方坯连铸非稳态充型过程流场温度场耦合数值模拟

采用CFD商用软件Flow-3d,对C的质量分数为0.2%的碳钢165mm×165mm方坯连铸非稳态充型过程中结晶器内钢水在流场、温度场耦合作用下的凝固和流动状况进行数值模拟。结果表明,内置冷却器在连铸充型过程中可以明显地提高传热效率,降低钢液冲击深度。内冷却器对钢液的流动影响很大,可以减缓钢液的流动速度,减少冲击深度,并能使钢液的流动更加均匀,提高铸坯质量。     

方坯连铸内外复合冷却流场温度场耦合数值模拟

针对165 mm×165 mm的Q235方坯连铸,提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在"结晶器内设置内冷却器-U型管",起到提高传热效率的目的.采用CFD商用软件FIuent,就内外复合冷却结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的状况进行数值模拟.结果表明,内冷却器可以提高传热效率进而加快连铸坯的凝固速度,并且减少了注流的回流速度,使钢水的流动均匀,从而提高了连铸方坯的品质.     

信息报导

用静态电磁铁控制结晶器内钢液流动为了抑制钢水在结晶器液面的流动，以及抑制结晶器下部钢水向下流动，采用静态电磁铁控制工艺是有效的。该工艺即在结晶器上部弯月面处和浸入式水口出口处，沿板坯宽度方向分别安装一对静态电磁铁。日本川崎公司千叶厂３号连铸机安装的静...     

磁感应强度对高速连铸流动控制结晶器内金属液流动的影响

流动控制结晶器(FC-Mold)是高速连铸的重要设备,模拟了流动控制结晶器内金属液的流动情况,研究磁感应强度对结晶器内金属液流动的影响。实验结果表明:静磁场不仅具有制动钢液流的作用,还具有阻碍金属液运动,改变流动方向的作用。高速连铸采用FC-Mold,能够改善结晶器内金属液流动;磁感应强度增大,自由液面的流动得到改善,液面波动受到抑制,下环流的冲击强度减小。     

用多模式电磁搅拌控制结晶器内的钢水流动型式

传统板坯结晶器内的钢水有多种流动型式:双环流、单环流和持续不稳定流动.后二者对钢质量有害,前者对钢质量有利.用多模式电磁搅拌器(MMEMS)控制钢水流动型式.     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

基于多场耦合模型的连铸结晶器内钢液凝固行为分析

针对连铸结晶器内钢液的流动、传热、凝固耦合变化问题,应用连续介质力学和能量守恒理论,建立了板坯连铸结晶器内钢液流动、传热和凝固的三维非稳态数学模型。在此基础上,应用COMSOL软件进行数值模拟和分析。将耦合模型计算得到的凝固坯壳厚度与经验公式进行对比验证,总体符合较好。结果表明,结晶器内钢液流动的基本特征与单流场模型相比并没有发生变化。但是,钢液的上、下回流涡心到自由面的距离及流股冲击深度均有所减小。在靠近结晶器窄面的部分区域由于凝固坯壳的形成,不会出现钢液流动现象。由于凝固坯壳的存在,自由面钢液流速变大,自由面钢流波动更加剧烈。由于钢液的强制对流传热,结晶器内部钢液温度并不是由内到外逐渐降低的,而是出现了小幅度的波动。在结晶器出口处钢液温度较低,且分布不均匀,部分区域温度梯度较大。由于钢液的对流作用促进了钢液的热量传递,结晶器出口处窄面、宽面及角部凝固坯壳更厚。     

流动控制结晶器内钢液运动的规律

在连铸实验装置上 ,以低熔点Pb Sn Bi合金和硅油分别模拟钢液和保护渣 ,对流动控制结晶器内钢液流动规律进行了实验研究。结果表明 ,流动控制结晶器能够控制弯月面的波动和水口区域的流动状态 ,对改善连铸坯表面及内部质量具有良好的作用。     

板坯结晶器钢液流动电磁控制技术

板坯结晶器内钢液流动会影响铸坯的质量,控制和优化结晶器内钢液流动对于提高铸坯质量具有重要意义.电磁控制技术已经成为控制和优化结晶器内钢液流动的重要技术.论述了结晶器内钢液流动对铸坯质量的影响,并介绍了结晶器内钢液流动的电磁场控制技术和特点,以及在钢厂的应用.     

不锈钢板坯宽度对结晶器内钢水流动和温度状态影响

利用数值模拟方法对比分析了不同不锈钢板坯宽度下结晶器内钢水流动和温度分布情况。结果表明,在同一浸入式水口结构和工艺参数条件下,随着结晶器宽度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置下降,冲击强度减弱,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率减小,但液面处钢水温度降低。其中,当铸坯断面大于1360mm时,结晶器内钢水对窄面中心的冲击速度和钢液面处钢水表面流速变化不大。综合表明,该水口浇注不锈钢板坯的适宜宽度范围为1360～1600mm.     

厚壁离心管坯温度场和热应力场的数值模拟及其轴向裂纹分析

运用有限元分析软件ANSYS8．0／Multiphysics对材质为21CrMo10钢的离心管坯。在不同工艺参数下的温度场和热应力场进行了分析。结合生产实际得出：厚壁离心管坯出现轴向裂纹的原因在于管模内壁涂层太薄、管坯横截面的温度梯度〉10℃／mm;随着管模内壁涂层厚度的减薄,钢液浇注温度的升高,厚壁管坯内壁的热应力有增大的趋势。据此进一步优化和确定了在特定情况下浇注合格管坯的工艺参数。     

高效板坯连铸结晶器技术

为了实现唐钢1700板坯连铸机尽快减少漏钢生产事故,达产达效,主要从优化结晶器铜板及镀层材质,优化结晶器内钢水的流场和温度场,优化结晶器振动系统等方面开展工作,最终在质量改善的前提下,实现了拉速由1.6m/min提高到1.9m/min,机时产量提高达18%。     

超薄大断面异型坯结晶器非对称流场和温度场的优化

建立0.7∶1的水力学试验模型优化水口结构来改善超薄大断面异型坯结晶器流场,并对实际生产工况下结晶器及其二冷段内钢液的三维流场和温度场进行了数值模拟。结果表明,现有直通型水口结晶器内流场分布极不对称,结晶器内各位置响应时间相差较大,造成结晶器内温度、成分等分布不均匀。优化后的三侧孔一底孔型水口浇铸有效地解决了结晶器各位置响应时间较长且不一致的问题,有效改善了单点直通型水口浇注时的严重不对称流场,浇注侧和非浇注侧的温度差异明显缩小,沿拉坯方向的温度变化也较为合理,有利于良好凝固坯壳的形成,为实际生产提供了指导。     

流变铸造半固态亚共晶高铬铸铁组织形成研究

研究了亚共晶高铬铸铁半固态球状晶的形成条件及规律。结果表明：通过控制合适的浇注温度，并对充型前的金属液进行激冷处理，同时对过冷的金属液配以适当的振动，可以获得球形或近球形的先共晶奥氏体非枝品组织；在带有倾斜板冷却体的低温浇注情况下，金属液的冲刷、流动及振动使熔体获得了均匀的溶质场和温度场，抑制了发达的先共晶奥氏体枝晶的形成，为球状晶的获得提供了条件。     

板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动及流动行为的数值模拟

建立了板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动行为的三维数学模型,利用数值模拟方法研究了磁场与流场耦合作用下不同工艺参数和电磁参数对结晶器内钢/渣界面波动行为及流场的影响,通过VOF方法对不同条件下的钢/渣界面进行捕捉,讨论不同磁极位置、水口倾角、拉速及线圈电流强度对结晶器内钢/渣界面波动行为和流动的影响。模拟结果表明：电磁制动的施加可以显著降低钢/渣界面波高,减小射流对结晶器窄面的冲击。拉速和水口浸入深度恒定时,磁极位置和水口角度直接影响结晶器内流场形式：当[P＝]40 mm时,增加线圈电流可以降低结晶器内钢/渣界面波高和表面流速,从而减小由液面波动引发卷渣的概率;当磁极距离水口较远时[（P＝]80 mm）,随着线圈电流强度的增大,水口射流的冲击方向向上偏转,引起上回流的流动强度增强,导致钢/渣界面波高增加,增大卷渣发生的概率。     

水口结瘤对板坯连铸结晶器钢水行为影响的数值模拟

以230 mm×1 600 mm板坯连铸机结晶器为研究对象,采用CFD数值模拟的计算方法,建立了VOF模型,研究了连铸水口结瘤对钢渣界面波动与钢液流动行为的影响。研究结果表明,当水口无结瘤时,结晶器内流场为典型的双环流形貌。当水口有结瘤时,结晶器内水口两侧会出现严重的非对称流,结瘤侧流股范围小,非结瘤侧流股范围大。水口不结瘤一侧动能增大导致结晶器下涡心位置下降,会使钢液冲击深度增大;水口结瘤一侧水口因涡心位置较高,加剧了弯月面处的波动和钢渣表面的波动紊乱。结瘤情况下的钢液波动较大,最大波动差为4.03 mm;不结瘤情况下钢液波动较平稳,最大波动差为1.4 mm。     

锆砂覆膜砂铸钢件表面缺陷的形成机制及防治措施

论述了锆砂覆膜砂铸钢件表面缺陷的形成机制,就该缺陷的防治措施进行了探讨。认为锆砂覆膜砂铸钢件表面缺陷气痕和流痕形成的主要成因是:再生砂粒度过细、壳型(芯)的透气性偏低,浇注系统不合理、钢液流动不平稳、铸型排气能力差,浇注温度偏低且不稳定等。实践表明,增加壳型(芯)的透气性、采用平稳快速浇注工艺方案、适当提高浇注温度等,可以达到减少和消除锆砂覆膜砂铸钢件气痕和流痕缺陷之目的。     

宽厚板坯连铸结晶器内的钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,针对连铸结晶器的结构和工艺参数,利用商业软件fluent的k-ε湍流模型,实现了对结晶器内钢液流场的三维数学模拟。重点分析了浸入式水口的插入深度、水口侧孔倾角以及拉速等工艺参数对结晶器钢液流场的影响。结果表明：对于断面为2300mm×250mm的板坯结晶器,水口插入深度为150mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.2m/min时,结晶器内的流场较好。数值模拟结果可为宽厚板坯连铸结晶器确定合理工艺参数提供理论依据。     

消失模铸造“金龙攀玉柱”浇注系统

大型设备需用3根空心特种合金钢轴,采用直立侧注阶梯浇注工艺的消失模铸造。当钢液从圆柱的一侧注入时,注入钢液的一侧,比远离内浇口的对称一侧温度要高,两侧的收缩量不同,将导致铸件弧形变形。"金龙攀玉柱"浇注系统采用旋转弧形曲线侧注,通过流场的调节,使热场合理分布,有效的解决了空心轴的变形问题。     

低碳低硅铝镇静钢铸坯表面凹陷的成因及控制

分析唐钢板坯连铸机生产的低碳低硅铝镇静钢铸坯表面凹陷缺陷的产生原因。结果表明,表面凹陷缺陷的产生由结晶器内弯月面处坯壳冷却不均造成,采取了防止结晶器跑锥,提高结晶器锥度,防止弯月面处铜板变形,选择合适性能的保护渣,选择合理的拉速、钢水过热度,合理控制结晶器流场等措施,最终消除了铸坯凹陷缺陷,提高了铸坯表面质量。