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。     

薄板坯连铸中间包流场数理模拟研究

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的排除有重要影响，为此建立了模拟薄板坯连铸中间包钢液流动情况的模型。采用数学和物理模拟的研究方法，研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对某钢厂薄板坯连铸中间包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时，存在明显的短路流及较大死区；原使用控流装置其平均停留时间小，死区较大，实验效果并非最佳；通过实验提出的优化方案，使中间包内示踪刑开始响应时间为无控流装置下的2倍多，平均停留时间由264秒增加到301．4秒，死区由无控流装置的25．54％降低到15．39％，中间包的冶金性能有了明显改进。     

单流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究

针对单流中间包连铸过程中流动状态不佳、钢液夹杂物含量较高等问题,提出了中间包控流装置的优化方案,采用数值模拟和水模试验研究了不同控流装置情况下中间包钢液流动行为及平均停留时间分布等特征。结果表明,最佳控流装置参数：堰距长水口距离1 090 mm,堰高度180 mm,坝堰间距260 mm,高坝高度340 mm时中间包钢液流场优化及夹杂物去除效果最佳。对比原方案中间包,优化后中间包钢液平均停留时间和活塞区均有所增加,死区降低7.14%;夹杂物平均去除率达到68.7%,较原方案平均去除率提高6.6%。     

4流大方坯45 t中间包流场的物理模拟和冶金效果

通过几何相似比1:3的水模型对钢厂4流410mm×530mm大方坯连铸机的不同结构的40～50t中间包进行流场、温度场以及流动特征的研究,并得出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,有通道式感应加热装置的中间包与无通道式感应加热装置的中间包优化出的最佳控流装置不同。对于无通道式感应加热装置的中间包,采用最佳方案(湍流控制器+带导流孔的"V"型挡渣墙+挡坝组合的控流方式),延长了近流水口响应时间及平均停留时间,各水口钢液的流动模式趋于一致,中间包内钢液的流动特征得到明显改善。生产40Cr钢实践表明,可连浇8炉,各水口最大温差为4℃,中间包钢液中T[O]约为10×10~(-6)。     

八流中间包内钢液流动和传热特性的研究

根据某钢厂新设计的八流小方坯连铸机一体式中间包,采用正交试验的方法,利用数值模拟对中间包控流装置的试验方案进行流场、温度场以及流动特征研究,设计出新的控流装置。研究结果表明:未加任何控流装置的中间包内钢液流场不合理,各流流动特征相差较大且温度差异明显,采用优化后的控流装置后,各流钢液的流动模式趋于一致,且温差明显缩小,夹杂物去除率提高。实际冶金效果显著,生产Q235钢各流最大温差为4℃,连浇时间可达26 h且控流装置基本完好。     

长水口插入深度对连铸中间包流体流动影响的研究

长水口插入深度对中间包钢液的流动状态有重要影响。以相似原理为基础,进行水模实验,测定了有无控流装置时中间包钢液的停留时间分布曲线（RTD）;采用Fluent软件和数学模拟的方法,仿真计算获得了实际中间包内钢液的流动状态,分析比较了钢液流动的速度矢量图和流线图。从而确定了合理的长水口插入深度。研究结果表明,有、无控流装置时,建议长水口插入深度为110 mm左右。     

薄板坯连铸中间包控流装置的数理模拟

采用水力学数理模拟的方法，研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对马钢薄板坯连铸中间包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时，存在明显的短路流及较大死区；西马克公司提供的控流装置其平均停留时间小，死区较大，实验效果并非最佳；改进后的优化方案使中间包内示踪剂开始响应时间为无控流装置下的2倍多，平均停留时间由264．0s增加到301．4s，死区由无控流装置的25．54％降低到15．39％，中间包的冶金性能有了明显改进。     

十二流小方坯中间包优化及冶金效果

利用数值模拟对宣钢十二机十二流连铸机中间包的三维流场、浓度场和温度场进行研究,优化出了最佳控流装置。应用结果显示,采用优化结构后的中间包,流场明显改善,各流的流动特性趋于一致,高温钢液对第6流塞棒的冲击减轻,各流最大温差由优化前的10 K降低为优化后的4 K。且连浇时间由优化前的20 h延长到26 h。     

六流小方坯连铸中间包结构优化仿真

以鞍钢六流小方坯T型中间包为对象设计了中间包结构优化方案,应用数值模拟方法研究不同方案的中间包钢液流动状态和温度场情况。模拟结果表明,中间包纵向侧壁钢液液面高度处内部宽度为463 mm时的优化效果最佳。结构优化后的中间包用于浇铸高碳钢,各流钢水出口最大温差降低了7℃,塞棒侵蚀减轻,单中包浇铸由12罐提高到17~18罐。     

包钢大方坯六流中间包改进及数模分析

运用数值模拟方法,研究了包钢5#大方坯连铸机六流中间包在设置挡墙和坝前后钢液流动行为的变化.计算获得的各流钢液停留时间分布曲线,表明合理地设置控流装置后,中包内各流钢液停留时间增加了2 min左右,短路流大大减少,钢液混合更充分,死区比例下降17%;温度计算表明,设置控流装置后,各流钢液温度差异明显缩小.     

板坯连铸单流中间包控流装置优化模拟研究

采用水力学模型试验,对太钢不锈钢板坯连铸单流中间包流场进行了模拟研究,并通过数值模拟进行验证,研究结果表明:该钢厂原型中间包流场存在严重问题,中间包内存在明显短路流现象,死区比例较大,钢液混匀效果差;通过正交优化试验得出最佳坝堰因素水平组合方案,使中间包流场得到改善;采用中间包气幕挡墙代替坝优化方案,使中间包流场得到进一步改善.根据水力学模型试验和数值模拟计算结果,结合钢厂实际情况,建议单流连铸中间包采用气幕挡墙代替坝的技术工艺,对于太钢不锈钢板坯中间包气幕挡墙最佳工艺参数:距离堰1 150 mm附近,底吹气量控制在120 L/min左右.     

湍流控制器结构对中包流场影响的数模研究

根据某厂连铸中间包结构和操作工艺参数，选择LAM和Bremhorst修正的低雷诺数κ-ε湍流模型，建立了描述钢液流动的数学模型，用PHOENICS软件进行了模拟计算，讨论了湍流控制器结构对中间包流场的影响，指出湍流控制器的结构对中间包内流场的影响较大，其中环形带顶缘的湍流控制器最有利于中间包内钢液流动特性的改善，环形部分的曲率半径影响钢液的流动情况。     

Numerical Investigation of the Fluid Flow in Continuous Casting Tundish Using Analysis of RTD Curves

 A detailed mathematical procedure of the optimization of the fluid flow in a tundish water model with and without flow control devices (weir and dam) was carried out using the commercial CFD code FLUENT 60. The (k ε) two equation model was used to model turbulence. The residence time distribution (RTD) curves were used to analyze the behavior of the flow in tundish. The location of flow control devices in the tundish was studied. The results show that the flow modifiers play an important role in promoting the floatation of nonmetallic inclusions in steel. Comparing the three geometric configurations that are considered (bare tundish, weir, weir+dam), the tundish equipped with the arrangement (weir+dam) is a best and optimal geometric configuration of tundish.     

宝钢高碱度中间包覆盖剂的开发

介绍了宝钢高碱度中间包覆盖剂的开发情况，指出提高中间包覆盖剂的碱度可有效防止中间包钢水回硫和覆盖剂本身污染钢液，对提高铸坯质量有重要的意义。     

板坯连铸中间包流场及传热特征模拟研究

对某钢厂现有板坯连铸中间包进行流场模拟研究。研究结果表明：原结构的中间包内钢水停留时间短，死区体积大。通过优化设计使流场得以改善，并用数学模拟的方法进行了流场及传热特征计算，验证了通过水力学模拟试验得到的优化方案的合理性。     

板坯连铸中间包流场及传热特征模拟研究

对某钢厂现有板坯连铸中间包进行流场模拟研究,研究结果表明,原结构的中间包内钢水停留时间短,死区体积大。通过优化设计使流场得以改善,并用数学模拟的方法进行了流场及传热特征计算,验证了水模试验得到的优化方案的合理性。     

鞍钢中薄板坯连铸中间包水模型实验研究

通过中薄板坯连铸中间包水模型实验,观察中间包水模型流场,优化设计中间包挡墙和坝的位置,分析了塞棒抑制钢水旋涡,减少卷吸的作用.     

三流方坯连铸中间包结构优化的数值模拟和应用

根据太钢三流220mm×220mm方坯连铸中间包结构和工艺参数,利用ANSYS FLUENT数值模拟软件对该中间包流场和温度场进行模拟研究。结果表明,原型中间包流场不合理,第2流钢液存在短路流和死区,各流一致性较差。优化方案通过在浇注区设立挡墙,形成钢流缓冲区,钢液重新分配,流场一致性得到了大幅度改善。最优方案应用于现场后,相对于原方案第1、2流夹杂物数量分别降低了9.51%、23.52%,流间夹杂物数量差异降低了52. 72%,两流夹杂物数量和流间夹杂物数量差异都明显降低。     

板坯连铸机中间包流场研究

运用三维流场软件包对太钢连铸机中间包内的流场分布进行研究。从钢水流动说明太钢中间包的设计方案对于实际生产比较合理，有利于钢水温度和浓度均匀，并对钢中夹杂物的形成和上浮非常有利。