但峰值时间增加明显,死区体积大大降低。     

中间包内钢水控流技术

介绍了中间包冶金技术的发展,分析了中间包内钢水的流动特性及控流装置对钢水流动状态的影响,论述了改进中间包内的控流装置可以明显改变钢水流动状态,中间包内同时应用堰、坝、湍流控制器及多孔挡墙或气幕挡墙,能够延长钢水在中间包内的滞留时间,有效去除钢中夹杂,提高中间包冶金效果。     

控流装置对板坯中间包流场优化的影响

根据相似原理,用1:3水模型研究了230 mm×130 mm板坯连铸用60 t中间包内钢水的流动特征,通过测定模型中间包内停留时间分布曲线,计算其平均停留时间及死区,活塞区和混合区的体积。结果表明,采用下挡墙开孔能有效地改善中间包内流场,得出优化后合适的钢包控流装置组合为开孔下挡墙+湍流控制器,下挡墙高133 mm,距离冲击区765 mm。优化后的中间包比原中间包平均停留时间增加了24 s,死区体积由原来的14.8%下降至6.7%。     

连铸中间包不同控流装置使用效果比较的模拟研究

采用水力学数学模拟的方法,研究了3号多孔挡墙和U挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响。水力学模拟依据相似原理,用"刺激—响应"实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到两种挡墙对中间包流体流动的影响。然后用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性。研究结果表明:3号多孔挡墙可以延长1号、2号水口响应时间及平均停留时间,缩短了3号水口响应时间及平均停留时间,控制各流流动趋于一致。中间包内流体流动特性得到明显改善。使用U挡墙后,钢液的平均停留时间Ta有了大幅增加,但各水口的初次响应时间差距较大,各流的流动特征一致性较差。因而,3号多孔挡墙控流效果优于U挡墙。