金属喷射成型过程大量液滴的统计模型研究

通过概率模拟的方法,建立了金属喷射成型过程中大量金属液滴的统计模型.应用该模型对喷射成型过程中钢液的喷射过程进行了研究,给出了在喷射过程中不同尺寸液滴的分布,以及不同液滴产生的位置、初速度分布.通过大量液滴的统计,确定出整个喷射过程液滴的产生、运动情况,为进一步研究液滴在沉积面上的沉积情况提供前提和依据.     

双辊薄带连铸布流系统的数理模拟

为了对双辊连铸布流系统进行优化,根据相似原理建立了双辊薄带连铸机布流系统的1:1模型.通过物理模拟与数值模拟研究了IV号布流系统3种方案在不同工况下的流态与液面波动情况,并与I号布流系统进行对比.研究结果表明,在流量为10~18m3/h的情况下,IV号布流系统的2方案与3方案布液面波动与I号布流系统相比有了明显的改善,布流器两侧的液面波高减小了2~5mm,而布流器中部的波高增大了1~3mm,使得整个熔池液面波动的均匀性更好,与数值模拟的结果一致.     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

采用商业软件Fluent,针对宝?#连铸机结晶器的结构和工艺参数,进行了流动过程的三维数值模拟,分析了浸入式水口的浸入深度、水口侧孔倾角和拉速对结晶器内钢液流动的影响.结果表明,合适的浸入深度、水口侧孔倾角和拉速有利于夹杂物的上浮,减小液面波动.     

板坯结晶器弯月面波动过程的数值模拟

针对宝钢某连铸机220mm ×1500 mm结晶器的弯月面波动情况,利用CFD软件对其进行了三维数值模拟,计算结果表明,结晶器自由表面的钢液流速与波高有着密切的关系,同时也影响着附近的空气流动;液面波动的范围小于10 mm,三维波动的数值模拟同时反映了宽面之同的波动差异.     

等离子加热六流连铸中间包底吹气过程数值模拟优化研究

针对宝钢六流连铸中间包等离子加热区域温度积聚严重的现象,提出了底吹气的解决方法.采用自编程序,在流动与传热耦合计算的基础上,对底吹气参数进行了仿真模拟研究.结果表明,无底吹气时,加热区域上部高温钢液不能很好地混匀并向两侧传输,而采用底吹气方式时,加热区域钢液温度比较均匀,两侧温度分布情况也有所改善.现场试验对比表明,采用优化后的底吹气方式,对夹杂物分布、增氮量、流间温差没有影响,且能明显改善中间包包盖的熔蚀问题.     

连铸过程钢水温度预测模型的开发与应用

开发了从钢包精炼结束到中间包连续铸造结束全过程中关于时间—钢水质量—感应加热功率—钢水温度变化的非稳态过程数学模型。计算后发现,与特定薄带连铸工艺相配套较合适的钢包吨位应控制在90 t左右,若钢包容量达到130 t,建议配备1 500 kW中间包感应加热装置。通过对比宁钢薄带连铸(简称NBS)中间包钢水温度的实测值与预报值可以看出,该模型的预报精度能够满足大生产过程中对中间包内钢水温度的预报精度要求。同时发现,中间包在各个面上的热流密度约在50 min时与相关文献报道的数值完全一致,在浇铸试验时间段内中间包尚未达到热平衡。     

板坯连铸过程中钢液流动与凝固现象的数值模拟

针对板坯连铸过程,建立了钢液流动、传热、凝固的三维耦合数值计算程序,计算、分析了该过程钢液的流动、凝固特征,以及在浸入式水口区域和结晶器边部等局部区域钢液的流动、温度分布特点.计算结果表明,从浸入式水口出口注入的钢液,在流动的区域内形成2个空同分布的大循环区域,这两个循环区域中心的温度相对较低.上循环流在结晶器窄边附件由于拉坯的作用形成了小的狭长循环,同时有倒钩状温度分布情况.结晶器表面钢液的流动速度、湍动能分布大小以及F数,在一定程度上可以表征结晶器液面波高以及与铸坯质量的关系.     

双辊薄带连铸布流器的布流特性研究

双辊薄带连铸浇铸过程中,熔池内钢液的分布以及熔池液面的波动是影响带钢质量的重要因素之一.布流器对实现稳定的薄带连铸过程和提高薄带质量具有重要的作用.针对实验所采用的布流器内部钢液的流动情况进行了计算,并与实际实验情况相对比,通过分析为优选出满足双辊薄带连铸要求的布流器提供依据.     

金属喷射成形过程的数学模型

应用数学模型模拟了金属喷射成形过程,并在宝钢的喷射成形设备上进行了测试,验证了研究结果.该过程的数学模型由4部分组成:喷射气体在沉积室中的流动、单一液滴沿其轨道的运动、大量液滴运动的概率统计分析、对喷射成形过程中沉积坯形状和温度分布的预测.在原型实验中,测定了射流中心的速度、沉积坯的形状以及沉积率.预测值和实验值吻合得较好.     

大型钢包双孔吹氩最佳位置的探讨

应用三维连续性方程、动量N-S方程及湍流κ-ε双方程模型模拟了钢包双孔底吹氩对于钢包内钢液流动的影响，统计了流动动能，在这些基础上，给出了钢包双孔吹氩时的最佳分布位置．