南钢宽厚板坯连铸中间罐流场优化研究

建立了模拟宽厚板坯连铸中间罐的水模型和数学模型,通过水模和数模RTD曲线研究了不同的单墙双坝控流装置及抑湍器与单墙双坝组合控流装置对中间罐内流体流动特性的影响.结果表明,抑湍器与单墙双坝组合控流装置比单墙双坝控流效果好,但以NaCl溶液为示踪剂进行控流效果的模拟实验时可能会存在一定的误差.通过与数模对比,分析了其原因,提出了优化方案.     

加热功率对感应加热中间包影响的数值模拟

通道式感应加热是实现中间包低过热度浇铸有效方法之一,针对国内某钢厂单流通道式感应加热中间包,建立三维非稳态数学模型,研究通道加热功率对中间包内流场、温度场及夹杂物去除的影响规律。结果表明, 当中间包未受感应加热或加热功率超过800 kW时,钢水流动特性均较差;当通道加热功率为300、600或700 kW时,钢液流动特性良好。当中间包无感应加热时,浇铸区出现明显的温度分层现象;当加热功率为500~700 kW时,浇铸区温度分布均匀且基本消除了其右上方及右下方区域的温度分层。当加热功率在400~700 kW时,夹杂物去除率呈上升趋势;但当加热功率超过700 kW后,夹杂物去除效果变差,700 kW为最佳去夹杂加热功率。     

浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂行为数值模拟

针对浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂工艺，以国内某钢厂130 t钢包为研究对象，建立VOF-DPM耦合数学模型，考察了浇注吹氩条件下钢液流场的发展过程以及余钢高度、吹氩流量、透气塞堵塞个数对钢包浇注过程夹杂物去除的影响规律。结果表明，浇注初期，随吹氩时间增加，气液两相区逐渐增大，钢包水口上方的2个循环流逐渐变大，当吹氩时间为12 s时，钢包内形成稳定的气液两相流；随余钢高度的降低，夹杂物的去除率逐渐增加，但当余钢高度从500 mm降至250 mm范围内时，夹杂物去除率增幅变缓；随吹氩流量的增加，夹杂物去除率存在2个局部最优点(30 L/min和60 L/min),在这2个局部最优吹氩流量前后，夹杂物的去除率均呈先增大后减小的趋势；与未堵塞相比，堵塞1个透气塞时，夹杂物的去除率相差不大，而堵塞2、3个透气塞时，夹杂物去除率下降明显。研究结果可为该工艺实际应用提供理论指导。     

吹氩宽厚板坯连铸结晶器内液面波动行为的水模型研究

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下宽厚板坯结晶器内的液面波动行为,考察了吹气量、水口侧孔倾角及水口浸入深度对结晶器内液面波动行为的影响.结果表明,结晶器吹氩后,各气量下液面平均波高均增加了1.2倍以上;结晶器内液面平均波高随吹气量的增加先增大后减小;随水口侧孔倾角及浸入深度的增大,液面平均波高均先减小后增大.从实验条件下得到的控制液面波动的最佳工艺参数为4 L/min的吹气量,-15°的水口侧孔倾角,140 mm的水口浸入深度.     

高拉速吹氩板坯连铸结晶器内的卷渣机理研究

基于相似理论，利用物理模型研究了高拉速吹氩条件下结晶器内的卷渣行为，考察了工艺操作参数对结晶器内液面波动和卷渣行为的影响．研究结果表明：在结晶器水口吹气条件下，大气泡对渣层的卷混是引起卷渣的主要方式，其次是漩涡卷渣，通常认为的剪切卷渣则不易发生．此外，本研究还对各种卷渣行为进行了分析，揭示其内在机理，提出了避免卷渣的措施．     

钢包内喷嘴与透气砖吹氩去夹杂水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和偏心底吹钢包水模型实验，考察了喷嘴和透气砖吹气条件下时间、吹气量对夹杂物去除行为的影响规律．结果表明：较小气量和较大气量分别在8和16min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除，28min内可将模拟夹杂物几乎全部去除；喷嘴吹气时存在一个最佳去夹杂气量，而透气砖吹气时较小气量的去夹杂效果要好于较大气量，且在一定的气量范围内通过透气砖吹气的去夹杂效果要明显好于通过喷嘴吹气．     

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.     

浸入式水口堵塞过程板坯结晶器内流动与液面波动的模拟

用水模型研究拉速为1.4 ~2.4 m/min的220 mm x 1 300 mm板坯连铸结晶器浸入式水口发生 堵塞和吹氧时,结晶器内的液面与流动行为。结果表明,水口发生堵塞时,水口两侧的流股不对称,气泡的平 均直径减小,气泡进入结晶器的深度增加,引发卷渣和气泡缺陷的机率将明显增加。     

宽厚板坯连铸结晶器内气液界面波动行为的实验研究

通过物理模拟研究了2200mm×280mm 宽厚板坯连铸结晶器吹氩时其内界面波动行为,考察了吹气量、拉速对结晶器内液面波动的影响。结果表明:结晶器吹氩后,各气量下液面平均波高均增加了1.2倍以上,且液面影响的区域集中在距水口2/3断面宽度范围内,弯月面附近的波动影响则较小。与常规板坯连铸结晶器内液面平均波高随吹气量、拉速的增加而增大的规律不同,本实验中随这两个工艺参数的增加液面平均波高均先增大后减小,并从实验条件下得出了控制液面波动的最佳气量。     

六流方坯连铸中间包结构优化水模实验

 通过六流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。采用笔者提出的多流中间包流动特性分析模型及各流流动特性一致性的分析方法进行了定量描述。结果表明,带横墙和不带横墙的“V”型挡墙均能明显改善各流流动特性的一致性,与不带横墙的“V”型挡墙组合挡坝的数量、高度均对流动特性有影响,在较优的“V”型挡墙与挡坝组合控流装置基础上加入抑湍器后控流效果更佳。通过实验研究,提出了优化方案。