30t单流板坯连铸中间包内钢液流动的物理模拟

以30 t单流板坯连铸中间包内钢液流场为研究对象,根据相似原理建立水力学模型系统,几何相似比为1:2.5,动力相似采用Fr数为特征数,实验安排4因素,每个因素取4个水平,按正交表L16(45)安排实验,每个实验方案重复两次.实验中用饱和KCl溶液作示踪剂,采用电导法测定脉冲刺激响应曲线.通过对结果进行方差分析及显著性检验得到挡墙位置、挡墙高度、挡坝高度及挡墙与挡坝的相对距离对钢液流场的影响.研究结果得出最佳控流参数为,挡墙距离湍流抑制器右侧边缘为750 mm,挡墙下沿距离包底高度为100 mm,挡坝高度为400 mm,挡墙与挡坝的相对距离为450mm.     

底吹气连铸中间包内气液两相流的数值模拟

以宝钢集团梅山钢厂1台连铸中间包为原型,进行底吹气中间包水模型研究. 实测结果表明,底吹气在中间包内形成"鼓泡流"形式的流动结构;"鼓泡流"的形成一方面能够破坏中间包内"层流"形式的短路流动,增强混合,另一方面能在中间包内形成"气幕挡墙",有利于夹杂物去除. 针对中间包内气-液两相"鼓泡流"特征,建立了底吹气中间包内气-液两相欧拉多流体模型,模型中考虑了气泡的存在对湍流增强的影响,考虑了相间滑移、气泡浮力及湍流分散力. 采用所建立的模型对底吹气中间包内气液两相流动和混合特性进行了模拟和分析,结果与水模型实测结果一致.     

单流中间包气幕挡墙物理模拟研究

通过在实验室的物理模拟,研究透气砖底吹氩技术对中间包内钢液流动和夹杂物去除行为的影响。结合中间包内的停留时间曲线(RTD曲线)、平均停留时间及死区、活塞流体积分数,研究不同位置的透气砖对钢液流动特性的影响,并与不安装透气砖进行对比。结果表明,中间包底吹入气体后,能够有效改善钢液的流动状态,延长钢液的平均停留时间,并能延长响应时间、降低死区体积。当多孔导流隔墙距离中间包上沿600mm、气幕挡墙距多孔导流隔墙500mm时位置最优,平均停留时间最长,死区体积最小。     

连铸中间包多孔挡墙设置优化的数学物理模拟

采用水力学数学模拟的方法,研究了不同方案多孔挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响.水力学模拟依据相似原理,用刺激-响应实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到不同方案多孔挡墙对中间包流体流动的影响,从而确定新挡墙的设计方案.用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性.研究结果表明,使用合适的多孔挡墙,可以延长水口响应时间及平均停留时间,活塞流体积分数提高27.5%,死区体积分数降低29.9%,中间包内流体流动特性得到明显改善.     

中间包镁质挡渣堰的研制与使用

中间包设置挡渣堰是为了改变钢流的运动轨迹,从而达到以下目的:(1)适当延长钢液在中间包内的停留时间,使钢液中的夹杂物有足够的时间充分碰撞、聚集、上浮,以净化钢液;(2)使钢流到达各流中间包水口的时间基本相同,以均匀各流的温度,减少拉漏和结塞现象;(3)改变中间包的流场分布,使钢液流体动力状态达到最佳;(4)减少滞流区,增加层流区。     

底吹气中间包内钢液流动混合特性

为改善连铸板坯质量,通过水力学模拟研究了底吹气中间包内钢液的流动和混合特性.物理模拟结果表明,底吹气可以显著改善中间包内钢水流动特性,延长钢水在中间包内的停留时间,提高中间包内钢水的混合程度,减少死区体积,有利于夹杂物去除.吹气量为0.25 m3/h时,可以得到最佳的底吹气效果.     

多流中间包内流体流动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明.不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.     

多流中间包内流体浪动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明,不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.     

中间包水模型数据的流出百分比分析方法

针对已有停留时间分布曲线或F曲线分析方法在归一化过程中,将单流中间包流出百分比或多流中间包中各流流出百分比之和限定为100%,将示踪剂流出总量信息掩盖,导致结果不精确的问题,本工作提出了流出百分比的分析方法,通过计算可以将物理实验结果转化为各流实时的流出百分比曲线。以流出百分比曲线为基础,计算得到时间加权平均方差和剩余示踪剂百分比,并以此对单流、四流中间包水模型实验结果进行分析。结果表明,采用流出百分比方法能对实验结果进行校对,进一步验证实验的可重复性。同时可对比双挡墙和U型挡墙控制装置设置下,四流中间包监测时间终点流出百分比差异及两倍理论停留时间时刻的死区比例大小。并可直观对比多流中间包不同挡墙下各流的一致性,及在单流堵塞后示踪剂在其他各流的分配及一致性。     

注流孔结构对中间包流场影响的物理模拟

针对某钢厂十流中间包紊流抑制器注流孔结构不合理引起流场分布差、各流铸坯质量不均的问题,运用相似原理,使用相似比为1:3的物理模型进行水模型实验,设计不同的注流孔结构研究流体在中间包的平均停留时间曲线及流场显示特征,明晰注流孔结构对中间包流场的影响规律,优化紊流抑制器注流孔结构,达到中间包流场优化及浸入式水口各流一致性提高的目标。结果表明,长距离多流中间包在无堰坝结构条件下,紊流抑制器的注流孔内径尺寸、数量及开孔方向对中间包流场都有影响,注流孔内径的影响最为显著,数量次之。设计的最佳注流孔内径由原型的53 mm缩小至30 mm,死区比例由54.05%降至34.69%,F曲线最大标准差由0.0154降低至0.0035,中间包流场得到改善,各流一致性显著提高。当注流孔数量由1个增加至3个,死区比例由34.69%增大至46.05%,F曲线最大标准差由0.0035增大到0.0062,注流孔数目越多,流场死区比例反而越大,各水口流场的一致性越差。对长距离多流中间包,建议主要通过适当改变注流孔内径及减少孔数来改善中间包流场,提高各流一致性。     

多流连铸中间包各流流动特性一致性的判别

针对多流中间包各流流动特性一致性没有公认的分析方法这一事实,提出了一个新的分析方法,并结合一个工厂的六流中间包的物理模拟与已有的分析方法进行了对比研究,找出了较优的多流中间包各流流动特性一致性的定量分析方法,为定量分析多流中间包各流流动特性一致性提供了依据.     

广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型

广钢中间包采用三流和入流非对称布置的结构,生产中钢水流动不稳定,温度不均匀.利用等温和非等温水模型分析了几种流动控制方案.模拟实验发现,采用带导流孔的V型堰板,可使1流和3流之间钢水平均停留时间差减少58.1%,温度差减少81.6%,死区由23.2%减至8.3%.     

注塑螺杆计量段物料的停留时间分布

根据注塑螺杆的工作特点,计算了计量段的停留时间分布函数及表征计量段纵向混合能力的优化目标函数停留时间分布函数的方差。通过对无量纲最短停留时间的分析,得到了计量段物料的停留时间分布函数及其方差的影响参数。     

白钨矿连续酸浸槽内固体颗粒的流动特性实验及模型研究

以停留时间分布（RTD）为评价指标,对硫磷混酸浸出白钨矿的连续浸出槽内固相颗粒流动行为进行实验研究。同时探究了进料流量、搅拌转速、连续浸出槽中物料进出口位置组合对固相颗粒流动行为的影响。实验结果表明：随着进口流量的增大,一开始槽内的返混程度得到了增强,量纲为1化方差变大,但是继续增大进口流量,进口处物料的横向迁移速度加强,使槽内流体流动趋向平推流,导致量纲为1化方差减小;量纲为1化方差随着搅拌转速的增大而增大,但是此时在槽下部区域会逐渐形成循环死区,槽内死区体积分数随之增大;平均停留时间随着物料进出口位置的变化而发生变化,下进下出的进出料位置组合其平均停留时间最大,且最接近理论平均停留时间。最后利用非理想流动模型来表征实验过程中的停留时间分布,模型拟合的停留时间曲线与实验测量的曲线吻合程度良好。     

G-LISR不同气相入口流速对流场特性的影响

为了提高气液撞击流反应器(G-LISR)的混合性能,找到合适气相入口速度的操作参数,采用ANSYS Workbench中的Geometry模块,基于欧拉·拉格朗日法建立G-LISR气液两相流动数学模型。在加速管对置距离为400mm,液相入口速度为5m/s,三种不同的气相入口速度(10,15,20m/s)条件下,用数值模拟软件Fluent分析模拟出了不同气相入口流速下反应器内流场的分布特征。模拟结果表明:随着气相入口初始流速的增大,反应器内湍流强度有所增加,在压力波动最为剧烈的撞击面中心点处,压力急剧增大。增大气相初始流速,将降低反应器中的液滴的浓度分布,减少了液相在反应器中的停留时间。从能量损耗和气液两相在反应器中的混合效果来看,气相初始流速不宜过大,10m/s为较佳。     

H型钢连铸中间包冶金效果分析与结构优化

以H型钢连铸中间包为研究对象,建立了中间包钢液流动与传热的三维耦合及夹杂物运动的数学模型,利用Fluent软件分别对使用A,B两种稳流器的中间包的流场、温度场及夹杂物的去除进行模拟计算,模拟结果与实测基本一致.对稳流器进行了优化,优化后的稳流器能够更好的满足H型钢生产的要求.