薄板坯连铸结晶器铜板热/力行为

基于国内某钢厂CSP漏斗结晶器铜板结构,建立了考虑铜板水槽冷却水流动的薄板坯结晶器铜板三维热/力耦合计算模型,研究分析了典型连铸工艺下结晶器铜板水槽内冷却水的传热特点和铜板温度场与热应力场分布规律,并探讨了冷却水流速及铜板厚度对铜板热/力行为的影响。结果表明,铜板宽面热面与窄面热面最高温度均位于弯月面下约15 mm处,分别达436.5、379.2 ℃。宽面和窄面铜板的最大热应力均位于弯月面下方约25 mm处,分别达876.7、867.8 MPa。宽面铜板的热应力总体比窄面高且分布更为不均匀,螺栓处热面的热应力整体低于其两侧水槽处热面的热应力。增加冷却水流速、减小铜板厚度可减小铜板热面温度与热应力。将螺栓处冷却水缝延长到距结晶器下口30 mm处,可显著改善宽面铜板中下部横向温度分布的均匀性,使其热面横向最大温差减少约19.6 ℃。     

板坯连铸结晶器铜板温度场研究

本文建立了结晶器铜板二维非稳态传热数学模型，研究了板坯结晶器铜板温度场。利用工厂实测数据对模型进行了验证。讨论了拉速、冷却水流速、铜板厚度、水垢和铜板镀层对铜板温度分布的影响。     

板坯连铸结晶器内吹入气体对钢液行为的影响

采用水力学模拟方法研究板坯连铸结晶器内流场，分析塞棒吹Ａｒ时，浸入式水口琢拉速等工艺参数对连铸结晶器内钢液行为的影响。     

板坯连铸结晶器中三维凝固壳厚度分布的数值模拟及实验验证

建立了连铸结晶器中三维凝固壳厚度分布的计算模型和计算方法，提出了非耦合计算时流动计算域与凝固传热计算域的衔接问题，以及铸坯表面换热系数确定的方法。针对２５０ｍｍ×１３００ｍｍ板坯连铸实际工况，用所建立的模型放处理方法数值模拟了其结晶器中的三维温度场和三维凝固壳厚度分布。同时用实测的凝固壳厚度分布数据验证了本计算听模型、边界条件和计算方法。本采用的方法可满足工程精度、并较简便实用。     

板坯连铸结晶器内氩气泡行为的模拟研究

针对氩气泡在板坯连铸结晶器中的运动行为,以190 mm×1 900 mm板坯连铸结晶器原型为研究对象,采用水力学模型及数值模拟的方法,重点研究了拉速为1.7 m/min时不同水口吹气量对结晶器内气泡大小、气泡分布、液面波动、渣-金行为等的影响。研究结果表明:随着水口吹气量增加,气泡尺寸逐渐增加,结晶器窄边气泡数量不断减少,气泡大都聚集在水口附近上浮,水口吹气量是引起乳化卷渣、水口附近液面裸露及卷渣等的主要因素。     

板坯结晶器内钢液三维流场数学模型的研究

重点研究了浸入式水口浸入深度、拉速等工艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响.研究结果表明:改变这些影响因素在一定程度上可以起到改善钢液流动状态的目的,但通过改变这些影响因素并不能完全实现对结晶器内钢液流动状态的有效控制,尤其是对液面波动和对窄面冲击强度的控制.     

沟槽结晶器初生坯壳热力耦合模拟研究

针对钢在板坯连铸结晶器内的凝固过程,建立二维完全热力耦合有限元分析模型.应用Marc软件在计算机上运行求解,模拟在结晶器铜板内壁划分不同间距纵向沟槽时的铸坯形成过程,研究划分沟槽对坯壳形成过程的影响.结果表明:沟槽可改善结晶器铜板与坯壳间传热,有利于坯壳的均匀形成,削弱偏角区应力集中,降低裂纹发生可能性.     

二钢板坯连铸结晶器流体流场的研究

用水模拟的方法，对结晶器流场进行研究，选择合适、高效的连铸用水口形式，使生产顺行，并且使铸坯质量得到改善。     

板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

利用Fluent软件对1650mm×220mm板坯结晶器建立了三维稳态数学模型,对三种方案条件下结晶器内钢液流动进行模拟.结果表明,结晶器的宽度对结晶器表面速度分布影响显著,随着结晶器宽度的增加,结晶器表面的速度分布越来越不均匀.表面的最大速度受到多种参数的影响,包括浸入式水口入口钢液的速度、水口出口角度和水口浸入深度等,其中入口钢液的速度影响最为显著.最优方案为：铸坯宽度1100mm,底部结构为山形和出口角度向下30°的水口,水口浸入深度120mm,流量为11.6m³·h^-1,入口速度为0.8384m·s^-1.     

厚板坯连铸结晶器流场数值模拟

针对鞍钢新轧钢第一炼钢厂厚板坯连铸结晶器建立了三维湍流数学模型和三维实体模型.应用有限元软件对厚板坯连铸结晶器内的流场进行了模拟,计算了铸机拉速、浸入式水口出口倾角和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动的影响.对比表明,数值模拟结果与水模实验结果相符.     

板坯连铸结晶器铜板冷却水槽结构优化

针对板坯连铸结晶器铜板冷却水槽的结构优化,将三维传热模型应用于结晶器铜板导热过程,并采用有限元方法进行了模拟,计算并比较了水槽结构优化前后结晶器宽面铜板热面温度分布情况.结果表明:水槽结构优化后铜板螺栓处温度较优化前降低6℃,弯月面处温度降低10℃;优化前和优化后铜板在螺栓处和弯月面处的温度波动幅度分别为3、1. 5℃和8、2℃,水槽结构优化后铜板传热能力和冷却均匀性有明显提高.     

Simulation of thermal behavior during peritectic steel solidification in slab continuous casting mold

Thermal behavior of the solidifying shell in continuous casting mold is very important to final steel products.In the present work,one two-dimension transient thermal-mechanical finite element model was developed to simulate the thermal behavior of peritectic steel solidifying in slab continuous casting mold by using the sequential coupling method.In this model,the steel physical properties at high temperature was gotten from the micro-segregation model withδ/γtransformation in mushy zone,and the heat flux was obtained according to the displacement between the surface of solidifying shell and the hot face of mold as solidification contraction,the liquid-solid structure and distribution of mold flux,and the temperature distribution of slab surface and mold hot face,in addition,the rate-dependent elastic-viscoplastic constitutive equation was applied to account for the evolution of shell stress in the mold.With this model,the variation characteristics of surface temperature,heat flux, and growth of the solidifying shell corner,as well as the thickness distribution of the liquid flux,solidified flux,air gap and the corresponding thermal resistance were described.     

板坯连铸结晶器内非对称流动现象的数值模拟

基于流体力学基本原理,采用Fluent软件建立板坯连铸结晶器及浸入式水口的三维有限元体积模型,模拟研究了水口不对中和水口单孔结瘤条件下结晶器内流体的流动特征和温度场分布状况.结果表明:水口对中不良时,结晶器两侧回流明显不对称,液面会产生旋涡,水口偏向侧温度高于水口偏离侧;水口出口单孔结瘤时,未结瘤侧流股增强,液面流速增大,并且液面有涡流产生,结瘤侧新鲜钢液减少,温度偏低.     

小方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

借助有限元分析软件ANSYS,对150mm×150mm小方坯连铸结晶器电磁搅拌在电流为150A,频率变化情况下的钢液内部磁感应强度和电磁力进行了数值分析,并分析了结晶器厚度对钢液内部磁场的影响以及不同时刻钢液内部电磁力的分布。模拟结果表明,在结晶器电磁搅拌时,同一个断面上,4个角部的磁感应强度最大;随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,钢液边部电磁力在4~5Hz时最大;钢液内部的电磁力在1个周期的不同时刻,形成了同一个方向的力偶,在这个力偶的作用下,完成了对钢液的搅拌;结晶器厚度对钢液内部磁场影响很大,厚度增加,钢液内部磁感应强度降低。     

数值模拟技术在连铸结晶器中的应用

连铸结晶器内的冶金过程非常复杂,等同于“黑匣子”,用传统研究方法难以观察,数值模拟技术恰能弥补这一不足.主要介绍了模拟连铸结晶器的几种常用商业数值模拟软件,并详细讨论了PHOENICS、ANSYS CFX/Fluent、ABAQUS、MARC、ProCAST和其他数值模拟软件在连铸结晶器中的具体应用及其优势和局限性.最后,为了使数值模拟技术与冶金工业更好的结合,指出了数值模拟技术在连铸结晶器中的发展趋势.     

减少中厚板坯连铸漏钢事故的实践探讨

针对唐山中厚板材有限公司炼钢厂1号连铸机近2年来发生漏钢事故的实际情况,分析探讨了各种漏钢事故的原因并从操作、工艺、设备3方面进行了改进及优化,现场应用后,使得1号板坯连铸机的漏钢事故得到明显的减少。     

厚板坯连铸凝固过程数值模拟

将鞍钢股份有限公司一炼钢厚板坯连铸结晶器、二冷水导热的实际情况与铸坯凝固导热过程的理论分析相结合,采用VisualBasic语言对厚板坯连铸凝固过程进行了模拟计算,模拟计算结果与铸坯射钉测厚结果基本一致。数值模拟结果表明,一炼钢新购置的动态配水系统实际运行满足铸坯凝固需要。     

凝固坯壳对高拉速板坯连铸结晶器钢水流动特征的影响

 采用全比例的水力学模型,利用刺激-响应法、波高传感器、流速仪研究了考虑凝固坯壳时高拉速板坯连铸结晶器内的钢水流动、液面特征与卷渣特征。结果表明：考虑凝固坯壳后钢液到达液面的时间缩短;在高拉速条件下(2.4 m/min), 有坯壳时结晶器液面最大平均波高与表面流速比没有坯壳时分别大31 % 和17.5 %,使卷渣更容易发生。其主要原因在于考虑坯壳后结晶器下部钢液的自由流动空间变小,下回流的钢液流动受到抑制,上回流的能量变大。所以在高拉速结晶器水模拟试验过程中,有必要考虑凝固坯壳的影响。     

板坯连铸结晶器液面的周期性瞬态特征

 采用1[∶]1水模型和工业试验研究了常规板坯连铸结晶器液面的瞬态特征。研究发现,常规板坯结晶器液面存在“周期性畸变”。该现象表现在液面每隔20～30 s出现约5 s的畸变。畸变期间窄面处液面凸起,宽度1/4处液面凹陷且表面流速达到极大值,易导致卷渣。定义上次液面畸变结束到本次畸变结束时间为畸变周期。水模型结果显示,提高拉速畸变周期减小,而提高水口浸入深度与倾角液面畸变周期增大,但改变这些参数不能消除周期性畸变。对液面畸变周期的影响程度为：水口倾角>拉速>水口浸入深度。工业试验也证实液面周期性畸变的确存在。适当增大水口倾角有利于减少液面周期性畸变导致的卷渣。