圆坯结晶器内钢液流场的数值模拟

电磁搅拌特性直接影响着结晶器内钢液流动行为。基于包含电磁力的Navier-Stokes方程,采用数值方法研究了电磁搅拌作用下的钢液流场。数值结果表明:电磁搅拌下圆坯结晶器内钢液所受电磁力呈轴对称分布,其值从圆坯边缘到中心逐渐递减,施加电磁搅拌后,钢液的冲击深度减少,结晶器液面流速增加。     

电磁搅拌对板坯表层大型夹杂物分布的影响

采用非水溶液电解法对汽车面板钢连铸坯距内弧面0~60 mm表层大于50μm非金属夹杂物的分布进行实验研究,给出了汽车面板钢连铸坯中大型夹杂物的三维形貌照片,定量化研究了大型夹杂物在连铸坯表层宽度、厚度方向上的质量及体积数量密度分布规律。并通过实验研究手段研究了结晶器电磁搅拌对大型夹杂物在连铸坯表层的分布规律进行了研究,弄清了电磁搅拌对大型夹杂物分布的影响机理。     

板坯连铸结晶器内部流场的数值模拟

连铸结晶器作为控制钢水清洁度的最后环节,结晶器液面波动不仅影响连铸生产的稳定性,还会引起卷渣、拉漏、钢水裸露氧化等。本文采用数值模拟方法,利用Fluent软件的k-ε湍流模型对板坯结晶器内钢水流动状态和液面波动规律现象进行模拟研究,分析了拉速和吹氩量对结晶器内流场的影响。结果表明:随着拉速的不断提升,钢液对铸坯窄面冲击深度不断增大,结晶器内自由液面表面流速增加,液面波动加剧;氩气量增加,钢液对铸坯窄面的冲击位置上移,液面波动剧烈程度增加,容易导致结晶器卷渣和钢水裸露氧化。     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

以计算流体力学理论为基础,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,运用模型低雷诺数方程对板坯结晶器内钢液的流场进行了模拟研究.通过数值计算研究了水口浸入深度、拉坯速度等上艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响,为优化结品器内的钢液流场分布、合理设计连铸结晶器装置和指导实际生产提供了依据.     

电磁搅拌对中碳锰钢圆坯成分偏析的影响

研究调整结晶器电磁搅拌电流、搅拌方式对Φ250mm规格37Mn/1、Φ280mm规格37Mn/2连铸圆坯成分偏析的影响,采用直读光谱仪对不同炉次铸坯不同位置的化学成分进行对比分析。结果表明使用380A、8S→3S→8S交替搅拌方式,铸坯的碳含量成分偏析程度较轻。     

水口结构对板坯连铸结晶器流场的影响

结晶器内钢液流场是研究连铸机内传输行为的基础。利用数值模拟方法分析了水口结构(凹底、平底和尖底)、结晶器宽度和拉坯速度下结晶器内钢液流动规律。数值结果表明,在凹底、平底和尖底三种浸入式水口结构下,结晶器内钢液流场相似,但尖底结构水口下钢液液面速度最大,平底次之,凹底最小。随着结晶器宽底的增加,结晶器上部和下部回流区范围增大;随着拉坯速度的增加,结晶器液面速度增加,但是钢液流股对结晶器窄面的冲击位置保持不变。     

水口长度对结晶器流场数值模拟的影响

为了论证通过缩短甚至忽略水口长度来减少网格数量,减少工作量对于结晶器流场模拟的准确性,采用Fluent流体力学软件对方坯连铸结晶器内钢液流动进行了数值模拟。研究结果表明:水口长度的改变对结晶器流场的计算结果有较大影响,水口长度由1 000 mm到0 mm时,水口出口最大流速降低了17.3%;液面最大流速降低了4.27%;冲击深度变深了1.32%;涡心高度变深了3.45%。水口长度1 000 mm时,钢液流股在水口出口处,仍没有充分发展,为保证模拟计算的准确性,推荐使用原型水口长度。     

圆坯结晶器电磁搅拌磁场的数值模拟

结晶器内磁场的分布直接影响着结晶器电磁搅拌器性能。基于Maxwell方程,采用数值方法研究了影响电磁搅拌磁场的因素。数值结果表明:与结晶器水平磁场相比,轴向磁场很弱,可以忽略;磁感应强度与励磁电流呈线性关系;频率越低,磁感应强度越大。     

FTSC结晶器内钢渣两相运动行为的数值模拟

利用VOF方法建立两相湍流瞬态流动模型对FTSC结晶器内钢-渣界面运动和钢液流场分布进行了数值模拟计算,考察了水口结构、拉速对钢液流动及钢渣界面运动行为的影响作用。计算结果表明：采用不同结构的4孔水口进行浇注时,在结晶器内宽面方向一侧形成数量不等、位置不同的回流区;结晶器内的钢渣界面形状及出现液面裸露的位置由于水口结构的不同均有所差异。     

广西钢铁方坯连铸高效生产的实践

针对广西钢铁方坯连铸机投产初期拉速达不到设计要求、铸坯内裂、脱方、漏钢等问题,通过开发高效结晶器、高压密集型喷淋技术、密集型高拉速配水模型、高拉速保护渣及低过热度浇注等工艺技术与实施相应的改造,使小方坯连铸机拉速从2.8 m/min提高到3.8 m/min,最大拉速达到4.0 m/min。     

包钢150tLF钢包炉吹氩位置优化模拟研究

应用三维连续性方程、动量N-S方程及湍流κε-ε双方程模型模拟了钢包双孔底吹氩位置对于钢包内钢液流动及搅拌动能的影响,在此基础上给出了钢包双孔吹氩时的理论优化位置.     

不同拉速条件下FTSC结晶器内钢液流动行为的物理模拟研究

通过物理模拟研究FTSC结晶器内的钢液流动行为,考察了拉速对结晶器内液面波动、液面裸露、卷渣及夹杂物去除的影响作用。实验结果表明:在本实验条件下,使用4孔水口浇注会在FTSC结晶器内水口一侧形成4个明显的回流区。随着拉速的增加,结晶器内液面波动逐渐加剧,出现液面裸露及卷渣的几率逐渐增大,夹杂物的去除率逐渐减小。     

氧气射流对电炉熔池搅拌的研究

根据新冶钢四炼钢8号电弧炉实际冶炼工况,建立了用于模拟计算的模型。采用数值计算方法对炼钢电弧炉内氧气和钢液的流动状况进行了数值模拟。分析模拟结果可得出如下结论:氧气经过拉瓦尔管后,最大速度671 m/s,吨钢比搅拌功率为6 507 W/t;氧气射流在流动过程中速度不断衰减,熔池表面处氧气的最大速度约121 m/s,比搅拌功率为1 799 W/t;炉内钢液受氧气射流搅拌后具有的比搅拌功率50 W/t;若取拉瓦尔管入口处氧气比搅拌的功率为100,则拉瓦尔管出口处氧气、熔池表面处氧气和炉内钢液具有的比搅拌功率分别71.70、19.82和0.55。     

水口结瘤对结晶器流场影响的物理模拟

以某厂板坯结晶器为原型建立1：1的物理模型,通过监测液面波动,研究浸入式水口结瘤物对结晶器流场造成的影响。实验结果表明：水口结瘤物的存在会导致结晶器水口两侧流场的明显不对称,水口堵塞侧钢液更多集中于结晶器上部,下回流占据区域较小;未堵塞一侧漩涡卷渣出现的频率较高;较大拉速下,随着水口倾角的增大,液面平均波动逐渐减弱;拉速提高会造成水口两侧平均波高的差距变大,结瘤物脱离水口后液面恢复稳定的时间延长;结瘤物脱离瞬间会导致流场迅速恶化,影响铸坯质量。     

150t转炉供氧优化研究与应用

利用CFD软件对150t转炉进行了水模拟与数值模拟研究,并将两者结果进行比较。结果表明由于新氧枪产生氧气射流的冲击,熔池中的冲击面积和冲击深度比原氧枪有所提高。新氧枪的搅拌能力好,可以促进钢液中的传质、传热,加快冶炼节奏。为检验模拟结果,将新氧枪应用于水钢现场的转炉冶炼,表明新氧枪搅拌能力强,脱C速度快。并且吨钢氧耗、供氧时间和供氧强度上满足生产需求。     

45#钢连铸坯凝固过程数值模拟与验证

根据实际生产的工艺参数,通过ProCAST商业软件对45#钢连铸坯的坯壳厚度以及凝固过程进行数值模拟,并进行现场射钉实验对模拟结果验证。结果表明,数值模拟与现场二级模型相比其结果更接近于射钉实验所得坯壳厚度,说明数值模拟相对于现场二级模型更能有效地反映出铸坯不同位置坯壳厚度,为末端电磁搅拌提供有效的参考。     

四流方坯连铸机中间包控流装置的研究

采用商业软件进行数值模拟和水模实验,考察了不同控流装置对南钢四流大方坯连铸机梯形中间包内钢液流动特性的影响,确定出湍流控制器+导流墙+坝的最佳控流方式.结果表明,原型中间包存在较大的死区,且各流间的流动特性差异较大,尤其是近水口的2流、3流存在明显短路流,不仅造成包内钢液温度分布不均匀,也不利于夹杂物的上浮,影响铸坯洁净度.采用优化后的组合控流装置能够显著改善中间包内钢水的流动状态,使钢液在各流间合理分配,并延长了钢水的平均停留时间,提高活塞流体积分率,降低死区体积分率,均衡了各流间的温度分布,有利于促进铸机生产顺行和铸坯质量的提高.     

两流中间包流场模拟分析

以两流中间包为研究对象,利用中间包内的挡墙侧边垂直开槽方法,使钢水沿中间包墙侧向流动,改变中间包内钢液流动方向。中间包内的钢液水平旋转后,可延长钢液在中间包内的停留时间,有利于钢液中非金属杂质的上浮,同时使得钢液的流动方向与重力引起的势流方向相反,抵消了涡流的巨大吸力,减少了非金属夹杂物的吸入,确保后序工艺的钢水的纯净度。     

电炉文摘 WJ81142—WJ81155

在局部凝固的连续浇注线上,对钢液芯部采用电磁搅拌,可以改善质量,自从实现连续浇注以来,一直在考虑应用这种工艺。但近来才应用到工业上。目前,至少有两个公司一直在发展电磁搅拌设备,它使钢的连续浇注有重大改进。本文重点叙述了电磁搅拌设备在连续浇注机上的工艺试验及其搅拌效果。由于试验证实,电磁搅拌可提高浇注速度和改善连续铸锭的表面质量,因此发展较快,将在连续浇注线上得到推广和采用。图12幅,表2个。     

板坯连铸机内钢液流动和夹杂物行为

采用数值模拟方法研究了板坯连铸机内钢液流动和夹杂物传输行为。数值结果表明，由于夹杂物的上浮速度远小于钢液流速，因此钢水的流动直接影响着结晶器内夹杂物分布。夹杂物具有与钢液流场相似的上下两个回流区的结构；在液面处，大粒径夹杂物的浓度较大；在窄面处，小粒径夹杂物的浓度较大。