连铸结晶器电磁制动的使用效果分析

对梅钢2号连铸机采用的FC-Mold（Flow Control Mold）全幅2段电磁制动器使用效果进行了研究。结果表明，随着线圈电流强度的增加，磁场强度增大，结晶器内流动情况随之发生变化。当下部线圈电流为800～850A时，结晶器下部磁场强度在0．35～0．45T左右。上部线圈电流从100A增加到400A时，结晶器上部磁场强度随电流强度增加从0．2T增加到0．3T以上。采用电磁制动技术后，结晶器液面波动幅度明显降低，结晶器内钢液温度约上升10℃左右，钢中非金属夹杂物数量较少且尺寸较小，未发现直径大于20μm的夹杂物。但采用电磁制动后仍发生了卷渣现象，该技术还有待于进一步优化研究。     

MCCR产线110 mm薄板坯结晶器流场的数值模拟

首钢京唐MCCR产线是国内第一条多模式连铸连轧产线,薄板坯高拉速连铸是实现无头轧制模式的基础,结晶器内流场控制是决定薄板坯高拉速连铸的关键。采用VOF两相流模型研究薄板坯连铸结晶器内流场特点,采用插钉法测量实际生产过程结晶器弯月面流速,并与对应工况条件下模拟结果进行对比校验了模型准确性。通过薄板坯连铸结晶器内流场的数值模拟仿真,获得了薄板坯高拉速条件下结晶器内钢液的流动特征。研究了连铸拉速、2种浸入式水口结构等因素对弯月面流速以及波高差的影响。结果表明:随着通钢量由3.4 t/min增加至8.2 t/min,采用四孔水口时,结晶器弯月面钢液流速由0.02 m/s增加至0.30 m/s,结晶器钢液面波高差由2.0 mm增加至7.2 mm;采用五孔水口时,结晶器钢液面波高差由0.25 m/s增加至0.5 m/s,结晶器钢液面波高差由2.6 mm增加至17.0 mm。高通钢量条件下(5.5～8.2 t/min),采用四孔水口更加有利于控制液面波动稳定性。     

复合磁场作用下板坯结晶器内流场与温度场的数值模拟

提出了一种用于板坯流动控制的复合磁场,在弯月面附近施加电磁搅拌,在浸入式水口附近施加电磁制动,以形成对流场及温度场的复合控制.使用Fluent软件建立了结晶器内复合磁场作用下的钢液流场与温度场三维计算模型.通过与无磁场作用的钢液流动及传热行为进行对比,揭示了复合磁场对结晶器钢液流场和温度场的作用规律.结果表明:复合磁场在一定电磁参数条件下可以减弱水口出流主流股对窄面的冲击,冲击位置处的最大湍动能值降低62％,减少下返流侵入深度;弯月面附近得到了充分的搅拌,结晶器壁面附近的钢液流速增强30％,有利于凝固前沿的冲刷;同时结晶器壁面附近温度提高了1～2 K,均匀了结晶器内温度分布.结晶器电磁搅拌与电磁制动的流场控制优势得以同时发挥.     

电磁制动对CSP漏斗形结晶器开浇过程影响的数值模拟

 建立了描述电磁制动(EMBr)下CSP漏斗形结晶器开浇过程暂态流动现象的三维数学模型,研究不同磁场强度对开浇过程中结晶器内流场影响。利用流体体积方法(VOF)捕捉钢液-空气界面。采用动网格模型实现引锭杆的移动。研究结果表明：电磁场可显著抑制钢液湍流流动,降低引锭杆启动瞬间的弯月面波动;开浇过程电磁制动的使用可改善拉坯过程中结晶器内钢液流态;电磁制动的使用可将自由稳定时间提前约10s;使用电磁制动可明显减轻漏斗形结晶器内钢液偏流现象。     

MCCR产线110mm薄板坯结晶器流场的数值模拟

摘要：首钢京唐MCCR产线是国内第一条多模式连铸连轧产线,薄板坯高拉速连铸是实现无头轧制模式的基础,结晶器内流场控制是决定薄板坯高拉速连铸的关键。采用VOF两相流模型研究薄板坯连铸结晶器内流场特点,采用插钉法测量实际生产过程结晶器弯月面流速,并与对应工况条件下模拟结果进行对比校验了模型准确性。通过薄板坯连铸结晶器内流场的数值模拟仿真,获得了薄板坯高拉速条件下结晶器内钢液的流动特征。研究了连铸拉速、2.种浸入式水口结构等因素对弯月面流速以及波高差的影响。结果表明：随着通钢量由3.4t/min增加至8.2t/min,采用四孔水口时,结晶器弯月面钢液流速由0.02m/s增加至0.30m/s,结晶器钢液面波高差由2.0mm增加至7.2mm;采用五孔水口时,结晶器钢液面波高差由0.25m/s增加至0.5m/s,结晶器钢液面波高差由2.6mm增加至17.0mm。高通钢量条件下（5.5~8.2t/min）,采用四孔水口更加有利于控制液面波动稳定性。     

连铸结晶器电磁搅拌磁场及钢液流场模拟

 建立了大方坯连铸结晶器电磁搅拌条件下电磁场及钢液流场数学模型,开发了相应的Visual Cast仿真软件,并应用软件模拟分析了大方坯连铸结晶器内磁场、电磁力分布及双侧孔浸入式水口条件下结晶器内钢液流场的分布特征。结果表明,结晶器内磁场分布均匀,并沿横断面水平旋转,电磁力的旋转周期为磁场旋转周期的一半。电磁搅拌改变了结晶器内流场形态,减小回流区和冲击深度,有利于促进钢液中非金属夹杂物上浮排除,提高大方坯洁净度。     

电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

考察了结晶器电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用效果,比较了电磁制动对结晶器内钢液火焰状态和温度分布的影响,结果表明：合理的制动电流可使结晶器内钢液液面波动降低、火焰均匀分布,燃烧状态达到最佳,过大和过小都不利于火焰燃烧状态和传热的均匀性;施加电磁制动可显著提高结晶器内钢液温度分布的均匀性,平均温差由10℃降低到4℃;合理使用电磁制动有利于提高保护渣渣耗且使保护渣熔化更均匀,本研究条件下的吨钢渣耗提高了0.021kg;铸坯质量检验表明,使用电磁制动可降低铸坯中氧化夹杂物含量,对于试验条件下的低碳钢全氧质量分数降低了49%。     

薄板坯连铸结晶器钢液流动数值模拟

以唐钢第一炼钢厂薄板坯连铸机为背景,利用商业模拟软件FLUENT,根据热轧薄板厂目前连铸操作的工艺参数,采用湍流模型建立数学模型,模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液流场分布情况,系统地研究了水口结构、水口上出口倾角在指定拉速、浸入深度下对结晶器内流场的影响,为水口优化提供理论依据。在固定拉速和指定的浸入深度条件下,通过对比分析几种不同水口结构对结晶器内流场及温度场影响规律,最终确定采用五孔水口上出口倾角取15°为最佳水口结构方案。     

电磁搅拌对特大方坯结晶器内流场及温度场影响

以某厂断面为410 mm × 530 mm的特大方坯结晶器为原型,利用ANSYS有限元软件建立三维数值模型,研究电磁搅拌对结晶器流场及温度场的影响。施加电磁搅拌后,钢液受到径向电磁力,液面呈现旋转流动趋势。结晶器内钢液最大切向速度随着电流的增加而增大,随着频率的增加而减小。电磁搅拌的电流大小由0 增加到500 A时,液面波动由1.21 mm增加到4.35 mm。电磁搅拌能够使钢水的高温区局限于连铸结晶器上部,钢水温度更加均匀。同时钢液的水平旋流能够抑制初生坯壳的生长,降低坯壳的生长速度,使结晶器出口处坯壳厚度变薄。综合分析,该厂在实际生产时合理的电磁搅拌的电流大小应为400 A,频率为1.5 Hz,此时钢渣液面波动约为2.73 mm,温度场较为均匀。      

连铸坯内小气泡分布数值模拟研究

以板坯连铸结晶器为研究对象,以fluent软件中磁流体力学模块MHD(Magneto-hydrodynamics)和离散相模块DPM(Discrete phase model)为平台,分别计算在拉速、电磁制动及吹氩作用下,结晶器内小气泡的分布情况。实验结果表明:在不同板坯拉速下,气泡受钢液流股冲击到达结晶器窄边位置;拉速越大,气泡越向边部聚集;在施加电磁制动的情况下比未施加电磁制动时气泡数量总体降低。     

立式组合电磁制动对CSP结晶器内钢液流动及偏流控制

紧凑型带钢(CSP)薄板坯连铸结晶器在浸入式水口下方设置水平式的全幅一段电磁制动器(Ruler-EMBr),在进一步提高薄板坯连铸拉坯速度的情况下,不能有效控制CSP结晶器自由表面的钢液流速和液面的稳定性.为此提出一种新型的立式组合电磁制动(VC-EMBr)技术,并利用商业软件ANSYS FLUENT数值模拟研究了全幅...     

电磁制动对CSP漏斗型结晶器流场和液面波动的影响

针对铸坯断面为1 500 mm×90 mm的漏斗型结晶器,在拉速为5 m/min的条件下,通过耦合湍流模型、多相流模型以及电磁制动模型,计算了电磁场作用下结晶器内流体流动与液面波动特征.数值模拟结果表明,应用电磁制动能显著改变结晶器内钢液流动行为,使结晶器内流场分布更加均匀.此外,当施加的磁场强度为0.2和0.3T时,结晶器最大液面波动高度从未施加电磁制动时的15mm减小至9.2mm和2.33 mm.综合考虑到电磁制动效果与生产成本,合理的磁场强度应控制在0.2～0.3 T.     

电磁制动对薄板坯连铸结晶器涡流的影响

开发了数学模型，以研究电磁制动（EMBR）对薄板坯连铸结晶器涡流的影响。结晶器内熔融钢水由结晶器浸入式水口（SEN）的两个侧孔流出。采用低雷诺数k-ε紊流模型计算有效粘度。数学模拟表明，即使在水口外形对称和注流稳定的条件下也能产生非对称的涡流。模拟中的非对称流动由数据冗余引起，数据冗余代替了实际生产中的水口堵塞、水日不对中和随机湍流等。涡流强度取决于由水口出流角和拉速决定的结晶器表面流速。施加静态磁场可以显著抑制涡流和改变涡流形态，但不能将其彻底消除。表面流速随线圈电流的减小而显著降低，同时结晶器内的波高明显变小。此外，浸入式水口附近由涡流引起的失稳区逐渐变得稳定。结晶器下部的下降流流速受到抑制并形成活塞流。     

板坯结晶器电磁制动的模拟研究

采用低熔点金属模拟板坯电磁制动条件下结晶器内流场,使用超声多普勒测速仪测量结晶器内金属液流速.实验结果表明:电磁制动不仅能够抑制结晶器内金属液流动,而且能够改变流动方向和调节流速分布;单条型电磁制动能够增强上环流的流动,增大冲刷强度;流动控制结晶器能够改善上环流的流动,降低结晶器上部的冲刷强度.     

采用薄板坯连铸生产高表面质量冷轧钢板的可行性分析

薄板坯连铸由于拉速高,结晶器容量小,结晶器钢水液面波动高度和表面流速显著高于传统连铸,因此容易造成保护渣卷渣,这是薄板坯连铸生产高表面质量冷轧钢板钢种的主要困难所在。NUCOR、蒂森一克鲁伯等企业采用薄板坯连铸连轧工艺生产冷轧钢板的实践也表明,在表面质量方面与传统工艺产品尚有较大的差距。采用薄板坯连铸工艺生产优质冷轧钢种,应适当增加铸坯厚度,以降低拉速和增加结晶器对钢水流的缓冲作用,可采用120mm厚铸坯(结晶器出口),3m／min左右拉速。为了减少结晶器保护渣卷渣,应对中等厚度薄板坯连铸结晶器内钢水流动控制(SEN结构参数、SEN浸入深度、拉速等)、电磁制动、保护渣等开展深入的试验研究。     

薄板坯连铸关键技术应用综述

薄板坯连铸工艺相比传统工艺具备生产周期短、节约能源和生产成本低等明显优势,受到国内外广大钢铁企业的青睐。但由于拉速高导致结晶器内钢液湍流流动剧烈,结晶器出口坯壳厚度薄,严重时可能会导致漏钢,进而导致产生表面缺陷。为了改善这些缺陷,需要针对薄板坯连铸工艺的技术特点进行了解,采用CSP漏斗型结晶器、浸入式水口、电磁制动及结晶器振动等先进的技术,进而提升铸坯质量。     

立式电磁制动对不同水口角度下连铸结晶器内流场的控制

利用Fluent软件模拟计算了常规板坯连铸和立式电磁制动板坯连铸过程,详细研究了不同水口出口角度结晶器内三维流场,为评价立式电磁制动技术的冶金效果提供理论依据.研究表明:常规连铸过程水口出口角度增加时,不利于夹杂物的上浮,影响铸坯质量;不同水口出口角度连铸过程应用立式电磁制动技术后,自由表面钢液流速、钢液主射流的运动速度和下回流区的冲击深度显著减小,利于稳定液面波动、减少卷渣、防止漏钢和促进夹杂物的上浮,符合立式电磁制动技术的设计思想.     

电磁制动技术在FTSC薄板坯连铸中的应用

针对河钢唐钢FTSC薄板坯连铸的技术特点,以1 500 mm断面中碳钢SS400浇注过程为研究对象,采用摆浆、钉板和结晶器现场液位检测的方法,研究了不同钢种、断面、拉速与电磁制动电流的匹配过程。结果表明,电磁制动技术能有效降低结晶器表面流速、稳定结晶器液位标准差,提高铸坯质量。     

浸入式水口对82B钢方坯渣沟缺陷的影响

 为了解决82B钢连铸坯表面出现渣沟的问题,以提高钢渣界面温度、改善保护渣的熔化与润滑效果为出发点,对连铸现场180 mm×180 mm小方坯结晶器建立三维数学模型,对比施加电磁搅拌工艺不同直通型浸入式水口下结晶器内流场和温度场分布。计算结果表明,当水口内/外径由40/100 mm变为30/70 mm后,水口两侧流速大于0.15 m/s的流场区域扩大,水平截面环流最大流速由0.44 m/s降低至0.42 m/s,这表明流股对四周壁面的冲刷作用减弱;钢液面最大流速由0.12 m/s增大至0.15 m/s,高温区域范围扩大。综合效果显示,水口内外径减小对结晶器内的流场影响较小,钢渣界面附近钢液温度提高。现场试验统计表明,水口内外径减小后,保护渣消耗量由吨钢0.189 kg提高到0.228 kg,钢液面处保护渣的熔化良好,润滑效果得到了改善。配合保护渣优化等措施,铸坯表面渣沟发生率明显下降,由改进前的40%~50%降低到改进后的1%以内。     

结晶器钢液电磁控制技术的发展

论述结晶器内钢液流动的特征及流动控制的目的,介绍并分析了电磁搅动电磁制动、软接触电磁连铸等结晶器内钢液流动电磁控制技术的特点及发展趋势.