板坯连铸38 t扩容中间包控流装置优化的数值模拟和应用

通过数值模拟,对钢厂250 mm×2 000 mm板坯连铸原29 t扩容至38 t中间包进行控流装置优化。研究了挡墙、挡坝的个数和位置对中间包内钢液流场及停留时间分布(RTD)曲线的影响,综合考虑了中间包冶金效果及生产成本,为现场提出了稳流器+挡墙+挡坝控流装置的最优设计方案,该方案使中间包活塞区比例达到77.1%,死区比例降至4.2%。现场采用该结构后非稳态浇铸期间生产的管线钢非金属夹杂物合格率由88%提高到95%,明显提高了中间包的冶金功能。     

板坯连铸中间包控流装置长寿命技术应用实践

通过分析影响莱钢板坯连铸中间包控流装置使用寿命的主要问题,开发与应用了以中间包冶金为核心的控流装置长寿技术,实践表明,应用该技术后,中间包使用寿命达20~28 h,铸坯中≤20μm的细小夹杂物平均降低51.4%,20μm的大型夹杂物基本去除,实现了中间包冶金洁净化、耐材长寿化和生产低成本化。     

两流板坯连铸中间包控流装置的优化

在相似理论的基础上,按照1∶3的比例建立了两流板坯连铸中间包水力学模型,通过挡墙与挡坝不同高度及位置的组合来优化中间包的内部结构并确定出最佳设计方案。试验结果表明:优化后能将原型中间包的滞止时间由83 s延长到97 s,平均停留时间由296 s延长到432 s,死区由46%减小到21%,电导率微观波动值由0.04 ms/cm降低到0.025 ms/cm以内。     

两流板坯连铸中间包结构优化水模实验研究

通过两流板坯中间包水模实验,研究了抑湍器以及不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响.结果表明,合理使用抑湍器能延长开始响应时间,提高平均停留时间和活塞流体积.抑湍器和垱坝组合控流效果良好,且结构简单.由抑湍器、垱坝和挡渣堰组成的控流装置使中间包流场更加合理,优化后的中间包平均停留时间由原先的188 s提高到218 s,活塞流体积分数由3.50%提高到15.41%,死区体积分数由41.57%降低到32.15%.     

六流矩形坯连铸中间包结构优化的水模型研究

通过六流矩形坯连铸中间包的水模试验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。研究结果表明,稳流器和多孔挡墙能明显改善各流流动特性的一致性,在此基础上加设方形孔挡墙能有效减小死区体积。合理的中间包组合控流装置为稳流器＋多孔挡墙＋方形孔挡墙。     

板坯连铸中间包内型优化水模研究

通过水力学模型实验，优化了板坯连铸机中间包内型。试验结果表明，优化后的中间包流场趋于合理，大型夹杂物能充分上浮，钢液的最短停留时间为4ls，平均停留时间394．85s，死区体积为7．66％，消除了短路流。     

板坯连铸中间包结构的优化

对鞍钢三炼钢板坯连铸中间包结构进行了优化研究,发现原中间包结构造成钢水在中间包的最小停留时间短和活塞流体积小,死区体积大,不利于钢水中的非金属夹杂物上浮.采用合理结构的挡墙和湍流控制装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面流动平稳,促进钢水中的非金属夹杂物上浮,提高铸坯质量.     

水平连铸中间包内钢水流动的水模型研究

依据实际Φ120 mm圆坯水平连铸过程中15 t中间包原型,采用模型与原型之间1:1.5的相似比建立了水模拟系统,对原型中间包内钢液的流场进行了评估,并研究了中间包控流装置对中间包内钢液流动特性影响。结果表明,使用湍流控制器能显著降低中间包中死区比例,但对最小停留时间延长有限;使用导流槽和低坝显著延长钢水在中间包内停留时间,促进夹杂物上浮。     

五流T型中间包内控流装置优化的水模型实验

通过水力学模型五流T型连铸中间包后发现,在现有的操作条件下,无控流中间包五个流的流动特性一致方面存在不足,尤其是近水口响应时间极短,从而影响夹杂物的上浮,甚至会造成铸坯中产生大型夹杂及温度的均匀性。设置合适形状抑湍器和“V”型挡墙会大大改善上述不足,如果两者合理搭配则效果更加显著,通过实验研究后,提出了优化的设计方案。     

中间包控流装置的物理模拟研究

根据相似原理,建立1∶3的物理模拟模型,通过正交试验考察了挡渣堰、导流坝组合控流装置对中间包流场的影响。研究结果表明,堰坝间距是影响流场的主要因素,优化控流组合方案为:挡渣堰距注入流中心线距离1 200 mm,挡渣堰下沿距包底距离500 mm,导流坝高度360 mm,堰坝间距300 mm.优化后中间包流场趋于合理,钢液在中间包内的停留时间延长,活塞流体积增大,死区体积减小.     

控流装置对板坯中间包流场优化的影响

根据相似原理,用1:3水模型研究了230 mm×130 mm板坯连铸用60 t中间包内钢水的流动特征,通过测定模型中间包内停留时间分布曲线,计算其平均停留时间及死区,活塞区和混合区的体积。结果表明,采用下挡墙开孔能有效地改善中间包内流场,得出优化后合适的钢包控流装置组合为开孔下挡墙+湍流控制器,下挡墙高133 mm,距离冲击区765 mm。优化后的中间包比原中间包平均停留时间增加了24 s,死区体积由原来的14.8%下降至6.7%。     

二流T型23 t中间包控流装置的数值模拟和结构优化

通过计算流体力学软件FLUENT建立的数学模型对钢厂200 mm×1 600 mm铸坯二流T型23 t中间包现挡墙和坝、湍流控制器和坝、湍流控制器和现挡墙以及新挡墙4种结构方案进行三维数值模拟,研究原中间包及安装不同控流装置后的钢水流动特性。结果表明,在所有的设计方案中安装有湍流控制器和坝的中间包能够达到最佳优化效果;中间包的死区体积分率由30.18%降到16.51%,活塞流区与死区的体积分率比R_Vp/Vd由55.80%增大到129.44%;中间包内流动稳定,有利于夹杂物的上浮。     

板坯连铸中间包坝堰控流装置研究

采用教学模拟的研究方法以板坯连铸中间包为研究对象进行流动与传热耦合过程的三维数值模拟研究.运用大型通用有限元分析软件ANSYS CFX,建立了各类中间包有限元模型,计算不同条件下中间包的流场,并结合瞬态状况下算出的RTD曲线,分析了堰坝组合的数量、次序和位置对中间包内流场的影响.针对坝堰距注流口的距离,分别给出了短距离和长距离方案的最优结果,从而优化了中间包的结构.     

三流大方坯中间包控流装置优化的水模拟研究

针对中间包夹杂物超标的问题,采用1∶2的水力学模型,对三流320 mm×480 mm大方坯中间包流场进行物理模拟,研究控流装置对钢液流动特性的影响,优化中间包流场.模拟结果表明:原型中间包存在着滞止时间短、死区比例大、持续流动的液体对中间包前壁不断的冲刷侵蚀的问题.采用方案3的挡墙与挡坝,滞止时间增加了18.05 s,且两个水口的滞止时间标准差仅为0.18,死区比例降幅为30.51％,很好地改善了液体的流动特性.     

几种中间包控流装置的作用及比较

 中间包内设置控流装置对钢水流动行为和夹杂物去除影响显著。采用物理模拟的方法,系统研究和比较了常规双挡墙、湍流控制器、导流挡板和透气砖吹氩对中间包流体流动特征的影响。结果表明,湍流控制器可起到减小钢水喷溅、防止二次氧化和改善流体运动路线的作用,并减少短路流的发生。导流挡板与双挡墙比较,最短停留时间变化不大,但死区体积更小。与双挡墙相比,透气砖吹氩的最短停留时间提高不多,但峰值时间增加明显,死区体积大大降低。     

优化连铸中间包控流装置的水模实验

对鞍钢第二炼钢厂板坯连铸中间包进行了控流装置优化的水模实验,发现结构合理的挡墙和湍流控制器能够明显改善中间包内的流体流动特性,使钢包长水口注流区上方的液面更加平稳,并且减轻钢包注流对耐火材料的冲刷与侵蚀.     

两流板坯连铸58t中间包过滤器的水模型试验和应用

通过几何相似比0.29:1的水模型试验了湍流抑制器+挡墙+挡坝和湍流抑制器+挡墙+过滤器两种控流装置的钢液流动,研究了通道式过滤器对58t中间包钢液流场的影响。结果表明,原中间包（湍流抑制器+挡墙+挡坝）活塞区体积小,死区体积高达29.53%,优化中间包加入过滤器后（湍流抑制器+挡墙+过滤器）短路流基本消失,钢液的实际平均停留时间延长,死区体积由29.53%减小至13.52%。50t中间包,230mm×1100mm连铸板坯,拉速1.25~1.30m/min工业生产结果表明,使用过滤器后,中间包浇注区的夹杂物尺寸明显小于冲击区,中间包浇注区T[O]由原86×10^-6降至30×10^-6,连铸坯大多数夹杂物尺寸≤10μm,没有发现≥30μm夹杂物。     

薄板坯连铸中间包控流装置的数理模拟

采用水力学数理模拟的方法,研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对马钢薄板坯连铸中间 包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时,存在明显的短路流及较大死区;西马克公司提供的控 流装置其平均停留时间小,死区较大,实验效果并非最佳;改进后的优化方案使中间包内示踪剂开始响应时间 为无控流装置下的2倍多,平均停留时间由264.0s 增加到301.4 s,死区由无控流装置的25.54%降低到 15.39%,中间包的冶金性能有了明显改进。