板坯连铸结晶器内液面波动的水模型研究

以某厂板坯连铸结晶器为原型,采用1:1的水模型进行试验,以瞬时波高为判断依据,研究了拉速、浸入式水口出口角度、水口浸入深度、水口底面结构等工艺参数对板坯结晶器内流场和液面波动行为的影响.提出了优化结晶器流场的工艺参数,为在实际生产中减少结晶器内卷渣提供了依据.结果表明:拉速对板坯连铸结晶器内液面波动的影响最大,水口倾角...     

宽板坯连铸结晶器内液面波动的水模型研究

以某厂宽板坯连铸结晶器为研究对象,采用1∶1水模型进行实验,研究了拉速、浸入深度、水口倾角、水口出口面积等工艺参数对结晶器内流场和液面波动的影响,以优化工艺参数,为在实际生产中减少卷渣提供依据.结果表明:随着结晶器宽度、拉速的增加,液面波动明显增大;采用较大的水口出口面积和浸入深度,可以抑制液面波动,避免卷渣.     

宽板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

结合水模型实验,应用商业软件Phoenies模拟230 mm×2 000 mm连铸坯结晶器内钢液流场。研究了浸入式水口底型、插入深度、出口倾角等工艺参数对钢液面波动及流股对结晶器窄面冲击力的影响,并用水模型实验进行验证。结果表明,合理的浸入式水口结构尺寸和工艺参数为:凹底结构、插入深度120 mm、倾角15°。     

大方坯结晶器内流场及自由液面的数值模拟

对大方坯结晶器内钢水流动过程进行理论计算和分析，评估浸入式水口结构对结晶器内流场、自由液面波动的影响，并讨论有关工艺参数与浸入式水口结构参数之间的关系。     

太钢二炼钢结晶器液面波动的水模拟研究

对太钢二炼钢结晶器进行了水模拟实验,研究了水口倾角、水口浸入深度及拉速对结晶器液面波动的影响.根据实际生产情况,实验中拉速取值0.8 m/min、0.85 m/min、0.9 m/min;倾角取值10.、12.、15.;浸入深度取值60～160 mm(间隔20 mm).研究发现水口倾角、拉速对结晶器液面波动的影响较小,水口浸入深度对结晶器液面波动的影响较为显著,根据试验结果,将水口浸入深度由110mm调整为130 mm,OCrl8Ni9不锈钢冷轧板降级比例从6.38%降低到了4.80%.     

板坯连铸结晶器浸入式水口工艺参数的模拟正交试验

利用流场计算机软件PHOENICS 3.4建立的三维有限差分模型模拟邯钢 16 2 4mm× 2 2 8mm板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场 ,并采用正交试验方法对影响钢液流动的主要因素 :水口浸入深度、倾角、水口内径和侧孔截面积进行研究和分析。结果表明 ,水口浸入深度和倾角对冲击点温度指标和液面卷渣指标影响显著。该板坯连铸结晶器浸入式水口最佳工艺参数为 :浸入深度 12 0mm ,倾角 15° ,内径 6 3 75mm ,侧孔截面积 6 0mm× 6 5mm。     

板坯连铸结晶器水模型试验研究

针对我国某钢厂的板坯连铸结晶器,采用1:1的水模型研究了拉速、水口浸入深度、水口出口倾角以及结晶器宽度对结晶器液面波动和表面流速的影响,并对这些工艺参数提出了一些优化建议.     

宽板坯连铸结晶器SEN结构和操作参数优化试验研究

以宽板坯连铸结晶器的4种断面宽度为原型,采用1∶1水模型进行试验,得到了在结晶器液面波动较合理时,倾角、底部形状和吐出孔数量等最优的浸入式水口结构参数,以及水口浸入深度、水口吹气量、拉速范围等最优的工艺操作参数.     

高拉速厚板坯连铸结晶器流场影响因素的模拟研究

运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸结晶器流场的影响因素;研究浸入式水口结构、水口控流方式、水口出口角度、水口浸入深度、结晶器宽度、结晶器厚度、吹氩等因素对结晶器流场、液面流速以及初生坯壳的影响.结果表明在高拉速下,结晶器的流场不稳定因素增多,工艺参数对结晶器流场的影响因数增加.在高拉速下结晶器流场流速高,液面波动大,液钢流束冲击深度大,势必造成产品质量的下降趋势,因此高拉速厚板坯连铸过程必须采用电磁制动或流场控制技术,降低高流速带来的不利影响;水口结构与结晶器规格最优化与匹配能得到适宜的结晶器流场;同时发现高拉速钢液流束对结晶器初生坯壳的影响严重,是高拉速漏钢率高的直接原因之一.     

吹氩连铸结晶器液面波动行为的时频分析

时频分析是一种研究波动信号特征、揭示波动现象内在机理的有效方法。将时频分析方法应用于吹氩连铸结晶器内的液面波动特性研究,采用水模型试验获取液面波动数据进行时频分析,研究吹氩量、拉速、水口浸入深度和结晶器宽度等工艺参数对液面波动行为的影响,探究液面波动的内在机理。结果表明,振幅较高的频率集中在0~2.5 Hz,其中振幅最大的主频率位于0.1 Hz附近,此外1.5 Hz和2.5 Hz处也存在较高的峰值;通过时域分析发现,增大吹氩量和拉速、或减小水口浸入深度和结晶器宽度将加剧液面波动;通过频域分析发现,拉速、水口浸入深度、结晶器宽度与液面波动主频率有较强的关联性,说明三者均与液面波动的主要振动源高度相关。     

大方坯连铸结晶器伸入式水口结构类型研究

从建立合理的结晶器内流场角度出发，提出了结晶器伸入式水口设计与评价原则。通过水模实验和计算结果表明攀钢大方坯连铸结晶器采用向上角度的四孔水口结构形式最为合理。     

板坯连铸结晶器内非对称涡流的水模拟研究

利用水模拟研究连铸操作工艺对板坯结晶器液面涡流的影响规律。在实验室进行了不同工艺参数下的试验,分析不同工艺参数对涡流的影响。结果表明,结晶器液面形成涡流的原因主要来自于表面液流的湍动性所导致的水口两侧表面液流动能瞬时的不对称,以及浇注工艺所导致的水口两侧出流及表面液流不对称。在结晶器液面,涡流出现形式分为水口一侧单涡流,一侧双涡流和对角双涡流等情况。上述现象与水口周围液流流态有关,涡流的"强度"(文中用涡流直径和长度表征)以及其出现的频度均随表面液流的动量增大而增加,加大水口浸入深度或增大出流角度有利于减小涡流强度和出现频度。     

承钢板坯连铸机结晶器工艺参数优化的水模型研究

实验采用水模型法研究了承钢板坯连铸机结晶器工艺参数与流场的关系，探讨了结晶器宽度、拉速、水口侵入深度、水口侧中孔面积比对流场状况的影响趋势，并对工艺参数进行了优化。     

Investigation of Fluid Flow and Steel Cleanliness in the Continuous Casting Strand

Fluid flow in the mold region of the continuous slab caster at Panzhihua Steel is investigated with 0.6-scale water model experiments, industrial measurements, and numerical simulations. In the water model, multiphase fluid flow in the submerged entry nozzle (SEN) and the mold with gas injection is investigated. Top surface level fluctuations, pressure at the jet impingement point, and the flow pattern in the mold are measured with changing submergence depth, SEN geometry, mold width, water flow rate, and argon gas flow rate. In the industrial investigation, the top surface shape and slag thickness are measured, and steel cleanliness including inclusions and the total oxygen (TO) content are quantified and analyzed, comparing the old and new nozzle designs. Three kinds of fluid flow pattern are observed in the SEN: “bubbly flow,” “annular flow,” and an intermediate critical flow structure. The annular flow structure induces detrimental asymmetrical flow and worse level fluctuations in the mold. The SEN flow structure depends on the liquid flow rate, the gas flow rate, and the liquid height in the tundish. The gas flow rate should be decreased at low casting speed in order to maintain stable bubbly flow, which produces desirable symmetrical flow. Two main flow patterns are observed in the mold: single roll and double roll. The single-roll flow pattern is generated by large gas injection, small SEN submergence depth, and low casting speed. To maintain a stable double-roll flow pattern, which is often optimal, the argon should be kept safely below a critical level. The chosen optimal nozzle had 45-mm inner bore diameter, downward 15 deg port angle, 2.27 port-to-bore area ratio, and a recessed bottom. The pointed-bottom SEN generates smaller level fluctuations at the meniscus, larger impingement pressure, deeper impingement, and more inclusion entrapment in the strand than the recess-bottom SEN. Mass balances of inclusions in the steel slag from slag and slab measurements show that around 20 pct of the alumina inclusions are removed from the steel into the mold slag. However, entrainment of the mold slag itself is a critical problem. Inclusions in the steel slabs increase twofold during ladle changes and tenfold during the start and end of a sequence. All of the findings in the current study are important for controlling slag entrainment.     

宽板坯结晶器浸入式水口结构优化的数值模拟

以某钢厂宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用商业软件PHOENICS建立一个三维有限差分模型,模拟宽板坯连铸结晶器内钢液的流动分布.通过分析水口底型、倾角、插入深度等工艺参数对钢液面波动、流股对结晶器窄面的冲击力及涡心高度的影响,得出适用于宽规格结晶器的合理的浸入式水口.通过研究,为优化宽板坯结晶器内钢液的流场及浸入式水口的设计提供了科学依据.     

浸入式水口对结晶器钢水流动与液面波动的影响

以国内某钢厂220 mm×1800 mm板坯连铸结晶器为原型,根据相似性原理建立相似比为0.6的水模型,利用粒子图像测速技术(PIV)对比不同浸入式水口(SEN)的出口角度、浸入深度及水口底部结构条件下的结晶器内流场流速特征,同时使用波高仪对液面波动振幅进行实时监测,并结合F数分析各SEN条件对结晶器内钢液流动特征.研究发现,在各浸入式水口条件下,位于结晶器液面1/4宽面处附近出现矢量流速向下的剪切流,同时在水口附近发现不规则漩涡.试验结果表明:浸入式水口的出口角度、浸入深度的增加能够强化上回旋区缓冲作用,降低结晶器液面表面流速;尽管凹底结构SEN能减弱钢液湍动能,但其对1/4宽面处剪切流速度的影响不大.另外,液面波动幅度和F数变化规律一致,且当浸入式水口出口角度15°、20°,浸入深度135 mm、145 mm条件下波幅与F数最为合理,从而减小或避免液面卷渣,提高连铸坯质量.      

大方坯连铸结晶器内钢水流场的数值模拟

 采用数值模拟的方法对大方坯结晶器内钢水流动过程进行了理论计算和分析，评估了浸入式水口结构对结晶器综合冶金效果的影响，并讨论了有关工艺参数与浸入式水口结构参数的关系。结果表明，浸入式水口结构及其工艺参数对结晶器内钢水流场分布及湍流粘度分布影响显著。     

Flow pattern control in continuous slab casting moulds: physical modelling and plant trials

Full-scale water modelling studies combined with nail-dipping industrial trials at Shougang Jingtang (SGJT) Works were carried out in order to investigate the parameters that influence flow patterns in the continuous slab casting mould. The effects of casting speed/mould width combinations, argon bubbling flow rates, submerged entry nozzle (SEN) immersion depths and SEN geometries (port angle and bottom shape) on the flow patterns were examined. A CMI factor defined as casting speed/mould width ratio index is put forward to describe the combined effect of these parameters on the fluid flow patterns in the mould. The results show that the CMI and argon injection rates are the dominant factors that determine the flow pattern. On the basis of the results from this study, critical argon flow rates for different casting combinations have been evaluated. These findings provide operating guidelines for generating optimal flow patterns based on double roll flow with appropriate surface velocities in continuous slab casting moulds. On the basis of these considerations, slab quality at SGJT Works was substantially improved and the percentage of flow pattern-related sliver defects in cold rolled products was decreased from 4.5 to 2.3%.     

结晶器液面波动的水模型研究

首次提出用波差来评价液面波动的大小。针对国内某厂的连铸机结晶器,采用1：1的水模型研究了水口角度、浸入深度和铸坯宽度变化对波差的影响,得出了距结晶器窄面不同位置的理想液面波动所对应的工艺参数。     

薄板坯连铸结晶器内流动传热行为的研究

基于珠钢CSP薄板坯连铸机设备工艺条件和所采用扁平浸入式水口结构,结合铜板测温导出的热流密度分布进行了漏斗形结晶器内钢水流动、自由液面以及传热凝固等冶金现象的综合描述和数值分析.结晶器熔池中以两个上旋涡为主的钢水循环流动局限在漏斗形结晶器内,上旋涡流股冲击和离开熔池液面分别对液面起伏波动有所贡献,弯月面下距窄边100 mm范围内有二次涡形成.除水口下方两侧存在两个具有明显过热的高温区外,熔池中绝大部分钢水的温度在液相线附近保持恒定,铸坯表面温度分布和坯壳发育过程均反映出水口高温射流的影响,铸坯表面最高温区位于熔池液面下方靠近结晶器窄边的地方.