大方坯连铸结晶器水口优化模拟探究

为了研究不同浸入式水口类型对结晶器内流场流动的影响,以结晶器水口优化为出发点,利用物理模拟和数值模拟两种手段对断面280 mm×380 mm大方坯结晶器不同水口开展优化研究。本研究首先构建了一个1∶1结晶器水模拟试验装置,实现不同浸入式水口下的连铸流动模拟,利用PIV测量了不同水口下的结晶器截面流场,然后利用Fluent软件进一步研究了浸入式水口开孔角度、开孔数目、安装角度等参数变化对结晶器内流场以及液面波动的影响。物理模拟和数值模拟研究表明,开孔角度向上时,波动范围大于5 mm;开孔角度水平时,对窄面冲击速度过大,达到0.35 m/s;较双孔水口,四孔水口液面速度为0.22 m/s,小于卷渣临界速度值;水口安装角度改为对角线时,强化了内流场角部流动,整个流场流动更加稳定。     

通道式中间包非等温流场的数理模拟与优化

为了研究通道式中间包内部结构及非等温条件对流场的影响,通过对中间包通道的位置、角度和岔口的角度进行优化设计,确定了中间包通道的最优设计方案。并采用传统的数值模拟与水模拟试验结合先进的测速手段,基于非等温水模拟试验,对中间包内的速度场、涡量场和RTD等表征参数进行了定量研究,探究非等温条件对中间包流场的影响。结果表明,中间包内通道加热显著影响中间包流场分布,强化了中间包内湍流分布的范围及强度。由水模拟时均化结果可知,非等温条件下的液面最大流速为0.06 m/s,相对于等温条件增大了50%。经过方案对比,主通道位置在通道中心纵向距底部为150 mm高度处,与底面夹角为3°,且岔口与主通道平面呈30°仰角的结构为通道式中间包最优的设计方案。