水口结构对连铸结晶器内钢水流动的影响

采用雷诺平均（RANS）数学模拟方法,研究波浪形和山形水口底部结构对结晶器内钢水湍流现象及表面流速的影响。通过1∶1结晶器模型水模拟进行了验证,表明采用OA光纤测速仪对结晶器表面流速测量的结果和数值模拟结果吻合较好。研究表明波浪形水口可以抑制水口流出钢水的射流,改善结晶器内钢水流场,降低表面流速稳定液面,进而改善铸坯表面质量。     

基于双方程的大涡模拟分析连铸结晶器内钢液流动特性

针对大涡模拟结晶器内钢液流场时数据量大,建立基于k-ε双方程的大涡模拟数学模型结晶器内钢液湍流流动,对近结晶器壁面与远壁面区别计算,从而降低数据量。通过与经典模型对比,验证新数学模型的可行性。利用新模型对大断面结晶器内流场进行研究,分析不同工艺参数(水口张角、水口深度和拉坯速度)的变化对钢液湍流流动的影响,通过仿真结果来说明适用于大断面连铸生产的设备要求及工艺选择。     

高速连铸用新型浸入式水口

连铸机结晶器内钢液的流动状态严重影响连铸坯的质量,尤其在弯月面处,钢液与结晶器保护渣直接接触,结晶器内弯月面不稳定引起的卷渣,是导致产品产生缺陷的主要原因之一,如冷轧薄板的线状缺陷和厚板的表面缺陷。在结晶器润滑不均匀时,还会增加漏钢危险。弯月面液面波动主要是由于浸入式水口吐出孔钢液剧烈的湍流和瞬态行为引起的。最近,在一台连铸机上浇注不同钢种已成为全世界钢铁生产商努力的一个主要方向。为了满足所有钢种的质量要求,对每个钢种都要求一定的浇注速度。对常规的浸入式水口而言,确保结晶器内有利的流动条件是一个难题。因此,比以往更需要一种新型浸入式水口,通过保持最佳的结晶器内钢液流动状态,以各种浇注速度浇注出多规格铸坯。介绍了测试新型浸入式水口流动性能的数值模型和物理模型的试验。采用URANS方法瞬态CFD模拟表明,新型浸入式水口流出的钢液瞬态行为稳定,因而弯月面以下钢液流速较慢,其效果还通过水模拟得到了验证。现场试验是在中国台湾的中钢公司进行的,试验结果表明,通过优化结晶器内钢液的流动行为,结晶器液面波动明显减小,从而提高了产品质量。     

板坯连铸结晶器钢液流场的数学模拟

用Fluent流体力学的三维计算软件 ,运用湍流脉动动能κ方程和湍流脉动动能散耗率ε方程的κ-ε双方程模型在给定的数值计算条件下 ,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟研究 ,结晶器钢液流场的基本特征为 :在结晶器出口方向存在一个速度较快的水平流 ,其冲击到结晶器壁时形成回流 ,把结晶器内钢液分割成上下两个回流区。通过数值计算得出 ,1250 mm × 200 mm板坯结晶器水口合适插入深度为 175mm ,出口倾角 16°～18°和合适拉坯速度为 10～12m/min。     

连铸结晶器内非稳定流动的研究进展

介绍了板坯连铸机内部的瞬态流动、非对称流动和过渡流动等3类典型的非稳定流动的物理模拟和数值模拟的研究内容,包括水口和结晶器内的湍流流动、涡流、结晶器内自持振荡、滑板导致的水口和结晶器内非对称流动以及操作条件改变引起的过渡流动的研究概况,并提出了非稳定流动的研究方向.     

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。     

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.     

连铸板坯内部缺陷及结晶器内钢液电磁流动的控制

利用水模实验和流场数值模拟相结合的方法对连铸过程凝固壳俘获气泡和夹杂物的行为以及结晶器内钢液的湍流和气泡对夹杂物的吸附进行了研究。水模实验揭示了湍流的存在,说明液流在水口不同喷口处的流速不同。通过流场数值模拟估计了钢液流动的湍流流速。利用X射线扫描法,研究了与拉坯方向垂直的铸坯模截面的气泡分布。通过扫描电镜（SEM）观察黏附在气泡表面的Al2O3颗粒数量。为防止气泡进入钢液内部,采用流动控制结晶器（FC）和电磁水平稳定器（EMLS）2种类型的电磁流动控制系统来减少射流速度对结晶器窄边的冲击。     

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。     

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。     

板坯连铸机结晶器内钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,利用商业软件fluent的,κ-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形状、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1280 mm × 180 mm的板坯结晶器,水口插入深度为150 mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1 m/min时,结晶器内的流场较好.     

板坯连铸结晶器钢液流场的数值模拟和优化

用CFD三维计算软件,采用k、ε双方程模型在给定的数值计算条件下,对900 mm高的板坯连铸结晶器内钢液流场进行了数值模拟,研究结晶器工艺参数对结晶器液面湍动能和窄边冲击压力的影响。结果表明:对于断面尺寸为220 mm×900 mm的板坯结晶器,水口插入深度为180 mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.6～1.8 m/min时,结晶器内钢液具有较好的流动方式。     

板坯连铸结晶器内钢液流动过程的模拟仿真

板坯连铸结晶器内钢液的流动方式对去除钢水中夹杂物，防止残渣和保护渣卷入钢水，防止注流冲刷凝固固造成漏网和拉裂很重要。本文开发了描述结晶器内三维湍流流动的数学模型和计算程序Ｍｏｕｌｄ１．０，对结晶器内的流动现象进行了模拟研究，观察了双侧孔浸入式水口的张角和浸入深度及浇铸速度对结晶器内流动行为的影响。计算模拟结果与实测结果进行了比较。     

立式板坯连铸机结晶器内流场的数值物理模拟

采用1:1的水模型研究了200 mm×1:300 mm立式板坯连铸结晶器内流场和在水口浸入深度115mm、拉坯速度0.55 m/min时水口结构参数(侧孔尺寸40 mm×40 mm～40 mm×80 mm,侧孔角度+15。～一15。)对液面波动的影响,基于流体力学计算,利用Fluent软件和采用κ-ε双方程高雷诺数湍流模型对板坯结晶器内的流场进行了三维数值模拟。结果表明,数值模拟结果与物理模拟结果较吻合;水口结构参数对液面湍动能的影响较明显;在1~#～4~#水口中,2~#水口(40 mm×40 mm,+15°,向下,倒Y形底部)的使用性能相对较好;流股的冲击速度越浅,自由液面湍动能越大。     

板坯连铸结晶器内流场和温度场的数理模拟研究

以某钢厂板坯连铸结晶器（断面尺寸：240mm×1400mm）为研究对象,采用数值模拟和水模实验相结合的研究方法,模拟了两种水口浇注条件下结晶器内流场和温度分布状况。实验发现原有水口存在上循环弱,热交换慢,保护渣融化不均匀等缺点是铸坯出现表面纵裂纹的主要原因;而新水口增强了结晶器内上循环速度,改善了结晶器弯月面区域温度分布的均匀性。工业大生产应用结果表明,新水口能明显地降低板坯表面纵裂纹发生率。     

板坯结晶器内钢/渣界面流态的水模拟

通过在全比例水模型上进行模拟,研究了结晶器宽度、拉坯速度、浸入式水口结构及水口浸入深度等工艺参数对板坯结晶器内钢/渣界面波动和界面最大流速的影响。结果表明:单独增大结晶器宽度或拉坯速度,结晶器内钢/渣界面波动和界面最大流速都将增大;而浸入式水口结构和水口浸入深度对钢/渣界面波动和界面最大流速的影响较复杂,其中,15°凸型水口通用性较好。     

连铸结晶器内液面波动行为的大涡模拟

构建一种描述连铸结晶器内自由液面波动行为的大涡模拟,验证数学模型预测流场的准确性,研究连铸结晶器内瞬态流场和自由液面波动,定量解析结晶器液面波动的波高、速度和湍动能。结果表明:连铸结晶器内流场具有非稳态特征,影响着自由液面瞬态波动。自由液面在SEN水口和窄壁面中间位置处波动剧烈,SEN水口两侧液面波动的波高和速度在时空范围上呈现非对称性分布特征。     

板坯结晶器内吹氩工艺研究

阐述了使用水模研究结晶器吹氩的方法,并在全比例水模型上采用15°凹底水口进行模拟,着重研究结晶器吹氩对板坯结晶器内钢/渣界面流态的影响,以及结晶器宽度、拉坯速度、水口浸入深度等工艺参数对结晶器内气泡分布的影响.     

方坯连铸结晶器浸入式水口结构类型的研究

应用流场计算软件PHOENICS及水力模型,模拟了方坯连铸结晶器内钢液的流场和流动分布。在此基础上模拟计算了几种不同形式的水口对流动形态的影响,并用水力模型试验进行了验证。通过数值模拟,为优化结晶器内钢液的流场以及浸入式水口的设计提供了科学依据。     

连铸机结晶器流场与温度场和夹杂物排除数理模拟

以板坯连铸机结晶器为研究对象,采用数值模拟和水模试验相结合的研究方法,模拟了两种水口浇注条件下结晶器内温度、速度场分布以及钢中夹杂物上浮排除状况.试验发现,原有水口存在上循环弱、热交换慢、保护渣融化不均匀等缺点是铸坯出现表面纵裂纹和夹杂物上浮排除困难的主要原因;而新水口增强了结晶器内上循环速度,促进了钢中夹杂物的上浮.工业大生产应用结果表明,新水口能明显地降低板坯表面纵裂纹和改善铸坯洁净度.