不同预热方式下浸入式水口的温度场

运用ANSYS的CFD对浸入式水口两种预热烘烤方式下的瞬态传热过程进行了研究，得到了水口烘烤预热后的温度场分布和水口的升温曲线。研究结果表明，在燃烧式预热烘烤方式下，水口沿轴线方向的温度变化梯度较大，水口颈部预热后的温度较低，是导致水口颈部频繁断裂和较易出现竹节样裂纹的主要原因。而在抽风式预热烘烤方式下，水口的预热温度场分布更合理，水口颈部预热后的温度得到了大幅提高，是一种更为合理的水口预热烘烤方式。     

从烘烤后水口温度场分布分析水口断裂的原因

针对中间包浸入式水口非正常断裂的事故,结合唐钢1 810连铸生产线烘烤器的改造,进行中间包浸入式水口温度场分布的研究.从而选择适合的水口烘烤设备并进行再次改造,做到能快速、均匀、稳定的烘烤中间包和浸入式水口,以减少或杜绝因耐材损坏引起的生产事故.     

中薄板坯连铸结晶器浸入式水口的优化设计

应用数值模拟软件对唐钢中薄板坯连铸结晶器及浸入式水口内的钢水流场、温度场进行数值模拟,分析了水口结构、拉速、浸入深度和铸坯断面对流场和温度场的影响,在此基础上确定了水口的最佳结构和浸入深度,并在生产中进行了验证,不但提高了铸坯质量和产量且稳定了连铸生产。     

浸入水口对结晶器内温度场的影响

通过对南钢板坯浸入式水口侧孔出口角度、开口面积及150 mm×3250 mm结晶器内温度场进行的数值模拟,分析了浸入口角度、开口面积、插入深度、拉坯速度等因素对于结晶器内温度场的影响。     

宽规格板坯连铸结晶器浸入式水口的数值模拟

利用Fluent计算软件建立三维数学模型对马钢板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场进行数值模拟研究,并进行正交试验,分析了水口浸入深度(150～190 mm) 、水口侧孔倾角(-10°～-16°) 、水口侧孔与中孔的截面积比值(2,2～3.2)对拉速0.9 m/s,230 mm×1800 mm结晶器内钢液流动的影响。研究结果表明,水口浸入深度和倾角对结晶器液面波动F数和凝固坯壳厚度的影响较为显著。对于浇铸断面230 mm×1800 mm的结晶器浸入式水口的最佳工艺参数为:浸入深度170 mm、水口侧孔倾角13°、侧孔出口与中孔面积比2.7。     

浸入式水口在线烘烤器的开发与应用

介绍了济钢第一炼钢厂板坯连铸机在浇注低温钢过程中,为防止浸入式水口冻结而开发的在线烘烤器实践应用情况,通过大量生产试验,取得了良好的效果。     

连铸浸入式水口用耐火材料

据,1987;(12)报道,目前推广的含炭质浸入式水口,其成分是复合的,用作耐火填充料的有:刚玉或其它高铝材料,锆石,二氧化锆(常以 Y_2O_3稳定),氧化镁,锆莫来石;石墨和(或)其它类型的炭质材料。例如炭黑,而且把加入炭黑料看作是一种提高水口耐侵蚀性的方法,配料中加0.5—5%炭黑,可以把水口寿     

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。     

水口浸入深度对结晶器内钢液流场与温度场的影响

采用软件CFX4.3和新的结晶器入口速度赋值方法,数值模拟了水口浸入深度150～450 mm时板坯结晶器内钢液的速度和温度分布.结果表明,随着水口浸人深度的增加,结晶器内钢液流场和温度场的基本特征保持不变,但上部回流区范围增大,下回流区的涡心下移;窄面所受的向上和向下的最大剪切力的值变大,峰值出现位置下移;窄面热流密度峰值的位置下移,浸入深度为300 mm时,热流密度的峰值最小;射流对窄面撞击点的位置也随之下移;弯液面处钢液的水平速度呈逐渐减小的趋势,反映自由表面波动的,数逐渐变小.对于侧孔倾角为向下15°、结晶器截面为1 200 mm×250 mm、拉坯速度为1.0 m/min的工况,最佳的浸入深度为300 mm.     

Effect of electromagnetic stirring on flow field in mold under submerged entry nozzle clogging

A physical model with mercury as analog was developed to investigate the influences of electromagnetic stirring( EMS) on flow field in slab continuous casting when the submerged entry nozzle( SEN) was clogged with different clogging rates( 0,10%,25%,and 50%). The flow field in mold under different EMS currents( 0,40 A,and 60 A) was measured by an ultrasonic Doppler velocimeter. The results proved that the flow field in the mold was a typical double roll structure under non-clogging SEN. As the SEN clogging rate increased,the flow field structure was transformed from a double roll to asymmetry flow. When the clogging rate reached 50%,the up circulation disappeared on the clogged side. The zone under the meniscus near the narrow face was a non-flowing area. EMS could correct bias flowcaused by SEN clogging and improve the symmetry of the flow field during SEN clogging.     

浸入式水口结构对大方坯结晶器流场和温度场影响的数学模拟

利用Fluent软件针对南钢大方坯结晶器建立了三维有限差分模型,计算了连铸结晶器内的流场和温度场,分析了浸入式水口倾角和水口出口面积对结晶器内流场和温度场的影响。当浸入式水口倾角为10°时,大方坯结晶器流场和温度场分布较为合适;水口出口面高度为（18＋2×18）mm时,浸入式水口出口面积较合适。     

321不锈钢浸入式水口结瘤研究

通过对321不锈钢 (06Cr18Ni11Ti) 浸入式水口结瘤物的扫描电镜 (scanning electron microscopy, SEM) 观察和能谱 (energy disperse spectroscope, EDS) 分析, 并结合理论计算, 探讨了水口结瘤机理.根据成分变化, 将浸入式水口试样从外层到内层分别定义为:耐材层、反应层和钢基体层.结果显示, 水口结瘤首先是钢液侵蚀水口, 形成高熔点渣相, 然后钢中Ti N夹杂黏结水口内壁并通过与渣相连接形成链状或网状结构而导致的.对钢中Ti N形成的热力学计算表明温度越高其溶度积越大, 对黏结相Ca O-Al₂O₃-Ti O₂-5%MgO的相图分析显示其成分中钙铝比较高, 为防止结瘤, 要合理控制炉渣成分.     

连铸机浸入式水口堵塞问题分析及其改善措施

采用浸入式水口浇注钢水过程中,尤其在浇铸铝镇静钢时,经常因Al2O3附着水口壁发生结瘤,甚至堵塞,不仅降低生产效率和水口的使用寿命,还会影响铸坯质量。从水口堵塞物的来源、微观结构、分布状况以及堵塞物的形成等方面,分析了浸入式水口的堵塞机理。介绍了国内外防止浸入式水口结瘤和堵塞的新技术。针对水口堵塞问题,提出优化水口结构、合理选用水口材质、提高钢水洁净度等改进措施。     

浸入式水口吸入空气机理及吹氩量控制模型

 连铸过程浸入式水口本身及其与上水口连接处容易吸入空气,导致钢水二次氧化,随之可能造成水口结瘤及断浇,导致严重的连铸事故。通过向水口内部吹入氩气可以防止空气吸入,吹氩量控制不当容易引起铸坯缺陷。基于伯努利原理和质量守恒定律建立了从中间包到结晶器的速度-质量模型,探讨了以上部件吸入空气的机理。首先研究了理想与考虑压损2种情况下水口直径、水口浸入深度、中间包液位、铸坯宽度和拉坯速度对水口入口的钢液横截面积与出口的钢液横截面积之比(A_A/A_P)的影响,然后对水口结构进行了优化,并建立了吹氩量控制模型。结果表明,为防止水口吸入空气,应尽量减小水口直径、降低中间包液位和水口浸入深度的高度差、增大拉坯速度和铸坯断面宽度。其中水口直径提高10%,A_A/A_P从2.15增大至2.62;铸坯宽度和拉坯速度对A_A/A_P影响略低于水口直径,同样提高10%,A_A/A_P均从2.15降低至1.96;中间包液位和浸入深度对A_A/A_P影响最小。基于此研究结果,水口结构优化为符合钢液流束的圆台形,并结合水口内真空区体积确定了吹氩量控制模型,使得水口内始终保持微正压。本研究结果为减小甚至消除水口的空气吸入、控制氩气吹入量提供了理论基础,对高品质钢的生产及节能降耗具有重要意义。     

浸入式水口倾角对宽幅连铸结晶器内流动行为的影响

浸入式水口出口角度影响射流的动能损失,进而影响结晶器内的流动行为.建立了比例为1 ∶ 4的水模型,在模型拉速为0.425 m/min、水口浸入深度为40 mm的条件下,借助粒子图像测速技术研究了浸入式水口出口倾角为0°和+5°对宽幅连铸结晶器内流动行为的影响.结果表明,0°和+5°水口条件下,射流在模型内的流动方式有很...     

浸入式水口浇钢过程中热应力耦合场分析

运用有限元分析法模拟了浸人式水口实际预热后的温度场以及浇钢过程中的瞬态温度场和热应力场的分布.结果表明:浸人式水口在浇钢过程中突然受到高温钢水的冲击,在短时间内温度变化剧烈,水口颈部至上表面温度变化明显,且呈阶梯状分布;水口与钢水接触的内壁热应力值很小,外壁热应力大于内壁,随着浇钢时间的增加,热应力分布范围沿水口径向逐...     

Studies of the decarburisation phenomena during preheating of submerged entry nozzles (SEN) in continuous casting processes

Decarburisation of the submerged entry nozzles (SEN) during the preheating process was investigated based on plant trials and thermodynamic modelling at three different steel plants. During the trials the preheating processes were mapped, the temperature profiles were registered and post-mortem studies of the SENs with scanning electron microscopy were performed. Typically, the glass/silicon powder will form a dense and protective layer inside the SEN when heated over 1100°C. However, this study found that the temperature distribution inside the SEN did not always reach this critical temperature. Thus, decarburisation of the SEN was found at all steel plants. The overall results illustrate that the control of the preheating process needs to be improved at all steel plants. It is suggested that future research should be focused on the development of new coating materials to prevent decarburisation of the refractory base material, which would decrease the chances of clogging during casting.     

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。     

板坯连铸浸入式水口出口速度对结晶器流场影响的数值模拟

以宝钢一连铸板坯结晶器为研究对象,采用大型商业软件CFX4.3,将模拟计算出的浸入式水口的出口速度直接赋给结晶器作为入口条件,计算了结晶器内钢液的流动情况.结果表明:速度矢量在水口出口截面分布不均匀、方向与水口倾角不一致.因此,有必要将水口计算结果与结晶器模型结合起来以更好地反映钢液的流动情况.